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Die Erfindung bezieht sich auf eine Taumel- Gesenkpresse zur Herstellung von Werkstücken mit langgestrecktem Schaft, die dem Werkzeug rechtwinklig zu dessen Ebene zu entnehmen sind. Es geht dabei insbesondere um das Gesenkschmieden von langen Schmiedestücken mit Schaft und Flansch, z. B. von Hinterachswellen von Kraftfahrzeugen.
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Die Taumelbearbeitung von Werkstücken der betrachteten Art bringt bezüglich der Beanspruchung der Gesenkaufnahme und der Beschickungs- und Entnahmemöglichkeiten des Untergesenks mit den Werkstücken Probleme mit sich. Die bekannten Taumel-Gesenkpressen zur Herstellung von langen Schmiedestücken mit Schaft und Flansch mit umlaufender Zone örtlicher plastischer Verformung müssen von erhöhter Steifigkeit und Festigkeit sein und sind deshalb sehr schwer und materialaufwendig gebaut. Die Maßgenauigkeit der Gesenkschmiedestücke hängt wesentlich ab von der Steifigkeit und Festigkeit der Bauelemente der Gesenkpresse und dieser selbst.
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Hinzu kommt, daß bei den bekannten Ausbildungen die Beschickung der Presse mit den Rohlingen und die Entnahme der bearbeiteten Werkstücke schwierig ist oder komplizierte Konstruktionen zur Erleichterung dieser Bearbeitungsschritte erforderlich sind.
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Aus der FR-PS 20 98 385, der US-PS 35 23 442 oder der DE-PS 16 52 653 ist eine Taumel-Gesenkpresse bekannt, in deren Gestell oben ein in Taumelbewegung versetzbares Gesenkoberteil und unten eine Vorrichtung zur Erzeugung der Preßkraft angeordnet sind, sowie eine in Vertikalrichtung hin- und hergehend verstellbare Traverse vorgesehen ist, die mit der Vorrichtung zur Erzeugung der Preßkraft kinematisch verbunden ist. Das Untergesenk ist an der Traverse angebracht.
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Vor der Bearbeitung des Werkstücks wird dieses im Untergesenk angeordnet, wenn die Traverse sich in ihrer unteren Endstellung befindet. Dann wird die Traverse samt Untergesenk und Werkstück so weit nach oben verstellt, bis die zu bearbeitende Werkstückfläche mit dem Gesenkoberteil in Berührung kommt. Danach wird der Taumelantrieb in Gang gesetzt und das Gesenkoberteil walzt die zu bearbeitende Fläche des Werkstücks durch Schwingbewegungen. Dabei wandert die Zone der örtlichen plastischen Verformung mit der Berührungsfläche zwischen Obergesenk und Werkstück und bewirkt außermittig umlaufende Beanspruchungen.
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Die Traverse wird durch die Vorrichtung zur Erzeugung der Preßkraft in Vertikalrichtung verstellt, wodurch das Werkstück für die ganze Zeit des Bearbeitungsvorganges an das Gesenkoberteil angedrückt bleibt. Nach Abschluß der Bearbeitung wird der Taumelantrieb abgeschaltet und die Traverse zur Entnahme des Fertigteiles und Aufnahme eines neuen Rohlings in die untere Stellung verfahren.
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Die Bearbeitung von Schmiedestücken mit langem Schaft erfordert, daß zur Beschickung bzw. zur Entnahme des Werkstücks der Leerweg der Traverse aus der unteren Endstellung bis zur Berührung der zu bearbeitenden Flanschfläche des Werkstücks mit dem Gesenkoberteil entsprechend lang ist. Dies erzwingt eine bedeutende Höhe des Gestells und vermindert dessen Festigkeit und Steifigkeit. Außerdem wird durch den langen Leerweg der Traverse die Leistungsfähigkeit der Presse erheblich gesenkt und der Einsatz von Zusatzvorrichtungen zur Aufnahme von abgelängten Schmiedestücken mit Schaft erforderlich.
