DE2319032A1

DE2319032A1 - FAST LIFT FORGING PRESS

Info

Publication number: DE2319032A1
Application number: DE2319032A
Authority: DE
Inventors: 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: 1972-06-09
Filing date: 1973-04-14
Publication date: 1973-12-20
Also published as: US3834214A; AT311768B; GB1370408A; DD103163A5; JPS5420703B2; FR2187455A1; FR2187455B1; JPS4943858A

Description

GiM Gesellschaft für Fertigungstechnik und Maschinenbau Aktiengesellschaft, Steyr (Österreich)GiM company for manufacturing technology and mechanical engineering Aktiengesellschaft, Steyr (Austria)

SchnellhubschmiedepresseHigh-speed forging press

Die Erfindung betrifft eine Schnellhubschmiedepresse mit zwei in starren Gleitführungen verschiebbaren, gegeneinander wirkenden und mittels Exzenterwellen, deren Exzenter umschließende Kulissensteine und Kreuzschleifen antreibbaren Preßstempeln.The invention relates to a high-speed forging press with two in rigid sliding guides that work against one another and, by means of eccentric shafts, their eccentrics surrounding sliding blocks and cross loops driven press punches.

Die Entwicklung der Schffliedepressen geht dahin, immer größere Schmiedekräfte und immer höhere Hubzahlen zu erreichen, um einerseits zu immer besseren Stundenleistungen, anderseits zu immer günstigeren Schmiedeergebnissen zu kommen. Große Hubzahlen und kleine Reduktionen je Hub sind Voraussetzung für die" Erzielutig einer homogenen Durchschmiedung und helfen Rißbildungen und Unstetigkeiten zu vermeiden. Die schnellere Schmieäegeschwindigkeit, die mit steigender Hubzahl erreicht \vird, erlaubt weiters das Abschmieden auch größerer Werkstücke ohne Sivisehenhitzen,The development of Schfflied presses goes on, always to achieve greater forging forces and ever higher stroke rates, on the one hand to ever better hourly outputs, on the other hand, to come to ever more favorable forging results. Large numbers of strokes and small reductions per stroke are Prerequisite for "achieving homogeneous forging." and help to avoid cracks and discontinuities. The faster forging speed, which is achieved with an increasing number of strokes, also allows forging even larger workpieces without Sivi visual heating,

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da die Zeit, innerhalb der die We-rkstücktemperatur Ms zur untersten möglichen Schmiedetemperatur absinkt, besser genützt werden kann. Von wesentlicher Bedeutung für die Wirtschaftlichkeit und Rentabilität einer derartigen Schmiedepresse ist außerdem die Standzeit der Werkzeuge, die vor allem von der Eontaktzeit des Werkzeuges mit dem Werkstück abhängig ist. Diese Eontaktzeit setzt sich aus der Zeit für die reine Verformung urid aus der Zeit der Auf- und Rückfederung der Maschine zusammen, wobei hauptsächlich bei hydraulischen Pressen der Anteil der Auf- und Rückfederung wesentlich größer ist als der der Verformung. Mit steigender Eontaktzeit nimmt jedoch im gleichen Maß die Wärmemenge zu, die vom Werkstück auf die Schmiedewerkzeuge übergeht. Die Werkzeuge können dadurch glühend werden und eine derart starke Erwärmung erhöht selbstverständlich den Werkzeugverschleiß beträchtlich» Die Folgen dieses großen Wärmeüberganges zwischen Werksifck und Werkzeug für die Schmiedequalität sind ebenfalls äußerst ungünstig, da es dadurch.zu vorzeitiger Rißbildung an der Oberfläche und Eindrücken der Oberflächen kommen kann.since the time within which the workpiece temperature Ms drops to the lowest possible forging temperature, better can be used. Of essential importance for the economy and profitability of such a forging press is also the service life of the tools, which mainly depends on the contact time of the tool with the workpiece is dependent. This contact time is made up of the time for the pure deformation urid from the time of the opening and closing Spring back of the machine together, being mainly at hydraulic presses the proportion of spring back and forth is much greater than that of the deformation. However, with increasing contact time, the amount of heat increases to the same extent to, which passes from the workpiece to the forging tools. The tools can get glowing and such a strong warming naturally increases the tool wear is considerable »The consequences of this large heat transfer between factory and tool for the forging quality are also extremely unfavorable, as this leads to premature cracking of the surface and Impression of the surfaces can occur.

