DE102015100801B4 - Compression device and method each for the electrical dipping of workpieces - Google Patents
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Abstract
Stauchvorrichtung (1) zum Elektrostauchen von, vorzugsweise länglichen oder stangenförmigen, Werkstücken (2), umfassend
a) eine Staucheinheit (14, 19, 20, 21) zum Aufbringen einer Stauchkraft (FS) auf ein Werkstück (2) zwischen einer ersten Stützfläche (2a) und einer von der ersten Stützfläche (2a) abgewandten zweiten Stützfläche (2b) des Werkstücks (2) während eines Stauchvorgangs und
b) eine erste Elektrodeneinheit (5, 6) und eine zweite Elektrodeneinheit (7, 8) zum elektrischen Aufheizen eines zwischen ihnen liegenden Formänderungsbereichs (28) des Werkstückes (2) auf wenigstens eine Umformtemperatur während des Stauchvorganges,
c) wobei die Staucheinheit einen in zumindest einer Vorschubrichtung (V) axial bewegbaren oder bewegten Stauchkörper (19) mit wenigstens einer ersten Abstützfläche (190) für die erste Stützfläche (2a) am Werkstück (2) und einen wenigstens in der Vorschubrichtung (V) bewegbaren oder bewegten Ausweichkörper (11, 14) mit wenigstens einer zweiten Abstützfläche (110) für die zweite Stützfläche (2b) am Werkstück (2) sowie eine Stelleinrichtung (40), die mit dem Stauchkörper (19) und dem Ausweichkörper (11) in Wirkverbindung steht oder bringbar ist, zum Stellen eines axialen Abstandes in Vorschubrichtung (V) zwischen den Abstützflächen (190, 110) von Stauchkörper (19) und Ausweichkörper (11), aufweist,
d) wobei die erste Elektrodeneinheit (5, 6) von der zweiten Abstützfläche (110) um einen zumindest während des Stauchvorganges konstanten axialen Abstand (aconst) axial entgegengesetzt zur Vorschubrichtung (V) beabstandet angeordnet ist und mit dem Ausweichkörper (11) der Staucheinheit mitbewegbar ist und
e) wobei die zweite Elektrodeneinheit (7, 8) zwischen der ersten Elektrodeneinheit (5, 6) und der ersten Abstützfläche (190) am Stauchkörper (19) angeordnet ist und zumindest während des Stauchvorganges an einer festen axialen Position angeordnet ist.
Stuffering device (1) for electro-upsetting, preferably elongated or rod-shaped, workpieces (2)
a) an upsetting unit (14, 19, 20, 21) for applying an upsetting force (FS) on a workpiece (2) between a first support surface (2a) and one of the first support surface (2a) facing away from the second support surface (2b) of the workpiece (2) during an upsetting process and
b) a first electrode unit (5, 6) and a second electrode unit (7, 8) for electrically heating a deformation region (28) of the workpiece (2) lying between them to at least one forming temperature during the upsetting process,
c) wherein the upsetting unit has a compression body (19) which is axially movable or moved in at least one feed direction (V) and has at least one first support surface (190) for the first support surface (2a) on the workpiece (2) and at least one feed direction (V). movable or moving escape body (11, 14) with at least one second support surface (110) for the second support surface (2b) on the workpiece (2) and an adjusting device (40) with the compression body (19) and the escape body (11) in Operative connection is or can be brought to provide an axial distance in the feed direction (V) between the support surfaces (190, 110) of compression body (19) and escape body (11),
d) wherein the first electrode unit (5, 6) from the second support surface (110) at a constant axial distance (a const ) at least during the upsetting axially spaced from the feed direction (V) is arranged and with the escape body (11) of the compression unit is mitbewegbar and
e) wherein the second electrode unit (7, 8) between the first electrode unit (5, 6) and the first support surface (190) on the compression body (19) is arranged and at least during the compression process is arranged at a fixed axial position.
Description
Die Erfindung betrifft eine Stauchvorrichtung und ein Verfahren jeweils zum Elektrostauchen von Werkstücken.The invention relates to a compression device and a method in each case for the electrical dewing of workpieces.
In der Produktinformationsschrift „Elektro-Stauchmaschinen“ der Fa. Lasco Umformtechnik GmbH, veröffentlicht im Oktober 2012, wird das Massivumformverfahren des Elektro-Stauchens beschrieben. Beim Elektro-Stauchen wird ein Werkstück zwischen einem über einen Hydraulik-Zylinder antreibbaren Stauchkörper und einer Ambosselektrode angeordnet. Ein Stangenabschnitt des Werkstücks wird begrenzt durch die Ambosselektrode am Ende des Werkstücks und eine weitere Kontaktelektrode und durch den Stangenabschnitt fließt bei niedriger Wechselspannung ein hoher elektrischer Strom. Durch die große Stromdichte und den ohmschen Widerstand des Materials erwärmt sich der Stangenabschnitt. Gleichzeitiger Vorschub über einen Hydraulik-Zylinder in einer Stauchrichtung erzeugt eine Volumenansammlung im erwärmten Stangenabschnitt. Mit wachsendem Materialvolumen wird der Abstand zwischen den Elektroden vergrößert und weicht die Ambosselektrode zurück, um Raum für die Volumenänderung zu schaffen.In the product information brochure "Electro-upsetting machines" from Lasco Umformtechnik GmbH, published in October 2012, the massive forming process of electro-upsetting is described. When electro-upsetting a workpiece between a driven via a hydraulic cylinder compression body and an anvil electrode is arranged. A rod portion of the workpiece is bounded by the anvil electrode at the end of the workpiece and another contact electrode, and a high electrical current flows through the rod portion at low AC voltage. Due to the high current density and the ohmic resistance of the material, the rod section heats up. Simultaneous feed via a hydraulic cylinder in a compression direction generates a volume accumulation in the heated rod section. As the volume of material increases, the distance between the electrodes increases and the anvil electrode recoils to make room for the volume change.