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Die vorliegende Erfindung geht aus von einer Taumel-Gesenkpresse der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Bauart. Eine solche Taumel-Gesenkpresse ist aus dem SU-Erfinderschein 651 875 bekannt.
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Bei dieser bekannten Ausbildung sind die genannten Nachteile im wesentlichen beseitigt. Sie enthält ein Gestell, ein im oberen Gestellteil angeordnetes Obergesenk mit Taumelantrieb sowie eine als ein Hydraulikzylinder ausgeführte und im unteren Gestellteil angeordnete Vorrichtung zur Erzeugung der Preßkraft. Das Gehäuse des Hydraulikzylinders dient als Traverse, die in Vertikalrichtung hin- und hergehend verstellbar unter dem Obergesenk angeordnet ist.
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Im unteren Gestellteil ist eine Schwinge vorgesehen, die auf im Gestell befestigten Bolzen gelenkig gelagert ist. Dabei ist das Gehäuse des Hydraulikzylinders in Führungen der Schwinge gelagert, während die Kolbenstange des Hydraulikzylinders am Querträger der Schwinge befestigt ist. Die Schwinge wird in der Arbeitstellung durch einen am Gestell angeordneten Rastanschlag gesichert.
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Die Oberfläche des Gehäuses des Hydraulikzylinders (Traverse) ist die Gesenkaufnahme, an der das Untergesenk befestigt ist. Diese ist durch Neigung der Schwinge mit dem Gehäuse des Hydraulikzylinders aus der Bearbeitungszone herauskippbar angeordnet. Im Gehäuse des Hydraulikzylinders (sowohl in der Traverse als auch in der Gesenkaufnahme) ist eine rechtwinklig zur Preßfläche verlaufende Durchgangsöffnung zur Aufnahme des Schaftes des Werkstücks ausgeführt. Das Untergesenk weist ebenfalls eine Öffnung auf, die in der Bearbeitungsstellung mit der Öffnung in der Gesenkaufnahme und in der Traverse gleichachsig verläuft.
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In der Ausgangsstellung ist die Schwinge geneigt und der Rohling wird in das Untergesenk eingesetzt, wozu dessen Schaft in die im Gehäuse des Hydraulikzylinders vorhandene Öffnung eingeführt wird. Dann wird die Schwinge geschwenkt, bis sie mit dem Rastanschlag zur Sicherung der Schwinge in der Arbeitsstellung in Berührung kommt. In den deckelseitigen Hydraulikzylinderraum wird Druck eingeleitet, wodurch das Gehäuse mit dem Rohling so lange verstellt wird, bis die zu bearbeitende Fläche das Gesenkoberteil berührt. Dann wird der Taumelantrieb eingeschaltet und das Gesenkoberteil walzt durch Schwingbewegungen die zu bearbeitende Fläche des Rohlings aus.
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Nach Abschluß der Bearbeitung wird der kolbenstangenseitige Hydraulikzylinderraum mit Druck beaufschlagt, wodurch das Gehäuse des Hydraulikzylinders samt fertigem Werkstück sich in die untere Stellung bewegt. Nun wird die Schwinge gekippt, das Fertigteil entnommen und ein neuer Rohling in Position gebracht. Der Bearbeitungszyklus wiederholt sich.
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Durch das Herauskippen der Gesenkaufnahme mit dem Untergesenk aus der Bearbeitungszone ist die Beschickung bzw. die Entnahme von Schmiedestücken auch mit langem Schaft ohne weiteres möglich, ohne daß der Hub des Gehäuses des Hydraulikzylinders (der Traverse) und somit die Abmessungen der Presse besonders groß werden müssen.
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Dies kommt der Steifigkeit und Festigkeit des Gestells zugute. Außerdem bringt die Verkürzung des Leerweges der Traverse eine ziemliche Steigerung der Leistungsfähigkeit der Presse mit sich.