Beim Bau einer schnellhubigen Schmiedepresse ist daher vor allem auf das G-esamtfederungsverhalten zu achten. Die auftretenden Federwege müssen nämlich, bevor es überhaupt zur eigentlichen Verformung de3 Werkstückes kommen kann, überwunden werden, wozu sehr beträchtliche Leistungen notwendig sind, die'bis zu 20 % als reine Verluste zu gelten haben, da eine Rückgewinnung der Federungsarbeit nur teilweise möglich ist. Die Größe der zu überwindenden Federkapazität der Maschine ist selbstverständlich von entscheidendem Einfluß für die Eontaktzeit zwischen Werk- stück und Werkzeug und damit für die Standzeit des Werk» ; zeuges wnü. die Qualität des Schmiedeergebnisses _β Sobald nämlich das Werkzeug auf das Werkstück aufgesetzt hat, steht der weiteren- Werkzeugbewegung der VerformungswiderstandWhen building a high-speed forging press, it is therefore important to pay particular attention to the overall suspension behavior. The spring travel that occurs must namely be overcome before the actual deformation of the workpiece can even occur, for which very considerable performance is necessary, up to 20 % of which must be regarded as pure losses, since recovery of the spring work is only possible in part. The size of the spring capacity of the machine to be overcome is of course of decisive influence for the contact time between workpiece and tool and thus for the service life of the work »; stuff wnü. the quality of the forging result _{β as} soon as the tool has placed on the workpiece, the further tool movement is the deformation resistance

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des Werkstückes entgegen, der größer ist als die in der Maschine liegende Federkapazität, so daß vor dem eigentlichen Verformungsvorgang die durch die Konstruktion der Maschine bedingten Federwege zu überwinden Bind. Dabei ist zu bedenken, daß während der ganzen 2eit das Werkzeug mit dem ¥erkstück in engem Kontakt steht und die Kontaktdauer praktisch direkt mit dem zu überwindenden Federweg der Maschine zusammenhängt.of the workpiece, which is greater than the spring capacity in the machine, so that before the actual Deformation process to overcome the spring travel caused by the construction of the machine. Included It must be remembered that the tool is in close contact with the head piece and the duration of contact during the entire period is practically directly related to the spring deflection of the machine to be overcome.

Aus diesem Grund sind hydraulische Schmiedepressen sehr ungünstig, da zu den mechanischen Federungen der verschiedenen Maschinenelemente, wie Preßstempel, Pressenständer u.dgl., die hydraulische Federung hinzukommt, die, bedingt durch die Kompressibilität des Hydraulikmediums, das in relativ großen Mengen verwendet wird, durch die' Elastizität der notwendigen Rohrleitungen und Behälter usw., ein Vielfaches der rein mechanischen Federung ausmacht. 'For this reason, hydraulic forging presses are very unfavorable because of the mechanical suspensions of the various Machine elements such as ram, press frame, etc., the hydraulic suspension is added, the, due to the compressibility of the hydraulic medium, which is used in relatively large quantities, by the ' The elasticity of the necessary pipelines and containers, etc., makes up a multiple of the purely mechanical suspension. '

Bei den bereits bekannten halbhydraulischen Schmiedepressen wird versucht, dem Federungsproblem dadurch beizukommen, daß zwar der Stempelantrieb hydraulisch durchgeführt .wird, die Hublagenverstellung jedoch auf mechanischem Wege, wodurch große Mengen an Hydraulikmedium eingespart und dadurch die Federwege bereits beträchtlich vermindert werden konnten. Für sehr schnellhubige Schmiedepressen mit großen Schmiededrücken ist das Ergebnis abernoch lange nbht zufriedenstellend.In the already known semi-hydraulic forging presses, attempts are made to overcome the suspension problem by that although the ram drive is carried out hydraulically, the stroke position adjustment is done mechanically Paths, which saves large amounts of hydraulic medium and thus the spring travel is already considerable could be reduced. For very fast forging presses with large forging pressures, however, the result is still long nbht satisfactory.

