DE2840247C2

DE2840247C2 - Gegenschlaghammer

Info

Publication number: DE2840247C2
Application number: DE19782840247
Authority: DE
Inventors: Valentin Stepanovi&ccaron; Kazan' Abramov; Jurij Nikolaevi&ccaron; Moskva Blo&scaron;&ccaron;icyn; Georgij Kuz'mi&ccaron; Stepancov; Raif Ra&scaron;itovi&ccaron; Kazan' Zaripov
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1978-09-15
Filing date: 1978-09-15
Publication date: 1984-07-26
Also published as: DE2840247A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gegenschlaghammer mit einem in den Führungen eines Ständers vertikal verstellbaren Arbeitsrahmen mit einem Amboß sowie einem Kraftzylinder, dessen kolbcnstangensciliger Zylinderraum mit einem Druckmittel zum Rückführen und Halten des Kolbens in der Ausgangslage gefüllt ist und wobei der Zylinderraum über dem Kolben mit Gas gefüllt wird, auf dessen Kolbenstange ein Schlagbar mit dem Oberwerkzeug befestigt ist, sowie einer Einrichtung zum Anfahren des Arbeitsrahmens mit einer Kraft entsprechend seinem Gewicht bzw. um einen vorgegebenen Betrag größer.

Bei bekannten Gegenschlaghämmern dieser Art, wi? sie in W. F. Schtscheglow »Vervollkommnung der Schmiedeausrüstungen mit Schlageinwirkung«, Moskau, 1968, Seiten 19! —207, beschrieben sind, erfolgt die Gegenbewegung des Schlagbärs und des Ambosses und entsprechend auch der Konstruktionselemente, auf denen der Schlagbär und der Amboß befestigt sind, unter der Wirkung von aus einer Druckluftleitung zugeführtcr Druckluft. Zur Vermeidung der Übertragung von Stoßbelastungen auf die Fundamente des Gegenschlaghammer sollte die Gegenbewegung der Konstruktionselemente mil einem Verhältnis der Bewegungsgrößen dieser Elemente (gleich dem Produkt aus der Masse des Elements und dessen Geschwindigkeit) erfolgen, bei dem nach dem Schlag auf das Werkstück der Arbeitsrahmen anhiill und dann schnell in seine Ausgangslage niedergeht, wobei die Druckluft abgelassen wird.

Um diese Bedingung zu erfüllen, muß das Verhältnis der Bewegungsgröße des Arbeitsrahmens mit Amboß und unterem Werkzeug zur Bewegungsgröße des Kolbens mit der Kolbenstange, Schlagbär und oberem Werkzeug im Moment des Schlages gleich Eins sein, falls absolut plastische Werkstücke verformt werden (bei einem Schlag, bei dem der Schlagelastizitätsfaktor gleich Null ist), oder Eins um einen Wert übersteigen, der durch den Schlagelastizitätsfaktor bestimmt wird (beim Verformen elastisch-plastischer Werkstücke), wenn der Schlagelastizitätsfaktor ungleich N¹Ul ist.

Um in den bekannten Gegenschlaghämmern gleiche ίο Bewegungsgrößen der zusammenstoßenden Elemente zu erreichen, muß die Kraft des Druckluftzylinders dem Gewicht des Arbeitsrahmens gleich sein, und damit die Bewegungsgröße des Arbeitsrahmens die Bewegungsgröße des Kolbens mit der Kolbenstange, dem Schlagbär und dem oberen Werkzeug übersteigt, muß die Kraft des Druckluftzylinders das Gewicht des Arbeitsrahmens um einen bestimmten Wert übersteigen.

Da die Kraft des Druckluftzylinders dem Produkt aus der Fläche des Kolbenquerschnitts und dem Druck der Druckluft gleich ist, und das Gewicht des Arbeitsrahmens für jeden konkreten Gegenschlaghammer eine konstante Größe darstellt, muß zum Gewährleisten eines vorgegebenen Verhältnisses der Bewegungsgrößen der zusammenstoßenden Elemente in den bekannten Gegenschlaghämmern bei einer bestimmten Querschnitlsfläche dps Druckluflzylinders der Druck der Druckluft in der Druckluftleitung einen ganz bestimmten Wert aufweisen.