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Andererseits ist die gelenkige Kopplung der Schwinge mit dem Gestell ein Schwachpunkt bezüglich der erforderlichen Steifigkeit und Festigkeit der Presse. Nachteilig ist auch, daß die Schwinge nach Abschluß der Bearbeitung erst dann zur Entnahme des fertigen Werkstücks gekippt werden kann, wenn die Traverse ausreichend abgesenkt wurde, da es sonst zu einem Bruch des Untergesenks bzw. des Gesenkoberteils durch deren Zusammenstoß kommen könnte. Dies bedingt doch wieder einen gewissen Leerlauf der Traverse, der die Leistungsfähigkeit der Presse begrenzt.
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Auch ist der Kippantrieb der Schwinge relativ kompliziert gestaltet und die Rastvorrichtung zur Sicherung der Schwinge in der Arbeits- und Kippstellung macht die bauliche Gestaltung der Presse recht kompliziert.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Taumel- Gesenkpresse zu schaffen, die von einfacher und stabiler Bauart ist und bei der die Beschickung und die Entnahme der Werkstücke einfach und schnell möglich ist.
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Ausgehend von der gattungsgemäß vorausgesetzten Bauart wird die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Die erfindungsgemäße Ausführung der Presse macht eine einfach zu verwirklichende translatorische Verschiebung der Gesenkaufnahme zur Entnahme des bearbeiteten Werkstücks und die Beschickung mit einem neuen Rohling möglich. Der Einsatz einer Schwinge sowie zugehöriger Verriegelungsvorrichtungen wird überflüssig und es kann eine hohe Steifigkeit und Festigkeit der Presse erzielt werden, ohne daß diese selbst besonders schwer und materialaufwendig werden muß. Durch die Erhöhung der Steifigkeit und Festigkeit der Presse wird die Bearbeitungsgenauigkeit erhöht, so daß die Herstellung von Präzisionsteilen mit minimalen Maßabweichungen von den Sollwerten ermöglicht wird. Dies ist bei Bearbeitung von Hinterachswellen von Kraftfahrzeugen bedeutsam.
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Dadurch, daß die Herausführung der Gesenkaufnahme aus der Bearbeitungszone gleich nach Entkopplung des Gesenkoberteils und des Werkstücks nach Abschluß der Bearbeitung schon während der Traversenabsenkung möglich ist, kann die Verstellung der Traverse und der Gesenkaufnahme zeitlich zusammenfallen. Dies erhöht die Leistungsfähigkeit der Presse durch Verkürzung der Arbeitstakte.
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Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Wenn gemäß Anspruch 3 die Vorrichtung zur Erzeugung der Preßkraft in Form von zwei unter der Traverse nutensymmetrisch angeordneten Verstellantrieben ausgebildet ist, wird die Traversenbelastung während des Gesenkschmiedens am gleichmäßigsten verteilt sowie die Steifigkeit der Einrichtung dank Verkürzung der Getriebezüge erhöht.
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Wenn die Verstellantriebe gemäß Patentanspruch 4 Hydraulikzylinder sind, so ergibt sich die Möglichkeit, die Flüssigkeit der Hydraulikzylinder zur Entlastung des Kugelteiles des Gesenkhalteblocks durch Verbindung der Hydraulikzylinderräume mit dem unter dem Kugelteil des Gesenkhalteblocks vorhandenen Hohlraum zu benutzen. Das beste Ergebnis wird in diesem Fall erreicht, wenn sich der Flüssigkeitsdruck proportional der Pressenbelastung während des Gesenkschmiedens ändert.
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Die Erfindung wird nachstehend an einigen Ausführungsbeispielen näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigt
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Fig. 1 die Ansicht einer Taumel-Gesenkpresse, teilweise geschnitten;
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Fig. 2 den Schnitt nach der Linie II-II gemäß Fig. 1;
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Fig. 3 eine Ausführung der Taumel-Gesenkpresse, bei der die Vorrichtung zur Erzeugung der Preßkraft zwei Hydraulikzylinder sind, teilweise geschnitten;
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Fig. 4 die Presse mit aus der Bearbeitungszone herausgeführter Gesenkaufnahme des Untergesenks; Schnitt nach der Linie IV-IV gemäß Fig. 3.