Man unterscheidet zwischen Freistauchen, bei dem die Volumenänderung des an der Ambosselektrode anliegenden Endbereichs des Werkstücks durch Regelung der Vergrößerung des Abstandes der Elektroden erfolgt, und Formstauchen, bei dem die Volumenänderung in ein Gesenk oder eine Form erfolgt, die somit die äußere Gestalt des Stauchbereichs vorgibt, sowie Matrizenstauchen, das eine Mischung aus Freistauchen und Formstauchen ist.A distinction is made between free diving, in which the change in volume of the adjacent to the anvil electrode end portion of the workpiece is done by controlling the increase in the distance of the electrodes, and form upsetting, in which the volume change takes place in a die or a mold, which thus dictates the outer shape of the swaged portion , as well as die diving, which is a mixture of free diving and diving.
Vorteile dieses Elektrostauchens sind im Vergleich zu anderen Schmiedevefahren wie Hammerschmieden oder Schmiedepressen oder Schmiedewalzen eine genaue Volumeneinhaltung und hohe Umformqualität, ohne Grate und in dem Faserverlauf des Werkstücks, ein geringer spezifischer Energieverbrauch und keine Materialverschwendung, da nur der umzuformende Bereich erwärmt wird und keine anderen Bereiche beschädigt oder entfernt werden, kaum Zunderanfall und keine Belastung von Mensch und Umwelt durch transportierte heiße Schmiedeteile und deren Strahlungswärme, durch mechanische Erschütterungen oder Lärm.Advantages of this electro-upsetting, as compared to other forging operations such as hammer forging or forging or forging rolls, are accurate volume retention and high forming quality, with no burrs and in the grain of the workpiece, low specific energy consumption and waste of material since only the area to be reshaped is heated and no other areas be damaged or removed, hardly any tinder accumulation and no burden on people and the environment by transported hot forgings and their radiant heat, by mechanical shocks or noise.
Die
Ferner beschreibt die
Aus
Aus
Die
Die bekannten Elektrostauchvorrichtungen und -verfahren sind entweder nur zum Endstauchen von Endbereichen der Werkstücke geeignet und nicht für Elektrostauchen in Mittenbereichen oder inneren Bereichen, also Werkstückbereichen, die beabstandet von den Enden des Werkstücks sind, oder sie sind nur unter Verwendung von Gesenken für das Elektrostauchen in Mittenbereichen von Werkstücken einsetzbar.The known electro-upsetting devices and methods are suitable either only for end-dipping of end portions of the workpieces and not for electric diving in central areas or inner areas, ie workpiece areas, which are spaced from the ends of the workpiece, or they are only using dies for electric diving in Can be used in the middle areas of workpieces.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben, welche für das Freistauchen in inneren Bereichen oder Mittenbereichen von Werkstücken, insbesondere zumindest vor dem Stauchen in einer Längsrichtung oder entlang einer Werkstückachse bevorzugt ausgedehnten (oder: länglichen, langgestreckten), insbesondere stangenförmigen, Werkstücken, vorteilhaft verwendet werden können.The present invention is based on the object of specifying an apparatus and a method which are preferably expanded (or elongated, elongated) for free diving in inner regions or central regions of workpieces, in particular at least prior to upsetting in a longitudinal direction or along a workpiece axis. in particular rod-shaped, workpieces, can be used advantageously.
Zur Lösung dieser Aufgabe geeignete Ausführungsformen und Gegenstände gemäß der Erfindung sind insbesondere in den Patentansprüchen angegeben, die insbesondere auf eine Stauchvorrichtung zum Elektrostauchen von Werkstücken, insbesondere mit den Merkmalen des Anspruchs 1, und ein Verfahren zum Elektrostauchen von Werkstücken, insbesondere mit den Merkmalen des Anspruchs 7, gerichtet sind.To achieve this object suitable embodiments and objects according to the Invention are specified in particular in the patent claims, which are directed in particular to a compression device for the electrical dewing of workpieces, in particular with the features of claim 1, and a method for the electrical dewing of workpieces, in particular with the features of
Die beanspruchbaren Merkmalskombinationen und Gegenstände gemäß der Erfindung sind nicht auf die gewählte Fassung und die gewählten Rückbeziehungen der Patentansprüche beschränkt. Vielmehr kann jedes Merkmal einer Anspruchskategorie, beispielsweise einer Vorrichtung, kann auch in einer anderen Anspruchskategorie, beispielsweise einem Verfahren beansprucht werden. Ferner kann jedes Merkmal in den Patentansprüchen, auch unabhängig von deren Rückbeziehungen, in einer beliebigen Kombination mit einem oder mehreren anderen Merkmal(en) in den Patentansprüchen beansprucht werden. Außerdem kann jedes Merkmal, das in der Beschreibung oder Zeichnung beschrieben oder offenbart ist, für sich, unabhängig oder losgelöst von dem Zusammenhang, in dem es steht, allein oder in jeglicher Kombination mit einem oder mehreren anderen Merkmalen, das oder die in den Patentansprüchen oder in der Beschreibung oder Zeichnung beschrieben oder offenbart ist oder sind, beansprucht werden.The claimable feature combinations and articles according to the invention are not limited to the selected version and the chosen back-links of the claims. Rather, each feature of a claim category, such as a device, may also be claimed in another claim category, such as a method. Furthermore, each feature in the claims, even independently of their relationships, may be claimed in any combination with one or more other feature (s) in the claims. In addition, any feature described or disclosed in the specification or drawings may be per se, independent or detached from the context in which it is described, alone or in any combination with one or more other features, or in the claims are described in the description or drawing or disclosed or are claimed.
