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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, um ein flaches Metallrohstück
über einen Dorn zu drücken zum Formen eines Teiles mit einem im allgemeinen konischen
Abschnitt, gefolgt von einem im allgemeinen zylindrischen Abschnitt.
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Beim Metalldrücken werden zwei grundsätzlich verschiedene Verfahren
benutzt, um ein Werkstück in eine gewünschte Gestalt zu formen.
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Bei dem einen Verfahren, bekannt als »Handdrücken«, wird das Metallwerkstück
durch die Verwendung eines Handwerkzeuges auf einen sich drehenden Dorn ohne 'bemerkenswerte
Verringerung seiner Dicke gepreßt. Dieses Verfahren erfordert ein hohes Maß an fachmännischem
Können von seiten des Arbeiters und- kann- gewöhnlich nicht benutzt werden, wo bestimmte
und genaue Teile gefordert werden.
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Bei dem anderen Verfahren, gewöhnlich als »Schubdrücken« bezeichnet,
wird das Metall des Rohstückes oder der Vorform axial auf den Dorn übertragen oder
»geschoben« und die Dicke T1 des Rohstückes oder der Vorform auf die gewünschte
Dicke T2 des fertigzustellenden Teiles nach dem Gesetz
wobei M die Hälfte des eingeschlossenen Winkels des Dornes und B die Hälfte des
eingeschlossenen Winkels des Rohstückes ist. Dieses Verfahren wird auf Maschinen
ausgeführt, in denen das Drückwerkzeug durch Kraft -längs einer vorherbestimmten
Bahn relativ zu dem Dorn getrieben wird. Diese Maschinen können Werkstücke mit einem
hohen Maß an Genauigkeit in die gewünschte Form und Größe drücken.
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Wenn der Schubdrückprozeß an konturierten Teilen ausgeübt wird, in
denen der Kegelwinkel längs der Länge des Teiles variiert, ist es notwendig, entweder
mit einer durch einen vorhergehenden Metallformungssehritt `hergestellten Vorform
anzufangen oder mit einem skulpturierten Rohstück, in welchem die Dicke des Metalls,
wie nötig, verändert ist, um das Sinusgesetzschubdrücken auszuführen. In jedem Falle
sind die Herstellungskosten höher, als wenn ein flaches Rohstück von gleichmäßiger
Dicke benutzt werden könnte, um das Teil zu drücken. In manchen. Fällen ist es möglich,
konturierte Teile aus einem flachen Rohstück zu drücken, vorausgesetzt, daß die
Abweichung von der Sinusgesetzreduktion von einer gemäßigten Art ist.
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Es ist bisher als unmöglich angesehen worden, ein genaues Teil durch
Schubdrücken herzustellen, das als Form einen konischen Abschnitt, gefolgt von einem
zylindrischen Abschnitt, aufweist, ohne zuerst das Rohstück in die annähernde Gestalt
des Endteiles zu formen. Dies beruht darauf, daß alle früheren Versuche, mit bekannten
Techniken ein Teil dieser Art durch Schubdrücken herzustellen, zur Folge hatten,
daß das Rohstück von dem Teil an der Ecke getrennt wird, wo der konische Abschnitt
mit dem zylindrischen Abschnitt verbunden ist. Diese Wirkung geschieht infolge der
schweren, in dem Metall erzeugten Spannung, wenn der Werkzeugring die Ecke erreicht
und den aufragenden Flansch auf den zylindrischen Abschnitt des Dornes zu drücken
sucht. Infolge der steifen und unnachgiebigen Natur des Flansches sucht die Nase
des Werkzeugringes in das Metall einzuschneiden oder sich darin einzugraben und
trennt den Flansch von dem Teil.
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Es ist noch ein Drückverfahren bekannt, bei dem an einem Werkstück
durch ein Werkzeug, z. B. eine Rolle, eine Formungsarbeit und durch ein anderes
Werkzeug eine Glättarbeit ausgeführt wird. Hierbei ist aber keine funktionelle Zusammenarbeit
zwischen beiden Werkzeugen vorhanden, so daß dieses Verfahren in zwei aufeinanderfolgenden
Durchgängen erfolgen kann. -Außerdem erfolgt, wenn ein Teil an irgendeinem Punkt
seiner Länge durch die erste Rolle dicht an den Dorn gedrückt würde, ein Rückwärtsauspressen
während eines späteren Durchganges über das Teil durch das zweite Werkzeug, z. B.