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Die Taumelgesenkpresse hat ein Gestell 1, in dessen Oberteil eine Vorrichtung 2 zur örtlichen Verformung des Werkstücks angeordnet ist. Die Vorrichtung 2 zur örtlichen Verformung des Werkstücks enthält einen Taumelantrieb 3 und einen mit dem letzteren kinematisch verbundenen Gesenkhalteblock 4. Am Gesenkhalteblock 4 ist unten ein Obergesenk 5 befestigt. Unter der Vorrichtung 2 zur örtlichen Verformung des Werkstücks ist eine in Führungen 7 vertikal hin- und herverstellbare Traverse 6 angeordnet. Mit der Traverse 6 ist eine Vorrichtung 8 zur Erzeugung der Preßkraft kinematisch verbunden.
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Die Traverse 6 hat einen über das Gestell 1 auskragenden Abschnitt 9. In der Traverse 6 ist eine Durchgangsnut 10 zur Aufnahme des Schaftes des Werkstücks ausgeführt. Die Nut 10 verläuft rechtwinklig zur Preßfläche und verbindet den auskragenden Abschnitt 9 der Traverse 6 mit der Bearbeitungszone 11.
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Im oberen Teil der Traverse 6 ist eine Gesenkaufnahme 12 angeordnet, die in Führungen 13 an der Nut 10 zur Herausführung der Gesenkaufnahme aus der Bearbeitungszone 11 hin- und hergehend verschieblich angeordnet ist. Die Gesenkaufnahme 12 hat einen Verschiebeantrieb in Form von zwei Druckluftzylindern 14 und 15, deren Kolbenstangen 16 und 17 mit Konsolen 18 bzw. 19 der Gesenkaufnahme 12 starr verbunden sind.
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Im mittleren Teil der Gesenkaufnahme 12 ist eine Öffnung 20 ausgeführt, die gleichachsig zum in der Bearbeitungszone 11 liegenden Abschnitt der Nut 10 verläuft.
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Die Gesenkaufnahme 12 trägt ein Untergesenk 21, das eine zur Öffnung 20 der Gesenkaufnahme gleichachsige Öffnung 22 aufweist.
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Die Vorrichtung 8 zur Erzeugung der Preßkraft ist außerhalb der Zone der Verstellung der Gesenkaufnahme 12 angeordnet.
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Um die Beschickung der Presse mit Rohlingen und die Entnahme der fertigen Werkstücke ohne Behinderungen zu ermöglichen, hat der im auskragenden Abschnitt 9 der Traverse 6 gelegene Teil der Nut 10 eine Länge 1, die größer als die halbe Summe der Durchmesser des Schaftes und des Flansches des Werkstücks ist.
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Fig. 3 zeigt eine Ausbildung der Presse, bei der die Vorrichtung 8 zur Erzeugung der Preßkraft in Form von unter der Traverse 6 und symmetrisch zur Nut 10 angeordneten Antrieben ausgebildet ist.
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Die Antriebe der Preßkrafterzeugungsvorrichtung 8 können von unterschiedlicher Konstruktion sein; eine besonders vorteilhafte Ausbildung ist es, wenn diese Antriebe als Hydraulikzylinder 23 ausgeführt sind, deren Kolbenstangen 24 an der Traverse 6 angreifen.
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Die kolbenstangenseitigen Räume der Hydraulikzylinder 23 sind durch eine Leitung 25 mit dem unter dem Kugelteil des Gesenkhalteblocks 4 der Vorrichtung 2 zur örtlichen Verformung vorgesehenen Hohlraum 26 verbunden.