Bezüglich der Federungsarb'eit und der auftretenden '-' Federwege ist sicherlich die rein mechanische Schmiedepresse, d.h. die Schmiedepresse mit mechanischem Antrieb und mechanischer Hublagenverstellung, die günstigste. Die Federwege halten sich bei diesen meist mit Exzentern angetriebenen Pressen in erträglichen Grenzen. Ein Vergleich der Federwege einer mechanischen, einer halbhydraulischen und einer vollhydraulischen Schmiedepresse zeigt den enor-With regard to the suspension work and the occurring '-' The spring travel is certainly the purely mechanical forging press, i.e. the forging press with a mechanical drive and mechanical stroke position adjustment, the cheapest. The spring travel is maintained with these mostly driven by eccentrics Pressing within tolerable limits. A comparison of the spring travel of a mechanical and a semi-hydraulic and a fully hydraulic forging press shows the enormous

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men Anstieg der Federkapazität durch. Verwendung von Hydraulikmedium. Bei einer 1000 t-Pressez.B. "beträgt der Eederweg bei einer vollhydraulischen Anlage ca 40 mm, bei einer halbhydraulischen etwa 15 mm und bei einer rein mechanischen nur mehr 5 mm. Aus diesen Größenverhältnissen kann man ermessen, Vielehe Unterschiede in den Kontaktzeiten bei den verschiedenen Maschinentypen auftreten. men increase in spring capacity. use of Hydraulic medium. For a 1000 t press e.g. "amounts to the Eederweg with a fully hydraulic system approx. 40 mm, with a semi-hydraulic about 15 mm and with a purely mechanical only 5 mm. From these proportions It is possible to appreciate the variety of differences in the contact times between the various types of machine.

Yon großem Nachteil bei den mechanischen Schmiedepressen ist jedoch ihre relativ komplizierte und eng begrenzte Hublägenverstellmöglichkeit, die aus der Verwendung der dazu notwendigen eigenen Verstellgehäuse resultiert, und die Dimensionierung der einzelnen Maschinenteile bei größer ,werdenden Schmiedekräften,, Um nämlich die heute bereits üblichen Schmiededrücke von bis zu 3000 und 5000 t erreichen zu können, müßten z.B. die Antriebsexzenterwellen mit so großen Durchmessern vorgesehen sein, daß einerseits ihre herstellung, anderseits ihre lagerung in der Maschine und die von diesen Werten abhängige Baugröße der ganzen Maschine untragbare Ausmaße erreichen würde. Außerdem wäre bei derartig großen Maschinen der Aufwand für die Hublagenverstellung mittels bekannter VerStelleinrichtungen wie Yerstellgehäuse od.dgl., kaum vertretbar, so daß die bisher bekanntgewordenen, rein, mechanischen Schmiedepressen nur bis zu geringen Schmiededrücken verwendet werden können. ~A major disadvantage of mechanical forging presses however, their relatively complicated and narrowly limited stroke length adjustment is the result of their use the necessary own adjustment housing results, and the dimensioning of the individual machine parts with increasing blacksmithing forces, namely to the forging pressures of up to To be able to reach 3000 and 5000 t, e.g. the drive eccentric shafts would have to be be provided with such large diameters that on the one hand their production, on the other hand Their storage in the machine and the size of the entire machine, which depends on these values, are unacceptable would achieve. In addition, with such large machines, the effort for adjusting the stroke position would be by means of known ones Adjusting devices such as Yerstellgehäuse or the like., hardly justifiable, so that the purely mechanical forging presses that have become known up to now are only marginal Forge spinning can be used. ~

Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, die oben geschilderten Nachteile" zu vermeiden und eine Schnellhubschmiedepresse der .eingangs geschilderten Art zu schaffen, deren 'Gesamtfederung möglichst gering ist, die möglichst einfach und robust aufgebaut ist und bei der vor allem die Hublagenverstellung innerhalb sehr weiter Grenzen und ohne viel Zusatzeinrichtungen durchgeführt werden kann, The invention is therefore based on the object of "avoiding the disadvantages outlined above and a To create a high-speed forging press of the type described at the beginning, whose overall suspension is as low as possible, which is as simple and robust as possible and with which, above all, the stroke position adjustment can be carried out within very wide limits and without a lot of additional equipment,

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Die Erfindung löst diese Aufgabe im -wesentlichen dadurch, daß für jeden Preßstempel -wenigstens zwei auf gegensinnige Drehung gekoppelte Exzenterwellen vorgesehen und die entsprechenden Kulissensteine jeweils in einer gemeinsamen Kreuzschleife angeordnet sind, die mit dem Preßstempel über einen drehverstellbaren Spindeltrieb in Verbindung steht, wobei die gleichzeitig als Druckstange dienende Spindel zwischen den Kulissensteinen hindurch zentral durch die Kreuzschleife verläuft und einerseits in einem Muttergewinde des Preßstempels geführt, anderseits axial verschiebbar aber drehfest mit einem Verstellgetriebe, vorzugsweise einem Schneckengetriebe, verbunden ist. Der rein mechanische An- und Betrieb dieser, erfindungsgemäßen Schnellhubschmiedepresse garantiert einen möglichst geringen Federweg und die für jeden einzelnen Preßstempel vorgesehenen wenigstens zwei Exzenter- ^wellen verhindern ein zu starkes Anwachsen von einzelnen Bauteilen der Maschine bei größeren Schmiededrücken. Die Last/ die bisher auf einer Exzenterwelle lag, wird aufgeteilt, und so ist man auch imstande, bei ungefähr gleich dimensionierten Maschinenelementen wesentlich größere Schmiedekräfte aufzubringen. Die in einer gemeinsamen Kreuzschleife geführten und während der Hin- und Herbewegung des Preßstempels zu- oder voneinander gleitenden Kulissensteine bestimmen eine genau in der Preßstempelachse liegende Bewegung der Spindel und ergeben ein ruhiges und zuverlässiges Arbeiten der Preßstempel. Zur Hublagenverstellung ist die Spindel in einem Muttergewinde des Preßstempels geführt, so daß sich bei einer Drehung der Spindel der Abstand zwischen Kreuzschleife und Preßstempel ändert, da ja die Spindel mit der Kreuzschleife axial unverschiebbar aber drehbar verbunden ist. Pur den Antrieb der Verstelleinrichtung, d.h. der Spindel, trägt diese an dem dem Preßstempel abgewandten Ende ein Sreifo-The invention essentially solves this problem in that at least two for each ram Reverse rotation coupled eccentric shafts provided and the corresponding sliding blocks in each case a common cross loop are arranged, which with the ram via a rotatably adjustable spindle drive is in connection, with the spindle, which also serves as a push rod, through between the sliding blocks runs centrally through the cross loop and on the one hand guided in a nut thread of the press ram, on the other hand axially displaceable but non-rotatably with an adjusting gear, preferably a worm gear, connected is. The purely mechanical start-up and operation of this high-speed forging press according to the invention is guaranteed the smallest possible spring travel and the at least two eccentric ^ waves prevent the individual components of the machine from growing too strongly with larger forging pressures. the The load / that was previously on an eccentric shaft is divided, and so one is also able to use significantly larger machine elements with approximately the same dimensions To apply blacksmithing forces. Those guided in a common cross loop and during the back and forth movement of the press ram towards or from each other sliding sliding blocks determine a precisely in the press ram axis horizontal movement of the spindle and result in a smooth and reliable operation of the ram. To the The spindle in a nut thread is used to adjust the stroke position of the ram so that when the spindle rotates, the distance between the cross loop and the ram changes, since the spindle is connected to the cross loop in an axially immovable but rotatable manner. Pure the The drive of the adjusting device, i.e. the spindle, carries a sri-