Die Stauchvorrichtung gemäß Anspruch 1 ist zum Elektrostauchen von, vorzugsweise länglichen oder stangenförmigen, Werkstücken geeignet und bestimmt und umfasst eine Staucheinheit zum Aufbringen einer Stauchkraft auf ein Werkstück zwischen einer ersten Stützfläche und einer von der ersten Stützfläche abgewandten zweiten Stützfläche des Werkstücks während eines Stauchvorgangs und eine erste Elektrodeneinheit und eine zweite Elektrodeneinheit zum elektrischen Aufheizen eines zwischen ihnen liegenden Formänderungsbereichs des Werkstückes auf wenigstens eine Umformtemperatur während des Stauchvorganges.The compression device according to claim 1 is suitable and intended for electric upsetting of preferably elongate or rod-shaped workpieces and comprises an upsetting unit for applying an upsetting force to a workpiece between a first support surface and a second support surface of the workpiece facing away from the first support surface during an upsetting operation and one first electrode unit and a second electrode unit for electrically heating a deformation region of the workpiece lying between them to at least one forming temperature during the upsetting process.
Die Staucheinheit weist einen in zumindest einer Vorschubrichtung axial bewegbaren oder bewegten Stauchkörper mit wenigstens einer ersten Abstützfläche für die erste Stützfläche am Werkstück und einen wenigstens in der Vorschubrichtung bewegbaren oder bewegten Ausweichkörper mit wenigstens einer zweiten Abstützfläche für die zweite Stützfläche am Werkstück sowie eine Stelleinrichtung (oder: Kontrolleinrichtung, Steuer- oder Regeleinrichtung), die mit dem Stauchkörper und dem Ausweichkörper in Wirkverbindung steht oder bringbar ist, zum Stellen (oder: Steuern, Regeln) eines axialen Abstandes in Vorschubrichtung zwischen den Abstützflächen von Stauchkörper und Ausweichkörper, auf.The compression unit has an upsetting body which is axially movable or moved in at least one feed direction and has at least one first support surface for the first support surface on the workpiece and an evasive body movable or moved at least in the feed direction with at least one second support surface for the second support surface on the workpiece and an adjustment device : Control device, control or regulating device), which is in operative connection with the compression body and the escape body, for setting (or: controlling, controlling) an axial distance in the feed direction between the support surfaces of compression body and escape body, on.
Die erste Elektrodeneinheit ist von der zweiten Abstützfläche um einen zumindest während des Stauchvorganges konstanten axialen Abstand axial entgegengesetzt zur Vorschubrichtung beabstandet angeordnet und mit dem Ausweichkörper der Staucheinheit mitbewegbar.The first electrode unit is arranged so as to be axially spaced from the second support surface by an axial distance, which is constant at least during the upsetting operation, and can be moved along with the escape body of the compression unit.
Die zweite Elektrodeneinheit ist zwischen der ersten Elektrodeneinheit und der ersten Abstützfläche am Stauchkörper angeordnet ist und zumindest während des Stauchvorganges an einer festen axialen Position angeordnet.The second electrode unit is arranged between the first electrode unit and the first support surface on the upsetting body and arranged at a fixed axial position at least during the upsetting process.
Ein Verfahren gemäß der Erfindung zum Elektrostauchen von, vorzugsweise länglichen oder stangenförmigen, Werkstücken, ist in Anspruch 7 angegeben. Bei diesem Verfahren wird während eines Stauchvorganges ein Werkstück zwischen einer ersten Stützfläche und einer von der ersten Stützfläche abgewandten zweiten Stützfläche mit einer Stauchkraft beaufschlagt und ein zwischen den beiden Stützflächen liegender und von beiden Stützflächen beabstandeter Formänderungsbereich des Werkstückes mittels eines durch den Formänderungsbereich fließenden elektrischen Heizstromes auf wenigstens eine Umformtemperatur erwärmt wird und durch die gleichzeitige Beaufschlagung mit der Stauchkraft in einem Freiformprozess, d.h. ohne Gesenk, gestaucht wird und durch Nachfließen oder Nachführen von Material des Werkstückes in seiner Form oder seinem Volumen oder seinem Querschnitt vergrößert wird. Der Heizstrom wird insbesondere mittels einer ersten Elektrodeneinheit und einer zweiten Elektrodeneinheit, die an jeweiligen von den Stützflächen beabstandeten Kontaktflächen des Werkstücks in elektrisch leitenden Kontakt mit dem Werkstück gebracht sind, eingebracht.A method according to the invention for the electrical dipping of, preferably elongated or rod-shaped, workpieces is specified in
Durch Abstimmung der Bewegungsgeschwindigkeiten oder der Relativgeschwindigkeit, beispielsweise als kontinuierliche Bewegungsgeschwindigkeit der Staucheinheit und als variable Bewegungsgeschwindigkeit der ersten Klemmelektrodeneinheit oder vice versa, und des Heizstromes können bestimmte Geometrien an dem Formänderungsbereich des Werkstücks erzeugt werden. Insbesondere kann durch geeignete Einstellung der Bewegungsgeschwindigkeiten der Staucheinheit und der ersten Klemmelektrodeneinheit die Umformgeschwindigkeit und/oder Einstellung der aus der anfänglichen Stauchkraft und der Relativbewegung oder auch der Kraftregelung sich ergebenden Stauchkraft in dem Formänderungsbereich eingestellt werden. Insbesondere ist mit der Vorrichtung und dem Verfahren gemäß der Erfindung ein Elektro-Freistauchen in einem inneren Bereich oder Mittenbereich, also einem von einem Ende beabstandeten Bereich, eines Werkstücks geschaffen, das man als Mittenfreistauchen bezeichnen könnte und bei dem kein Gesenk verwendet werden muss, also keine räumliche Begrenzung durch ein Gesenk für das Werkstück zwischen den Elektrodeneinheiten vorgesehen ist, sondern vielmehr das Werkstück frei formbar oder frei in seinem Volumen änderbar ist. Die eingangs erwähnten Vorteile des Elektrostauchens gelten auch für das Elektrostauchen gemäß der Erfindung.By matching the movement speeds or the relative speed, for example as a continuous movement speed of the compression unit and as a variable movement speed of the first clamping electrode unit or vice versa, and the heating current certain geometries can be generated at the deformation range of the workpiece. In particular, by suitably setting the movement speeds of the upsetting unit and the first clamping electrode unit, the forming speed and / or adjustment of the upset force resulting from the initial upsetting force and the relative movement or also the force regulation can be adjusted in the shape change area. In particular, with the apparatus and method according to the invention, there is provided an electric free-diving in an inner region, ie an end-spaced region, of a workpiece which could be termed center-line diving and where no die needs to be used, ie no spatial limitation is provided by a die for the workpiece between the electrode units, but rather the workpiece is freely malleable or free in its volume can be changed. The above-mentioned advantages of electric upsetting also apply to the electric diving according to the invention.