Falls der Druck der Druckluft diesen Wert übersteigt, wird der Arbciisrahmen mit dem Amboß nach dem Schlag auf das Werkstück seine Aufwärtsbewegung fortsetzen und somit potentielle Energie aufspeichern, die sich dann in kinetische Energie verwandelt und auf den Ständer des Gegenschlaghammer als dynamische Beanspruchung übertragen wird.

Falls der Druck der Druckluft den vorgegebenen

Wert nicht erreicht, wird der Arbeitsrahmen nach dem Schlag auf das Werkstück sich abwärts bewegen und dabei eine dynamische Belastung auf den Ständer des Gegenschlaghammers übertragen.

Da die dynamischen Belastungen vom Ständer und dem Fundament des Gegenschlaghammer in die Umgebung als seismische Wellen übertragen werden, dürfen derartige Belastungen keine hohen Werte erreichen und folglich darf der Druck der Druckluft den vorgegebenen Wen weder wesentlich überschreiten noch unterschreiten.

Da die Schlagarbeit eines Gegenschlaghammers dieser Art durch den Druck der Druckluft bestimmt wird, kann die Schlagarbeit der bekannten Hämmer nur in einem relativ beschränkten Bereich geändert werden und die technologischen Möglichkeiten dieser Gegenschlaghammer sind entsprechend begrenzt.

In den bekannten Gegenschlaghämmern muß während jedes Arbeitszyklus der Gegenbewegung des Schlagbärs und des Ambosses ein Ablassen von Druckluft aus dem Hohlraum unter dem Kolben des Kraftzylinders vorausgehen, und die Rückkehr des Arbeitsrahmens in die untere Ausgangslage erfolgt unter Ablassen bo von Druckluft aus dem kolbenstangenseitigen Zylinderraum des Druckluftzylinders, was einen wesentlichen Verbrauch an Druckluft verursacht und somit die Wirtschaftlichkeit des Gegenschlaghammers verringert.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe /iib^r> gründe, einen Gegenschlaghammer der eingangs erwähnten Galtung anzugeben, der ein vorgegebenes Verhältnis der Bewegungsgrößen der zusammenstoßenden Elemente des Gegenschlaghammers bei wc-

H sentiich verschiedenen Werten der Schlagarbcit /u ge- ■fl, währleisten sowie die Wirtschaftlichkeit des Betriebs )f[ des Gegenschlaghammers zu erhöhen gestattet.
?£ Dies wird erfindungsgemäß erreicht durch die im Anil· spruch 1 gekennzeichneten Merkmale.
S; Durch diese Maßnahmen wird bewirkt, an den Arfe beitsrahmen und den Kolben des Kraftzylinders des Geil genschlaghammers konstante Kräfte angreifen zu lasp sen, deren Werte entsprechend dem Gewicht des Ar- §? beitsrahraens mit dem unteren Werkzeug dem 1,5- bis jf 2fachen Gewicht des Kolbens mit der Kolbenstange, J* dem Schiagbär und dem oberen Werkzeug gleich sind, H wodurch das Verhältnis der Bewegungsgröße der zuj'5 sammenstoßenden Elemente des Gegenschlaghammers

■ :i konstant bleibt, und nur durch die Elastizität des Druck-ΐ^: mittels bestimmt wird, und von der Druckhöhe, mit der

4 die Druckluft dem Gegenschlaghammer zugeführt wird, |i unabhängig ist. Somit wird die Möglichkeil gegeben, mit || dem Gegenschlaghammer Werkstücke verschiedener ti Typen und Abmessungen mit wesentlich verschiedener κ Schiagarbeii zu bearbeiten, wodurch die technoiogi- |j sehen Anwendungsmöglichkeiten des Gege.ischlag- |s hammers wesentlich erweitert werden.

