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Verfahren für den Betrieb einer kurbelgetriebenen Gesenkschmiedepresse
und Einrichtungen an einer Gesenkschmiedepresse zur Durchführung des Verfahrens
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren für den Betrieb einer kurbelgetriebenen
Gesenkschmiedepresse und die Mittel zur Durchführung des Verfahrens.
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Bekanntlich tritt bei allen Pressen bei Belastung eine Aufiederung
auf. Die Größe der Auffederunc., ist proportional der Größe der Preßkraft, mit welcher
während des Preßvorganges die Presse belastet wird. Bei Pressen, insbesondere Gesenkschmiedepressen,
ist diese Tatsache äußerst nachteilig, da bei unterschiedlicher. Preßkräften durch
die unterschiedl;che Auffederung die Werkstücke eine voneinander abweichende Dicke
erhalten. Auch beigleichen oder gleichartigen Werkstücken sind unterschiedliche
Preßkräfte nicht zu vermeiden, da die Größe der Preßkräfte von der Materialdosierung
und der Höhe der Werkstücktemperaturen bei der Warmverformung abhänaig, ist. Auf
Grund der Materialtoleranzen ist eine völlig, gleiche Dosierung in der Praxis genauso
wenig möglich, wie eine ganz exakte Einhaltung der Werkstücktemperaturen. Um die
Dickenunterschiede an den Werkstücken in enaen Grenzen zu halten, ist es daher notwendig,
durch konstruktive Maßnahmen die Auffederung der Pressen so gering wie möglich zu
halten.
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Auf dem Schmiedepressengebiet hat man sich schon vielfach Gedanken
gemacht, auf welche Weise eine Qualitätssteigerung in bezug auf die Abmessungstoleranzen
der Werkstücke erreicht werden kann. Hierzu wurde beispielsweise die schädliche
Einwirkung der unvermeidlichen Auffederung von Pressengestellen eingehend untersucht.
Man hat vor-C (yeschlagen, Meßgrößen zu finden, die den Einfluß der Federung auf
den Arbeitsvorgang beschreiben und als Kennarößen verwendet werden sollen. Hierbei
soll jeder Maschine eine Presseneichkurve beigege g - ben werden, aus der
der Benutzer den richtigen Einsatz der Presse, entsprechend der Kenngrößen,
C
vornehmen kann. Die Eichkurve soll auch die Auffederung bei Nennlast des
Gestelles, bezogen auf die Stößelmittelachse, erkennen lassen. Die U,-Litersuchun-,-en
führten zugleich zu der weiteren Erkenntnis, daß die für jede Maschine im einzelnen
ermittelten Kenngrößen nicht genügen, um das Federverhalten der Maschine ausreichend
zu charakterisieren. Diese Untersuchungen führten jedoch nicht zu irgendwelchen
praktischen, neuen Ergebnissen. Es wurden lediglich die verschiedenen Ursachen für
die Schwierigkeiten des Problems aufgezeigt. Man gelangte zu der Schlußfolgerung,
daß die Federung einer Presse nicht völlig beseitigt werden kann, und kam zu der
seit Jahrzehnten länast bekannten Auffassun- daß C t,' eine steife Presse
in dieser Beziehung günstiger ist als eine weiche, d. h., daß, wenn es um
die Qualitätssteigerung hinsichtlich derAbmessungstoleranzen der Werkstücke geht,
man nicht umhin kann, entsprechend die Steifigkeit der Presse zu steigern. Dies
führt jedoch zu schweren und teuren Maschinen mit. einer erheblichen Aufwändigkeit.
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Aufgabe der Erfindung ist, eine kurbelgetriebene Gesenkschmiedepresse
bzw. eine Arbeitsmethode für diese zu schaffen, bei der sich die nicht zu vermeidende
Auffederung in ihren nachteiligen Auswirkungen mit einfachen und wirksamen Mitteln
ausgleichen läßt. Das Verfahren für den Betrieb der kurbelgetriebenen Gesenkschmiedepresse
zeichnet sich dadurch aus, daß zur Erzieluno, einer konstanten Auffederung der Gesenkschmiedepresse
eine über der zur Verformun- notwendi-en Preßkraft liegende Pressenkraft aufcezwungen
wird.