In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst die erste Elektrodeneinheit wenigstens zwei Klemmelektroden zum Klemmen an ersten, vorzugsweise zwei einander diametral und/oder vertikal gegenüberliegenden, Kontaktflächen des Werkstücks in elektrisch leitendem Kontakt und die zweite Elektrodeneinheit wenigstens zwei Klemmelektroden zum Klemmen an zweiten, vorzugsweise zwei einander diametral und/oder horizontal gegenüberliegenden, Kontaktflächen des Werkstücks in elektrisch leitendem Kontakt und ferner vorzugsweise eine elektrische Versorgungseinheit zum Anlegen eines elektrischen Heizstromes zwischen den Klemmelektroden der beiden Elektrodeneinheiten, welcher Heizstrom über die Kontaktflächen durch den Formänderungsbereich des Werkstücks fließt und diesen resistiv auf die Umformtemperatur erwärmt. Vorzugsweise stellt die Stelleinrichtung zum Freiformen des Werkstücks im Formänderungsbereich den axialen Abstand zwischen den Abstützflächen von Stauchkörper und Ausweichkörper in Abhängigkeit vom Heizstrom.In an advantageous embodiment, the first electrode unit comprises at least two clamping electrodes for clamping on first, preferably two diametrically and / or vertically opposite, contact surfaces of the workpiece in electrically conductive contact and the second electrode unit at least two clamping electrodes for clamping to second, preferably two diametrically and / or horizontally opposite, contact surfaces of the workpiece in electrically conductive contact and further preferably an electrical supply unit for applying an electrical heating current between the clamping electrodes of the two electrode units, which heating current flows through the contact surfaces through the deformation area of the workpiece and this resistively heated to the forming temperature. Preferably, the adjusting device for free-forming the workpiece in the deformation range, the axial distance between the support surfaces of compression body and escape body in dependence on the heating current.
Die erste Elektrodeneinheit kann nun in einer vorteilhaften Ausgestaltung für die erste Klemmelektrode und für die zweite Klemmelektrode, insbesondere für den Klemmelektroden zugeordnete Trägerschlitten, jeweils zugeordnete, insbesondere als Hydraulikkolbenantriebe ausgebildete, Aktuatoren zur lateral oder radial zur Vorschubrichtung gerichteten Bewegung der Klemmelektroden und zum Einstellen des über deren Klemmflächen auf das Werkstück ausgeübten Klemmdruckes umfassen, wobei wenigstens einem Aktuator, insbesondere einem Aktuator für eine obere Klemmelektrode, eine mechanische Arretiereinheit zugeordnet ist zum Arretieren des Aktuators und damit der zugehörigen Klemmelektrode in seiner bzw. ihrer radialen Lage.The first electrode unit can now in an advantageous embodiment for the first clamping electrode and for the second clamping electrode, in particular for the clamping electrodes associated carrier carriage, respectively assigned, designed in particular as hydraulic piston actuators, actuators for laterally or radially to the feed direction directed movement of the clamping electrodes and for adjusting the over their clamping surfaces on the workpiece exerted clamping pressure, wherein at least one actuator, in particular an actuator for an upper clamping electrode, a mechanical locking unit is assigned for locking the actuator and thus the associated clamping electrode in his or her radial position.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der zweiten Elektrodeneinheit eine Zentrierspanneinheit zugeordnet oder von dieser umfasst, die zwei Zentrierspannelemente aufweist, die über eine Gleichlaufeinrichtung symmetrisch bezüglich einer Zentrierachse, die insbesondere während des Stauchvorgangs durch das Werkstück verläuft, aufeinander zu oder voneinander weg bewegbar sind und vorzugsweise linear gegeneinander geführt und/oder über druckbeaufschlagte Kolben angetrieben sind, wobei auf oder an einem ersten der beiden Zentrierspannelemente eine Klemmelektrode der zweiten Elektrodeneinheit und auf oder an einem zweiten der beiden Zentrierspannelemente die oder eine andere Klemmelektrode der zweiten Elektrodeneinheit befestigt oder gehalten ist.In a further advantageous embodiment, the second electrode unit is associated with or comprises a centering clamping unit which has two Zentrierspannelemente which are symmetrical about a synchronization device with respect to a centering axis, which extends in particular during the upsetting process by the workpiece, toward or away from each other, and preferably linearly guided against each other and / or driven by pressurized pistons, wherein on or on a first of the two Zentrierspannelemente a clamping electrode of the second electrode unit and on or on a second of the two Zentrierspannelemente or another clamping electrode of the second electrode unit is attached or held.