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rad, das ein Teil eines Verstellgetriebes ist. Dieses Treibrad, das seine Drehung auf die Spindel überträgt, muß dabei längs der Spindelachse verschiebbar sein_s damit bej. fest gelagertem Verstellgetriebe die Arbeitsbewegung der Spindel ohne Komplikationen ablaufen kann, wobei unter Arbeitsbewegung die von den Exzentern, des Kulissensteinen und der Ereuzschleife der Spindel aufgezwungene und von dieser auf den Preßstempel übertragene Hin» und Herbewegung verstanden sein soll* Die Ausmaße des Verstellbereiches der Preßstempel ist praktisoh.unbegrenzt_} da sie lediglich von der Länge des Muttergewindes bziä. des Gewißdeabschnittes der Spindel abhängt. Trotz der mit dieser Maschine erzielbaren Vorteile bleibt der konstruktive Aufwand im üblichen Rahmen und der Aufbau der Maschine selbst ist robust genug, um ein problemloses Arbeiten zu garantieren.wheel, which is part of a variable speed drive. This drive wheel that transmits its rotation to the spindle must thereby be slidable along the spindle axis bej _s therewith. The working movement of the spindle can proceed without complications with the fixed adjustment gear, whereby the working movement should be understood to mean the back and forth movement that is forced on the spindle by the eccentrics, the sliding block and the erection loop and is transmitted by this to the press ram Praktisoh.unlimited _} since it only depends on the length of the nut thread. depends on the certain section of the spindle. Despite the advantages that can be achieved with this machine, the design effort remains within the usual framework and the structure of the machine itself is robust enough to guarantee problem-free operation.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in einem Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt^ und zwar zeigen
fig, 1 eine erfindungsgemäße Schnellhubschmiedepresse in teilweise geschnittener Seitenansicht,In the drawing, the subject matter of the invention is shown schematically in one embodiment
fig, 1 a high-speed forging press according to the invention in a partially sectioned side view,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Pig. 1 und Pig. 3 einen Schnitt nach der Linie HI-III der Fig. 1. ,Fig. 2 is a section along the line II-II of Pig. 1 and Pig. 3 shows a section along the line HI-III of FIG. 1.,

Die als Ganzes mit 1 bezeichnete Schnellhubschmiedepresse besitzt zwei waagrecht geführte, gegeneinander wirkende Preßstempel 2, die im Schmiedekasten 3 in starren Gleitführungen 4 verschiebbar sind. Jedem Preßstempel 2 sind .zwei Exzenterwellen 5 zugeordnet, die über ein Stirnradgetriebe 6 miteinander auf gegensinnige Drehung gekoppelt sind. Jede der beiden Exzenterwellen 5 weist einen Exzenter 7 auf, der von einem Kulissenstein 8 umschlossen wird. Die entsprechenden Kulissensteine 8 bewegen sich in einer gemeinsamen Kreuzschleife 9 jeweils spiegelbildlich zueinander. Die Kreuzschleife 9 steht über einen Spindel»The high-speed forging press, designated as a whole by 1, has two horizontally guided, oppositely acting press rams 2 which can be displaced in rigid sliding guides 4 in the forging box 3. Two eccentric shafts 5 are assigned to each ram 2, which are coupled to one another to rotate in opposite directions via a spur gear 6. Each of the two eccentric shafts 5 has an eccentric 7 which is enclosed by a sliding block 8. The corresponding sliding blocks 8 move in a common cross loop 9 in mirror image to one another. The cross loop 9 stands over a spindle »

