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"Verfahren zum Gesenkschmieden von einteiligen Profilrollen" Anmelder:
Rheinstahl AG, Essen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Gesenkschmieden von
einteiligen Profilrollen, insbesondere von Lauf- und Stützrollen für Gleiskettenfahrzeuge,
bei dem ein auf Schmiedetemperatur erhitzter Knüppel in ein parallel zur Längsachse
des Knüppels getciltes und an dn beiden Stirnseiten offenes snk eingelegt und durch
gleichzeitig aufeinander zulaufende Preßstempel, die in Längsachse des Knüppels
auf seine beiden Stirnflächen einwirken, zu einer partielle Mittenbohrungen aufweisenden
Profilrolle umgeformt wird, wonach die Preßstempel zurückgezogen, das Gesenk geöffnet
und die Profilrolle entfernt wird.
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Derartige Profilrollen weisen auf ihrem äußeren Unfang überlicherweise
zwei, durch eine mittige Einschnürung voneinander getrennte Laufflächen auf, auf
denen sich die Gleiskette abstützt. Zur seitlichen Führung der Gleiskette werden
beide Laufflächen der Profilrollen jeweils durch einen einseitig oder beiseitig
umlaufenden, bundförmigen Ansatz begrenzt. Zwecks ruhigen Laufes der Gleiskette
sollen die besagten Laufflächen möglichst glatt und riefenfrei sein und dürfen keine
Unrundheit oder gar Exzentrizität zur Profilrollen-Mittenbohrung aufweisen.
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Es ist bekannt, derartige Profilrollen aus einem Stück zu gießen und
sowohl die Laufflächen als auch die Mittenbohrung spanabhebend zu bearbeiten. Desweiteren
ist es bekannt, derartige
Profilrollen aus zwei geschmiedeten Halbrollen
zusammenzuschweißen, wobei auch deren Laufflächen und Mittenbohrung spanabhebend
bearbeitet werden müssen.
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Schließlich ist noch ein Herstellverfahren bekannt, nach dem solche
Profilrollen zwar aus einem Stück geschmiedet werden können, wobei aber Laufflächen
und Mittenbohrung zur Erzielung einer ausreichenden Rundlaufgenauigkeit meistens
ebenfalls spanabhebend zu bearbeiten sind.
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Bei diesem in der deutschen Offenlegungsschrift 1 652 855 beschriebenen
Schmiedeverfahren wird ein bereits mit beidseitig verdickten Enden vorgeformter,
länglicher Rohling in einem längs der Profilrollenachse geteiltem Gesenk durch zwei
auf die beiden Stirnseiten des Rohlings einwirkende Preßstempel in einem Arbeitsgang
zu der gewünschten Profilrolle umgeformt.
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Da das für eine bestimmte Profilrollengröße nzusetzende Rohlingsgewicht
infolge Querschnitts- und Längendifferenzen beim Vormaterial und infolge verschieden
starker Verzunderung beim Erhitzen auf Schmiedetemperatur erfahrungsgemäß um 3 bis
6 Prozent schwanken kann und bei dem erwähnten Verfahren nur mit einfachwirkenden
Preßstempeln gearbeitet wird, ergibt sich mindestens eine um diesen Betrag schwankende
Länge der Profilrolle, wenn nicht mit entsprechendem Werkstoffüberschuß und einem
üblichen Gratspalt an beiden Stirnseiten des Gesenkes gearbeitet wird. Zur Erzielung
einer konstanten Profilrollenlänge muß dann überschüssiger Werkstoff über diese
beiden Gratspalte aus dem Gesenk abgeführt werden.
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Das erwähnte Schmiedeverfahren läßt nicht klar erkennen, ob mit oder
ohne Gratspalt gearbeitet wird. In beiden Fällen muß jedoch,
wenn
man Profilrollen konstanter Länge erhalten will, mit Werkstoffüberschuß gearbeitet
und der überschüssige Werkstoff muß entweder an den beiden Stirnseiten oder an den
beiden Laufflächen der Profilrollen spanabhebend entfernt werden.