Zweckmäßigerweise weist der Ausweichkörper ein Distanzstück auf, an dem die wenigstens eine zweite Abstützfläche ausgebildet ist, wobei über die Wahl der axialen Länge des Distanzstückes oder den Einsatz von Distanzstücken unterschiedlicher axialer Länge der während des Stauchvorganges konstante axiale Abstand der ersten Elektrodeneinheit von der zweiten Abstützfläche einstellbar ist.Conveniently, the escape body on a spacer on which the at least one second support surface is formed, being adjustable over the choice of the axial length of the spacer or the use of spacers of different axial length during the upsetting constant axial distance of the first electrode unit of the second support surface is.
Vorzugsweise sind oder ist der Ausweichkörper und/oder das Distanzstück zumindest teilweise elektrisch isolierend ausgebildet und dadurch bei anliegendem Heizstrom von keinem nennenswerten elektrischen Strom durchflossen. Preferably, the escape body and / or the spacer are or at least partially formed electrically insulating and thereby flows through with adjacent heating current from any appreciable electric current.
Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung wird bevorzugt eine Stauchvorrichtung gemäß der Erfindung verwendet.In the method according to the invention, a compression device according to the invention is preferably used.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird ein oder der Stauchkörper einer oder der Staucheinheit mit seiner wenigstens einen ersten Abstützfläche in Anschlag oder Kontakt zur ersten Stützfläche am Werkstück gebracht und ein oder der Ausweichkörper mit seiner wenigstens einen zweiten Abstützfläche in Anschlag oder Kontakt zur zweiten Stützfläche am Werkstück gebracht. Mittels einer oder der Stelleinrichtung wird der axiale Abstand in Vorschubrichtung zwischen den Abstützflächen von Stauchkörper und dem Ausweichkörper während des Stauchvorganges verkleinert, insbesondere indem der Stauchkörper in der Vorschubrichtung mit einer größeren Geschwindigkeit bewegt wird als der Ausweichkörper, wodurch die Stauchkraft generiert oder aufrechterhalten wird. Dabei wird oder ist die erste Elektrodeneinheit von der zweiten Abstützfläche um einen vorgegebenen während des Stauchvorganges konstanten axialen Abstand axial entgegengesetzt zur Vorschubrichtung beabstandet gehalten und mit dem Ausweichkörper mitbewegt. Die zweite Elektrodeneinheit wird dagegen zwischen der ersten Elektrodeneinheit und der ersten Abstützfläche am Stauchkörper angeordnet und zumindest während des Stauchvorganges an einer festen axialen Position angeordnet oder gehalten, wobei das Werkstück beim Stauchvorgang durch die zweite Elektrodeneinheit, insbesondere deren Klemmelektroden, über einen bestimmten axialen Bereich durchrutscht oder durchgleitet unter Beaufschlagung mit einer bestimmten Rutsch- oder Gleit- und/oder Haftreibung.In one embodiment of the method, one or the upsetting body of one or the upsetting unit is brought with its at least one first support surface in abutment or contact with the first support surface on the workpiece and one or the escape body with its at least one second support surface in abutment or contact with the second support surface on the workpiece brought. By means of one or the adjusting device, the axial distance in the feed direction between the support surfaces of compression body and the escape body during the upsetting process is reduced, in particular by the compression body is moved in the feed direction at a greater speed than the escape body, whereby the compression force is generated or maintained. In this case, the first electrode unit is held or spaced from the second support surface by a predetermined axial distance, which is constant during the upsetting process, axially opposite to the feed direction and moved along with the escape body. By contrast, the second electrode unit is arranged between the first electrode unit and the first support surface on the upsetting body and arranged or held at a fixed axial position at least during the upsetting process, the workpiece slipping over a specific axial region during the upsetting process by the second electrode unit, in particular its clamping electrodes or slides under the action of a certain slip or sliding and / or static friction.
Insbesondere wird die Gestalt des Formänderungsbereiches durch die Umformtemperatur oder durch den Heizstrom zwischen den Elektrodeneinheiten durch den Formänderungsbereich einerseits und durch die zeitlichen Geschwindigkeitsverläufe der Geschwindigkeiten von Stauchkörper und Ausweichkörper andererseits gesteuert.In particular, the shape of the deformation range is determined by the deformation temperature or by the heating current between the electrode units by the deformation range on the one hand and by the temporal velocity characteristics the speeds of compression body and escape body on the other hand controlled.
In einer besonderen Ausführungsform des Verfahrens werden drei spezielle Verfahrensschritte bei der Inbetriebnahme oder dem Rüsten und Kontaktieren des Werkstückes zu Beginn des Stauchvorganges durchgeführt.In a particular embodiment of the method, three special process steps during commissioning or setting up and contacting the workpiece at the beginning of the upsetting process are performed.
In einem ersten Verfahrensschritt zu Beginn eines Stauchvorgangs wird das Werkstück eingelegt oder auch zwischen die Abstützflächen eingespannt, wobei die beiden Elektrodeneinheiten noch nicht in vollständigem Kontakt mit dem Werkstück sind.In a first process step at the beginning of a compression process, the workpiece is inserted or clamped between the support surfaces, wherein the two electrode units are not yet in complete contact with the workpiece.