eine zweite Rolle. Dies würde das Teil verderben, da es dann nicht mehr mit der
Form des Dornes übereinstimmt, d. h., es wird infolge des Rückwärtsauspressens verlängert.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch Schubdrücken an einem
flachen Metallrohstück sowohl einen konischen Abschnitt als auch einen zylindrischen
Abschnitt unmittelbar so zu deformieren, daß kein Bruch eintritt, wenn der Eckpunkt
überschritten wird.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird ausgegangen von dem vorstehend erwähnten
Verfahren zum Drücken eines flachen Metallrohstückes über einen Dorn durch ein Paar
Werkzeugringe, welche mit dem Rohstück in Eingriff treten, wenn sie längs des Dornes-
bewegt werden, um ein Teil in einem einzigen fortlaufenden Arbeitsgang zu formen,
bei dem der Dorn und das Rohstück als Einheit relativ zu den Werkzeugringen gedreht
wird, der erste vorrückende Werkzeugring dicht mit Bezug auf den zweiten vorrückenden
Werkzeugring längs des Dornes vorwärts bewegt wird mit einem vorherbestimmten Abstand
gegenüber dem Dorn, welcher Abstand annähernd gleich der ursprünglichen Dicke des
Rohstückes ist, um es ohne eine bemerkenswerte Verringerung in der Dicke gegen den
Dorn zu pressen, und bei dem der zweite Ring mit radial dichterer Einstellung zu
dem Dorn als mit der des ersten Ringes das Formen weitertreibt und vollendet.
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Die Erfindung besteht darin, daß mit dem zweiten Ring durch Schubdrücken
die Rohstückdichte auf die gewünschte Dicke verringert wird.
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Damit kann ein Teil, das einen konischen Abschnitt, gefolgt von einem
zylindrischen Abschnitt, aufweist, erfolgreich gedrückt werden. Auf diese Weise
wird der vordere Werkzeugring nur Biegedruck auf das Rohstück an der Ecke ausüben
und wird sich nicht in das Metall einzugraben oder einzuschneiden suchen, wie in
dem Falle eines herkömmlichen Drückens, wo der Werkzeugring ebenfalls versucht,
die Dicke des Rohstückes auf diejenige des fertigzustellenden Teiles zu reduzieren.
Der nachfolgende Werkzeugring ist dadurch imstande, das Rohstück auf die gewünschte
Dicke zu reduzieren und es auf dem zylindrischen Abschnitt des Dornes zum Rohr zu
drücken, ohne die Elastizitätsgrenze des Materials zu überschreiten.
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Zum besseren Verständnis der Erfindung ist sie beispielsweise an Hand
der Zeichnung beschrieben, die eine Ausführung des Verfahrens zeigt.
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In der Zeichnung ist ein Querschnitt eines Dornes mit einem teilweise
darauf gedrückten Teil und mit
aufeinanderfolgenden Stufen bei der
Umformung des Teiles in gestrichelten Umrißlinien gezeigt.
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Das zu drückende Teil10 besitzt einen im allgemeinen konischen Abschnitt
26 und einen im allgemeinen rohrförmigen oder zylindrischen Abschnitt 28, welche
Abschnitte miteinander durch einen bogenförmigen Abschnitt 30 verbunden sind. Der
Dorn 12 ist so geformt, daß er der gewünschten Form des zu drückenden Teiles 10
entspricht, und an die nicht gezeigte Stirnplatte der Drückmaschine zur Drehung
um eine Achse 13 montiert. Das Teil 10 wird aus einem flachen Rohstück 14 aus passendem
Material gedrückt, welches gegen das Ende des Dornes 12 durch ein Klemmelement 16
in Stellung gehalten wird, das durch den Reitstock betätigt wird. Ein Führungszapfen
18 erstreckt sich durch ein Loch in dem Rohstück 14 und in dem Dorn 12 und hält
das Teil 10 auf dem Dorn zentriert.
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Das Rohstück 14 wird in die Form durch ein Paar Werkzeugringe
20 und 22 gedrückt, die auf dem Ouerschlitten der Maschine abgestützt
sind. Die Ringe 20, 22 werden veranlaßt, der Kontur der Oberfläche 24 des Dornes
12, aber mit einem vorherbestimmten Zwischenraum davon zu folgen, wenn sie von dem
linken Ende des Dornes nach dem rechten Ende desselben, wie die Zeichnung zeigt,
fortschreiten. Dies kann durch eine Kopiervorrichtung ausgeführt werden, wobei die
Schablone so geformt ist, daß sie dem gewünschten Umriß des Teiles 10 an seiner
Außenoberfläche entspricht.
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Die Werkzeugringe 20, 22 sind in Richtung der Achse 13 gestaffelt,
so daß der eine etwas vor dem anderen liegt. Der Werkzeugring 20 ist der vordere
Werkzeugring, und der Werkzeugring 22 ist der nachfolgende oder hintere Werkzeugring.
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Die Ringe 20, 22 haben eine ziemlich kleine Radiusnase 33,
wie sie zum Schubdrücken eines Werkstückrohteiles 14 auf einen konisch geformten
Dorn 12 erforderlich ist.