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Fig. 4 zeigt die Presse mit aus der Bearbeitungszone 11 herausbewegter Gesenkaufnahme 12 zur Entnahme eines fertigen Werkstücks und zum Einsetzen eines neuen Rohlings.
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Der Betrieb der beschriebenen Taumel-Gesenkpresse verläuft wie folgt:
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In der Ausgangsstellung ist die Gesenkaufnahme 12 aus der Bearbeitungszone 11, wie in Fig. 4 gezeigt, herausgeführt und das Schmiedestück mit Schaft wird von Hand oder mittels eines Manipulators so im Untergesenk 21eingesetzt, daß der Schaft in die Öffnung 20 ragt, wie dies aus Fig. 1 ersichtlich ist. Jetzt werden die Druckluftzylinder 14 und 15 beaufschlagt, so daß die Gesenkaufnahme 12 mit dem Untergesenk 21 und dem Rohling in die Bearbeitungszone 11 bewegt werden.
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Gleichzeitig werden die Vorrichtung 8 zur Erzeugung der Preßkraft und der Taumelantrieb 3 der Vorrichtung 2 zur örtlichen Verformung eingeschaltet. Die Traverse wird samt Gesenkaufnahme 12, Untergesenk 21 und Rohling nach oben verschoben, bis die zu bearbeitende Fläche des Rohlings das Gesenkoberteil 5 berührt. Dieses führt zusammen mit dem Gesenkhalteblock 4 Taumelbewegungen aus und es beginnt die Umformung des Rohlings.
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Im Verlaufe des Gesenkschmiedevorgangs wandert die Zone der örtlichen Verformung mit der Berührungsfläche des Rohlings und des Obergesenks. Die Vorrichtung 8 zur Erzeugung der Preßkraft hält diese Teile während des gesamten Bearbeitungsvorgangs aneinander angedrückt.
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Nach Abschluß der Bearbeitung wird die Preßkrafterzeugungsvorrichtung 8 umgesteuert und bewegt die Traverse in ihre untere Stellung. Gleichzeitig wird der Taumelantrieb 3 abgeschaltet und die Druckluftzylinder 14 und 15 werden so beaufschlagt, daß die Gesenkaufnahme 12 mit Untergesenk 21 und fertigem Werkstück längs der Nut 10 aus der Bearbeitungszone 11 und über das Gestell 1hinaus bewegt werden. Jetzt wird das Werkstück von Hand oder mittels eines Manipulators vom Untergesenk 21 abgenommen und ein neuer Rohling kann eingesetzt werden. Der beschriebene Ablauf wiederholt sich.
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Die Wirkungsweise der Presse in der Ausbildungsform gemäß Fig. 3 unterscheidet sich nicht prinzipiell von dem vorstehend beschriebenen Ablauf. Hier ist lediglich die Vorrichtung zur Erzeugung der Preßkraft in Form von Hydraulikzylindern 23 ausgeführt, die zur Verstellung der Traverse 6 mit Gesenkaufnahme 12, Untergesenk 21 und Rohling druckbeaufschlagt werden. Dabei wird die Flüssigkeit in die kolbenstangenseitigen Räume der Hydraulikzylinder 23 gefördert.
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Während der Bearbeitung gelangt die Flüssigkeit aus den kolbenstangenseitigen Räumen der Hydraulikzylinder 23 über die Leitungen 25 in den unter dem Kugelteil des Gesenkhalteblocks 4 der Vorrichtung 2 zur örtlichen Verformung vorgesehenen Hohlraum 26 und wirkt im Sinne der Entlastung dieses Kugelteils. Dabei ändert sich der Flüssigkeitsdruck proportional der Änderung der Preßkraft während des Gesenkschmiedens.
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Nach Abschluß der Bearbeitung wird die Flüssigkeit aus den kolbenstangenseitigen Räumen der Hydraulikzylinder 23 entlassen, gelangt in die deckelseitigen Räume dieser Hydraulikzylinder 23 und die Traverse 6 beginnt ihre Abwärtsbewegung.