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Da bei diesem bekannten Schmiedeverfahren ein vorgeformter Rohling
eingesetzt wird, der während der außerhalb der Hauptpresse erfolgenden Vorverformung
reichlich Zeit zum Ansetzen von Sekundärzunder hat und dieser Zunder anschließend
mit in die Laufflächen der Profilrolle eingeschmiedet wird, läßt sich eine spanabhebende
Bearbeitung der Laufflächen wohl in den meisten Fällen nicht ganz vermeiden.
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Bedenkt man jedoch, daß bei in unwegsamen Gelsnde, beispielsweise
für Erdbewegungsarbeiten, eingesetzten Gleiskettenfahrzeugen, wie Bulldozern, die
sich im Erdreich bewegenden Teile des Fahrzengunterbaus einem erhöhten Verschleiß
unterworfen sind und deswegen während der Nutzungsdauer eines derartigen Fahrzeuges
nicht selten bis zu 8 mal ausgewechselt werden müssen, so erscheint es als unwirtschaftlich,
die Laufflächen der sich ebenfalls im Erdreich drehenden Profilrollen spanabhebend
zu bearbeiten, wenn diese Lauf flächen bereits nach wenigen Arbeitsstunden im abrasiven
Erdreich sowieso ausreichend glatt geschmirgelt sind. Der Verschleißwiderstand von
geschmiedeten und entsprechend vergüteten Profilrollen ist nach Praxiserfahrungen
größer als bei gegossenen Profilrollen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schmiedeverfahren zu
schaffen, mit dem einteilige Profilrollen in einem Gesenk so sauber und maßgenau
ohne Endgrat gepreßt werden können, daß die übliche spanabhebende Bearbeitung der
Laufflächen und eines
Teiles der Stirnflächen überflüssig wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jeder der während
des eigentlichen Umformvorganges auf die beiden Stirnflächen des Knüppels einwirkenden
Preßstempel aus je einem ringförmigen Stauchstempel und einem zentralen Lochstempel
besteht, daß jeder Lochstempel gegenüber seinem zugehörigen Stauchstempel beweglich
ist und daß durch die beiden Stauchstempel die beiden offenen Stirnflächen des Gesenkes
spätestens in der Endphase des Umformvorganges geschlossen gehalten werden.
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Die Erfindung kann in verschiedener Weise weiter ausgestaltet sein.
Um eine Profilrolle mit sauberen und zunderfreien Laufflächen zu erzielen, wird
zweckmäßig ein glatter, weitgehend zunderfreier Knüppel, der beispielsweise von
einer längeren Stange abgetrennt sein kann, in das Gesenk eingesetzt und dann erfindungsgemäß
so vorgegangen,daß der Knüppel in einer ersten Umformphase im Gesenk zu einer an
beiden Knüppel enden Werkstoffanhäufungen aufweisenden Vorform geschmiedet und dann
in einer anschließenden weiteren Umformphase zu einer gratlosen Profilrolle mit
partieller Mittenbohrung geschmiedet wird.
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Das Schmieden der Vorform kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß
die beiden Stauchstempel und die beiden Lochstempel mit gleicher Vorschubgeschwindigkeit
den Knüppel anstauchen und in das Gesenk eindringen, wobei die Stirnfläche der Lochstempel
gegenüber der Stirnfläche der Stauchstempel nicht oder höchstens geringfügig vorspringt.
Die Endform der Profilrolle kann geschmiedet werden, indem die beiden Lochstempel
in den vorgeformten Knüppel eindringen und die Stauchstempel zeitweilig rückwärts
entgegen der Lochstempelbewegung in Richtung des verdrängten Knüppelwerkstoffes
ausweichen, wobei jedoch das
Gesenk geschlossen bleibt. Infolge
der genannten zeitweiligen Rückwärtsbewegung der Stauchstempel werden insbesondere
bei Profilrollen mit vier bundförmigen Ansätzen im allgemeinen günstigere Verhältnisse
erzielt hinsichtlich der erforderlichen Presskräfte, der auftretenden Wandreibung
und eines besseren Werkstoffeflusses.
