DE2808890C3 - Schmiedemaschine zum Schmieden großer Rohre über einen langen Dorn - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schmiedemaschine zum Schmieden großer Rohre über einen langen Dorn mit beiderseits des Schmiedekastens je einem Waagrecht verschiebbaren Spannkopf, den in Vorschubrichtung eine dreh- und antreibbare Hülse für den Dorn durchsetzt.

Gemäß der AT*PS 2 89 514 ist bereits eine Schmiedemaschine mit beiderseits des Schmiedekastens angeordneter! Spannköpfen bekannt, bei der ein Dorn durch eine Spannkopfhülse geführt und mit den an der Spannkopfhülse angelenkten Spannbacken zu fixieren ist, Diese Schmiedemaschinen werden lediglich bedarfsweise zur Rohrschmiedung herangezogen, wobei dann praktisch nur der Spannkopf zum Einsatz kommt, dessen Spannbacken als Kupplungselement für den Dorn dienen müssen. Da hier für die Rohrschmiedung trotz der komplizierten Spannköpfe mit den Spannbakken keine Möglichkeit für eine ausreichende Werkstückeinspannung besteht, ist allerdings mit dieser Maschine eine Großrohrschmiedung nicht denkbar.

Wie die AT-PS 2 21 909 und die DE-OS 22 18 667 zeigen, wurden zum Schmieden von Gewehrlpufen auch

ίο schon Schmiedemaschinen vorgeschlagen, die nur einen Spannkopf ohne Spannbacken aufweisen, wobei der Dorn mittels einer den Spannkopf durchsetzenden Dornstange für sich mit einem Hydrauliktrieb in Verbindung steht, der den Dorn bewegt Hier dient zur Abstützung des Werkstückes einerseits ein spannkopfseitiger Kolben oder ein eine Ringauflage bildender Einsatz der Spannkopfhülse, wobei Kolben oder Ringauflage für ein sauberes Absatzschmieden den Materialfluß in axialer Richtung ausgleichen sollen, und andererseits ein hydraulisch beaufschlagter Gegenhalterkolben. Diese Konstruktionen sind aber nur für die Verwendung relativ kurzer und dünner Dorne geeignet, da, abgesehen vom erforderlichen Aufwand, großdimensionierte, in ihrer ganzen LSnge auf einen entsprechenden Dorn aufgeschmiedete Werkstücke nicht mehr vom Dorn abgezogen werden könnten.

Um nun große Rohre, also Rohre ab einem Durchmesser von etwa 200 mm, über einen langen Dorn warmschmieden zu können, sind bisher Schmiedemaschinen notwendig, die wenigstens an einer Seite des Schmiedekastens einen aufwendigen Manipulator brauchen, der nicht nur den Dorn, sondern auch Spannbakken zum Festhalten des Werkstückes trägt. Abgesehen von dem sich durch diese Manipulatoren ergebenden enormen Aufwand, bringen die das Werkstück großflächig fassenden Spannbacken einen beträchtlichen Abkühleffekt für das Werkstück mit sich, so daß bei Verwendung dieser Manipulatoren pro Hitze nur ein Stich möglich ist. Da solche Rohre aber nicht in einem Stich fertiggeschmiedet werden können, ist mit den bekannten Schmiedemaschinen das Großrohrschmieden äußerst zeitraubend und umständlich, noch dazu, wo auch das Abziehen des fertigen Rohres vom Dorn einige Schwierigkeiten bereitet.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese Mängel iu beseitigen und eine Schmiedemaschine der eingangs geschilderten Art zu schaffen, die möglichst einfach aufgebaut ist. einen schnellen, schwierigkeitslosen Arbeitsablauf mit sich bringt und vor allem auch ein Spannen des Werkstückes ohne Gefahr einer damit verbundenen stärkeren Abkühlung erlaubt.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß der Dorn in der Hülse des einen als Manipulator wirkenden Spannkopfes drehfest und axial unverschiebbar gelagert und mit seinem freien Ende in die Hülse des anderen als Gegenhalter wirkenden Spannkopfes einfahrbar ist, daß zum Verspannen eines auf den Dorn aufgefädelten Werkstückes lediglich ringförmige, vorzugsweise sich gegen das Werkstück kegelig verjüngende Spannflächen dienen, die von den Stirnflächen sich an den Spannkopfhülsen abstützender Zwischenhülsen bzw, einer gegenhalterseitigen Zwischenhülse und eines manipulatorseitigen Dornbundes gebildet sind, daß