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Bei dieser Arbeitsweise wird erreicht, daß im
unteren Totpunkt
der kurbel-etriebenen Gesenkschmiedepresse als weggebundener Kurbelpresse eine gleich
große Belastung der Presse, d.h. eine Pressenkraft, und somit eine stets gleich
große Auffederung der Maschine erhalten wird. Diese Pressenkraft ist konstant und
stets größer als die am Werkstück erforderliche, schwankende Preßkraft. Wenn bei
dieser Arbeitsweise ein Werkstück gepreßt wird, welches eine Preßkraft erfordert,
die geringer als die vorbestimmte Pressenkraft ist, so wird die resultierende Preßkraft
und damit die Pressenbelastung nicht höher als die vorarewählte Pressenkraft sein.
Diese Pressenkraft kann mit entsprechenden Sicherheiten so hoch gewählt werden,
daß sie in jedem Fall größer als die
Preßkräfte ist, die durch unterschiedliche
Materialdosierung und/oder Temperaturschwankungen maximal für das Werkstück, aufzubringen
sind. Die Einstellung der Pressenkraft, also derjenigen Kraft, die entsprechend
über der Preßkraft liegt und die Auffederung bedingt, bereitet keine Schwierigkeiten.
Man arbeitet mit einer konstanten Pressenkraft, wobei die Auffederun- der Maschine
die gleiche bleibt. Man erzielt Werkstücke von gleichen Abmessungen bzw. Abmessungstoleranzen.
Die Maschine selbst ist im Gewicht nicht aufwendig. In baulicher Hinsicht ergibt
sich eine weiche Presse, die keine Gefahr dafür darstellt, daß die zulässige Nennkraft
leicht überschritten werden kann. Im Gegenteil, gerade bei steifen Pressen wächst
die Gefahr der Überlastung der Presse durch Einstellungsabweichungen mit der Steigerung
der Steifigkeit. Weiterhin bestehen keine neaativen Grateinflüsse, da die Gratbahnbemessung
allgemein derart ist, daß der Grat weitgehend abfließen kann. Wenn kein Werkstück
zwischen den Gesenken liegt, ergibt sich das Kraftmaxiinum durch das Aufeinanderpressen
der Gesenke, die sich vorteilhaft über Aufschlaaflächen abstützen. Wenn sich C ein
Werk-stück zwischen den Gesenken befindet, ergibt sich eine gleich große Kraft,
die sich auf das verformte Werkstück und im Rest auf die Aufschlagflächen verteilt,
wobei die Auffederung der Maschine unverändert bleibt.
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Es ist an sich bekannt, bei Reibspindelpressen mit einem Energieüberschuß
zu arbeiten. Bei solchen Pressen handelt es sich jedoch nicht um eine weggebundene,
sondern um eine energiegebundene Maschine. Der Energieüberschuß ergibt bei der Reibspindelpresse
einen Kraftüberschuß, der nicht mehr dosierbar ist. Wenn der be-wegliche Stößel
der Reibspindelpresse mit seinem Energieinhalt auf das Schmiedestück auftrifft,
wird die Bewegungsenergie in Verformun 'gsarbeit umgesetzt. Diese ist vom Schmiedestück
abhängi '- und schwankt als Folge der Materialdosierung' Warme, Reibung u. dgl.
von Stück zu Stück. Bei einer dosierten Energiemenge des Stößels wird also ein nicht
konstanter Anteil für die Verformungsarbeit des Werkstückes entnommen und es bleibt
ein Energi g e überschuß übrig, C der durch die unterschiedliche Größe des weggenommenen
Anteils für die Verformunasarbeit ebenfalls von Werkstück zu Werkstück schwankt.
