DE2319031C3

DE2319031C3 - Method and device for square forging

Info

Publication number: DE2319031C3
Application number: DE19732319031
Authority: DE
Inventors: Bruno Dipl.-Ing. Dr. techn.h.c Steyr Kralowetz (Österreich)
Original assignee: GFM-Gesellschaft für Fertigungstechnik und Maschinenbau AG, Steyr (Österreich)
Priority date: 1972-05-03
Filing date: 1973-04-14
Publication date: 1977-12-22

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vierkantschmieden, bei dem im Verformungsbereich der Werkzeuge zweier gegeneinander um 90° winkelversetzter, in einer Ebene liegender Hämmerpaare auf das Werkstück gleichzeitig Druck aus zwei zueinander normalen Richtungen ausgeübt wird, und eine Schmiedemaschine zur Durchführung dieses Verfahrens.The invention relates to a method for square forging, where in the deformation area of the tools two angularly offset from one another by 90 °, pairs of hammers lying in one plane on the workpiece at the same time pressure from two to one another normal directions is exercised, and a forging machine to carry out this process.

Wie beispielsweise aus der OE-PS 2 09 141 und der DT-OS 20 24 248 hervorgeht, ist es bekannt, auf ein Werkstück zwei in einer Ebene liegende Hämmerpaare gleichzeitig einschlagen zu lassen, deren Werkzeuge das Werkstück dann an allen vier Seiten umschließen. Die Werkzeuge sind dabei so geformt, daß sie ineinandergreifen und sich beim gleichzeitigen Schlagen nicht behindern oder gar beschädigen können. Durch das gemeinsame Einwirken aller vier Werkzeuge ist es möglich, die sogenannte Spießkantbildung zu verhindern, deren Auftreten beim gleichzeitigen Schlagen von nur zwei Hämmern befürchtet werden müßte. Die Spießkantbildung hat zur Folge, daß die Werkstücke nicht ihre rechteckige oder quadratische Querschnittsform erhalten, sondern sich durch die Bearbeitung gewissermaßen eine Profilverschiebung zur Rhombusoder Parallelogrammform ergibt. Der Grund hierfür liegt beispielsweise darin, daß der ursprüngliche Werkstückquerschnitt in bezug auf die zur Schlagrichtung parallele Mittelachse nicht immer genau symmetrisch ist oder daß beiderseits dieser Mittelachse Stellen verschiedener Materialhärte vorhanden sind. Solche Ungleichmäßigkeiten wirken sich nun so aus, als ob die gegeneinander gerichteten Schlagkräfte nicht mehr in einer gemeinsamen Wirkungslinie verliefen, sondern gegeneinander versetzt wären, so daß sich gewissermaßen ein Drehmoment ergibt, das zur Profilverschiebung führt.As can be seen, for example, from OE-PS 2 09 141 and DT-OS 20 24 248, it is known on a Workpiece to hit two pairs of hammers lying in one plane at the same time, whose tools the Then enclose the workpiece on all four sides. The tools are shaped so that they interlock and cannot hinder or damage each other when hitting at the same time. By the joint action of all four tools it is possible to prevent the so-called spit edge formation, the occurrence of which would have to be feared if only two hammers hit at the same time. the The result is that the workpieces are not given their rectangular or square cross-sectional shape, but rather through the machining to a certain extent results in a profile shift to a rhombus or parallelogram shape. The reason for that lies, for example, in the fact that the original workpiece cross-section in relation to the direction of impact parallel central axis is not always exactly symmetrical or that there are places on both sides of this central axis different material hardness are available. Such irregularities now act as if the Striking forces directed against one another no longer ran in a common line of action, but would be offset from one another, so that to a certain extent there is a torque that is necessary for the profile shift leads.

Durch die gleichzeitige Druckausübung beider Hämmerpaare auf das Werkstück kann nun die Gefahr der Spießkantbildung gebannt werden, doch ist bisher dafür eine ziemliche Beschränkung der Reduktion und der Durchlaufgeschwindigkeit in Kauf zu nehmen, da das gleichzeitige Schlagen der Hammer das Fließen des Materials behindert.The simultaneous exertion of pressure on the workpiece by both pairs of hammers can now reduce the risk the gauntlet formation are banned, but so far this has been quite a limitation of the reduction and the throughput speed to be accepted, since the simultaneous hitting of the hammer prevents the flow of the Material hindered.

Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, diese Mängel zu beseitigen und ein Verfahren zum Vierkantschmieden anzugeben, mit dem es ohne Gefahr einer Spießkantbildung und ohne Behinderung des Materialflusses möglich ist, Werkstücke mit genau rechteckigem bzw. quadratischem Querschnitt schmieden zu können. Weiters bezweckt die Erfindung die Schaffung einer entsprechenden Schmiedemaschine, die ohne besonderen Konstuktionsaufwand und ohne gegenüber bekannten Durchlaufschmiedemaschinen eigene Zusatzeinrichtungen od. dgl. zu benötigen, ein Schmieden nach dem erfindungsgemäßen VerfahrenThe invention is therefore based on the object of eliminating these deficiencies and a method for To indicate square forging, with which it can be done without the risk of a spit-edge formation and without hindering the Material flow is possible to forge workpieces with an exactly rectangular or square cross-section to be able to. Another object of the invention is to create a corresponding forging machine which without any special construction effort and without compared to known through forging machines own additional equipment or the like. Forging according to the method according to the invention

to gestattet.allowed to.

Ausgehend von einem Verfahren der eingangs geschilderten Art ist diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sich die Wirkzeiten der zueinander normalen Druckbelastungen überschneiden.Based on a method of the type described at the outset, this object is according to the invention solved by the fact that the times of action of the normal pressure loads overlap.

Dadurch wird während der Überschneidungsdauer die endende Druckbelastung als Führungsdruck für die Verformungswirkung der beginnenden Druckbelastung ausgenützt. Die Schmiedehämmer zentrieren also selbst das Werkstück, da das erste Hämmerpaar das Werkstück so lange festhält, bis das zweite die Verformung beginnt. Es kann zu keiner Spießkantbildung kommen und, da bei jedem Schlagzyklus alle vier Hämmer gleichzeitig nur kurz mit dem Werkstück in Berührung sind, gibt es auch keine Behinderung desAs a result, the ending pressure load is used as a guide pressure for the deformation effect of the beginning pressure load during the overlap period. The forging hammers therefore center the workpiece themselves, as the first pair of hammers hold the workpiece in place until the second begins to deform. There can be no sharp edge formation and, since all four hammers are only briefly in contact with the workpiece at the same time during each impact cycle, there is also no obstruction

Materialflusses und so keine Beschränkung der Reduktion und der Durchlaufgeschwindigkeit.Material flow and so no restriction of the reduction and the throughput speed.

Gemäß der DT-AS 1084 111 ist es zwar schon bekannt, beim Vierkantschmieden auf zwei gegenüberliegende Seiten eines Werkstückes einen stärkerenAccording to DT-AS 1084 111 it is known, when square forging on two opposite sides of a workpiece a stronger one

Verformungsdruck auszuüben als auf die anderen, doch soll damit lediglich ein quadratischer Querschnitt in einen rechteckigen umgeformt werden. Eine Überschneidung der Wirkzeiten dieser zueinander normalen Druckbelastungen zur Vermeidung einer Spießkantbildung ist hier nicht möglich, da als Werkzeuge Schwingbacken dienen, die nicht ineinandergreifen können, sondern aufeinander abrollen und sich mit ihren Arbeitsflächen jeweils in einer Querschnittsebene zu einem geschlossenen Kaliber ergänzen, das während jedes Arbeitshubes von der Einzug- zur Austragseite über die Länge der Arbeitsflächen wandert. Alle vier Schwingbacken wirken gleichzeitig, wodurch eine Spießkantbildung ausgeschlossen, aber auch der Materialfluß behindert wird.To exert deformation pressure than on the others, but it is only intended to have a square cross-section in a rectangular shape can be formed. An overlapping of the action times of these normal to one another Pressure loads to avoid the formation of a sharp edge is not possible here, as it is used as a tool Swing jaws are used, which cannot interlock, but roll off one another and with their Work surfaces complement each other in a cross-sectional plane to form a closed caliber, which during every working stroke moves from the intake to the discharge side over the length of the work surfaces. All four Swing jaws work simultaneously, which prevents the formation of a spit edge, but so does the flow of material is hindered.

