DD284172A5 - Werkzeug zum gratlosen schmieden im gesenk - Google Patents

Abstract

Werkzeug zum gratlosen Schmieden im Gesenk, insbesondere zum Schmieden radfoermiger Teile. In einem Umformzylinder 1 ist das Gesenkunterteil 2 gefuehrt. Es ist von einem Federapparat 7 abgestuetzt. Das Gesenkoberteil 3 ist mit einem Hydraulikzylinder 4 verbunden. In ihm ist ein Hydraulikkolben 5, an welchem sich ein Dorn 6 abstuetzt. Der Dorn 6 ist zentrisch im Lochdorn 21 gefuehrt. Beim Schlieszen des Werkzeuges wird das Schmiedematerial in der Gravur 19 ausgeformt. UEberschuessiges Material verdraengt infolge des ansteigenden Druckes den Dorn 6 gegen die Kraft des Hydraulikkolbens 5. Der Dorn 6 wirkt auch als Auswerfer, wenn das Werkstueck am Gesenkoberteil 3 festhaengt. Dazu sind hydraulische Mittel (10, 11, 13, 14, 16) vorgesehen. Der Vorteil der Erfindung besteht darin, dasz auch bei relativ weit tolerierter Materialmasse in jedem Falle voll ausgeformte Werkstuecke entstehen. Figur{Schmieden; Gesenk; Werkzeug; Lochdorn; Materialmasse; hydraulische Mittel; gratfrei}

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Werkzeug zum gratlosen Schmieden von insbesondere radförmigen Teilen im Gesenk.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Zum Schmieden gratfreier Werkstücke ist es bekannt, ein am Umfang geschlossenes Schmiedegesenk anzuwenden, in welches ein in der Masse sehr genau abgemessener Rohling eingelegt wird. Beim Ausschmieden des Rohling · auf das geforderte Schmiedemaß füllt das Material das Gesenk im wesentlichen aus, wobei aber bewußt ein für das spiere Fertigteil unwichtiger Volumenteil, z.B. ein später abzuarbeitender Radius geräumiger als an sich erforderlich gemacht wird. Dieses zusätzliche Volumen wird dann zwar nicht vollständig angeformt, kann aber das Material aufnehmen, welches am Rohling im Rahmen der Toleranz zu viel enthalten ist.

Bei den bisher bekannten Werkzeugen zum gratlosen Schmieden ist es von Nachteil, daß der Rohling dem Werkzeugvolumen sehr genau zugemessen werden muß. Die erstmalige Zumessung erfolgt iterativ in vier oder auch mehr Schritten. Bei der Fertigung ist für das Zuschneiden der Rohlinge hohe Präzision erford« 'lieh, damit keinesfalls zuviel Materialvolumen enthalten ist, aber auch nicht zu wenig, damit das Schmiedestück in allen Konturen ausgeschmiedet ist. Sowohl die erstmalige Materialvolumenbestimmung als auch dio später während der Fertigung zu beachtende Genauigkeit sind nur mit aufwendigen technologischen Maßnahmen bzw. teueren Spezialeinrichtungen zu sichern. Bei den sogenannten SSM-Verfahren (Semi-Solid-Metal-Verfahren), bei welchem ein zu verformender spezieller metallischer Werkstoff durch Temperatureinwirkung in einen halbfesten, aber unter Druck fließfähigen Zustand versetzt wird und anschließend durch mechanische Krafteinwirkung in eine Form eingepreßt wird, ist es bekannt, einen Überschuß an zu verformenden Werkstoff vorzusehen, damit die Form in jedem Falle vollständig ausgefüllt wird. Dieser Werkstoffüberschuß wird an einem am Rande des zu pressenden Formteils hinter einem meist hydraulisch abgestützten Zylinder in einem gesonderten Formfortsatz aufgenommen. Dieser Formfortsatz wird nach Entnahme des Formteiles aus der Form vom Formteil getrennt (DE-OS 35 02 675). Für das Schmieden ist diese Art des Volumenausgleiches nicht ohne weiteres zu übernehmen, da dabei die Fließeigenschaften des Werkstoffes nicht ausreichen.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Werkzeug zum gratlosen Schmieden von insbesondere radartigon Teilen im Gesenk zu schaffen, bei welchem das Gravurvolumen des Gesenkes und das Materialvolumen des Rohlings in gewissem Maße unterschiedlich sein können und trotzdem vollständig ausgeschmiedete Werkstücke hergestellt werden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in einem Umformzylinder in an sich bekannter Art ein Gesenkunterteii von der Kraft emes Federapparates getragen ist, ein Gesenkoberteil mit einem Lochdorn beweglich zu den Gesenkunterteilen hin eintauchend in den Umformzylinder geführt ist und im Gesenkoberteil ein Dorn mittig in dem Lochdorn angeordnet ist, wobei sich der Dorn gegen einen Hydraulikkolben abstützt, dessen Abstützkraft größer als die erforderliche Umformkraft zur vollständigen Ausfüllung der Gravur in Gesenkunterteil und Gesenkoberteil durch das zu schmiedende Material ist.