In einem zweiten Verfahrensschritt wird die zweite Elektrodeneinheit mittels der Zentriereinheit mit dem Werkstück in Kontakt gebracht, wobei sich wenigstens zwei Klemmelektroden jeder Elektrodeneinheit, insbesondere mittels zugeordneter Zentrierspannelemente, symmetrisch bezüglich einer Zentrierachse oder eines Zentrierpunktes auf das Werkstück zu bewegen und an den Kontaktflächen in leitendem Kontakt mit einer vorgegebenen Klemmkraft einklemmen.In a second method step, the second electrode unit is brought into contact with the workpiece by means of the centering unit, whereby at least two clamping electrodes of each electrode unit, in particular by means of associated centering clamping elements, move symmetrically with respect to a centering axis or a centering point on the workpiece and in conductive contact on the contact surfaces pinch with a predetermined clamping force.
Bei asymmetrischem Verschleiß der Klemmelektroden, insbesondere aufgrund des Abriebs oder der Abrasion durch durchrutschende Werkstücke in zuvor erfolgten Stauchvorgängen, wird dabei eine, insbesondere parallel oder axial zur Vorschubrichtung verlaufende oder angeordnete, Werkstückachse des Werkstücks zur Zentrierachse um einen von dem Verschleiß abhängigen Betrag verschoben.In asymmetric wear of the clamping electrodes, in particular due to abrasion or abrasion by slipping workpieces in previous compression processes, while a, in particular parallel or axially to the feed direction extending or arranged workpiece axis of the workpiece is moved to the centering axis by an amount dependent on the amount of wear.
In einem dritten Verfahrensschritt wird die erste Elektrodeneinheit in Kontakt mit dem Werkstück gebracht.In a third method step, the first electrode unit is brought into contact with the workpiece.
Vorzugsweise wird im dritten Verfahrensschritt zunächst nur eine oder die erste Klemmelektrode der ersten Elektrodeneinheit, insbesondere mittels eines oder des, vorzugsweise hydraulischen, Aktuators und/oder insbesondere radial zur Werkstückachse, gegen eine Kontaktfläche des Werkstücks gefahren und unter einem geringen Anlagedruck angelegt, so dass das Werkstück im Wesentlichen nicht radial verschoben oder verbogen wird, sondern im Wesentlichen in der im zweiten Verfahrensschritt zentrierten Lage seiner Werkstückachse verbleibt, und dann in dieser Position arretiert, insbesondere mittels einer oder der Arretiereinheit des Aktuators.Preferably, in the third method step, initially only one or the first clamping electrode of the first electrode unit, in particular by means of one or, preferably hydraulic, actuator and / or in particular radially to the workpiece axis, moved against a contact surface of the workpiece and applied under a low contact pressure, so that the Workpiece is not substantially radially displaced or bent, but essentially remains in the centered in the second step of its workpiece axis position, and then locked in this position, in particular by means of one or the locking unit of the actuator.
Danach wird in dem dritten Verfahrensschritt eine oder die zweite Klemmelektrode der ersten Elektrodeneinheit, insbesondere mittels eines oder des zugehörigen, vorzugsweise hydraulischen, Aktuators, gegen eine oder die zugehörige Kontaktfläche des Werkstücks gefahren, und dann wird das Werkstück mit einem höheren Klemmdruck, insbesondere deutlich höher als der Anlagedruck, zwischen den beiden Klemmelektroden festgeklemmt.Thereafter, in the third method step, one or the second clamping electrode of the first electrode unit, in particular by means of one or the associated, preferably hydraulic, actuator, is moved against one or the associated contact surface of the workpiece, and then the workpiece with a higher clamping pressure, in particular significantly higher as the system pressure, clamped between the two clamping electrodes.
Auf diese Weise ist eine hydraulisch entkoppelte Halterung für das Werkstück geschaffen, welche das Werkstück mit einer ausreichenden Druckkraft festlegt, wobei keine durch hydraulische Verbindungen zwischen den Klemmelektroden erzeugte Ausweichbewegungen der Klemmelektroden entstehen können. Die Konzentrizität der Achsen rechts und links des Staubereichs kann dadurch auch nach dem Stauchvorgang gewährleistet werden.In this way, a hydraulically decoupled holder for the workpiece is created, which defines the workpiece with a sufficient pressure force, whereby no evasive movements of the clamping electrodes produced by hydraulic connections between the clamping electrodes can occur. The concentricity of the axes right and left of the storage area can be ensured even after the upsetting process.
Gemäß der Erfindung können vorteilhaft auch Werkstücke, die bereits vorausgegangenen Umformschritten, insbesondere an einem Ende durch Endstauchen, unterzogen wurden, bearbeitet werden. Der umzuformende Bereich an dem Werkstück wird durch die Platzierung der Elektrodeneinheiten festgelegt und kann beliebig gewählt werden. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist, dass eine Freiform-Stauchung ermöglicht ist, wobei auf ein Gesenk verzichtet wird. Eine Freiform-Stauchung wird insbesondere dadurch ermöglicht, dass die Elektrodeneinheiten erfindungsgemäß eine Ausweichbewegung ausführen, um die Volumenänderung zu ermöglichen und zu beeinflussen.According to the invention, workpieces that have already undergone previous forming steps, in particular at one end by end upsetting, can also be processed advantageously. The area to be formed on the workpiece is determined by the placement of the electrode units and can be arbitrarily selected. A further advantage of the invention is that a free-form compression is made possible, wherein a die is dispensed with. A free-form compression is made possible in particular by the fact that the electrode units according to the invention execute an evasive movement in order to enable and to influence the change in volume.