schmiedekastenseitig am Maschinenbett des Manipulators eine heb- und senkbare Abstreifgabel mit dem Rohrqüerschnilt angepaßtem Zinkenabstand vorgesehen ist, wobei der Dornbund bzw, die Zwischenhülse im

Bereich der Spannfläche gabelgerechte Abflachungen aufweist, daß beiderseits des Schmiedekastens auf- und abschwenkbare Stützrollen für das Werkstück bzw. für den Dorn vorgesehen sind, und daß die Folgebewegung des Gegenhalters beim Schmieden relativ zum Vor- ί schub des Manipulators mittel- oder unmittelbar über die Abweichung des Spannkraft-Istwertes vom eingestellten Sollwert regelbar ist

Durch das Fehlen der Spannbacken können die Spannköpfe e^:5ifach und robust konstruiert sein, wobei in die Spannkopfhülsen lediglich zur Halterung bzw. zum Durchführen des langen Domes dienen. Die Kopplung des Domes mit der Spannhülse des Manipulators ergibt automatisch auch die erforderliche Dornbewegung beim Schmieden, und zwar nicht nur entsprechend dem Werkstückvorschub, sondern auch der Werkstückdrehung. Das Verschieben des Domes zum Auf- bzw. Abziehen des Werkstückes wird ebenfalls mit dem Spannkopf gemeinsam durchgeführt, da so der ohnehin vorhandene starke Antrieb zur Spannkopfbewegung vor allem für das große Kräfte erfordernde Abziehen des fertigen Werkstückes vom Dorn zur Verfugung steht. Durch die Einspannung des Werkst .ekes zwischen Manipulator und Gegenhalter und die genau einstellbare Spannkraft, die ja von der Vorschub und Materialfluß berücksichtigenden Gegenhalterbewegung abhängt, ist eine ausgezeichnete Schmiedung der großen Werkstücke möglich. Entscheidend ist außerdem, daß der geringe Berührungsbereich zwischen Werkstück und Spannflächen einen ins Gewicht fallenden Wärmeabfluß vom Werkstück auf den Spannkopf verhindert und so einer größeren Abkühlung der Werkstückenden wirksam vorgebeugt ist, was pro Hitze mehrere Stiche zu schmieden erlaubt. Zur Herstellung des fertigen Rohres ist daher nur ein η einziges Einspannen des Rohlings ohne Zwischenhitzen notwendig. Zum Schmieden eines großen Rohres werden die Spannköpfe auseinandergefahren, bis zwischen Gegenhalter und dem vom Manipulator mitgenommenen Dorn ein dem Werkstück angepaßter Abstand ν rhanden ist, dann wird das Werkstück mittels eines Hebezeuges od. dgl. vor das freie Dornende gehalten und durch Verschieben des Manipulators der Dorn durch das Werkstück und in den Gegenhalter geführt, bis die Spannflächen das Werkstück zwischen sich festhalten, wobei die kegelige Form der Spannflächen gleichzeitig das Werkstück g. genüber dem Dorn zentrieren. Ie nach der erforderlichen Stichzahl wird nun das Werkstück durch entsprechend aufeinander abgestimmte Manipulator- und Gegenhalterverschiebung ein- oder mehrr.'ils durch den Schmiedekasten geführt und dabei vom Rohling bis zum fertigen Rohr abgeschtriedet. Zur Abnahme des Werkstückes zieht dann der Manipulator durch einfaches Zurückiahren den Dorn aus dem Werkstück heraus, das dazu von der entsprechend angehobenen Abstreifgabel axial abgestützt wird. Da die Abstreifgabel am Maschinenbett des Manipulators lagert, entsteht beim Abstreifen des Werkstückes ein geschlossener Kraftfluß, wodurch die zur Werkstückabnahme vom Dorn erforderliche große Kraft problemlos aufzunehmen ist. Um das gegenüber dem Rohling dünnwandige, fertiggeschmiedete Rohr auch ohne Beschädigungsgefahr mit der Abstreifgabel fassen zu können, ermöglichen die im manipulatorseiligen Spannflächenbereich vorgesehenen Abflachungen eine lichte Weite zwischen den Gabelzinken, die etwa dem Innendurchmesser des fertigen Rohres entspricht, so daß eine genügend große Auflagerfläche zwischen Rohr und Gabel bestehL Um außerdem das Hantieren der großen, sehr schweren Werkstücke problemloser zu machen und die Domhalterung entlasten zu können, sind die Stützrollen vorgesehen, die je nach durchzuführendem Arbeitsschritt des Schmiedeverfahrens das aufzufädelnde bzw. abgezogene Werkstück aufnehmen, das freie Ende des Domes, wenn die Spannköpfe über Dornlänge auseinandergefahren sind, unterstützen oder eben außer Funktion sind. Die erfindungsgemäße Schmiedemaschine erlaubt demnach bei einfachem, robustem Aufbau ein rasches wirtschaftliches Schmiedeverfahren.