Dies bedeutet, daß es bei einer Reibspindelpresse unmöglich ist, in der Praxis mit
einem konstanten Kraftüberschuß zu arbeiten. Eine Anregung für die erfindungsgemäße
Maßnahme ergibt sich hierdurch nicht.
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Um der kurbelgetriebenen Gesenkschmiedepresse eine über der zur Verformun-
notwendigen Preßkraft liegende Pressenkraft aufzwingen zu können, ist es erforderlich,
daß das Preßwerkzeug in seiner Höhe exakt einaestellt werden kann. Es ist an sich
bekannt, bei Gesenkschmiedepressen eine Pressenkraft zwischen den Werkzeugen bei
mindestens einem Werkzeughalter mittels einer Keilanstellvorrichtung einstellen
zu können. Eine solche Einstellmö-lichkeit diente bisher zum Einrichten der Maschine,
damit Uno-enaui- eiten und Toleranzen des Maschinen-,estells ausgeglichen werden
können. Der Zusammen-C hang der Einstellbarkeit der Werkzeuge mit dem Problem der
Auffederung der Maschine ist bisher nicht erkannt worden und man hat auch keine
Folgerungen C
hieraus gezogen. Die Höhe der einzustellenden Pres-Z, senkraft
kann über Dehnungsmessung mit bekannten Einrichtungen, z. B. Dehnmeßstreifen u.
dgl., festgelegt werden. Wenn mehrere Werkzeuge auf derselben Werkzeugplatte angeordnet
sind, genügt es, wenn nur das Fertigpreßwerkzeug mit der eingestellten Pressenkraft
belastet wird, und zwar auch dann, wenn nur ein Hub zum Fertigpressen auszuführen
ist. Vorteilhaft ist die Verwendung einer Feineinstellvorrichtung.
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Zweckmäßig sind Einstellmittel zur wahlweisen Schnelleinstellung des
Werkzeuges für die notwendige Pressenkraft vorgesehen. Zwischen der Verstellspindel
und der Keilanstellplatte kann ein Kniehebelgestänge angeordnet sein, das mittels
eines Druckmediums, z. B. pneumatisch oder hydraulisch verstellbar ist.
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Damit die Werkzeuggravur nicht zu hoch belastet oder durch zu hohe
Belastung beschädigt wird, kann das Werkzeug mit Aufschlao ' flächen senkrecht
zur Preßrichtung versehen sein.' Die Aufschlagflächen können unmittelbar am Werkzeug
neben der Gra-vur oder als vom Werkzeug getrennte Anschläge vorgesehen sein.
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Die Erfindung wird an Hand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen
einer Verstellmöglichkeit der Werkzeuge für die Einstellung der erforderlichen Pressenkraft
erläutert.
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In den F i g. 1 bis 3 ist ein Beispiel der Einstellung
der Pressenkraft für das Werkzeug im Schema darel gestellt. F i g. 1 zeigt
eine Ansicht auf die Preßwerkzeuge; F i g. 2 ist eine Draufsicht nach der
Linie 11-11 der Fig. 1;
F i g. 3 ist ein Schnitt nach der Linie
111-III der F i g. 2; F i g. 4 und 5 zeigen in Draufsicht und
im Schnitt im erößeren Maßstab eine weitere Ausführungsform der Verstelleinrichtung
der F i g. 1 bis 3;
F i g. 6 und 7 erläutern ein weiteres
Ausführungsbeispiel in Draufsicht und im Schnitt; F i 8 und 9 zei-en
ebenfalls in Draufsicht und im Schnitt eine andere Ausführungsform für die Regulierbarkeit
des Werkzeuges zur Einstellung der Pressenkraft; F i g. 10 und
11 veranschaulichen eine Möglichkeit, die Regulierung der Pressenkraft in
Abhängigkeit von vorbestimmten Hüben durch einfache Vorrichtungsteile zu bringen.