In vorteilhafter Weise ist der Dorn nach beendetem Schmiedevorgang während des Öffnens des Werkzeuges durch weiteres Zuführen von Hydraulikflüssigkeit in den Raum über dem Hydraulikkolben aus dem Lochdorn ausfahrbar, so daß damit ein am Gesenkoberteil anhaftendes Werkstück ausgeworfen wird und.ein Hydrauliksystem vor dem neuen Schmiedevorgang den Dorn in Ausgangslage zurückbringt.

Beim Arbeiten mit dem erfindungsgemäßen Werkzeug wird das Gesenkunterteil vom Federapparat so abgestützt, daß es mit der Oberkante des Führungszylinders abschließt bzw. nur geringfügig gegenüber dieser zurücksteht. Auf das Gesenkunterteil wird

das umzuformende Material als Rohling aufgelegt. Danach wird mit der Schmiedepresse das Gesenkoberteil auf den Rohling gefahren. Das Gosenkoberteil taucht in den Umformzylinder ein. Nach weiterem Vorfahren der Schmiedpresse wird das Gesenkunterteil am Grund des Führungezylinders aufsitzen. Der Lochdorn mit dem mittig darin geführten Dorn im Gesenkoberteil drückt sich in das umzuformende Material ein, da der Dorn vom Druck des Hydrauliksystems mit einer größeren Abstützkraft gehalten ist als die für die endgültige Umformung des Materials erforderliche Umformkraft. Danach wird das Material zwischen den Gravuren des Gesenkunterteils und des Gesenkoberteils gebreitet und beim weiteren Zusammenfahren des Werkzeuges füllt das Material alle Konturen der Gravuren aus. Beim weiteren Schließen des Werkzeuges bis zur Endlage verdrängt das jetzt eigentlich überschüssige Material infolge des steigenden Druckes im Werkzeug den Dorn gegen die vom Hydraulikkolben aufgebrachte Stützkraft. Damit sind beim Einsatz von Rohlingen mit Materialvolumina, welche relativ große Plustoleranzen aufweisen können, immer vollständig ausgeschmiedete Werkstücke möglich.

Während des Zurückfahrens des Gesenkobeneiis kann das Hydrauliksystem den Dorn als Auswerfer bewegen, indem gesteuert der Dorn In Richtung Gravur bewegt wird. Druck unterhalb des Hydraulikkolbens bei gleichzeitiger Entlastung der Oberseite bringt den Dorn wieder in Ausgangstage. Damit wirkt der Dorn als Auswerfer für das Werkstück und unterstützt den am Gesenkunterteil befindlichen an sich bekannten Auswerfer.

Ausführungsbeispiel

Ein AusfUhrungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand einer Zeichnung näher beschrieben. Eo zeigen:

Fig. 1: ein erfindungsgemäßes Werkzeug zum gratlosen Schmieden von Getrieberädern schematisch im Schnitt; Fig. 2: ein mit dem Werkzeug nach Fig. 1 geschmiedetes Werkstück im Schnitt.

Das Werkzeug besteht im wesentlichen aus einem Umformzylinder 1, einem Gesenkunterieil 2, einem Gesenkoberteil 3, einem Hydraulikzylinder 4, welcher das Gesenkoberteil 3 trägt, einem Hydraulikkolben 5 in dem Hauptzylinder 4, an welchem sich ein Dorn 6 abstützt, mittig durch das Gesenkoberteil 3 hindurch geführt ist. Das Gesenkunterteil 2 ist gegenüber dem Umformzylinder 1 mit einem Federapparat 7 abgefangen und kann sich am Grund 8 des Umformzylinders 1 abstützen. Durch den Grund 8 ragt ein Stempel 9 eines maschinenbetätigten an sich bekannten Auswerfers.