In einer besonders günstigen Ausgestaltung der Erfindung stützen sich die Spannkopfhülsen axial am Spannkopf über eine Feder ab, deren Auslenkung durch die Spannkraft zur Regelung der Gegenhalterbewegung von einem Weggeber od. dgl. erfaßbar ist. Da zum Schmieden großer Rohre schwere Spannköpfe erforderlich sind, können gewisse Ungleichmäßigkeiten bei der Verschiebebewegung der Spannköpfe nicht ausgeschlossen werden. Um diese Ungleichmäßigkeiten einerseits und Unregelmäßigkeiten »Jes Materialflusses beim Abschmieden des Werkstückes anderseits aufzufangen und auszugleichen, sind diese Federn zwischen den Spannköpfen und Spannkopfhülsen vorgesehen, wobei gleichzeitig der Federweg bei entsprechender Belastung als Maß für die Regelung der Gegenhalterbewegung ausgenützt wird.

Wenn beide Spannköpfe in üblicher Weise hydraulisch verschiebbar sind, ergibt sich erfindungsgemäß ein einfacher Regelkreis für die Gegenhalterbewegung, wenn die dem Hydraulikzylinder des Gegenhalters zugeführte Hydraulikmittelmenge von einer Regelpumpe abhängt, die entsprechend der Differenz zwischen einem sich auf Grund der vorbestimmten Spannkraft ergebenden Sol'wert und einem vom Weggeber angezeigten Istwert beeinflußbar ist.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand schematisch in einem Ausführungsbeispiel dargestellt, und zwar zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsge-ITP Ben als Manipulator wirkenden Spannkopf und die

F i g. 2 bis 5 verschiedene Arbeitsphasen beim Großrohrschmieden mit der erfindungsgemäßen Schmiedemaschine.