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Bei einer anderen zweckmäßigen Ausführungsform wird das Stauchen des
Knüppels in der Weise durchgeführt, daß die beiden Stauchstempel und die beiden
Lochstempel mit übereinstimmender Vorschubgeschwindigkeit bewegt werden, wobei die
Stirnfläche der Lochstempel gegenüber der Stirnfläche der Stauchstempel hervorsteht,
und daß die Bewegung der Stauchstempel abgestoppt wird, bevor die Lochstempel die
partielle Mittenbohrung erzeugt haben.
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Bei einer weiteren Ausführungsform wird in der Weise vorgegangen,
daß beim Stauchen des Knüppels zunächst die beiden Stauchstempel und die beiden
Lochstempel mit übereinstimmender Vorschubgeschwindigkeit bewegt werden, wobei die
Stirnfläche der Lochstempel gegenüber der Stirnfläche der Stauchstempel nicht oder
höchstens geringfügig vorspringt, daß alsdann die Vorschubgeschwindigkeit der beiden
Lochstempel erhöht wird und daß schließlich die Bewegung der Stauchstempel abgestoppt
wird, bevor die Lochstempel die partielle Mittenbohrung erzeugt haben.
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Die genannten Arbeitsweisen gestatten es, den Schmiedevorgang an die
Gestalt und Dimensionierung der jeweils herzustellenden Profilrolle in optimaler
Weise dahingehend anzupassen, daß die aufzuwendenden Presskrite, der Werstofffluss
und der Faserverlauf am fertigen Werkstück günstig gestaltet sind. Ihnen ist der
wichtige Grundgedanke gemeinsam, daß zum Ausgleich der unvermeidlichen
Schwankungen
des Einsatzgewichtes des Knüppels eine jeweils angepaßte Lochtiefe der beidseitigen
partiellen Mittenbohrungen der Profilrolle herangezogen wird.
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Um eine sichere und zentrische Lage des Knüppels im Gesenk zu erzielen,
wird zweckmäßig ein solcher Knüppel in das Gesenk eingesetzt, dessen Querschnittsumkreis
mindestens ebenso groß ist, wie der kleinste Durchmesser des Gesenkes.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den beigefügten Zeichnungen
dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
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Es zeigen: Fig. 1 das Einlegen eines Knüppels in das geöffnete Gesenk,
Fig. 2 den eingelegten und in Schmiedeposition festgeklemmten Knüppel im geschlossenen
und verriegelten Gesenk, Fig. 3 eine Seitenansicht gegen das Gesenk nach Fig. 2,
jedoch mit entfernten Stempeln, Fig. 4 den im Gesenk mittels der Loch- und Stauchstempel
zu einer Vorform geschmiedeten Knüppel, Fig. 5 den Beginn der Hauptverformung, Fig
6 das Ende der Hauptverformung, Fig. 7 das Herausnehmen der Profilrolle aus dem
geöffneten Gesenk Die Werkzeuge einer Gesenkschmiedepresse, mit der einteilige Profilrollen
nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung geschmiedet
werden können, sind den Fig. 1 bis 7 in den wichtigsten Phasen des Schmiedevorganges
schematisch dargestellt. Auf die Darstellung der Gesenkschmiedepresse, die beispielsweise
als hydraulische Presse mit zwei
gleichen, horizontal gegeneinander
arbeitenden Preßeinheiten und einer senkrechten Gesenkschließpresse ausgeführt sein
kann, zQrde aus Vereinfachungsgründen verzichtet. Jede der nicht dargestellten beiden
horizontalen Preßeinheiten kann in bekannter Weise aus einem Stauch-, einem Loch-
und einem Klemmring-Pressenteil bestehen.