In der DT-AS 10 35 451 ist eine Schmiedemaschine zum Querschnittsumformen mit zwei Hämmerpaaren dargestellt, bei der zuerst das eine Hämmerpaar schlägt und in seiner Endstellung verbleibt, bis das zweite nachgeschlagen hat. Wenn beide Hämmerpaare in Endstellung sind, ergeben sie dann ein um den Werkstückmantel fugendicht geschlossenes Gesenk, wodurch eine Spießkantbildung zwar vermieden, doch wiederum pro Stich nur eine geringe Materialreduktion erzielbar ist.In the DT-AS 10 35 451 there is a forging machine for cross-section forming with two pairs of hammers shown, in which the first pair of hammers strikes and remains in its end position until the second has looked up. When both pairs of hammers are in their final position, they then result in a Workpiece casing closed die, which prevents the formation of a sharp edge, but it does in turn, only a slight reduction in material can be achieved per stitch.

Die FR-PS 9 99 679 hingegen zeigt jeweils um 90° winkelversetzte Hämmerpaare, die hintereinander angeordnet sind und abwechselnd schlagen. Dadurch können nun pro Schlag relativ hohe Reduktionen möglich werden, nur besteht eben die große Gefahr einer Spießkantbildung.FR-PS 9 99 679, on the other hand, shows pairs of hammers offset by 90 °, one behind the other are arranged and beat alternately. As a result, relatively high reductions can now be achieved per stroke become possible, but there is a great risk of a narrow edge.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nun eine Schmiedemaschine mit von Exzentern getriebenen Hämmerpaaren vorgeschlagen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Exzenter beider Hämmerpaare bei großen Werkstückreduktäoncn um einen Winkel von 20^c bis 80° und bei kleinen Werkstückreduktionen, beim Kalibrieren, um einen Winkel, der größer als 0°, aber kleiner als 30° ist.To carry out the inventive method, a forging machine with driven by eccentrics hammers pairs will now be proposed which is characterized in that the eccentrics ^c both hammers pairs with large Werkstückreduktäoncn by an angle of 20 to 80 ° and at small workpiece reductions during calibration, by an angle, which is greater than 0 ° but less than 30 °.

gegeneinander versetzt sind.are offset from one another.

Diese Versetzung der Exzenter bewirkt, daß die Hämmerpaare entsprechend nacheinander auf das Werkstück aufsetzen und nicht beide Paare gleichzeitig den oberen bzw. unteren Totpunkt erreichen. Das Maß der Versetzung hängt dabei von der gewünschten Eindringtiefe der Werkzeuge in das Werkstück ab, da natürlich die Arbeitsphase bei größerer Eindringtiefe langer dauert und daher das zweite Hämmerpaar dem ersten um einen größeren Winkel nacheilen kann und trotzdem norh tuf die Werkstückoberfläche aufsetzt, bevor das erste Hämmerpaar von ihr abhebt. Eine derartige Verstellung der Exzenter ist dabei keine besondere Schwierigkeit und praktisch bei jeder Maschine durchführbar, so daß beispielsweise durch Veränderung des Getriebeeingriffes der Exzenterwellen bei einer hergebrachten Durchlaufschmiedemaschine das erfindungsgemäße Verfahren ohne weiteres angewandt und durchgeführt werden kann. Die angegebenen Größenbereiche der Versetzungswinkel sind selbstverständlich nur Richtwerte, die bei entsprechenden Bedingungen auch überschritten werden können, wobei die Versetzungswinkel aber auf jeden F^:all größer als 0^l\ jedoch kleiner als 180° bleiben müssen. Winkel innerhalb obiger Bereiche ergeben die günstigsten Verhältnisse und die besten Schmiedeergebnisse, da das erste Hämmerpaar dabei das Werkstück gerade lang genug festhält, um eine gute Zentrierung zu erreichen, aber rechtzeitig abhebt, um den Materialfluß nicht zu behindern.This offset of the eccentrics has the effect that the pairs of hammers touch the workpiece one after the other and that both pairs do not reach the top or bottom dead center at the same time. The extent of the offset depends on the desired depth of penetration of the tools into the workpiece, since of course the work phase takes longer with greater penetration depth and therefore the second pair of hammers can lag the first by a larger angle and still touch the workpiece surface before the first Pair of hammers lifts from her. Such an adjustment of the eccentrics is not particularly difficult and can be carried out in practically any machine, so that, for example, by changing the gear engagement of the eccentric shafts in a conventional continuous forging machine, the method according to the invention can be easily applied and carried out. The specified size ranges of the offset angle are of course only approximate and may also be exceeded in appropriate conditions, wherein the offset angle but in any ^F: all greater than 0 ^l \ must remain but less than 180 °. Angles within the above ranges give the best conditions and the best forging results, since the first pair of hammers hold the workpiece just long enough to achieve good centering, but lift off in good time so as not to hinder the flow of material.