Beiderseits des Schmiedekastens 1, in dem zwei Hammer 2 radial zum Werkstück schlagen, ist je ein Spannkopf 3, 4 angeordnet, die beide einen im wesentlichen gleichen Aufbau besitzen und auf einem eigenen Maschinenbett 5,6 mittels Hydraulikzylinder 7, 8 verschiebbar geführt sind. Jederüer beiden Spannköpfe 3, 4 wird von einer über ein Schneckenradgetriebe 9 antreibbaren Hülse 10, 11 in Vorschubrichtung durchsetzt, wobei sich die Hülsen 10, 11 gegenüber den Spannköpfen 3, 4 axial über Blattfederpakete 12, 13 abstützen. Der Dorn 14 ist nun in die Hülse 10 des als Manipulator wirkenden Spannkopfes 3 d/ehfest und axial unverschiebbar eingesetzt, hingegen durch die Hülse 11 des als Gegenhalter wirkenden Spannkopfes 4 bis zu einem manipulatorseitigen Bund 15 frei einführbar. Die Stirnfläche 16 dieses Bundes 15 sowie die Stirnfläche 17 einer sich an der Spannkopfhülse 11 abstützenden Zwischenhülse 18 dienen dabei als Spannflächen für ein zu schmiedendes, auf den Dorn aufgezogenes Werkstück 19, wobei zur Zentrierung dieses Werkstückr.5 gegenüber dem Dorn 14 sich die Stirnflächen 16, 17 gegeneinander kegelig verjüngen. Die erforderliche Einspannkraft für das Werkstück 19

wird übef die beiden Spannköpfe 3, 4 aufgebracht und während des Schmiedevorganges konstant gehalten, wozu die Gegenhalterbewegung auf den Vorschub des Manipulators und den auftretenden MaterialfluB beim Schmieden laufend abgestimmt werden muß. Da die Auslenkung der Federn 12 bzw. 13 ein exaktes Maß für die herrschende Spannkraft darstellt, wird sie für die genaue Regelung der Gegenhallerbewegurtg ausgenützt. Wie in Fig.2 veranschaulicht, ist daher dem Blattfederpaket 13 ein Weggeber 20 zugeordnet (es könnte genausogut, wie in Fig. 1 angedeutet, dem Blattfederpaket 12 ein Weggeber 21 zugeordnet sein), der den Spannkraft-Istwert angibt. In einem entsprechenden Regelkreis 22 wird dieser Istwert mit dem vom Sollwertgeber 23 gelieferten vorbestimmten Sollwert verglichen und das Hydraulikmittel dem Hydraulikzylinder 8 des Gegenhallers 4 über eine Regelpumpe 24 und ein Vierwegeveritil 24a in einer vom sich ergebenden Vergleichswert abhängigen Menge zugeführt, was trotz aller vorschub- oder materialflußbedingter unvorhergesehener Einflüsse stets eine gleichbleibende Spannkraft mit sich bringt. Zum Schutz der Hydraulikanlage ist ein Überdruckventil 25 vorgesehen.

Zum Abziehen des Werkstückes 19 vom Dorn 14 ist schmiedekastenseitig am Maschinenbett 5 des Manipulators 3 eine Abstreifgabel 26 heb- und senkbar gelagert, wobei zum besseren Angriff der Gabel an der Stirnfläche des Werkstückes der Bund 15 des Domes im Spannflächenbereich Abflachungen 27 aufweist, so daß die Gabelzinken nahe genug beieinanderliegen können, um wenigstens bercichsweise das Rohr über die ganze Wandstärke zu fassen. Zur Unterstützung des abgezogenen Werkstückes sowie als zusätzliche Auflager für den Dorn 14 sind beiderseits des Schmiedekastens 1 auf- und abschwenkbare Stützrollen 28 vorgesehen.

Zum Schmieden eines großen Rohres wird der den Dorn 14 tragende Spannkopf 3 zurückgefahren, bis der Dorn den Raum zwischen Gegenhalter 4 und Schmiedekasten 1 zum Einbringen des Werkstückes freigibt

"> (Fig. 2). Beim Vorfahren schiebt dann der Manipulator 3 den Dorn 14 durch das Werkstück 19 und durch die Hülse 11 des Gegenhallers 4, der sich ebenfalls gegen das Werkstück bewegt, wodurch es zum Einspannen des Werkstückes zwischen den Spannflächen 16, 17 mit