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Der vordere oder Führungsring 20 kann 4,75 bis 7,94 mm dem nachfolgenden
Ring 22 voraus sein. Der Abstand des vorderen Ringes 20 ist von dem Dorn so, daß
keine bedeutende Reduktion in der Dicke des Rohstückes 14 durch diesen Ring vorhanden
ist. Die Funktion der Reduzierung des Rohstückes auf eine vorherbestimmte Dicke
ist dem nachfolgenden oder hinteren Ring 22 überlassen. Es ist gefunden worden,
daß das Verfahren günstig ausgeführt werden kann, wenn der Vorderring 20 für einen
Abstand gleich der Dicke des Rohstückes 14 an allen Punkten längs der konischen
und zylindrischen Abschnitte 26, 28 eingestellt ist. Jedoch ist es unnötig, diesen
Abstand genau aufrechtzuerhalten, um annehmbare Teile 10 zu erhalten, solange das
Abweichen von dieser Dimension sich in der Minusrichtung längs des konischen Abschnittes
26 des Teiles und in der Plusrichtung längs des zylindrischen Abschnittes 28 desselben
befindet. Beispielsweise ist gefunden worden, daß der Abstand so viel wie 0,254
mm weniger als die Originaldicke des Rohstückes 14 an dem konischen Abschnitt 26
und so viel wie 1,524 mm größer als die Dicke desselben an dem zylindrischen Abschnitt
28 sein kann.
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Die Wirkung der gestaffelten Werkzeugringe 20, 22 bei dem Drückverfahren
ist in der Zeichnung gezeigt, wo das zu drückende Teil 10 in seinem teilweise
fertiggestellten Zustand erläutert ist, wobei der Flansch 34 sich nach rückwärts
krümmt, wie er es an dieser besonderen Stelle auszuführen sucht. Obwohl die Staffelung
der Werkzeugringe 20, 22 über die Drückoperation hin konstant gehalten ist, wird
der Vorderring 20 vorzugsweise von dem Dorn 12 weg gehalten, bis der konische Abschnitt
26 des Teiles 10 durch den nachfolgenden Ring 22 erreicht ist. Der
Ring 20 wird längs der Bahn 36 bewegt, wobei der Ring dazu dient, das Teil
10 an dem Dorn 12 während dieses Bereiches des Drückens zu stabilisieren.
Da der Abschnitt 38 mit einer umgekehrten Kurve geformt ist und da das Teil
10
über seine Länge verjüngt ist, entspricht die Operation nicht streng einem
Schubdrückprozeß, aber die Abweichung davon ist gering, und in irgendeinem Falle
ist sie nicht groß genug, irgendwelche Schwierigkeit in der Drückarbeit zu bewirken.
Das Metall des Rohstückes 14 ist genügend plastisch, um unter dem Einfluß
des nachfolgenden Ringes 22 in dem notwendigen Ausmaß längs des Dornes 12 zu fließen,
um ein Teil 10 der bestimmten Größe und Dicke zu erzeugen.
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Wenn die Operation längs des konischen Abschnittes 26 fortschreitet,
wird sich der Flansch ausrichten, wie es durch das Bezugszeichen 32 angezeigt ist,
und dann beginnen, sich nach vorwärts zu krümmen, wenn er sich der Ecke nähert,
wie es bei 39 gezeigt ist. An der Ecke besteht die Wirkung des Vorderringes 20 darin,
den Flansch noch weiter nach vorwärts zu biegen, wie es bei 40
gezeigt ist.
Wenn die Ecke zustande gebracht ist, wird der Flansch noch weiter nach vorwärts
gebogen, bis er schließlich nach unten gegen den Dorn 12 gedrückt wird, wenn der
nachfolgende Ring 22 den Anfang des zylindrischen Abschnittes 28 erreicht. An diesem
Punkt lagert der Vorderring 20 gegen die Oberfläche des Teiles 10 genügend vor dem
Hinterring 22, um die Bildung eines Grates durch den letzteren Ring zu verhindern.
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Auf diese Weise kann das Rohrdrücken ohne die Notwendigkeit des Anhaltens
der Operation und des Wechsels auf eine abweichende Form des Werkzeugringes bewirkt
werden. Es ist daher ersichtlich, daß der vordere oder Führungsring 20 die Funktion
der Vorbereitung des Weges für den Hinterring 22 ausübt, indem er das Metall vor
dem Hinterring so niederlegt, daß derselbe sich nicht in den Flansch eingräbt und
ihn abschneidet. Er gestattet auch die Benutzung einer Schubdrückwerkzeugringart
zum Drücken des zylindrischen Abschnittes 28 des Teiles 10, wodurch es ermöglicht
wird, daß das Teil in einer einzigen fortlaufenden Drückoperation geformt wird.