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Zu Beginn des Verfahrens wird, wie Fig. 1 zeigt, der zu verschmiedende,
vorzugsweise Vierkantquerschnitt aufweisende Knüppel 1 durch die Zange 2 eines nicht
näher beschriebenen Beschickungsmanipulators in die untere Gesenkschale 3 eingelegt,
und mit der Zange 2 in dieser Stellung solange festgehalten, bis das Gesenk durch
Herabfahren der oberen Gesenkschale 4 geschlossen ist, sodaß dabei der Knüppel 1
an seinen Querschnittsecken mittig im Gesenk eingeklemmt wird. Damit£ der Knüppel
1 sicher im Gesenk eingeklemmt werden kann, ist der Durchmesser d seines Querschnittumkreises
vorzugsweise etwas größer als der kleinste Innendurchmesser D der Gesenkschalen
3,4 vorgesehen (Fig.3), d.h. die Querschnittskanten des Knüppels werden zwecks sicherer
Einibmmung in der Knüppelmitte etwas eingedrückt. Um stets eine sichere zentrische
und symmetrische Placierung des Knüppels 1 im Gesenk zu erzielen, wird dieser während
des gesamten Einklemmvorganges von der Zange 2 an seinen beiden Stirnflächen gehalten.
Damit der Knüppel 1 währendkeiner Phase des Einlegevorganges verrutschen oder gar
aus der Zange fallen kann, fassen Greifspitzen 5 der Zange in an den beiden Stirnflächen
des Knüppels symmetrisch eingedrückte Vertiefungen. Die Form derVertiefungen und
der Greifspitzen 5 sind so aufeinander abgestimmt, daß dadurch auch eine evtl. während
des Einlegevorganges auftretende, wesentliche Drehung des Knüppels 1 um seine Längsachse
verhindert wird.
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Ist das Gesenk, wie Fig0 2 zeigt, durch Herabfahren der oberen Gesenkschale
4 geschlossen und der Knüppel 1 in der angegebenen Lage eingeklemmt, dann wird die
Zange 2 geöffnet und aus dem Werkzeugbereich herausgezogen. Danach werden die beiden
Klemmringe 6 über die Gesenkschalenhalter 7 geschoben und das Gesenk damit verriegelt0
In Fortsetzung des Verfahrens werden nun die in der Knüppellängsachse angeordneten
Stauch- und Lochstempel 8,9, wie rig. 2 zeigt, in Richtung der Pfeile auf den Knüppel
1 zu gefahren, wobei die Stirnflächen 10,11 von Loch- 9 und Stauchstempel 8 zumindest
annähernd bündig miteinander abschließen.
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Wenn die Loch- und Stauchstempel in simultaner Bewegung praktisch
gleichzeitig auf die beiden Stirnflächen des Knüppels 1 auftreffen, beginnt die
erste Umformphase, in welcher der glatte Knüppel zu einer an seinen beiden Enden
Werkstoffanhäufungen aufweisenden Vorform 12 geschmiedet wird.
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Die erste Umformphase ist beendet, wenn der Knüppel 1, gemäß Fig.
4, auf die Länge L1 zusammengestaucht ist, wobei die Länge L1 der Vorform 12 gleich
oder größer als die endgültige Profilrollenlänge L3 sein kann.
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In der anschließenden zweiten Umformungsphase dringen die Lochstempel
9, wie Fig. 5 zeigt, von beiden Seiten in den Knüppelwerkstoff ein, während die
Stauchstempel 8 stehen bleiben oder aber um ein durch Erfahrung zu bestimmendes
Maß rüclcwärts entgegen der Lochstempelbewegung in Richtung des verdrängten Knüppelwerkstoffes
ausweichen. Ob die Stauchstempel 8 bei Erreichen der
Vorformlänge
L1 vorerst einfach stehen bleiben können, ober aber beim Eindringen der Lochstempel
9 in den Knüppelwerkstoff rückwärts ausweichen müssen, so daß sich eine größere
Zwischenformlänge L2 ergibt, hängt im wesentlichen von dem Verhältnis des Laufdurchmessers
D1 zum Mittenbohrungsdurchmesser d1 der Profilrolle ab.
