DE2318975A1

DE2318975A1 - Schmiedemaschine zum durchlaufschmieden strang- bzw. stangenfoermiger werkstuecke

Info

Publication number: DE2318975A1
Application number: DE2318975A
Authority: DE
Inventors: Gottfried Dipl Ing Blaimschein; Bruno Dipl Ing Dr Te Kralowetz
Original assignee: GFM Gesellschaft fuer Fertigungstechnik und Maschinenbau AG
Current assignee: GFM Gesellschaft fuer Fertigungstechnik und Maschinenbau AG
Priority date: 1972-05-03
Filing date: 1973-04-14
Publication date: 1973-11-15
Also published as: JPS5339009B2; US3850022A; DE2318975B2; AT310532B; JPS4961041A; DD103161A5; DE2318975C3

Description

./DONAU

Gesellschaft für Fertigungstechnik und Maschinenbau Aktiengesellschaft, Steyr (Österreich)

Schmiedemaschine zum Durchlaufschmieden strang- bzw. stangenförmiger Werkstücke

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schmiedemaschine sum Durchlaufschmieden strang- bzw, stangenförmiger Werkstücke mit wenigstens zwei gleichzeitig schlagenden und dabei in Werkstücklängsrichtung schwingenden Hämmern.

Beim Durchlaufschmieden hängen die größtmöglichste Reduktion und das verformte Volumen pro Hammerschlag neben dem zu bearbeitenden Werkstoff von der Anzahl der gleichzeitig schlagenden Werkzeuge ab und bei jeder Maschine gibt es maximale Werte für ein optimales Schmiedeergebnis. Diese von der Schmiedemaschine selbst abhängigen Werte werden für eine bestimmte Werkstückgröße und Fertigdimension gefunden und, um die gleichen Ergebnisse bei verschieden großen Werkstücken erzielen und verschiedene Fertigdimensionen mit

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gleich, gutem Durehschmiedungsgrad herstellen zu können, ν muß einerseits die Reduktion bei allen zu verformenden Werkstücken, alsc das Verhältnis der Werkstüclcdurchmesaer vor und nach dein -.Schiniedevorgang, gleich bleiben, anderseits müssen die Querschnitte der pro Hammerschlag verformten Volumen einander geometrisch ähnlich sein. Das bedeutet, daB beim Ibschraieden eines größeren Werkstückdurchmessers auf die dazu in einem bestimmten Verhältnis (gleichbleibende Reduktion) stehende Fertigdimension der mit jedem Hammerschlag zu bearbeitende Längsa.bschnitt des Werkstückes entsprechend vergrößert werden muß, damit die Ähnlichkeit der verformten Querschnitte erhalten bleibt und das gewünschte optimale Schmiedeergebnis wiederum erzialt wird.

Mit Hämmerwechsel, wodurch die Hublage und die Sindringtiefe der Hämmer verändert wird, kann die Reduktion bei verschiedenen Werkstückdurchmessern bzw. Fertigdimensionen gleichgehalten werden und die jeweilige Schrittgröße des Werkstückes pro Hammerschlag ist entweder durch einen unterschiedlichen Vorschub bei gleichbleibender Schlagfrequenz der Hämmer oder bei gleichbleibendem Vorschub durch unterschiedliche Schlagzahlen variierbar.

Die Schwierigkeiten bei den bisher bekanntgewordenen Schmiedemaschinen liegen nun in der Durchführbarkeit dar Größenänderung des Werkstückschrittes pro Hammerschlag, Die Vergrößerung bzw. Verkleinerung der Schlagfrequenz bei gleichbleibender Durchlaufgeschwindigkeit des Werkstückes ist nämlich theoretisch swas? möglich, praktisch aber mir schwer su bewerksteiligen, da daau ein unwirtschaftlicher technischer Aufwand durch den Schmiedeantrieb mittels regelbarer Gleichstrommotoren nötig v;äre. Bei ö.en Scliusiedemaschinen der eingangs geschilderten Art ist aber auch die Veränderung des Werkaeugvorschubes bei gleichbleibender Schlagzahl der Häinmar nicht ohne weiteres möglich, da die

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Förderbewegung dea Werkstück von der Schlingbewegung der Hämmer aufgezwungen wird und diese Schwingbewegung durch, den Exzenterantrieb direkt mit der Auf- und Abbewegung der Hammer, also mit der Hubgeschwindigkeit, zusammenhängt. Der Vorschub kann nicht unabhängig von der Schlagfrequenz verändert werden, sondern nur in einem^bestimmten Verhältnis dazu und auch das nur duröh relativ komplizierte Umstellungen der verschiedenen Hebellängen, Exzenter od.dgl..

Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, diese Mängel zu beseitigen und eine Durchlaufschmiedemaschine mit Schwinghämmern zu schaffen, Jbei der der Werkstückvorschub praktisch unabhängig von der Schwingbewegung der Hammer variiert werden kann und dadurch gleichzeitig weitere Vorteile und Verbesserungen erzielbar sein sollen.

Die Erfindung löst diese Aufgabe im wesentlichen dadurch, daß vor dem Werkstückeinlauf und nach dem Werkstückauslauf der Maschine Treibrollensätze angeordnet sind, mit deren Hilfe der Werkstückvorschub unabhängig von der durch die Schwinghämmer hervorgerufenen Pörderbewegung veränderbar ist. Das Werkstück wird von den Treibrollensätzen fest eingespannt und durch den Schmiedekasten mit einer von der Drehzahl der Treibrollen abhängigen Geschwindigkeit geführt. Der Antrieb der Treibrollen ist dabei so elastisch ausgebildet, daß die während des Kontaktes zwischen Hämmern und Werkstück diesem durch die Hammer aufgezwungene Bewegung aufgefangen und ausgeglichen werden kann. Sobald die Hämmer von der Werkstückoberfläche abgehoben haben, kann dann das Werkstück unabhängig von der Hammerbewegung beschleunigt bzw. verzögert werden, womit gewissermaßen dem durch die Hammerschwingbewegung erzeugten Vorschub eine von den Treibrollen abgeleitete Eörderbewegung des Werkstückes überlagert wird, so daß der resultierende Gesamtvorschub in weiten Grenzen variierbar ist. Damit ist man nun in der Lage, die Größe des pro Hammerschlag erreich-

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baren Schrittes des Werkstückes zu verändern, und zwar mit recht einfachen Mitteln, und dadurch auf ein und derselben Schmiedemaschine unterschiedlichste Fertigdimensionen bei gleich gutem Schmiedeergebnis herstellen zu können. Bei einem Ausfall der Treibrollensätze arbeitet die Schmiedemaschine wie jede andere Durchlaufschmiedemaschine ohne diese, nur ist natürlich dann der Vorschub nicht mehr so leicht veränderbar und die Durchlaufgeschwindigkeit allein von der Hammerschwingbewegung abhängig. TJm in diesem Pail eine Überlastung der Maschine zu verhindern, wird die Förderbewegung der Schwinghämmer auf den unteren Bereich der Durchlaufgeschwindigkeit ausgelegt und die Treibrollensätze dienen deshalb rein zur Beschleunigung der Werkstückbewegung während der Öffnungsphase der Hammer. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Treibrollenanordnung liegt darin, daß die mörderbewegung durch die Treibrollensätze insgesamt vergleichmäßigt wird,was hinsichtlich des Leistüngsbedarfes und der Schmiedegüte nicht zu unterschätzen ist.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die jeweils einander gegenüberliegenden Treibrollen an miteinander auf gegensinnige Bewegung gekoppelten Schwingarmen lagern, wobei ihr gegenseitiger Abstand über einen Eolbentrieb einstellbar ist. Die Treibrollen brauchen daher nicht für ' jede neue 3?ertigdimension ausgewechselt zu werden, sondern ein und derselbe Treibrollensatz kann verschiedene Anstich- und Fertigdimensionen genau auf Maschinenmitte zentrieren und die Werkstückdurchlaufgeschwindigkeit entsprechend verändern.