In einer Weiterbildung gemäß der Erfindung ist wenigstens eine Klemmelektrode oder eine Klemmbacke derselben gekühlte, insbesondere wassergekühlt, ausgebildet und/oder aus einem gut stromleitenden Material, insbesondere einem eine Kupfer-Legierung enthaltenden oder umfassenden Material, gebildet.In a development according to the invention, at least one clamping electrode or a clamping jaw thereof is cooled, in particular water-cooled, formed and / or formed from a material which conducts electricity well, in particular a material containing or comprising a copper alloy.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen weiter erläutert. Dabei wird auch auf die Zeichnungen Bezug genommen, in deren
-
1 eine schematische Darstellung des Werkstücks, der elektrischen Heizeinheit und der Staucheinheit zu Beginn eines Stauchvorgangs, -
2 eine schematische Darstellung des Werkstücks, der Heizeinheit und der Staucheinheit nach1 nach Abschluss des Stauchvorgangs, -
3 eine schematische Darstellung des Werkstücks, der Heizeinheit und der Staucheinheit zu Beginn eines Stauchvorgangs mit einer zu1 alternativen Werkstückgeometrie, -
4 eine schematische Darstellung des Werkstücks, der Heizeinheit und der Staucheinheit nach3 nach Abschluss des Stauchvorgangs, -
5 ein Ausführungsbeispiel einer Stauchvorrichtung in geschnittener Darstellung von der Seite, -
6 ein Detailausschnitt der Stauchvorrichtung nach5 , -
7 ein Detailausschnittder Stauchvorrichtung nach 5 mit alternativer Werkstückgeometrie am Werkstückkopf, -
8 eine Stauchvorrichtung gemäß5 in perspektivischer Darstellung zu Beginn eines Stauchvorgangs und -
9 dieStauchvorrichtung gemäß 8 in perspektivischer Darstellung am Ende oder nach Abschluss des Stauchvorgangs
-
1 a schematic representation of the workpiece, the electric heating unit and the compression unit at the beginning of a compression process, -
2 a schematic representation of the workpiece, the heating unit and the upsetting unit after1 after completion of the upsetting process, -
3 a schematic representation of the workpiece, the heating unit and the compression unit at the beginning of a compression operation with a too1 alternative workpiece geometry, -
4 a schematic representation of the workpiece, the heating unit and the upsetting unit after3 after completion of the upsetting process, -
5 an embodiment of a compression device in a sectional view from the side, -
6 a detail of the compression device after5 . -
7 a detail of the compression device after5 with alternative workpiece geometry on the workpiece head, -
8th a compression device according to5 in perspective at the beginning of a compression process and -
9 the compression device according to8th in perspective at the end or after completion of the upsetting process
Die Stauchvorrichtung
Ferner umfasst die Stauchvorrichtung
Die erste Elektrodeneinheit mit den Klemmelektroden
Der Ausweichkörper
Es wird nun ein elektrischer Heizstrom
Es wird nun ein Stauchvorgang eingeleitet, indem bei gleichzeitiger Beaufschlagung des Werkstücks
Die Gestalt des Formänderungsbereiches
Die
Die Stauchvorrichtung
Der Ausweichkörper
An der Trägerplatte
Die gegenüberliegende Stützfläche
Die Abstützfläche
Es können Distanzstücke
Der Ausweichkörper
Das Distanzstück
Die erste Elektrodeneinheit ist vorzugsweise wie folgt ausgebildet und angeordnet:
- An
Trägerflächen 23 und24 desAusweichkörpers 11 sind jeweils über einen Trägerschlitten26 die ersteKlemmelektrode 5 mit einerKlemmbacke 15 und gegenüberliegend diezweite Klemmelektrode 6 mit einerKlemmbacke 16 mittels zugeordneter, vorzugsweise hydraulischer oder als Hydraulikkolbenantriebe ausgebildeter, Aktuatoren (oder: Antriebe)25 und29 lateral oder radial zur LängsachseA zueinander verschieblich angeordnet und gehalten. Dievon den Klemmelektroden 5 und6 über deren anden Kontaktflächen 2c bzw.2d am Werkstück 2 anliegende Klemmbacken 15 und16 ausgeübte Klemmdruck oder Kontaktdruck oder die Andrückkraft, mit dem oder derdas Werkstück 2 in elektrischem Kontakt gehalten wird, kann über die Aktuatoren oder Antriebe genau eingestellt werden. Außerdem sind dieKlemmbacken 15 und16 vorzugsweise der Außenfläche des Werkstücks2 wenigstens annähernd angepasst.
- On support surfaces
23 and24 of theescape body 11 are each via acarrier carriage 26 thefirst clamping electrode 5 with ajaw 15 and opposite thesecond clamping electrode 6 with ajaw 16 by means of associated, preferably hydraulic or hydraulic piston actuators, actuators (or: drives)25 and29 lateral or radial to the longitudinal axisA slidably arranged and held each other. The of the clampingelectrodes 5 and6 about their on the contact surfaces2c respectively.2d on theworkpiece 2 fitting jaws 15 and16 exerted clamping pressure or contact pressure or the Pressing force with which or theworkpiece 2 is maintained in electrical contact, can be accurately adjusted via the actuators or drives. Besides, the jaws are15 and16 preferably the outer surface of theworkpiece 2 at least approximately adjusted.
Es ist ferner wenigstens dem Aktuator
Axial zur Längsachse
Die zweite Elektrodeneinheit mit den Klemmelektroden
Ein Trägerelement 10 ist in einer axialen Position festlegbar oder fixierbar an dem Gestell3 axial zur AchseA und in und entgegengesetzt zu der VorschubrichtungV verschieblich über Führungen anden Gestellsäulen 3a und3b gelagert.
- A
carrier element 10 is fixable in an axial position or fixable to the frame3 axially to the axisA and in and opposite to the feed directionV movable via guides on theframe columns 3a and3b stored.
