-
Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung
-
von Werkstücken durch Druckumformen.
-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Werkstücken
durch Druckumformen eines flohlingsblockes, der im Fließpreßverfahren mittels teilweisen
Durchdrückens durch eine Matrize seine endgültige Form erhält, sowie eine Vorrichtung
zur Durchführung dieses Verfahrens.
-
Das Herstellen von Werkstücken durch Druckumformen eines Rohlingsblockes
ist mit verschiedenen Verfahren bekannt. Die drei wesentlichen Verfahren sind das
Verjüngen (Reduzieren), das Strangpressen und das Fließpressen. Unter dem Fließpreßverfahren
wird ein teilweises Durchdrücken des Werkstoffes durch eine Matrize verstanden,
wobei der Werkstoff durch radiale und tangentiale Stauchungen entweder in der Bewegungsrichtung
des Stempels, entgegen der Bewegungsrichtung des Stempels oder quer zu dessen Bewegungsrichtung
aus der Matrize (Preßbüchse) ausgepreßt wird bis er seine endgültige Form besitzt.
Es werden meist rotationssymmetrische Vollkörper sowie rohrförmige oder becherförmige
Körper hergestellt, und zwar entweder auf einer Kaltfließpresse oder auf einer Warmfließpresse.
Neben hydraulischen Pressen werden für beide Arten Kniehebel- oder Kurbelpressen
verwendet.
-
Diese bekannten Fließpreßverfahren besitzen den Nachteil, daß die
Preßwerkzeuge einem hohen Verschleiß unterworfen sind, und zwar insbesondere, wenn
der Rohlingsblock vor dem Einlegen in die Fließpresse erwärmt wird. Dieser hohe
Verschleiß tritt aber auch bei der Kaltumformung aur, da die bekannten Fließpressen
wegen der aufzubringenden
hohen Umformenerfflie mit großen Antrieben
arbeiten, so daß neben einem häufigen Auswechseln des Werkzeuges in vielen Fällen
ein spezieller Kühlprozeß erforderlich wird.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Herstellung von Werkstücken durch i)ruckunformen eines Rohlingsblockes im Fließpreßverfahren
zu schalen, nit welchen die thermische Belastung der Werkzeuge ohne die Notwendigkeit
einer Kühlung verringert und damit ihre Standzeit gesteigert wird, wobei gleichzeitig
der verfahrenstechnische und konstruktive Aufwand für das Fließpreßverfahren herabgesetzt
werden sollen.
-
Die Lösung dieser Aufgabenstellung durch das erfindungsgeinäße Verfahren
ist dadurch gekennzeichnet, daß die zum Druckumformen erforderliche Energie schlagartig
durch eine während des Druckumformvorganges antriebslose chwungmasse aufgebracht
wird, daß der Werkstoff durch eine formbestimmende Werkzeugöffnung ins Freie ausgepreßt
wird und daß die translatorische Bewegung zur Querschnittsverringerung des hohlingsblockes
formschlüssig begrenzt wird.
-
Bei einer bevorzugten Ausftihrungsform der Erfindung wird die translatorische
Bewegung eines Preßstempels mittels einer forraschlüssig mit der Schwungmasse verbundenen
Schraube erzeugt, wobei die Schwungmasse durch die Mittelscheibe einer Reibscheiben-Spindelpres
se gebildet wird. Hierdurch wird insbesondere der konstruktive Aufwand zum Aufbringen
der Verformungsenergie erheblich verringert.
-
Das erfindungseäße Verfahren besitzt den Vorteil, daß eine hohe Verformungsgeschwindigkeit
an der formbestimräenden Werkzeugöffnung erzeugt wird, wodurch einerseits der Verformungswiderstand
verringert und andererseits die Einwirkzeit des Werkzeuges auf das Werkstück verkürzt
wird. Der niedrigere Formänderungswiderstand führt nicht nur zu einer Verringerung
des konstruktiven Aufwandes und der aufzubringenden Energie,sondern setzt außerdem
die thermische Belastung der Werkzeuge gegenüber kontinuierlich ablaufenden Verformungen
herab. Hierdurch ergibt sich eine erhebliche Steigerung der Standzeit der teuren
Werkzeuge, ohne daß eine spezielle Kühlung erforderlich
ist,welche
bei den bekannten Fließpressen die Arbeitsgeschwindigkeit begrenzt. Durch das schlagartige
Aufbringen der energie mittels einer während des Druckumformvorganges antriebslosen
Schwungmasse wird trotz des Auspressens des Werkstoffes durch eine formbestimmende
Werkzeugöffnung ins Freie eine hohe Gefüge-Verdichtung des Werkstoffes erzielt,so
daß mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Verbesserung der Werkstoffeigenschaften
eintritt. Infolge des Auspressens des Werkstoffs ins Freie und durch den Wegfall
einer geteilten Form wird die Bildung eines Grates vermieden. Die formschlüssige
Begrenzung der translatorischen,der Querschnittsverringerung des Rohlingsblockes
dienenden Bewegung ergibt eine hohe Wiederholgenauigkeit,obei diese Bewegungsbegrenzung
außerhalb des Umformwerkzeuges stattfindet,so daß keine Beeinträchtigung oder Komplizierung
des Umformwerkzeuges eintritt.
-
Zur Herstellung von Werkstücken mit einem Hohlprofil wird gemäß einem
weiteren Merkmal des erfindungsgemäßen Verfahrens synchron mit dem Preßstempel ein
Dorn durch eine Bohrung des Rohlingsblockes bewegt. Dieser Dorn kann somit am Preßstempel
angeordnet werden, wodurch sich ein einfacher Bewegungsablauf und eine einfache
Konstruktion ergeben.
-
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist
dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung des Preßstempels durch eine außerhalb der
durch Matrize und Preßstempel gebildeten Preßform ausgebildete Anschlagfläche formschlüssig
begrenzt ist.
-
Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemSssen
Vorrichtung in drei Phasen des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, und zwar
zeigen: Fig. 1 einen senkrechten Längsschnitt durch die Vorrichtung mit geöffneter
Preßform vor dem Beginn des Fließpreßverfahrens, Fig. 2 einen der Fig.l entsprechenden
Schnitt zu Beginn des Einwirkens des Preßstempels auf den Rohlingsblock und Fig.
) einen weiteren Längsschnitt kurz vor Beendigung des Fließpreßverfahrens.
-
Die in drei unterschiedlichen Arbeitsstellungen auf der Zeichnung
dargestellte
Vorrichtung besitzt eine in einem Pressentisch 1 auswechselbar angeordnete Matrize
2, welche die formbestirmoende Werkzeugöffnung aufweist. Die Matrize 2 wird durch
einen Haltering , am Pressentisch 1 festgelegt. Dieser Haltering ; dient zugleich
als Sufnahmevorrichtung für den im Fließpressverfahren zu verformenden Rohlingsblock
4.
-
Oberhalb des Pressentisches 1 ist eine Führung 5 für einen Kolben
6 ausgebildet,an de ein mit der Matrize 2 zusalamenwirkender Preßstempel 7 angeordnet
ist. Bek' dargestellten ftusführungsbeispiel trägt dieser Preßstempel 7 einen Preßdorn
8 zur Herstellung eines Hohlkörpers aus dem mit einer Bohrung versehenen Rohlingsblock
4.
-
Der Kolben 6 ist an einer Schraube 9 angeordnet,die formschlüssig
mit einer Schwungmasse lo verbunden ist und über eine nicht dargestellte 14mutter
die translatorische Bewegung des Kolbens 6 erzeugt.
-
Die Schwxngmasse lo ist vorzugsweise die Hittelscheibc einer .ieibscheiben-Spindelpresse.
-
Das durch Matrize 2 und Preßstempel 7 mit Preßdorn o gebildete Werkzeug
ist in Fig.1 in der geöffneten Stellung gezeichnet. In dieser Stellung kann der
gelochte Rohlingsblock 4 in das Werkzeug bzw.den Haltering j eingelegt werden. Die
zum Druckumformen erforderliche Energie wird schlagartig durch die Schwungmasse
lo aufgebracht,welche über die Schraube 9 die erforderliche translatorische Bewegung
erhält und während des Druckumformvorganges antriebslos ist.
-
In Fig.2 ist eine Stellung gezeichnet, in der die antriebslose Schwungmasse
lo über die Schraube 9 und die nicht dargestellte Mutter den Kolben 6 in Richtung
auf den Hohlingsblock 4 derart bewegt hat, daß der Preßdorn 8 teilweise in die zentrische
Bohrung des Mohlingsblockes 4 hineinragt und der Preßstempel 7 gerade beginnt, auf
den Rohlingsblock 4 einzuwirken. Durch eine weitergehende Bewegung des Kolbens 6
wird der Werkstoff des Rohlingsblockes 4 gemäß Fig.5 durch die formbestimmende Werkzeugöffnung
der Matrize 2
ins Freie susgepreßt bis ein Anschlagring 11, durch
den der Preßstempel 7 g]eichzeitig am olben 6 lösbar befestigt ist, an der Stirnfläche
des Halteringes ) zur Anlage kommt. Die die Bewegung des kolbens 6 und damit des
Preßstempels 7 fornschlüssig begrenzende Enschlagfläche 12 ist in allen drei Figuren
eingezeichnet.
-
Diese Anschlagfläche 12 liegt außerhalb des durch Matrize 2 und Preßstempel
7 gebildeten Preßwerkzeuges,so daß dieses nicht durch die Notwendigkeit zur Ausbildung
einer Anschlagfläche kompliziert wird.
-
Die Fig. läßt etwa erkennen, wie das im Fließpreßverfahren mittels
teilweisen Durchdrückens durch die Matrize 2 hergestellte Werkstück in seiner endgültigen
Form aussieht. Bei dem dargestellten liusführungsbeispiel könnte es sich beispielsweise
um ein Ventilteil handeln,welches aus einem durchbohrten Schaft und einem einstückig
angerormten Ventilteller besteht.