Hierbei ist F i g. 10 ein Längsschnitt durch die Werkzeughalterung des Oberwerkzeuges,
während F i g. 11 ein Schnitt nach der Linie XI-XI der F i g. 10 ist.
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F i g. 12 veranschaulicht eine zusätzliche Anordnung bei der
Einrichtung der F i g. 10.
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Bei Gesenkschmiedepressen sind die Preßwerkzeuge an üblichen Werkzeughaltern
angeordnet. Die Werkzeughalterung kann aus dem Werkzeughalterunterteil
1 und dem Werkzeu-halteroberteil 2 bestehen, wobei Oberteil und Unterteil
durch Führungen 3 und 4, z. B. von Teleskopart, zueinander geführt sind.
Die Werkzeuge 5, 6 und 7 sind als Ober-und Unterwerkzeug in den Werkzeughaltern
1 und 2 in an sich bekannter Weise befestigt. Um eine symmetrische Maschinenbelastung
zu erreichen, befindet sich zweckmäßig das Fertigpreßwerk-zeug 6 in Werkzeug-
und damit Maschinenmitte.
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Zur erfindungsgemäßen Einstellung der Pressenkraft wird das Werkzeug,
zweckmäßig nur das Fertigpreßwerkzeug, mit einer Feineinstellvorrichtung
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versehen, da das Fertigpreßwerkzeug allein die
Genauigkeit
des zu pressenden Werkstückes bedingt. Eine Einstellmögalichkeit in feindosierbarer
Weise kann durch eine Keilanstellung gegeben sein, die mittels einer Schraubspindel
9 betätigt werden kann. Wie die F i a. 4 und 5 näher erkennen
lassen, ist zu der Keilplatte 10 ein Gegenkeil 11 vorgesehen, damit
sowohl am Werkzeughalter 2 als auch an dem Werkzeu- 6 zur Preßrichtung senkrecht
liegende Flächen vorhanden sind. Damit beim Werkzeugwechsel die Verstellelemente
nicht aus dem oberen Werkzeughalter 2 herausfallen können, kann eine Halterung mittels
Schrauben 12 und Federn 13 angeordnet werden, die ihr oberes Widerlager durch
Muttern 14 finden. Diese Schraubenbolzen 12 greifen durch Langlöcher 15,
die sich in der Keilplatte 10 befinden. Das Werkzeuo, 6 wird durch
Laschen 16 und 17
unterfangen, die nach endgültiger Einstellung des
Werkzeuges 6 durch die Schrauben 18 und 19 und das keilförmige
Zwischenstück 20 angezogen werden. Die beiden Einstellspindeln 9 sind zweckmäßig
gemeinsam bedienbar. Die zwangläufige gemeinsame Betätiaung kann durch die Welle
21 und die Zahnräder 22 und 23 erfolgen. Die Welle 21 ist in dem Ansatzstück
24 gelagert.
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Bei der Ausführungsform der F i g. 6 und 7 ist eine
den F i g. 1 bis 5 gleichartige Einstellvorrichtung für die Keilverstellung
vorgesehen. Die Anordnung eines Gegenkeils entfällt hierbei. Die Keilplatte
25
liegt mit einer schrägen Ebene 26 des Werkzeughalters 2 an. Die
Schraubspindel 27 ist durch die Bunde 28 unverschiebbar gelagert und
greift mit dem Gewindeteil 27 a in eine Gewindebohrung 25
a- der Keilplatte 25. Am freien Ende der Spindel 217 kann ein
Mehrkant 29 zur Bedienung durch eine Kurbel vorgesehen sein.
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In den F i g. 8 und 9 ist eine Ausführung dargestellt,
bei der die Verstellung der Keilplatte30 durch einen Querkeil 31 erfolgt,
der durch eine Einstellschraube 32, die Rechts- und Linksgewinde besitzt,
verstellt werden kann. Das eine Gewindeteil 32 a
greift in den Halter
2, während das andere Gewindeteil 32 b in den Querkeil 31 eingreift.
