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Verformungsmaschine zum Verformen von insbesondere
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stangenförmigen Werkstücken Die Erfindung betrifft eine Verformungsmaschine
zum Verformen von insbesondere stangenförmigen Werkstücken, mit zwei oder mehr in
einem Verformungskopf angeordneten Verformungswerkzeugen, die um eine mit der Werkstückachse
zusammenfallende Zentralachse herum anbeordnet sind und an geneigt zur Zentralachse
verlaufenden Stützflächen eines Verformungskopfes abgestützt sind, wobei den Werkzeugen
der quer zur Zentralachse gerichtete Bub durch eine im wesentlichen in Richtung
der Zentralachse gerichtete Kraft erteilt wird, die an den geneigt verlaufenden
Stützflächen des Verformungskopfes senkrecht zur Zentralachse umgelenkt wird.
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Bei einer nach dem Stande der Technik (DT-Gbm 7 431 957) bekannten
Verformungsmaschine der genannten Art sind die sternförmig um die Zentralachse angeordneten
Werkzeuge an Teilen einer konischen Innenfläche des Verformungskopfes abgestützt
und erhalten ihren quer zur Zentralachse gerichteten Hub durch Kraftbeaufschlagung
in Richtung der Achse des Konus.
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Dabei gleiten die Werkzeuge an den konischen Innenflächen des Verformungskopfes
und werden durch Keilwirkung nach innen gedrückt.
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Die vorbekannte Verformungsmaschine hat Nachteile in verschiedener
Hinsicht. Insbesondere bereiten der intensive Verschleiß beim Preßhub und die Einleitung
der Rückstellkräfte beim Rückbub Schwierigkeiten. Der Verschleiß ist groß, weil
wegen der Konizität der Stützflächen eine großflächige Abstützung zwischen Werkzeugen
und Stützfläche nicht möglich ist. Aus dem gleichen Grunde ist es auch nicht möglich,
eine einwandfreie Schmierung zwischen Stützfläche und Werkzeug zu erzielen, was
wiederum den Verschleiß fördert. Der Rückhub der Schlagwerkzeuge nach dem erfolgten
Preßhub ist problematisch weil die Werkzeuge nur während des Preßhubes durch ihre
Stützflächen zwangageführt sind. Während des sich anschließenden Rückhubes neigen
die Werkzeuge dagegen dazu, von den Stützflächen abzuheben und müssen deshalb mit
Rückstellfedern oder anderen geeigneten Rückstellmitteln versehen werden.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, die Verformungsmaschine der eingangs
genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß der Verschleiß an den Abstützflachen
der werkzeuge vermindert wird und den werkzeugen sowohl beir. Preßhub als auch beim
sich anschließenden Rückhub eine exakte Führung erteilt wird.
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Zur Lösung dieser Aufgabe schlagt die Erfindung ausgehend von einer
Verformungsmaschine der eingangs genannten Art vor, daß die Werkzeuge mit zylinderischen
Stützkörpern versehen sind, die in Verformungskopf in zylinderischen Bohrungen geführt
sind, deren Achsen in Bezug auf die Zentralachse geneigt verlaufen.
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Bei der Verformungsmaschine gemaß der Erfindung erfolgt die Abstützung
der Werkzeuge über jeweils einen zylinderischen Stützkörper, der mit dem größten
Teil seiner Zylinderfläche an der Innenwandung der zugehörigen Bohrung abgestützt
ist. Die Abstützung erfolgt also über den gesamten Verschiebeweg gleichmäßig und
großflächig, sodaß allein schon hierdurch der Verschleiß erheblich vermindert wird.
Weiterhin läßt sich eine solche zylinderische Stützfläche ohne Schwierigkeiten über
den gesamten Flächenbereicii ausreichend schmieren, wodurch der Verschleiß noch
weiter vermindert wird. Schließlich vermag die Zylinderführung sowohl nach innen
gerichtete Druckkräfte als auch nc außen gerichtete Zugkräfte auf das Werkzeug zu
übertragen,
sodaß das Werkzeug sowohl beim Preßhub als auch beim
sich anschließenden Rückhub exakt geführt ist.