In einer weiteren Ausbildung der Erfindung dienen die auslaufseitigen Treibrollen als Kalibrierrollen, wobei mehrere hintereinander angeordnete, starr gelagerte und jeweils um 90° gegeneinander winkelversetzte Rollenpaare vorgesehen sind, deren Antrieb stufenlos regelbar ist. Wird

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nämlich nach ,dem Verformungsprozeß "besonderer Wert auf gute Toleranzen gelegt, genügt das alleinige Schmieden nicht und das geschmMete Werkstück muß in einem separaten Arbeitsschritt kalibriert werden. Durch die Anordnung der Roilensätze vor und hinter der Schmiedemaschine und der Verwendung der auslaufseitigen Rollen als Kalibrierrollen ist es nun bei der erfindungsgemäßen Schmiedemaschine möglich, direkt an den Schmiedevorgang anschließend das Kalibrieren durchzuführen und praktisch in einem einzigen Arbeitsgang die geforderte Genauigkeit zu erreichen. Dazu müssen selbstverständlich die Kalibrierrollen starr gelagert sein, um eventuell notwendige Oberflächenverformungen des Werkstückes durchführen zu können. Die Kalibrierrollen sind jeweils nur für eine bestimmte Dimension anwendbar und müssen bei unterschiedlich großen Werkstücken ausgewechselt werden* TJm ein wirklich gutes Kalibrieren erreichen zu können, sind mehrere Rollenpaare hintereinander angeordnet, die jeweils um 90° zueinander versetzt sind und ihre Antriebsdrehzahl ist stufenlos regelbar, damit den unterschiedlichen Durchlaufgeschwindigkeiten des Werkstückes Rechnung getragen werden kann.

Um eine besonders freine Oberflächenqualität und eine besonders enge !Toleranz der Fertigmaße erreichen zu können, ist erfindungsgemäß ein die Kalibrierrollen in hochfrequente Schwingungen versetzender Vibrator vorgesehen. Dadurch, daß die Kalibrierrollen zu hochfrequenten Schwingungen angeregt werden, vermeidet man beim Kalibrieren den sogenannten "Stick-Slip"-Effekt, d,h. das Entstehen von Reibungsschwingungen. Diese Reibungsschwingungen sind selbsterregte Schwingungen, die durch den Unterschied zwischen der größeren Reibuncskraft beim Anlauf und der kleineren bei der darauffolgenden Gleitbewegung verursacht werden. Es kann dadurch zu einem ruckartigen Bewegungsablauf, zu einer Stotterbewegung kommen, wodurch selbstverständlich

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die Qualität des Erzeugnisses leiden würde. Durch eine Vibration der Kalibrierrollen wird dies verhindert, da so praktisch keine reine Haftreibung auftritt und die Reibungswerte beim Durchzug des Werkstückes durch die Rollen gleich gehalten werden können.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt, und zwar zeigen Fig. 1 schematisch den Verformungsquerschnitt zweier Werk-

_Λ stücke unterschiedlicher Ausgangsgröße, Fig. 2 eine erfindungsgemäße Durchlaufschmiedemaschine in

Seitönansicht, wobei der Übersicht halber die Treibrollen, die Schmiedehämmer und die Kalibrierrollen um 45° in die Zeichenebene gedreht dargestellt sind, Fig. 3 einen :Teil des Treibrollenapparates in vergrößertem Maßstab in Ansicht,

Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig. 3 und . Fig. 5 einen Querschnitt durch den Kalibrierapparat eben-. falls in vergrößerten] Maßstab,

Um Werkstücke mit verschiedenen Fertigdimensionen d.j,d₂ mit gleich guter Wirkung, d.h. mit gleichem Durchschmiedungsgrad verformen zu können, muß die Reduktion bei jedem dieser Schmiedevorgänge gleich bleiben, d.h. "das Verhältnis vom Ausgangsdurchmesser D-,Dp zur Fertigdimension d-.,do muß stets das gleiche bleiben, egal von welchem Ursprungsausmaß ausgegangen oder auf welches Endmaß hingearbeitet wird. Neben der gleichbleibenden Reduktion muß als weitere Voraussetzung für gleichbleibende Schmiedequalität der Querschnitt. F. j,F₉ der verformten Volumen pro Hammerschlag bei den verschiedenen Werkstückdimensionen geometrisch ähnlich sein„Das bedeutet in der Praxis, daß der Schritt s- des Werkstückes pro Eairraerschlag für verschieden große Werkstücke variiert werden muß und z.B. für die Bearbeitung eines Werkstückes mit größerem Durchmesser D₂ ebenfalls auf S₂ zu vergrößern ist, damit die geometri-

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sehe Ähnlichkeit der Querschnitte 1¹^ ,P₂ gewahrt bleibt»

Die Vergrößerung bzw. Verkleinerung des Werkstückschrittes pro Hammerschlag wird nun dadurch erzielt, daß bei .gleichbleibender Schlagzahl bzw. Sehlagfrequenz der Hammer die Durchlaufgeschwindigkeit des Werkstückes verändert wird.