Die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird nun an Hand der Zeichnung näher erläutert und eine entsprechende Schmiedemaschine in einem Ausführupgsbeispiel schematisch dargestellt. Dabei zeigtThe implementation of the method according to the invention will now be explained in more detail with reference to the drawing and a corresponding forging machine shown schematically in an exemplary embodiment. Included indicates

Fig. 1 die prinzipielle Anordnung der Hammer einer Schmiedemaschine mit zwei jeweils vier Hämmer aufweisenden Schmiedekästen,Fig. 1 shows the basic arrangement of the hammer a Forging machine with two forging boxes, each with four hammers,

Fig. 2 die Schlagfolge bzw. die Schlagwinkel dieser Hammer,2 shows the sequence of impacts or the angle of impact of these Hammer,

F i g. 3 eine Schmiedemaschine im Längsschnitt nach der Linie Hl-III der F i g. 4 undF i g. 3 shows a forging machine in longitudinal section along the line Hl-III of FIG. 4 and

F i g. 4 einen Querschnitt dieser Maschine.F i g. 4 shows a cross section of this machine.

Im Schmiedekasten A, dem ersten in Durchiaufrichtung gesehen, soll eine große Werkstückreduktion bewirkt werden, die Hämmerpaare I, Il sind also um einen Winkel 2 gegeneinander versetzt, der ir. einem Bereich von 20 bis 80° liegt. Der zweite Schmiedekasten B übernimmt das Kalibrieren, wozu die Hämmerpaare III, IV um den Winkel β versetzt sind, der dazu nicht größer als 30° sein darf. Die tatsächliche Größe der Schlagwinkel <x, β hängt von der Eindringtiefe der Hänimerpaare ab, da diese ja die Zeit, während der die Hämmerpaare I, III mit dem Werkstück in Berührung sind, bestimmt, wodurch aber auch der Zeitpunkt des Aufsetzens der Hämmerpaare II, IV auf die WerkstüCK-oberfläche festgelegt und damit der maximale Versetzungswinkel gegeben ist. Eine zu geringe Versetzung der Hämmerpaare I, !I bzw. Ill, IV gegeneinander ist natürlich zu vermeiden, da dadurch der Überlappungsbereich ihrer Arbeitsphaser, zu groß würde und eine Materialflußbehinderung entstehen könnte. Selbstverständlich sind bei zwei oder mehreren hintereinander angeordneten Schmiedekästen die Schlagfolge der einzelnen Hämmerpaare I₁ II und III, IV aufeinander abgestimmt. So wird, wenn das Hämmerpaar I sich in der unteren Totpunktlage befindet, was das Ende des Schmiedeschlages bedeutet, das Hämmerpaar !Il im oberen Totpunkt sein und von sich aus den Schmiedeschlag beginnen. Die Hämmerpaare II bzw. IV sind an diesen zuerst schlagenden Hämmerpaaren orientiert und eilen ihnen um den Winkel α bzw. β nach.In forging box A, the first seen in the through-going direction, a large workpiece reduction is to be achieved, the pairs of hammers I, II are thus offset from one another by an angle 2, which is ir. A range of 20 to 80 °. The second forging box B takes on the calibration, for which the pairs of hammers III, IV are offset by the angle β , which for this purpose must not be greater than 30 °. The actual size of the striking angle <x, β depends on the depth of penetration of the pairs of hammers, as this determines the time during which the pairs of hammers I, III are in contact with the workpiece, which also determines the time at which the pairs of hammers II, IV is set on the workpiece surface and thus the maximum offset angle is given. Too little offset of the pairs of hammers I, I or III, IV with respect to one another is of course to be avoided, since this would make the overlap area of their working phases too large and could result in a material flow impediment. Of course, in two or more successively arranged forging boxes are the impact sequence of the individual hammers pairs I ₁ II and III, IV matched. Thus, when the pair of hammers I is in the bottom dead center position, which means the end of the forge blow, the pair of hammers II will be in the top dead center and the forge blow will start by itself. The pairs of hammers II and IV are oriented towards these pairs of hammers that strike first and follow them by the angle α or β .