ι« entsprechender Spannkraft kommt, in dieser Stellung fahren die beiden Spannköpfe mit dem Werkstück in den Bereich der Schmiedehämmer und das Abschmieden kann beginnen (Fig.3). Nun wird das Werkstück der Länge nach abgeschmiedel, wobei der Manipulator 3 dem Werkstück den Vorschub erteilt und der Gegenhalter, auf Grund des Materialflusses entsprechend langsamer nachfolgend, die Spannkraft für das Werkstück bestimmt (Fig.4). Da zum Einspannen des Werkstückes keine Spannbacken benötigt werden, sondern kegelige Spannflächen dienen, gibt es keine großen Berührungsflächen zwischen Spannkopf und Werkstück, so daß ein rasches Abkühlen der Wcrkstückendcn unterbunden wird. In ein und derselben Hitze können so mehrere Stiche geschmiedet werden, wozu das Werkstück eingespannt bleibt und lediglich ein etwa zwei- oder dreimaliges Zurückfahren in die Ausgangsstellung und neuerliches Durchziehen des Werkstückes durch den Schmiedekasten erforderlich ist. Das fcrirggeschmiedete Rohr wird dann mittels der

jo gehobenen Abstreifgabel vom Dorn abgenommen, wozu die Spannköpfe auseinanderfahren und der Dorn wie zur Werkslßckaufnahme zurückgezogen wird (F i g. 5). Ein Hebezeug od. dgl. nimmt dann das auf den Stützrollen verbleibende Rohr auf und die Schmiedema-

n schine ist für eine neue Rohrschmiedung bereit.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schmiedemaschine zum Schmieden großer Rohre über einen langen Dorn mit beiderseits des Schmiedekastens je einem waagrecht verschiebbaren Spannkopf, den in Vorschubrichtung eine dreh- und antreibbare Hülse für den Dorn durchsetzt, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn (14) in der Hülse (10) des einen als Manipulator wirkenden Spannkopfes (3) drehfest und axial unverschiebbar gelagert und mit seinem freien Ende in die Hülse (11) des anderen als Gegenhalter wirkenden Spannkopfes (4) einfahrbar ist, daß zum Verspannen eines auf den Dorn aufgefädelten Werkstückes (19) lediglich ringförmige, vorzugsweise sich gegen das Werkstück kegelig verjüngende Spannflächen dienen, die von den Stirnflächen (16, 17) sich an den Spannkopfhülsen abstützender Zwischenhülsen bzw. einer gegenhalterseitigen Zwischen hülse (11) und eines manipulatorseitigen Dornbundes (i5) gebildet sind, daß schmiedekastenseitig am Maschinenbett (5) des Manipulators (3) eine heb- und senkbare Abstreifgabel (26) mit dem Rohrquerschnitt angepaßtem Zinkenabstand vorgesehen ist, wobei der Dornbund (15) bzw. die Zwischenhülse (11) im Bereich der Spannfläche (16) gabelgerechte Abflachungen (27) aufweist, daß beiderseits des Schmiedekastens (1) auf- und abschwenkbare Stützrollen (28) für das Werkstück (19) bzw. den Dorn (14) vorgesehen sind, und daß die Folgebew.jung des Gegenhalters beim Schmieden relativ zum Vorschub des Manipulators mittel- oder unmittelbar über die Abweichung des Spannkraft-Istwertes vom eingestellten SoJlwert regelbar ist.

2. Schmiedemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Spannkopfhülsen (10, 11) axial am Spannkopf (3,4) über eine Feder (12,13) abstützen, deren Auslenkung durch die Spannkraft zur Regelung der Gegenhalterbewegung von einem Weggeber (20,21) od. dgl. erfaßbar ist.

3. Schmiedemaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Spannköpfe (3, 4) in an sich bekannter Weise hydraulisch verschiebbar sind, wobei die dem Hydraulikzylinder (8) des Gegenhalters (4) zugeführte Hydraulikmittelmenge von einer Regelpumpe (24) abhängt, die entsprechend der Differenz zwischen einem sich auf Grund der vorbestimmten Spannkraft ergebenden Sollwert und einem vom Weggeber (20) angezeigten Istwert beeinflußbar ist.