?| Darüber hinaus ermöglichen diese Maßnahmen eine fs zusätzliche Erhöhung der Wirtschaftlichkeil des Bep triebs des Gegenschlaghammers, wenn das Druckmittel Ü den kolbenstangenseitigen Zylinderraum des Kraftzy- §j linders sowie die im unteren Teil des Arbeitsrahmens jf ausgeführten Hohlräume dauernd ausfüllt, und die wäh- || rend der Gegenbewegung im Arbeitsrahmen aufgespeij§ cherte potentielle Energie nach dem Schlag auf das j| Werkstück zum Hub des Kolbens mit der Kolbenstange || in die Ausgangstage verwendet wird.
fi Es ist zweckmäßig, ein Gas-Flüssigkeitsgemisch als

5 Druckmittel zu verwenden.

?-| Dies ermöglicht es, eine Elastizitätsändcrung des

% Druckmittels vorzunehmen, wodurch ein Verhältnis der Ά Bewegungsgrößen der zusammenstoßenden Elemente ;ä des Gegenschlaghammers gewährleistet wird, das zum :\( Anhalten des Arbeitsrahmens in der oberen Lage nach ?o dem Schlag auf das Werkstück erforderlich ist, und iij durch den Wert des Schlagclastizitätsfaktors für das gejg< gebene Werkstück bestimmt wird, was ebenfalls die f; technologischen Möglichkeiten des Gegenschlagham-

■ mers erweitert.

\-i Nachstehend wird ein erfindungsgemäß ausgeführter

,» Gegenschlaghammer unter Bezugnahme auf die Zeich- : nung näher beschrieben, in der dieser Gegenschlaghami mer schematisch in Vertikilschnitt dargestellt ist.
ν Der Gegenschlaghammer enthält einen unbewcgli-

f": chen Ständer 1, einen Arbc'tsrahmen 2, einen Kraftzylinder 3 und eine Vorrichtung zum Anfahren des Arbeitsrahmens 2 mit einer Kraft, die seinem Gewicht gleich ist, bzw. dicje Kraft um einen vorgegebenen Wert übersteigt.

Der Arbeitsrahmen 2 ist in den Führungen 4 des Ständers 1 vertikal verschieblich angeordnet und trägt einen Amboß 5 (das untere Werkzeug) zur Aufnahme eines Werkzeugs 6. Der Kraftzylinder 3 ist im Arbeitsrahmen 2 untergebracht und hat einen kolbenstangenseitigen Zylinderraum 7, der mit einem Druckmittel zum Rückführen und Halten des Kolbens 8 in seiner Ausgangslage unter Druck gefüllt wird sowie einen Zylinderrauin 9 über dem Kolben. Auf der Kolbenstange 10 des Kolbens 8 des Kraftzylinüers 3 ist ein Schlagbär 11 mit dem oberen Werkzeug t2 befestigt. Das Gehäuse 13 des Kraftzylinders 3 hat die Form einer Büchse und ist im Arbeitsrahmen 2 mit dem Boden nach oben und axial verstellbar angeordnei. An der Außenfläche des Gehäuses 13 des Kraftzylinders 3 ist ein Ringbund K vorgesehen. Am Arbeitsrahmen 2 ist auf der Oberfläche, die an der Außenfläche des Gehäuses 13 des Kraflzylinders 3 anliegt, eine Ringausdrehung 15 zur Aufnahme des Ringbundes 14 ausgeführt. Der Ringbund 14 trennt die Ringausdrehung 15 in zwei Hohlräume 16 und 17. in weiche Druckmittel (beispielsweise eine Flüssigkeit) zur Durchführung von Einstellbewegungen des Gehäuses

ίο 13 des Kraftzylinders 3 eingeleitet werden kann. In dem oberen Teil des Arbeitsrahmens 2 sind dazu auf der Höhe der Hohlräume 16 und 17 zwei Rohrstutzen 18 und 19 zur Verbindung dieser Hohlräume 16 und 17 mit Hoch- bzw. Niederdruckwasserleitungen 20 und 21 vorgesehen.