In Fig.3 und 4 ist eine Schmiedemaschini; mit zwei durch einen gemeinsamen Getriebekasten 1 getrennten Schmiedekästen 2 dargestellt. Jeder dieser Schmiedekästen 2 besitzt zwei gegeneinander um 90° winkelversetz'e, abwechselnd schlagende Hämmerpaare 1, II und 111, IV, die stirnseitig das mit Schlagleisten 3 ausgestattete Werkzeug 4 tragen. Diese Schlagleisten sind gegenüber den unmittelbar benachbarten Werkzeugen jeweils in Richtung der Werkstückachse 5 auf Lücke versetzt, so daß sie bei einem gleichzeitigen Schlagen aller vier Hammer bzw. bei einer geringen Versetzung der Hämmerpaare I, 11 bzw. Ill, IV nicht aneinanderschlagen. sondern gewissermaßen zahnartig ineinandergreifen. Die einzelnen Hammer werden von einer zur Werkstückachse 5 parallelen Exzenterwelle 6 angetrieben, wobei die Exzenter 7 zweier zusammengehörender Hämmerpaare I, II bzw. Hl, IV um einen bestimmten Winkel <x, β gegeneinander versetzt sind, der von der Eindringtiefe des zuerst schlagenden Hämmerpaares I. HI abhängt. Die Versetzung muß so groß sein, daß das nachschlagende Hämmerpaar II, IV noch während der Arbeitsphase des ersten Hämmerpaares I, IH auf die Werkstückoberfläche aufsetzt, d.h. also spätestens zu dem Zeitpunkt, wenn das erste Hämmerpaar 1, 111 sich vom Werkstück löst. Dadurch wird das Werkstück bei der Verformung durch das erste Hämmerpaar zentriert und von diesem so lange festgehalten, bis das zweite Hämmerpaar seine Verformungsarbeit beginnt.In Fig.3 and 4 is a forging machine; with two forged boxes 2 separated by a common gear box 1. Each of these forged boxes 2 has two alternately striking pairs of hammers 1, II and 111, IV which are angularly offset from one another by 90 ° and which carry the tool 4 equipped with blow bars 3 on the front side. These blow bars are offset from the immediately adjacent tools in the direction of the workpiece axis 5 so that they do not hit each other when all four hammers are hit simultaneously or when the pairs of hammers I, 11 or III, IV are slightly offset. but to a certain extent mesh like a tooth. The individual hammers are driven by an eccentric shaft 6 parallel to the workpiece axis 5, the eccentrics 7 of two associated pairs of hammers I, II or Hl, IV being offset from one another by a certain angle <x, β , which depends on the penetration depth of the first pair of hammers I. HI depends. The offset must be so large that the following pair of hammers II, IV touches the workpiece surface during the working phase of the first pair of hammers I, IH, i.e. at the latest at the time when the first pair of hammers 1, 111 detaches from the workpiece. As a result, the workpiece is centered during the deformation by the first pair of hammers and held by them until the second pair of hammers begins its work of deformation.

Es kann zu keiner Spießkantbildung kommen und da kurz nach dem Aufsetzen des nachschlagenden Hämmerpaares das erste Hämmerpaar vom Werkstück abhebt, ist auch die Gefahr einer Behinderung des Materialflusses und dadurch einer beschränkten Reduktion bzw. Durchlaufgeschwindigkeit nicht vorhanden.There can be no spit-edge formation and there shortly after the follow-up has been put on Pair of hammers lifts the first pair of hammers from the workpiece, there is also the risk of obstruction of the Material flow and thus a limited reduction or throughput speed does not exist.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Process for square forging, in which two tools against each other in the deformation area Pairs of hammers offset by 90 ° and lying in one plane apply pressure to the workpiece simultaneously from two directions normal to one another is exercised, characterized in that the action times of each other overlap normal pressure loads.

2. forging machine for performing the method according to claim 1 with eccentrics driven pairs of hammers, characterized in that the eccentrics (7) of both pairs of hammers (I, II or Ill, IV) for large workpiece reductions by an angle (2) of 20 ° to 80 ° and for small ones Workpiece reductions, when calibrating, by an angle (3) that is greater than 0 ° but less than 30 °, are offset from one another.