Der Querkeil 31
kann mit einer vorspringenden Leiste 31a in eine mit
30 a der Keilplatte 30 hineinragen. Der Schraubbolzen
19 ist durch ein Langloch 33 des Querkeils 31
geführt.
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In den F i g. 10 bis 12 ist eine Anordnung dargestellt, bei
der die maximale Pressenkraft nur 7 dann aufzubringen ist, wenn mit dem Fertiopreßwerkzeuo,
gearbeitet wird. Die Anstellung des Oberwerkzeuges 6
erfolat mittels des Keiles
34, der jedoch über ein Kniehebelc,estän-e 35 zu verstellen ist. An dem Kniehebel
greift die Stange 36 an, die mittels eines Druckmediums betätigt werden kann.
Hierzu weist die Stan-e 36 einen Kolben 37 auf, der in dem Zylinder
38 gleiten kann. Die Betätigung kann pneumatisch oder hydraulisch erfolgen.
Durch entsprechende Steuerung der Beaufschlagung des Zylinders 38 in Abhängigkeit
von einem vorbestimmten Hub der Presse ist es möglich, die Verschiebung des Keils
wahlweise zu steuern. Hierbei ist jedoch die Möglichkeit gegeben, daß die Keilplatte
34 voreingestellt werden kann.
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Die Einstelluno, der Keilplatte 34 erfolgt durch die Schraube
39, die aui das Druckstück 40 wirkt, das das hintere Auflager des Kniehebelgestänges
35 bildet. Das Oberwerkzeug 6 ist an einem Schiebeblock 41 befestigt,
der in einer Ausnehmung des Halters 2 angeordnet ist. Dieser Schiebeblock 41 ist
gegen A-bfallen durch die Schrauben 42 und die Federn 43 Caesichert. Ferner sind
zwei Gegenkeile 44 und 45 vor-C ,olesehen, die durch den Steg 46 miteinander verbun-D
den sind und ihrerseits durch die Schraubenspindel 47 eingestellt werden können.
Diese Gegenkeile 44 und-45 sind so einzustellen, daß der Schiebeblock 41 bei
o, streckter Lage des Kniehebelgestänges 35 spielfrei ge C
im
durch die Keilplatte 34 gespannt ist.
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Mittels der Druckmittelsteuerung 37 und 38 ist es somit
möglich, das Fertig ,preßwerkzeu g6 nur dann vorzufahren, wenn ein Werkstück
im Fertigpreßwerkzeug gepreßt wird. Während der übrigen Operationen ist durch entsprechende
Steuerung des Zylinders 38 der Anstellkeil 34 zurückgefahren. Hierbei ist
der Schiebeblock 41 mit dem oberen Fertigpreßwerk# zeue, 6 mittels der Federn
43 zurückaezogen. Diese Steuerunesanordnung erlaubt, daß die Pressenkraft wahlweise
nur aufgebracht wird, wenn sie beim Pressen im Fertigpreßwerkzeug benötigt wird.
Während der übri<:,en Arbeits-änge in den Vorpreß- und Abgratwerkzeugen ist keine
Pressenkraft eingestellt. Die Presse wird daher nicht mehr belastet, als es bei
den Pressen bzw. Werkzeugeinstellungen üblicher Bauart der Fall ist.
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Auch bei der Vorrichtung der F i g. 10 und 11
können
die beiden Spindeln 39 und 47 zwangläufig gemeinsam verstellt werden. Dies
kann mittels einer Welle48 geschehen, deren Zahnrad49 in die Zahnräder
50 und 51 greift, wobei das Zahnrad 50 mit der Spindel
39 und das Zahnrad 51 mit der Spindel 47 zusammenwirkt.
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Die Feineinstellung für die Keilplatte kann in baulicher Hinsicht
auch in anderer Weise durchgeführt sein.