In den Boden des Gehäuses 13 des Kraftzylinders 3 ist ein Stutzen 22 zur Verbindung des Zylinderraumes 9 mit einer Druckluftleitung 23 bzw. über eine Leitung 24 mit der Außenluft eingebaut. Zum Regeln des Verbrauchs an Druckluft beim Ablassen derselbe.' aus dem Zylinderraum 9 in die Außeniufl ist uie Leitung 24 mit einer Drossel 25 versehen.

Die Einrichtung zum Anfahren des Arbeitsrahmens 2 enthält Hohlräume 26 im unteren Teil des Arbeitsrahmcns 2, d'e mit einem Druckmittel gefüllt werden und mit dem kolbenstangenseiligen Zylinderraum 7 des Kraftzylinders 3 verbunden sind sowie senkrechte Tauchkolben 27, die auf dem Ständer 1 montiert und in die Hohlräume 26 hineingeführt sind, so daß bei einer

jo Verstellung des Arbeitsrahmens die Tauchkolben 27 teilweise in die Hohlräume 26 hineintreten bzw. heraustreten, wodurch deren Rauminhalt entsprechend geändert wird.
Zur Verbindung der Hohlräume 26 mit dem kolbenstangcnseitigen Zylinderraum 7 ist im unteren Teil des Gehäuses 13 des Kraftzylinders 3 ein Querstück 28 befestigt, das Kanäle 29 hat und senkrechte Stangen 30 trägt, in welchen je ein Kanal 31 ausgeführt ist, der mit dem Kanal 29 im Querstück 28 verbunden ist, wobei im

•io Gehäuse 13 auf der Höhe der Kanäle 29 öffnungen 32 vorgesehen sind, welche in den kolbenstangenseitigen Zylinderraum 7 des Kraftzylinders 3 münden.

Mit ihren oberen Enden ragen die Stangen 30 in Öffnungen 33 hinein, die im oberen Teil des Arbeitsrahmens 2 ausgeführt sind; mit ihren unteren Enden ragen diese Stangen 30 in die Hohlräume 26 hinein, wodurch die Kanäle 31 dieser Stangen mi', den Hohlräumen 26 verbunden sind.

Der kolbenstangenseitige Zylinderraum 7, die Hohl-

räume 26, die Kanäle 29 und 31 und die Öffnungen 32 sind mit einem Druckmittel gefüllt, das beispielsweise aus einem Gas-Flüssigkeiisgemisch besteht, wobei die Vo'umcn nach der Bedingung gewählt sind, daß eine vorgegebene Höhe des Arbeitsrahmens 2 gegenüber dem Ständer 1 in der Ausgangslage des Hammt rs sowie das Erhalten eines bestimmten Verhältnisses der Bewegungsgröße der zusammenstoßenden Elemente des Gegenschlaghammers während seiner Arbeit gewährleistet werden.

bo In der Einrichtung zum Anfahren des Arbeitsrahmens 2 ist das Verhältnis der Summe S der Querschmttsflächen der Tauchkolben 27 zur Fläche Si des Querschnitts des kolbenstangenseitigen Zylinderraums 7 des Kraft-/ylinders 3 um das 1,5 bis 2fache größer als das Verhält-

b5 nis der Masse sämtlicher beweglicher Teile des Hammers (des Arbeitsrahmens 2 mit dem Amboß 5, des Gehäuses 13 des Kraftzylinders 3, des Kolbens 8 mit der Kolbenstange 10, dem Schlagbär 11 und dem oberen

Werkzeug 12, der Stangen 30 und des Querstücks 28) zur Masse des Kolbens 8 mit der Kolbenstange 10, dem Schlagbär 11 und dem oberen Werkzeug 12.

Der erfindungsgemäße Gegenschlaghammer arbeitet in folgender Weise.

In der Ausgangslage ist der Zylinderraum 9 durch den Rohrstutzen 22 und die Leitung 24 mit der Außenluft verbunden. Unter der Wirkung des Druckmittels, das die Hohlräume 26 und den kolbenstangenseitigen Zylinderraum 7 füllt, ist der Arbeitsrahmen 2 auf Grenzhöhe über dem Ständer 1 angehoben, während der Kolben 8 mit der Kolbenstange 10, dem Schlagbär und dem oberen Werkzeug 12 die äußere obere Lage einnehmen. Dabei erfolgt ein Verdichten des Druckmittels auf vorgegebene Druckhöhe durch das Gewicht der beweglichen Teile des Gegenschlaghammers und die Anwendung anderer zusätzlicher Einrichtungen ist nicht erforderlich.

Der Druck des Druckmittels auf den Kolben 8 ist um das 1,5- bis 2fache größer als dessen Gewicht mitsamt der Kolbenstange 10. dem Schlagbär und dem Oberwerkzeug 12, was zur Rückkehr und zum sicheren Halten des Kolbens 8 in seiner Ausgangslage vollkommen ausreicht

Das Druckmittel wird in seiner Zusammensetzung unter Berücksichtigung der elastisch-plastischen Eigenschaften, der Form und Abmessungen des zu bearbeitenden Werkstückes 6 in bekannter Weise rechnerisch beziehungsweise experimentell bestimmt. Für Werkstücke, deren Verformung mit einem Schlagelastizitätsfaktor gleich Null erfolgt, wird ein maximales Gasvolumen benutzt. Bei der Verformung von Werkstücken mit einem Schlagelastizitätsfaktor ungleich Null wird das relative Gasvolumen entsprechend vergrößert.

Falls man das Gehäuse 13 des Kraftzylinders 3 anheben muß. um die Hublänge des Kolbens 8 bis auf den Abstand zwischen dem Oberwerkzeug 12 und dem Amboß 5 zu vergrößern, werden die Hohlräume 16 und 17 über die Rohrstutzen 18 und 19 mit den Nieder- bzw. Hochdruckwasscrlcitungen 21 und 20 verbunden. Falls man die Hublänge des Kolbens 8 verringern muß, werden die Hohlräume 16 und 17 mit der Hoch- bzw. Niederdruckwasserleitung 20 und 21 verbunden. Die Verstellung des Gehäuses 13 des Kraftzylinders 3 aufwärts bzw. abwärts wird entsprechend von einem Herausrükken der Stangen 30 aus den Hohlräumen 26 begleitet, was deren Rauminhalt vergrößert, oder durch ein Eintauchen dieser Stangen 30 in diese Hohlräume 26, wodurch deren Rauminhalt entsprechend verringert wird. Dabei wird sich der Arbeitsrahmen 2 gegenüber dem Ständer 1 des Gegenschlaghammers entsprechend senken und anheben.

Das Werkstück 6 wird auf dem Amboß 5 angeordnet Der Zylinderraum 9 wird über den Rohrstutzen 22 mit der Luftdruckleitung 23 verbunden.

Unter der Wirkung der in den Zylinderraum 9 einströmenden Druckluft wird der Kolben 8 des Kraftzylinders 3 mit der Kolbenstange 10, dem Schlagbär 11 und dem Oberwerkzeug 12 abwärts- und der Arbeitsrahmen 2 mit dem Gehäuse 13 des Kraftzylinders 3 aufwärts bewegt Bei der Abwärtsbewegung des Kolbens 8 wird das den kolbenstangenseitigen Zylinderraum 7 füllende Druckmittel aus diesem Hohlraum durch die öffnungen 32 über die Kanäle 29 und 31 in die Hohlräume 26 verdrängt, deren Fassungsvermögen sich bei der Aufwärtsbewegung des Arbeitsrahmens vergrößert.

Bei dem erfindungsgemäß gewählten Verhältnis der

Gesamtfläche der Querschnitte der Tauchkolben 27 zur Querschniltsfläche des kolbenstangenseitigen Zylinderraums 7 gleich dem 1,5- bis 2fachen des Verhältnisses der Masse sämtlicher beweglicher Teile des Gegen schlaghammcrs zur Masse des Kolbens 8 mit der Kol benstange 10, dem Schlagbär 11 und dem Oberwerkzeug 12 wird das Volumen des durch den Kolben 8 aus dem kolbenstangenseitigen Zylinderraum 7 verdrängten Druckmittels 1,5- bis 2mal größer sein, als der Wert,

ίο um welchen sich der Rauminhalt der Hohlräume 26 bei der Verstellung des Arbeitsrahmens 2 im Falle einer gleichen Bewegungsgröße dieser Elemente vergrößert.