An dem Trägerelement
Bei dem Stauchvorgang rutscht nun aufgrund der Relativbewegung zwischen dem Stauchkörper
Die Zentriereinheit
Um die Koaxialität auch bei asymmetrischem Verschleiß der Klemmbacken
Zu Beginn eines Stauchvorgangs wird das Werkstück
In einem nun folgenden Verfahrensschritt wird zunächst die zweite Elektrodeneinheit mittels der Zentriereinheit mit dem Werkstück
Um im Formänderungsbereich
- Es wird zunächst nur eine Klemmelektrode, deren Aktuator mit einer Arretiereinheit versehen ist, beispielsweise die erste
Klemmelektrode 5 , mittels des, vorzugsweise hydraulischen,Aktuators 25 radial zur LängsachseA , hier von oben, gegen dieKontaktfläche 2c desWerkstücks 2 gefahren. Dabei wird ein nur ganz leichter oder geringer Anpressdruck eingestellt,um das Werkstück 2 nicht radial zu verschieben oder zu verbiegen, sondern in der von der zweiten Elektrodeneinheit7 und8 und deren Zentriereinheit9a und9b eingestellten vertikalen Lage seiner LängsachseA zu belassen. In dieser Position mit einseitig anliegender Klemmelektrode5 wird nun der zugehörige Aktuator25 mittels seiner Arretiereinheit mechanisch arretiert, so dass sich dieKlemmbacke 15 der Klemmelektrode 5 nicht mehr radial nach außen bewegen kann.
- Initially, only a clamping electrode, the actuator of which is provided with a locking unit, for example the
first clamping electrode 5 , by means of the, preferably hydraulic,actuator 25 radial to the longitudinal axisA , here from above, against thecontact surface 2c of theworkpiece 2 hazards. In this case, only a very slight or low contact pressure is set to theworkpiece 2 not radially displace or bend, but in the of thesecond electrode unit 7 and8th and their centeringunit 9a and9b adjusted vertical position of its longitudinal axisA to leave. In this position with one-sided clamping electrode 5 now becomes the associatedactuator 25 mechanically locked by means of its locking, so that thejaw 15 the clampingelectrode 5 can not move radially outward.
Nun wird mittels des zugehörigen, vorzugsweise hydraulischen, Aktuators
Durch diese vorteilhafte Abfolge von Schritten wird die Lage der Längsachse
Bei den beschriebenen Ausführungsformen gemäß der Erfindung wird der Formänderungsbereich
Es sind auch vielfältige Abwandlungen zu den gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen möglich.There are also various modifications to the shown and described embodiments possible.
Die Stauchvorrichtung
Der freitragende Bereich der Werkstücke
Die Klemmelektroden
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Stauchvorrichtungclincher
- 22
- Werkstückworkpiece
- 2a2a
- erste Stützfläche am Werkstückfirst support surface on the workpiece
- 2b2 B
- zweite Stützfläche am Werkstücksecond support surface on the workpiece
- 2c2c
- erste Kontaktfläche am Werkstückfirst contact surface on the workpiece
- 2d2d
- zweite Kontaktfläche am Werkstücksecond contact surface on the workpiece
- 33
- Gestellframe
- 3a, 3b3a, 3b
- Gestellsäulenframe columns
- 4a, 4b4a, 4b
- Trägerplattencarrier plates
- 55
- erste Klemmelektrodefirst clamping electrode
- 66
- zweite Klemmelektrodesecond clamping electrode
- 77
- dritte Klemmelektrodethird clamping electrode
- 88th
- vierte Klemmelektrodefourth clamping electrode
- 9a9a
- erstes Zentrierspannelementfirst centering clamping element
- 9b9b
- zweites Zentrierspannelementsecond centering clamping element
- 1010
- Trägerelementsupport element
- 1111
- Ausweichkörperevasive body
- 1212
- Ausweichzylinderdodge cylinder
- 1313
- Ausweichkolbenbypass piston
- 1414
- Distanzstückspacer
- 1515
- erste Klemmbackefirst jaw
- 1616
- zweite Klemmbackesecond jaw
- 1717
- dritte Klemmbackethird jaw
- 1818
- vierte Klemmbackefourth jaw
- 1919
- Stauchkörpercompression body
- 2020
- Antriebszylinderdrive cylinder
- 2121
- Antriebskolbendrive piston
- 2222
- erster Endabschnittfirst end section
- 23, 2423, 24
- Trägerflächesupport surface
- 2525
- Aktuatoractuator
- 2626
- Trägerschlittencarriage
- 2727
- zweiter Endabschnittsecond end section
- 2828
- FormänderungsbereichDeformation field
- 2929
- Aktuatoractuator
- 3030
- Führungselementeguide elements
- 4040
- Stelleinrichtungsetting device
- 110110
- Abstützflächesupporting
- 111111
- Freiraumfree space
- 125125
- Arretiereinheitlocking unit
- 140140
- Abstützflächesupporting
- 190190
- Abstützfläche supporting
- AA
- WerkstückachseWorkpiece axis
- II
- Heizstromheating
- VV
- Vorschubrichtungfeed direction
- L(t0), L(t1)L (t0), L (t1)
- Abstand bzw. Länge des WerkstücksDistance or length of the workpiece
- a(t0), a(t1)a (t0), a (t1)
- axialer Abstand der Elektrodenaxial distance of the electrodes
- aconst a const
- konstanter, axialer Abstandconstant, axial distance
- b0, b1 b 0 , b 1
- erste, zweite radiale Breitefirst, second radial width
- ΔL1, ΔL2ΔL1, ΔL2
- Vorschubwegfeed path
- v1, v2v1, v2
- Geschwindigkeitspeed
- F5, F6, F7, F8 F 5 , F 6 , F 7 , F 8
- Klemmkraftclamping force
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-
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- 2015-01-20 DE DE102015100801.7A patent/DE102015100801B4/en active Active
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Lasco Umformtechnik GmbH: Elektro-Stauchmaschinen. Coburg, Oktober 2012. - Firmenschrift * |
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