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Die oben erläuterte exakte Führung der Werkzeuge ermöglicht gemäß
einer ersten Ausführungsform der Verformungsmaschine eine Anordnung der Werkzeuge
derart, daß die Preßflächen der Werkzeuge gemeinsam eine das Werkstück aufnehmende,
allseitig geschlossene Profilöffnung bilden, die beim Verformungshub durch einen
zusätzlichen seitlichen Versatz der Werkzeuge fotoblendenartig verkleinert wird,
wobei die Achsen der zylinderischen Bohrung zusätzlich gegen die durch die Zentral
achse verlaufenden Ebenen geneigt verlaufen, derart, daß den Werkzeugen neben ihrem
Hub quer zur Zentralachse der zum fotoblendenartigen Schließen der Profilöffnung
erforderliche seitliche Versatz erteilt wird. Beim fotoblendenartigen Verkleinern
der Profilöffnung verschiebt sich jedes Werkzeug entlang der Preßfläche eines benachbarten
Werkzeuges. Diese Anoednung der Werkzeuge ist nach dem Stande der Technik (DT-AS
1 954 575) an sich bekannt. Im vorbekannten Falle erfolgt die Krafteinleitung in
die einzelnen Werkzeuge jedoch über zahlreiche hintereinander geschaltete Keilflächen,
an denen die Preßkraft Jeweils umgelenkt wird. Infolgedessen ist dort der durch
Reibung und häufige Umlenkung verursachte Kraftverlust enorm groß.
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Außerdem nimmt die in Jedes Werkzeug eingeleitete Kraft von einem
Werkzeug zum nächsten ab, sodaß die Werkzeuge unterschiedliche
Kräfte
auf das Werkstück ausüben. Diese Nachteile werden bei der Verformungsma3chine gemäß
der Erfindung in der genannten Ausführungsform vermieden. Die in Jedes Werkzeug
eingeleitete Kraft wird nur einmal umgelenkt. Die Größe dieser iraft kann durch
entsprechende Bemessung des Jinkels der Achse der Bohrung in Bezug auf de Zentralachse
beliebig groß eingestellt werden. Infolge der exakten Führung jedes einzelnen Werkzeuges
im Verformungskopf kann eine Führung der Werkzeuge aneinander entfallen. Hierdurch
entfallen auch die hiermit verbundenen Reibungsverluste.
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Gemaß einer zweiten Ausführungsform der Verformungsmaschine verlaufen
die Achsen der zylinderischen Bohrungen Jeweils in Ebenen, in denen auch die Zentralachse
verlauft.
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hierdurch erfahren die werkzeuge bei der Bewegung in Richtung der
Zentral achse ausschließlich einen quer zur Zentralachse nach innen gerichteten
Ilub. hierbei muß zwischen den einzelnen Werkzeugen selbstverständlich ein den IIub
ermöglichendes seitliches Spiel vorhanden sein. Die Intensität der Preßkraft kann
durch eine entsprechende Bemessung des Keilwinkels ( Winkel zwischen der Zentralachse
und den Achsen der Bohrungen) beliebig hoch eingestellt werden.
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Eei Verwendung der zuletzt genannten Ausführungsform der Verformungamaschine
als
Rohrangelpresse sind die Achten der Rohrungen von gegenüberliegenden Werjzeugpaaren
gegensinnig geneigt,angeordnet, derart, daß bei Jeweils einer ilubrichtung das eine
Werkzeugpaar öffnet, während das andere Werkzeugpaar schließt. Hierdurch kann das
in die Verformungsmaschine eingelegte, mit einer Ziehangel zu versehende Rohr durch
ein Werkseugpaar beim Hub in einer Richtung in an sich bekannter Weise vorgekerbt
werden und durch das andere Werkzeugpaar beim Hub in der entgegengesetzten Richtung
auf einen kleinen kreisföreigen Querschnitt zusammengepreßt werden.
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Zum Einsatz der Verformungsmaschine als kontinuierlich arbeitende
Presse sind die Werkzeuge zweckmäßig mit mindestens eineu als Antrieb dienenden
Druckmittelzylinder verbunden, der in Richtung der Zentralachse kontinuierlich aus-
und einfahrbar ist. Durch Aus- und Einfahren diesen Druckmittelzylinders werden
die Werkzeuge kontinuierlich gegeneinander bewegt. Falls eine Verschiebung der Werkzeuge
in Richtung der Zentralachse nicht erwünscht ist, kann statt der Werkzeuge auch
der Verforiungskopf relativ zu den in axialer Richtung feststehenden Werkzeugen
mittels des Druckmittelzylinders verschoben werden.
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Beim Einsatz der Verformungsmaschine als ämmermaschine wird der als
Antrieb dienende Druckmittelzylinder zweckmäßig oszillierend mit Druckmittel beaufschlagt.