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Um Überfaltungen in den beidseitigen Mittenbohrungen 13 in Nähe der
Stirnseiten der Profilrolle zu vermeiden, ist der Knüppel zu der in Fig0 4 gezeigten
Vorform 12 soweit zusammenzustauchen, daß der Knüppelwerkstoff wenigstens teilweise
im Bereich der Laufdurchmesser D1 an der Gesenkschalenwandung anliegt. Zur Vermeidung
unnötig großer Umformkräfte soll der Knüppel jedoch nicht weiter als nötig zusammengestaucht
werden0 Bei der in Fig.
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4 gezeigten Vorform sollen daher die inneren, bundförmigen Führungsansätze
14 der Profilrolle noch nicht geformt werden0 Diese werden erst kurz vor Beendigung
des Lochvorganges voll ausgeformt, damit nicht in unnötiger Weise Knüppelwerkstoff
im Bereich der Laufdurchmesser D1 entlang der Gesenkschalenwanderung fließen muß.
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Kurz vor Beendigung des Lochvorganges, beim Ausformen der inneren
bundförmigen Führungsansätze 14 werden auch die Stauchstempel 8 wieder gegen das
chmiedestück bewegt, so daß schließlich gegen Ende des Umformvorganges in wesentlichen
nur noch die äußeren Führungsansätze 15 gestaucht werden und damit die in Fig. 7
gezeigte Profilrolle 16 fertig geschmiedet ist0 @egen der unvermeidlichen Schwankungen
des einzusetzenden Werkstoffvolumens wird zur siccn Ausfüllung des Gesenkes stets
mit einem gewissen \:crksLoffüberschuß gearbeitet0 Dieser wird erfindtmgsgemäß
durch
bei den einzelnen Profilrollen verschieden tiefes Einlochen der beidseitigen Mittenbohrungen
13 zuverlässig ausgegleichen, Die dadurch bedingte Schwankung der Dicke r" des verbleibenden
Steges 17 ist unkritisch, da der Steg später autgestanzt wird, um die Mittenbohrung
13 durchgängig zu machen.
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Um die fertiggeschmiedete Profilrolle aus den T3erkzeugen zu entnehmen,
werden zuerst die Lochstempel 9 aus der Profilrollenbohrung 13 herausgezogen. Kontinuierlich
anschließend werden dann die Lochstempel 9, die Stauchstempel 8 und die Klemmringe
6 zurückgezogen und damit der tJerkzeugbereich für die Zange 22 des hier nicht näher
beschriebenen Entnahmemanipulators geöffnet.
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Die Manipulatorzange22 greift anschließend mit entsprechend geformten
Ansätzen in die Bohrungen 13 der in den lose aufeinanderliegenden Gesenkschalen
3,4 befindlichen Profilrolle 16o Danach wird das Gesenk durch Hochfahren der oberen
Gesenkschale 4 komplett geöffnet, wobei gleichzeitig die beiden Auswerferbolzen
18 in Tätigkeit treten und die evtl. in den Gesenkschalen haftende Profilrolle 16
lösen.
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Mit der Manipulatorzange 2 wird zum Schluß, wie in Figç 7 dargestellt,
die Profilrolle 16 aus der Gesenkschmiedepresse herausgehoben und zum Durchlochen
ihres Steges 17 und Kalibrieren gegeben.
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Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin,
daß statt Profilrollen mit unsauberen Laufflächen und erheblichem Endgrat oder ungenauer
Gesamtlänge nunmehr praktisch
gratlose Profilrollen so genau und
sauber geschmiedet werden, die ohne die sonst übliche spanabhebende Bearbeitung
an den Laufflächen und den bundartigen Führungsansätzen in bekannten Gleiskettenfahrzeugen
einsetzbar sind.
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Ansprüche: