DE19943441B4

DE19943441B4 - Doppeltwirkende mechanische Umformmaschine

Info

Publication number: DE19943441B4
Application number: DE19943441A
Authority: DE
Inventors: Detlef Dipl.-Ing. Stamm
Original assignee: SMS Eumuco GmbH
Current assignee: SMS Group GmbH
Priority date: 1999-09-11
Filing date: 1999-09-11
Publication date: 2007-10-04
Anticipated expiration: 2019-09-12
Also published as: US6626022B1; ITMI20001926A0; IT1318796B1; ITMI20001926A1; JP2001105186A; DE19943441A1

Abstract

Eine doppelt wirkende Umformmaschine (1), insbesondere Gesenkschmiedepresse, die einen in einen angetriebenen Außenstößel (10) für ein Außenwerkzeug und einen angetriebenen Innenstößel (11) für ein Innenwerkzeug unterteilten Gesamtstößel (10, 11) aufweist, läßt sich mit mechanischer Betätigung universell einsetzen, wenn dem Außenstößel (10) ein Exzenterantrieb (4) und dem Innenstößel (11) ein Kniehebelantrieb (13) zugeordnet ist, derart, daß entweder die Exzenterwelle (3) den Gesamtstößel (10, 11) oder nur den Außenstößel (10) beaufschlagt.

Description

Die Erfindung betrifft eine doppelt wirkende mechanische Umformmaschine, insbesondere Gesenkschmiedepresse, die einen kombinierten Exzenter-und Kniehebelantrieb für einen Gesamtstößel aufweist, der in einen angetriebenen Außenstößel für ein Außenwerkzeug und einen angetriebenen Innenstößel für ein Innenwerkzeug unterteilt ist, wobei dem Außenstößel ein Exzenterantrieb und dem Innenstößel ein Kniehebel zugeordnet ist, wie aus der DE 26 40 712 A1 bekannt.
Für die verschiedensten Umformtätigkeiten sind zudem Exzenterpressen oder Kniehebelpressen bekannt (vgl. z.B. DE 37 05 235 C2 , EP 0 040 965 A2 ), die aber stets nur für einen einstufigen Arbeitsprozeß geeignet sind. Daneben sind in der Praxis doppelt wirkende Umformmaschinen der eingangs genannten Art im Betrieb, d.h. mit einem doppelt wirkendem mittigen Werkzeug, dem zu diesem Zweck ein hydraulisches Druckkissen zugeordnet ist, so daß ein 2-stufiger Umformvorgang durchgeführt werden kann. Bei dieser Bauform sind bedingt durch die Größe des notwendigen hydraulischen Drucks die Schließkräfte des Druckkissens auf max. 5000 kN begrenzt. Ebenso bedingt diese Bauform, daß die Presse zusätzlich zur Überwindung des Umformweges auch über diesen Weg die Gegenkraft des Druckkissens überwinden muß. Diese zusätzliche Kraft stellt für die Presse eine Verlustarbeit dar. Dies wird für das doppelt wirkende Verfahren gleichwohl in Kauf genommen, da sich damit eine gewünscht gute Formfüllung durch Verdrängung des Materials, wie insbesondere bei der Zahnradherstellung, erreichen und ein Querfließpressen ohne Grat verwirklichen läßt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Umformmaschine mit mechanischer Betätigung von Innen- und Außenstößel sowie zudem universeller Einsetzbarkeit zu schaffen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß entweder die Exzenterwelle den Gesamtstößel oder nur den Außenstößel beaufschlagt. Hierdurch läßt sich erreichen, daß der Kniehebelantrieb, je nachdem welches Werkzeug zum Einsatz kommt, wirksam zum Schließen des Werkzeugs benutzt werden kann, alternativ völlig ohne Wirkung auf das Werkzeug bleibt. Der erfindungsgemäßen Zuordnung des Exzenterantriebs zu dem Außenstößel und des Kniehebelantriebs zu dem Innenstößel bzw. den von diesen Stößeln getragenen Werkzeugen liegt die Erkenntnis zugrunde, daß sich damit in einfacher Weise die Charakteristik der Umformmaschine verändern läßt, weil sie geeignet ist, ohne die Wirkung des Kniehebels zu arbeiten. Diese kann nämlich entweder als einstufige Exzenterpresse oder als 2-stufige bzw. doppeltwirkende mechanische Presse betrieben werden. Indem die Kniehebelkinematik nicht mehr für den gesamten Stößel prozeßbestimmend ist, was insbesondere bei der Warmumformung für das Werkzeug zu langen, nachteiligen Druckberührzeiten zwischen Werkzeug und umzuformendes Werkstück führen würde und beispielsweise dann unvermeidbar wäre, wenn der Kniehebelantrieb dem Außenstößel und der Exzenterantrieb dem Innenstößel zugeordnet wäre, läßt sich die erfindungsgemäße Umformmaschine ohne Nachteil sowohl zur Kaltumformung als auch zur Warmumformung und damit universell einsetzen.
Umformmaschinen mit doppelt wirkenden Werkzeugen können vorteilhaft zur Warm-, Halbwarm- oder Kaltumformung eingesetzt werden. Bei bekannten mechanischen Umformmaschinen bzw. Pressen mit einer Kinematik des Kniehebels, die auf den Außenstößel übertragen wird, tritt der große Nachteil auf, daß demzufolge an allen Stufen, die im Bereich des Außenstößels und somit über die ge samte Stößelbreite angeordnet waren, eine längere Druckberührzeit zum Werkstück vorliegt. Jedoch ist speziell bei der Umformung mit höheren Temperaturen, wie bei der Warmumformung, die Druckberührzeit für die Erwärmung der Werkzeuge von hoher Bedeutung für deren Lebensdauer. Die entsprechenden Werkzeugstufen werden erheblich aufgeheizt, ihre Standzeit ist somit bedingt durch Überhitzung begrenzt. Das erfindungsgemäße Antriebsprinzip ermöglicht hingegen folgendes:

1.) Alle Stufen im Außenstößelbereich haben die Druckberührzeit des Exzenterantriebs, d.h. die kürzere Druckberührzeit.
2.) In der doppelt wirkenden Stufe wird vom Kniehebel nur das Schließwerkzeug angetrieben: das Schließwerkzeug eilt damit vor und wird nicht von der Presse über den Umformweg bewegt. Als Verlustarbeit tritt hier nur die zusätzliche Ständerdehnung auf.
3.) Durch Werkzeugtausch kann die Presse wie eine konventionelle Exzenterpresse betrieben werden. Der Kniehebelantrieb wird durch die Werkzeugausführung dann von der Werkzeugbewegung abgekuppelt.
4.) Die Presse ist universell für einfach wirkende und doppelt wirkende Umformverfahren einsetzbar.

Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung sieht vor, daß der Kniehebelantrieb über in den Hubweg des Innenstößels hineinragende Druckbolzen auf das Innenwerkzeug wirkt. Um von einem normalen Exzenterbetrieb auf eine 2-stufige Arbeitsweise überzugehen, brauchen somit z.B. drei im Winkelabstand von 120° angeordnete Druckbolzen bzw. -stangen lediglich in in der Werkzeug-Kassette bzw. der dieser in der Regel vorgeschalteten Zwischenplatte vorhandene Aufnahmebohrungen lose so eingesetzt zu werden, daß sie mit ihrem oberen, in den Hub weg hineinragenden Stangenenden dem Innenstößel und mit ihrem unteren Stangenende dem Innenwerkzeug anliegen. Bevor der Außenstößel den Arbeitshub in das Außenwerkzeug einleitet, wirkt bereits der Innenstößel über die Druckbolzen auf das Innenwerkzeug ein und bewegt dieses damit voreilend zu dem Außenwerkzeug auf das Werkstück zu.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der nachfolgenden Beschreibung anhand eines in den Zeichnungen dargestelleten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Es zeigen:
1 einen Längsschnitt durch eine doppelt wirkende mechanische Umformmaschine;
2 die Umformmaschine bzw. Presse gemäß 1 im Querschnitt; und
3 als Einzelheit den in 1 gestrichelt eingekreisten Werkzeugbereich der Umformmaschine.
Eine in 1 gezeigte Umformmaschine bzw. Presse 1 besitzt eine in ihrem oberen Maschinenrahmen 2 gelagerte Exzenterwelle 3 eines Exzenterantriebs 4. Dieser umfaßt gemäß 2 einen elektrischen Motor 5, der über ein auf einer Vorgelegewelle 6 angeordnetes Ritzel 7 und ein damit kämmendes, auf der Exzenterwelle 3 gelagertes großes Zahnrad 8 die Antriebsleistung auf die Exzenterwelle 3 überträgt. Auf dieser sind Pleuelstangen 9a, 9b gelagert, die mit Außenstößeln 10 verbunden sind. Zwischen den Außenstößeln 10 ist ein Innenstößel 11 angeordnet, der an einen zwei Gelenkhebel 12a, 12b aufweisenden Kniehebelantrieb 13 angelenkt ist; ein auf der Exzenterwelle 3 gelagerter Hebel 14 stellt die kinematische Verbindung zwischen dem Exzenterantrieb 4 und dem Kniehebelantrieb 13 her.
An die Außenstößel 10 und den Innenstößel 11 ist über eine Zwischenplatte 15 eine Werkzeugkassette 16 angeflanscht. Dieser liegt im Werkzeugbereich 17 der Umformmaschine 1 ein Untergesenk 18 gegenüber, das eine auf dem Pressentisch 19 über eine Zwischenplatte 20 befestigte untere, stationäre Werkzeugkassette 21 umfaßt. Diese ist im Ausführungsbeispiel mit einem zum Pressen von Zahnrädern geeigneten Werkzeug bestückt, das sich aus den unteren Außenwerkzeugen 22a, 22b und dem unteren Innenwerkzeug 23 zusammensetzt (vgl. 3). Hierzu komplementär sind in der oberen Werkzeugkassette 16 die entsprechenden äußeren und inneren Werkzeugstufen, d.h. die Gegenwerkzeuge 24a, 24b und 25 angeordnet, wobei das obere Innenwerkzeug bzw. die mittlere Werkzeugstufe 25 wahlweise unabhängig betätigbar von den Außenwerkzeugen 24a, 24b in der Werkzeugkassette 16 angeordnet ist.
Bei konventioneller Betriebsweise arbeitet die Presse bezüglich des Antriebs in gleicher Weise, wie doppelt wirkend. Über den Antrieb 4 wird der Außenstößel 10 vom Exzenter und der Innenstößel 11 vom Kniehebel 13 bewegt. Auf das Werkzeug wird jedoch die Wirkung des Kniehebels in einfacher Weise abgekuppelt. Es werden hier lediglich die drei Druckbolzen 26 aus der Werkzeugzwischenplatte 15 entfernt. Dann arbeiten alle Stufen unter dem Pressenstößel einfachwirkend. Die äußeren Stufen im Werkzeug (24a und 24b) werden nämlich ebenso wie die mittlere Werkzeugstufe (Innenwerkzeug) 25 vom Exzenterantrieb bewegt. Die mittlere Werkzeugstufe 25 wird hierbei feststehend zur Zwischenplatte 15 und zur Werkzeugeinfassung 16 angeordnet.
Bei doppelt wirkender Arbeitsweise werden dann aber die Druckbolzen 26 in die Zwischenplatte 15 eingesetzt. Die Anordnung der äußeren Werkzeuge 24a und 24b bleibt unverändert. Das Werkzeug 25 wird unterteilt in einen Stempel 25a und ein Schließgesenk 25b. Das Schließgesenk 25b wird beweglich angeordnet zur Zwischenplatte 15 und zur Werkzeugeinfassung 16. Die Bewegung des Kniehebels 13 wird dann durch die Druckbolzen 26, auf deren oberen freien Enden 27 der mit dem Kniehebelantrieb 13 verbundene Druckstößel 11 wirkt, nur auf das Schließgesenk 25b übertragen. Beim Abwärtshub eilt das Schließgesenk 25b gegenüber dem Stempel 25a vor. Wenn das Schließgesenk im unteren Totpunkt auf das Untergesenk 18 auftrifft, erzeugt der Kniehebel über den Stempel 11 hier eine Schließkraft. Danach wird vom Außenstößel der Stempel 25a mit den äußeren Stufen 24a und 24b in den unteren Totpunkt gefahren. Die Umformung in der mittleren Stufe erfolgt im zuvor geschlossenen Gesenk hier zweifachwirkend.
Die Druckberührzeit der äußeren Werkzeuge 24a, 24b mit den unteren Werkzeugen 22a und 22b ist kurz, ebenso die des inneren Werkzeugs bzw. Stempels 25a. Das Schließgesenk 25b und das mittlere Werkzeug 23 des Untergesenks 18 erhält erst mit der Ausfüllung der Form Kontakt zum Werkstück. Die 2-stufige Verdrängung sorgt dabei für eine ausgezeichnete Formfüllung und ein gratfreies Querfließpressen.
Die Umformmaschine bzw. Presse 1 ist damit geeignet für alle Arten von Umformprozessen, d.h. sowohl mit doppelt wirkenden als auch mit einfach wirkenden Werkzeugen, ohne daß dazu ein Umbau der Presse erforderlich ist. Es braucht für den 2-stufigen Betrieb lediglich die Werkzeugkassette gewechselt und eine herkömmliche Kassette gegen eine mit vorbereiteten Druckbolzen 26 ausgetauscht zu werden.

Claims

Doppelt wirkende Umformmaschine, insbesondere Gesenkschmiedepresse, die einen in einen angetriebenen Außenstößel für ein Außenwerkzeug und einen angetriebenen Innenstößel für ein Innenwerkzeug unterteilten Gesamtstößel aufweist, wobei dem Außenstößel ein Exzenterantrieb und dem Innenstößel ein Kniehebelantrieb (13) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß entweder die Exzenterwelle (3) den Gesamtstößel (10, 11) oder nur den Außenstößel (10) beaufschlagt.
Umformmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kniehebelantrieb (13) über in den Hubweg des Innenstößels (11) hineinragende Druckbolzen (26) auf das Innenwerkzeug (25) wirkt.