Bei dieser Art der Beaufschlagung
vollführen die Werkzeuge schnell
aufeinanderfolgende kurz3 Preßhübe. Gegenüber konvenzionellen, durch Druckmittel
angetriebenen Hämmermaschinen hüt diese Ausführungsform der Verformungsmaschine
den Vorteil, daß die nachteiligen Auswirkungen der durch die Kompressibilität des
Druckmittels und die Elastizität des llydrauliksystemes verursachte Auffederung
vermindert werden. Wegen der zwischen den Werkzeugen und dem Verformungskopf vorhandenen
Keilwirkung, die bei entsprechender Auslegung des Keilwinkels ( Winkel zwischen
der Zentralachse und den Achsen der zylinderischen Bohrungen) sogar selbsthemmend
sein kann, können keine oder nur geringe Rückfederkräfte in das Druckmittelsystem
eingeleitet werden. Aus diesem Grunde eignet sich diese als ilämmermaschine arbeitende
Verformungsmaschine gemäß der Erfindung besonders gut für die Kaltverformung, bei
der wegen der starken Rückfederkräfte der Einsatz von hydraulisch ancetriebenen
Hämmermaschinen bisher problematisch war.
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Beim Einsatz der Verformungsmaschine in der Ausführungsform mit fotoblendenartig
an£;eordneten Werkzeugen als Hämmermaschine läBt sich eine besonders einfache Verstellung
der Hublage der Werkzeuge dadurch erzieicn, daß der als Antrieb dienende Druckmittelzylinder
in unterschiedlichen IIublagen oszillierend mit Druckmittel beaufschlagt ist.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand -der
Zeichnung naher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine Stirnansicht des Verformungskopfes
der Verformungsmaschine in der ersten Ausführungsform mit teilweise perspektivischer
Darstellung der Führungsteile der Werkzeuge, Fig. 2 schematisch einen Längsschnitt
durch die aus Fig. 1 hervorgehende Verformungsmaschine, Fig. 3 in perspektivischer
Darstellung das Führungsstück mit angesetztem Werkzeug für die in den Figuren 1
und 2 dargestellte Verformungsmaschine, Fig. 4 eine oeitenansicht zu Figur 5, Fig.
5 eine Draufsicht zu Figur 3, Fig. 6 einen. Längsschnitt durch die Verformungsmaschine
in der zweiten, beispielsweise als Rohrangelpresse ausgebildeten Ausführungsform,
Fig. 7 einen weiteren Längsschnitt senkrecht zum Längsschnitt gemüß Figur 6 und
Fig.
8 einen Schnitt entlang der Linie VIII-VIII in den Figuren 6 und 7.
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Beim Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 1 bis 5 ist der die Werkzeuge
aufnehmende Verformungskopf in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet.
Um die Zentralachse 2 des Verformungskopfes 1 herum sind insgesamt vier Werkzeuge
3 angeordnet. Die Preßflächen dieser Werkzeuge 3 umschließen gemeinsam fotoblendenartig
eine Profilöffnung, in die das zu bearbeitende stangenförmige Werkstück eingeschoben
werden kann, dessen Längsachse mit der Zentralachse 2 des Verformungskopfes 1 zusammenfällt.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, muß sich jedes Werkzeug 3 beim Schließen oder Öffnen
der Profilöffnung entlang der tPreßfläche eines benachbarten Werkzeuges 3 verschieben,
welches seinerseits in Richtung auf die Zentralachse 2 verschoben wird.
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Jedes werkzeug muß also neben seinem in Richtung auf die Zentralachse
2 gerichteten Ilub gleichzeitig einen seitlichen Versatz erfahren, der dem Hub des
benachbarten Werkzeuges 3 in Richtung auf die Zentralachse 2 entspricht.
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Um den Werkzeugen 3 die erforderlichen Bewegungen zu erteilen, sind
diese Jeweils über Verbindungsstücke 4 mit zylinderischen Stützkörpern 5 verbunden,
die in zylin,derischen Bohrungen 6 geführt sind, deren Innenwiungen die Führung
und Stützflächen für die zylinderische Stützkörper 5 bilden. Die Achsen der Bohrungen
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verlaufen gegen die Zentralachse 2 geneigt und lreisen außerdem eine gegen die durch
die Zentralachse 2 verl aufenden Ebenen eine Neigung auf, derart, daß die Bohrungen
6 den darin verschiebbaren StWitzkörpern 5 und den mit diesen verbundenen Werkzeugen
3 bei Verschiebung der Stützkörper 5 gleichzeitig einen Ilub in flichtung auf die
Zentralachse 2 und einen seitlichen Versatz erteilen, wie er für das fotoblendenartige
Verkleinern bzw. Vergrößern der Profilöffnung erforderlich ist.
