DE2318975C3 - Streckschmiedemaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Streckschmiedemaschine für das Durchlaufschmieden strangförmiger Werkstücke mit wenigstens zwei gleichzeitig schlagenden und dabei in Werkstücklängsrichtung schwingenden Hämmern und einlaufseitigem und auslaufseitigem Treibrollensatz.

Streckschmiedemaschinen der vorgenannten Art sind z. B. aus der AT-PS 2 64 973 bekannt Die Anordnung von Treibrillensätzen am Ein- und Auslauf ist auch bei Schälmaschinen bekannt, GB-PS12 18 929.

Beim Durchlaufschmieden hängen die größtmögliche 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. Um die gleichen Ergebnisse bei verschieden großen Werkstücken erzielen und verschiedene Fertigdimensionen mit gleich gutem Durchschmiedungsgrad herstellen zu können, muß einerseits die Reduktion bei allen zu verformenden Werkstücken, also das Verhältnis der Werkstückdurchmesser vor und nach dem Schmiedevorgang, gleich bleiben, andererseits müssen die Querschnitte, der pro Hammerschlag verformten Volumen einander geometrisch ähnlich sein. Das bedeutet, daß beim Abschmieden eines größeren Werkstückdurchmessers auf die dazu in einem bestimmten Verhältnis (gleichbleibende Reduktion) stehende Fertigdimension der mit jedem Hammerschlag zu bearbeitende Längsabschnitt des Werkstückes entsprechend vergrößert werden muß, damit die Ähnlichkeit der verformten Querschnitte erhalten bleibt und das gewünschte optimale Schmiedeergebnis wiederum erzielt wird.

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

Die Schwierigkeiten bei den bisher bekanntgeworde

nen Schmiedemaschinen liegen nun in der Durchführbarkeit der Größenänderung des Werkstückschrittes pro Hammerschlag. Die Vergrößerung bzw. Verkleinerung der Schlagfrequenz bei gleichbleibender Durchlaufgeschwindigkeit des Werkstücks ist nämlich theore tisch zwar möglich, praktisch aber nur schwer zu bewerkstelligen, da dazu ein unwirtschaftlicher technischer Aufwand durch den Schmiedeantrieb mittels regelbarer Gleichstrommotoren nötig wäre. Bei den

ίο Schmiedemaschinen der eingangs geschilderten Art ist aber auch die Veränderung des Werkzeugvorschubes bei gleichbleibender Schlagzahl der Hämmer nicht ohne weiteres möglich, da die Förderbewegung dem Werkstück von der Schwingbewegung der Hammer aufge- zwungen 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 durch relativ komplizierte Umstellungen der verschiedenen Hebellängen, Exzenter od. dgl.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Schmiedemaschinen der eingangs genannten Gattung in der Weise zu verbessern, daß Werkstücke in sehr engen Toleranzgrenzen und mit guter Oberflächenbeschaffenheit praktisch in einem einzigen Arbeitsgang hergestellt werden können. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in den Ansprüchen gekennzeichneten Merkmale gelöst

Der stufenlos regelbare Antrieb den auslaufseitig angeordneten Kaliberrollenpaare ist dabei so elastisch ausgebildet, daß die während des Kontaktes zwischen Hämmern und Werkstück diesen durch die Hämmer 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 gewisser maßen dem durch die Hammerschwingbewegung erzeugten Vorschub eine von den Treibrollen und den KalibeiTollenpaaren abgeleitete Förderbewegung des Werkstücks überlagert wird, so daß der resultierende Gesamtvorschub in weiten Grenzen variierbar ist Damit ist man nun in der Lage, die Größe des pro Hammerschlag erreichbaren Schrittes des Werkstücks zu verändern und zwar mit recht einfachen Mitteln und dadurch auf ein und derselben Schmiedemaschine unterschiedlichste Fertigungsdimensionen bei gleich gutem Schmiedeergebnis erzielen zu können. Die durch die Treibrollensätze und Kaliberrollenpaare erzeugte Förderbewegung des Werkstücks wird insgesamt vergleichmäßigt, was hinsichtlich des Leistungsbedarfs der Schmiedegüte nicht zu unterschätzen ist

Die einlaufseitigen Treibrollen können an miteinander auf gegensinnige Bewegung gekoppelten Schwingarmen gelagert sein, wobei ihr gegenseitiger Abstand über einen Kolben einstellbar ist Die Treibrollen brauchen daher nicht für jede neue Fertigungsdimen sion ausgewechselt zu werden, sondern ein und derselbe Treibrollensatz kann verschiedene Anstich- und Fertigdimensionen genau auf Maschinenmitte zentrieren und die Werkstückdurchlaufgeschwindigkeit entsprechend verändern.

Mit der erfindungsgemäßen Streckschmiedemaschine gelingt es, Werkstücke in der geforderten Genauigkeit und Oberflächenbeschaffenheit durch Schmieden zu verformen. Die bisher notwendig gewesene, in einem

separaten Arbeitsschritt durchgeführte Nachbearbeitung des Werkstücks durch Kalibrieren, Schälen oder Schleifen, kann entfallen. Die Verformung auf die Endabmessungen erfolgt in der erfindungsgemäßen Streckschmiedemaschine im gleichen Arbeitsgang mit dem Schmieden.

Die Versetzung der Kaliberrollenpaare um 90° zueinander und ihre starre Lagerung sind für ein wirklich gutes Kalibrieren wichtig. Der stufenlos regelbare Antrieb der Kaliberrollen ermöglicht, den unterschiedlichen Durchlaufgeschwindigkeiten des Werkstücks Rechnung zu tragen, indem dieses unabhängig von der Hammerbewegung beschleunigt bzw. gebremst wird.