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trieb mit dem Preßstempel 2/in Verbindung. Die Spindel 10 dieses Spindeltriebes ist in der Kreuzschleife 9 drehbar aber axial unverschiebbar gelagert und überträgt die Bewegung der Kreuzschleife auf den Preßstempel. Die Spindel 10 verläuft zentral durch die Kreuzschleife und zwischen den Kulissensteinen 8 hirdurch. Sie ist einerseits im Preßstempel 2 in einem Muttergewinde 11 geführt, anderseits axial verschiebbar aber drehfest.mit einem Verstellgetriebe 12, das meist als Schneckentrieb ausgebildet ist, verbunden.drove with the ram 2 / in connection. The spindle 10 of this spindle drive is rotatably but axially immovable in the cross loop 9 and transmits the movement of the cross loop on the ram. The spindle 10 runs centrally through the cross loop and through between the sliding blocks 8. On the one hand, it is in a nut thread 11 in the ram 2 guided, on the other hand axially displaceable but non-rotatable. with an adjusting gear 12, which is usually designed as a worm drive, connected.

Die Schnellhubschmiedepresse 1 wird mittels zweier Motoren 15 angetrieben, die miteinander synchron laufen, über Kupplungen 14,15 und Zwischengetriebe 16 werden von jedem Motor 13 die für einen Preßstempel 2 vorgesehenen Exzenterwellen in Drehung versetzt und dadurch den Preßstempeln 2 die Arbeitsbewegung mitgeteilt. Zur Hublagenverstellung der Preßstempel 2 wird die gleichzeitig als Druckstange dienende äpindel 10 über die Verstellgetriebe 12, die ebenfalls miteinander synchronisiert sind, verdreht, so daß sich eine Abstandsänderung zwischen Kreuzschleife 9 und Preßstempel 2 ergibt, wodurch selbstverständlich die Hublage verändert wird. Die erfindungsgemäße Schmiedepresse besitzt nur eine geringe Gesamtfederung, da sie rein mechanisch betrieben, wird, und so braucht bei jedem Arbeitshub der Preßstempel nur ein geringer 3?ederweg überwunden werden. Das ergibt den Vorteil einer geringen Verlustleistung zur Überwindung dieser Pederkapazität und der kurzen Kontaktzeit zwischen Werkzeug und Werkstück, was für eine gute Qualität der Schmiedeerzeugnisse und für die Rentabilität der Maschine unbedingt notwendig ist.The high-speed forging press 1 is driven by means of two motors 15 which run synchronously with one another, Via clutches 14,15 and intermediate gear 16 are of each motor 13 provided for a press ram 2 Eccentric shafts set in rotation and thereby communicated the working movement to the rams 2. For adjusting the stroke position the ram 2 is the äpindel 10, which also serves as a push rod, via the adjusting gear 12, which are also synchronized with each other, twisted, so that there is a change in distance between cross loop 9 and ram 2, which of course the stroke position is changed. The forging press according to the invention has only a low overall suspension, since it is operated purely mechanically, and so the ram only needs a small one for each working stroke 3 can be overcome anyhow. This has the advantage of a low power loss to overcome this Pederkapacity and the short contact time between tool and workpiece, what good quality the Forged products and is essential for the profitability of the machine.

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Claims

Claim:

High-speed forging press with two rigid sliding guides displaceable, counteracting and by means of eccentric shafts enclosing their eccentrics Sliding blocks and cross loops drivable press ram, characterized in that for each press ram (2) at least two eccentric shafts (§) coupled to rotate in opposite directions are provided and the corresponding ones Sliding blocks (8) each in a straight cross loop (9) are arranged, which are connected to the ram via a rotatably adjustable spindle drive (10,11,12) in Connection is, the spindle (10), which also serves as a push rod, runs centrally through the cross loop between the sliding blocks and is guided on the one hand in a female thread (11) of the press ram, on the other hand axially displaceable but non-rotatably with an adjusting gear (12), preferably a worm gear, connected is.

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