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Die Stützkörper 5, Verbindungsstücke 4 und Werkzeuge ' sind mit ihren
der Profilöffnung abgewandten Stirnflachen an einer Druckplatte 7 abgestützt, die
senkrecht von der Zentralachse 2 durchsetzt wird und an deren Stützfläche die Stützkörper
5, Verbindungsstücke 4 und Werkzeuge 3 parallel zur Plattenebene verschiebbar gelagert
sind. Zur zugfesten Verbindung der Druckplatzte mit den Verbindungsstücken 4 dienen
Schrauben 8, die in Langlbchern 9 in der Druckplatte 7 gesteckt sind und mit den
Verbindungsstücken 4 verschraubt sind. Die Köpfe dieser Schrauben 8 hinterfassen
die Druckplatte 7. Die Langlöcher 9 sind so aufgeweitet, daß sie die Verschiebung
der Stützkörper 5, des Verbindungsstückes 4 und der Werkzeuge 3 parallel zur Druckplatte
7 nicht behindern.
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An der den Führungsstücken 5, dem Verbindungsstück 4 und den Werkzeugen
3 abgewandten Seite ist die Druckplatte 7 mittig mit der Kolbenstange 10 eines Druckmittelzylinders
11 verbunden, dessen Zylinderteil 12 mit dem Verformungskopf 1 verbunden ist. Beim
Aus- und Einfahren der Kolbenstange 10 des Druckmittelzylinders 11 werden dis Führungsstücke
5 mittels der Druckplatte 7 nach vorn bzw. nach hinten verschoben, derart, daß die
Profilöffnung durch ine entsprechende Verschiebung der Werkzeuge 3 geschlossen bzw.
geöffnet wird. Dabei kann ein in die Profilöffnung eingelegtes Werkstück verformt
werden.
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Durch eine entsprechende Wahl der Winkel zwischen den Achsen der Bohrungen
6 und der Zentralachse können die Kräfte des Druckmittelzylinders 11 infolge Keilwirkung
beliebig verstärkt werden.
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Die oben erläuterte Verformungsmaschine führt kontinuierliche Preßhübe
aus, wenn der Druckmittelzylinder 11 kontinuierlich ausgefahren wird. Wird der Druckmittelzylinder
11 dagegen oszillierend mit Druckmittel beaufschlagt, so führen die Werkzeuge 3
kurze Preßhübe in Art einer Hämmermaschine aus. Dadurch, daß der Druckmittelzylinder
11 in verschiedenen Hublagen oszillierend beaufschlagt werden kann, kann in besonders
einfacher Weise bei beliebigen Profilöffnungsweiten Hämmerarbeit geleistet werden.
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Beim in den Figuren 6 bis 8 veranschaulichten Beispiel ist die Verformungsmaschine
als Rohrangelpresse ausgebildet. hier sind im Verformungskopf 21 um die Zentralachse
22 herum zwei Werkzeugpaare 23a und 23b angeordnet. Die Werkzeuge des Werkzeugpaares
23a sind schneidenförltlig ausgebildet, während die Werkzeuge les Werkzeugpaares
23b einen kleinen Kreisquerschnitt umschließen.
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Die Werkzeuge 23a bzw. 23b sind wieder über Verbindungsstücke 24 mit
zylinderischen Stützkörpern 25 verbunden, die verschiebbar in zylinderischen Bohrungen
26 im Verformungskopf 21 geführt sind. Die Achsen der Bohrungen 26 sind hier lediglich
gegen die Zentralachse 22 geneigt und verlaufen in einer Ebene mit der Zentralachse
22, derart, daß den Werkzeugen 23a und 23b lediglich ein Ilub in Richtung auf die
Zentralachse 22 ohne seitlichen Versatz erteilt wird. Jedoch sind die das Werkzeugpaar
23a führenden Bohrungen 2Ga und die das Werkzeugpaar 23b führenden Bohrungen 26b
in entgegengesetzten Richtungen geneigt, derart, daß das Werkzeugpaar 23a geschlossen
wird, wenn das Werkzeugpar 23b geöffnet wird, und umgekehrt. Eine Druckplatte 27
greift quer zur Zentralachse 22 verschiebbar in schlitzförmige Hinterschneidungen
28 der Werkzeuge 23a bzw. 23b ein. Diese Druckplatte 27 ist auch hier mit der Kolbenstange
30 eines Druckmittelzylinders 31 verbunden, dessen Zylinderteil 32 mit dem Verformungskopf
21 verbunden ist.
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Beim Ausfahren der Kolbenstange 30 wird zunächst das Werkzeug paar
23a geschlossen, sodaß ein in den Verformungskopf eingelegtes rohrförmiges Werkstück
zunächst 8~förmig eingekerbt wird. Beim anschließenden Einfahren der Kolbenstange
30 wird das Werkzeugpaar 23a geöffnet, während sich das Werkzeugpaar 23b schließt,
sodaß das einsetzte Rohr auf einen kleinen kreisförmigen Querschnitt zusammengefaltet
wird.
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- Patentansprüche -