Um eine besonders feine Oberflächenqualität und eine besonders enge Toleranz der Fertigmaße erreichen zu können, ist erfindungsgemäß ein die Kaliberrollen in hochfrequente Schwingungen versetzender Vibrator vorgesehen. Dadurch, daß die Kaliberrollen 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 Reibungskraft beim Anlauf und der kleineren 2s bei der darauffolgenden Gleitbewegung verursacht werden. Es kann dadurch zu einem ruckartigen Bewegungsablauf, zu einer Stotterbewegung kommen, wodurch selbstverständlich die Qualität des Erzeugnisses leiden würde. Durch eine Vibration der Kaliberroilen wird dies verhindert, da so praktisch keine reine Haftreibung auftritt und die Reibungswerte beim Durchzug des Werkstücks durch die Rollen gleich gehalten werden können. Das Überlagern von Schwingungen zur Verbesserung der Verformung, z. B. mittels Ultraschall, ist an sich bekannt, z. B. aus »Bänder, Bleche, Rohre«, 1968, S. 354 ff.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt, und zwar zeigt

F i g. 1 schematisch den Verformungsquerschnitt zweier Werkstücke unterschiedlicher Ausgangsgröße,

Fig.2 eine erfindungsgemäße Durchlaufschmiedemaschine in Seitenansicht, wobei der Übersicht halber die Treibrollen, die Schmiedehammer und die Kaliberrollen um 45° in die Zeichenebene gedreht dargestellt sind,

Fig.3 einen Teil des Treibrollenapparates in vergrößertem Maßstab in Ansicht,

F i g. 4 einen Schnitt nach Linie IV-IV der F i g. 3 und

F i g. 5 einen Querschnitt durch den Kalibrierapparat, ebenfalls in vergrößertem Maßstab.

Um Werkstücke mit verschiedenen Fertigdimensionen du 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 Dt, D₂ zur Fertigdimension d\, d₂ muß stets das gleiche bleiben, egal von welchem Ursprungsausrnaß ausgegangen oder auf welches Endmaß hingearbeitet wird. Neben der gleichbleibenden Reduktion muß als weitere Voraussetzung für gleichbleibende Schmiedequalität der Querschnitt Fi, F₂ der verformten Volumen pro Hammerschlag bei den verschiedenen Werkstückdimensionen geometrisch ähnlich sein. Das bedeutet in der Praxis, daß der Schritt Si des Werkstücks pro Hammerschlag für verschieden große Werkstücke variiert werden muß und z. B. für die Bearbeitung eines Werkstücks mit größerem Durchmesser D₂ ebenfalls auf S₂ zu vergrößern ist, damit die geometrische Ähnlichkeit der Querschnitte Fi, F₂ gewahrt bleibt

Die Vergrößerung bzw. Verkleinerung des Werkstückschrittes pro Hammerschlag wird nun dadurch en-äelt, daß bei gleichbleibender Schlagzahl bzw. Schlagfrequenz der Hammer die Durchlaufgeschwindigkeit des Werkstücks 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 den; Werkstückeinlauf 5 der Schmiedemaschine ist ein Treibrollenapparat 6 mit einem Satz von Treibrollen 7 angeordnet Diese Treibrollen werden über einen Hydraulikmotor 8, eine Synchronisierwelle 9, ein Stirnradgetriebe 10, eine Gelenkwelle 11 und ein Kegelradgetriebe 12 ingetrieben. 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 Treibrollen 7 jedem Werkstück angepaßt werden, und derselbe Treibrollensatz kann, ohne daß die einzelnen Rollen ausgetauscht werden müssen, für verschiedene Anstich- und Fertigdimensionen verwendet werden.

Nach dem Werkstückauslauf 16 der Schmiedemaschine ist nun ein Kalibrierapparat 17 vorgesehen, der mehrere hintereinander angeordnete, jeweils um 90° gegeneinander versetzte Rollenpaare 18 besitzt Die Kaliberrollen 18 sitzen auf Wellen 19, die mit Wälzlagern 20 in einem entsprechenden Gehäuse 21 starr gelagert sind, so daß die Kaliberrollen 18 die ihnen zukommende Aufgabe der Oberflächenbearbeitung auch erfüllen können. Um einen exakten Gleichlauf der jeweils zusammengehörenden Treibrollen zu erzielen, sind diese über ebenfalls auf den Wellen 19 lagernde Synchronisierungszahnräder 22 miteinander verbunden und werden gemeinsam über ein Getriebe 23 von einem Hydraulikmotor 24 angetrieben, wobei ihre Drehzahl stufenlos einstellbar ist.

Zusätzlich zum Kalibrierapparat 17 ist ein Vibrator 25 unter den Kalibrierrollen 18 angeordnet, der diese in hochfrequente Schwingungen versetzt und es damit erlaubt, eine besonders gute Oberflächenqualität und enge Toleranz zu erreichen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Streckschmiedemaschine für das Durchlaufschmieden strangförmiger Werkstücke mit wenigstens zwei gleichzeitig schlagenden, und dabei in Werkstücklängsrichtung schwingenden Hämmern und einlaufseitigem und auslaufseitigem Treibrollensatz, dadurch gekennzeichnet, daß der auslaufseitige Treibrollensatz aus mehreren starr gelagerten hintereinander jeweils um 90° winkelversetzt angeordneten Kaliberrollenpaaren (18) besteht, und der Antrieb des einlaufseitigen Treibrollensatzes und der auslaufseitigen Kaliberrollenpaare stufenlos regelbar ist

2. Steckschmiedemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Kaliberrollen (18) in hochfrequente Schwingungen versetzender Vibrator (25) vorgesehen ist