Eine gesteu-a.i Hydraulikpumpe 10 ist mit einer Leitung 11 an den Raum 12 über dem Hydraulikkolben 5 verbunden. Eine zweite Leitung 13 führt über ein Steuerventil 14 in den Raum 15 unterhalb des Hydraulikkolbens 5. Über gesonderte Ventile 16 ist der Raum 12 druckentlastbar. Die zueinander weisenden Flächen 17 und 18 des Gesenkunterteils 2 bzw. des Gesenkoberteils 3 bilden die Gravur 1S. Sie entspricht bei geschlossenem Werkzeug in ihrer Form der Form des zu schmiedenden Werkstückes 20. Dieses Werkstück 20 ist mittig durch einen Lochdorn 21 vorgelocht, so daß ein später zu entfernender Lochspiegel 22 stehen bleibt.

Bei geöffnetem Werkzeug hält der Federapparat 7 das Gesenkuntertc" l so, daß die Oberkante des Gesenkunterteils 2 in etwa mit der Oberkante des Umformzylinders 1 abschließt. Auf das Gesenkunterteil 2 wird der zu schmiedende Rohling mit Schmiedetemperatur aufgelegt. Sein Volumen kann mit positiver Toleranz bemessen sein, und zwar um einen relativ großen Betrag verglichen mit herkömmlichen Genauschmiedetechnologien. Der Raum 12 ist mit Druck beaufschlagt, so daß der Dorn 6 bis an die Gravur 19 heranragt. So wird das Werkzeug von der Schmiedemaschine geschlossen. Dabei fahren zuerst das Gesenkunterteil 2 und das Gesenkobe/teil 5 in den Umformzylinder 1 ein. Der Dorn 6 drückt sich (in Verbindung mit dem gravurbedingten Lochdorn 21) in das umzuformende Material, welches damit gebreitet wird. Beim weiteren Schließen des Werkzeuges wird das Material die Gravur 19 vollständig ausfüllen und letztendlich wird bei Materialüberschuß der Druck in der Gravur 19 soweit ansteigen, daß das überschüssige Material den Dorn β gegen die Kraft des Hydraulikkolbens 5 verdrängt. Dabei fließt das toleranzbedingte überschüssige Material in die Führung des Domes β und es bildet sich über dem Lochspiegel eine Erhebung 23. Diese Erhebung 23 wird zusammen mit dem Lochspiegel 22 in einem späteren Arbeitsgang entfernt. Beim Öffnen des Werkzeuges drückt der Federapparat 7 zusammen mit dem Stempel 9 des Auswerfers das Gesenkunterteil 2 gemeinsam mit dem Werkstück 20 aus dem Umformzylinder 1.

Durch Ansteuern des Raumes 12 über dem Hydraulikkolben 5 kann auch der Dorn 6 aus dem Lochdorn 21 der Gravur 19 austreten und das eventuell anhängende Werkstück 20 abdrücken. Danach wird über die Leitung 13 Druck im Raum 15 unterhalb des Hydraulikkolbens 5 aufgebaut und so der Dorn 6 in Ausgangslage zurückgefahren.

Mit dem erfir.dungsgemäßen Werkzeug gelingt es, genaue, am Umfang gratfreie, Schmiedestücke herzustellen, wobei es vorteilhafterweise möglich ist, Materialrohlinge einzusetzen, deren Volumen relativ weit toleriert werden kann und trotzdem in jedem Fall die Gravur vollständig ausgefüllt ist.

Werkzeuge nach der Erfindung sind besonders vorteilhaft bei radförmigen Werkstücken mit zentrischem Lochdorn, aber auch bei anderen Schmiedeformen mit lochartigen Vertiefungen einsetzbar.

Claims (2)

1. Werkzeug zum gratfreien Schmieden von insbesondere radförmigen Teilen im Gesenk, bei dem in einem Umformzylinder ein Gesenkunterteil geführt und von einem Federapparat getragen ist und ein Gesenkoberteil mit einem Lochdorn beweglich zu dem Gesenkunterteil hin eintauchend in den Umformzylinder geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Gasenkoberteil (3) ein Dorn (6) mittig in dem Lochdorn (21) angeordnet ist, wobei sich der Dorn (6) ge^jen einen Hydraulikkolben (5) abstützt, dessen Abstützkraft größer als die erforderliche Umformkraft zur vollständigen Ausfüllung der Gravur (19) im Gesenkunterteil (2) und Gesenkoberteil (3) durch das zu schmiedende Material ist.

2. Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn (6) nach beendetem Schmiedevorgang während des Öffnens des Werkzeuges durch weiteres Zuführen von Hydraulikflüssigkeit in den Raum (12) über dem Hydraulikkolben (5) aus dem Lochdorn (21) ausfahrbar ist, so daß damit ein am Gesenkoberteil (3) anhaftendes Werkstück (20) ausgeworfen wird und ein Hydrauliksystem (Leitung 13, Steuerventil 14) vor dem neuen Schmiedevorgang den Dorn (6) in Ausgangslage bringt.