Darum wird bei einer geringen Komprimierbarkeit

des Druckmittels (das relative Gasvolumen ist klein) die Gegenbewegung des Kolbens 8 und des Arbeitsrahmens 2 von einer Druckerhöhung im Druckmittel begleitet, wodurch die Kraft ansteigt, die eine Beschleunigung des Kolbens β verhindert, wobei gleichzeitig ein Anstieg der Kraft erfolgt, die das Anfahren des Arbeits rahmens 2 bewirkt. In diesem Falle wird das Verhältnis der Bewegungsgröße des Arbeitsrahmens 2 mit dem Gehäuse 13 des Kraftzylinders 3 und dem Amboß 5 zur Bewegungsgröße des Kolbens 8 mit der Kolbenstange 10, dem Schlagbär 11 und dem Oberwerkzeug 12 größer

2·) als Eins sein, und nach dem Schlag auf ein elastisch-plastisches Werkstück 6 mit einem Schlagelastizitätsfaktor ungle^h Null, wird der Arbeitsrahmen 2 in der oberen Stellung anhalten.

Nach der Verformung des Werkstückes 6 infolge der

jo gegenläufigen Schlagwirkung vom Schlagbär 11 und Amboß 5 wird der Zylinderraiiin 9 über den Rohrstutzen 22 und die Leitung 24 mit der Drossel 25 mit der Außenluft verbunden. Die Druckluft wird aus dem Zylinderraum 9 abgelassen, wodurch ein Hub des Kolbens

j5 8 in die obere äußere Lage unter der Druckwirkung des Druckmittels auf die Ringfläche des Kolbens 8 gewährleistet wird. Dank dem Hub des Kolbens 8 wird der Rauminhalt des kolbenstangenseitigen Zylinderraumes 7 vergrößert und mit Druckmittel gefüllt, wobei der Druck absinkt und ein Absinken des Arbeitsrahmens 2 in die untere Ausgangslage erfolgen kann, bei der der Druck des Druckmittels auf den Arbeitsrahmen 2 gleich seinem Gewicht ist.

Das Werkstück 6 wird nun vom Amboß 5 abgenom-

men.

Damit ist ein Arbeitszyklus des Gegenschlaghammers abgeschlossen. Der folgende Zyklus wiederholt sich in der oben beschriebenen Weise.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

!.Gegenschlaghammer mit einem in den Führungen eines Ständers vertikal verstellbaren Arbeitsrahmen mit einem Amboß sowie einem Kraftzylinder, dessen kolbenstangenseitiger Zylinderraum mit einem Druckmittel zum Rückführen und Halten des Kolbens in der Ausgangslage gefüllt ist und wobei der Zylinderraum über dem Kolben mit Gas gefüllt wird, auf dessen Kolbenstange ein Schlagbär mit dem Oberwerkzeug befestigt ist, sowie einer Einrichtung zum Anfahren des Arbeitsrahmens mit einer Kraft entsprechend seinem Gewicht bzw. um einen vorgegebenen Betrag größer, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Anfahren des Arbeitsrahmens (2) in dessen unteren Teil Hohlräume (26) umfaßt, welche mit dem Druckmittel gefüllt sind und mit dem kolbenstangenseitigen Zylindemum (7) verbunden sind und in welche lotrecht auf dem Sockel des Ständers (1) angeordnete Tauchkolben (27) hineingeführt sind, wobei das Verhältnis der Gesamtfläche der Querschnitte der Tauchkolben (27) zur Querschniitsfläche des kolbenstangenseitigen Zylinderraums 1,5- bis 2mal größer ist als das Verhältnis der IViasse sämtlicher beweglicher Teile des Hammers zur Masse des Kolbens (8) mit der Kolbenstange (10), dem Schlagbär (11) und dem Oberwerkzeug (12).
2.Gegenschlaghammer nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß das Druckmittel ein Gas-Flüssigkeitsgemisch ist.