Die erfindungsgemäße Durchlaufschmiedemaschine besitzt einen herkömmlichen Schmiedekasten 1 mit den in ' Werkstücklängsrichtung schwingenden Hämmern 2, ein entsprechendes !Fundament 3 und einen Getriebekasten 4. Vor

dem Werkstückeinlauf 5 der Schmiedemaschine ist ein Treibrollenapparat 6 mit einem Satz von Treibrollen 7 angeordnet. Diese Treibrollen werden über einen Hydraulikmotor 8, eine Synchronisierungswelle 9, ein Stirnradgetriebe 1O> eine Gelenkwelle 11 und ein Kegelradgetriebe 12 angetrieben. Jeweils zwei einander gegenüberliegende Treibrollen 7 lagern an Schwingarmen 13, die miteinander auf gegensinnige Bewegung über verzahnte Winkelhebel 14, gekoppelt sind, wobei ihr Abstand voneinander über einen Kolbentrieb 15 einstellbar ist. Dadurch können die Ireibrollen 7 jedem Werkstück angepaßt werden und derselbe Treibrollensatz kann, ohne daß die einzelnen Rollen ausgetauscht werden müssen, für verschiedene Anstich- und !Fertigdimensionen verwendet werden.

Uach dem Werkstückauslauf 16 der Schmiedemaschine ist nun ein Kalibrierapparat 17 vorgesehen, der mehrere hintereinander angeordnete, jeweils um 90° gegeneinander versetzte Rollenpaare 18 besitzt. Die Kalibrierrollen sitzen auf Wellen 19, die mit Wälzlagern 20 in einem entsprechenden Gehäuse 21 starr gelagert sind, so daß die Kalibrierrollen 13 die ihnen zukommende Aufgabe der Obe±- flächenendbearbeitung auch erfüllen können. TTm einen exakten Gleichlauf der jeweils zusammengehörenden Treibrollen zu erzielen _t sind diese über ebenfalls auf den Wellen 19

lagernde SynehrpnisierungszahnrMer 22 miteinander verbunden und werden gemeinsam über ein Getriebe 23 von einem Hydraulikmotor 24 angetrieben, wobei ihre Drehzahl stufenlos einstellbar ist.

Zusätzlich zum Ealibrierapparat 17 ist ein Vibrator 25 angeordnet, der die Kalibrierrollen 18 in hochfrequente Schwingungen versetzt und es damit erlaubt, eine besonders gute Obe^lächenqualitat und enge Toleranz zu erreichen.

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Claims

Patentansprüche:

M.) Schmiedemaschine zum Durchlaufschmieden stranghzw. stangenförmiger Werkstücke mit wenigstens zwei gleichzeitig schlagenden und dabei in Werkstücklängsrichtung schwingenden Hämmern, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Werkstückeinlauf (5) und nach dem Werkstückauslauf (16) der Maschine Treibrollensätze angeordnet sind, mit deren Hilfe der Werkstückvorschub unabhängig von der durch die Schwinghämmer (2) hervorgerufene Förderbewegung veränderbar ist.
2. Schmiedemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils einander gegenüberliegenden Treibrollen (7) an miteinander auf gegensinnige Bewegung gekoppelten Schwingarmen (15) lagern, wobei ihr gegenseitiger Abstand über einen Kolbentrieb (15) einstellbar ist.
5. Schmiedemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auslaufseitigen Treibrollen als Kalibrierrollen (18) dienen, wobei mehrere hintereinander angeordnete, starr gelagerte und jeweils um 90° gegeneinander winkelversetzte Rollenpaare (18) vorgesehen sind, deren Antrieb stufenlos regelbar ist.
4. Schmiedemaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Kalibrierrollen (18) in hochfrequente Schwingungen versetzender Vibrator (25) vorgesehen ist.

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