DE3139534A1

DE3139534A1 - Method and apparatus for cold forging

Info

Publication number: DE3139534A1
Application number: DE19813139534
Authority: DE
Inventors: Ivan 632 28 Eskilstuna Ramnesten
Original assignee: Foerenade Fabriksverken AB
Current assignee: Foerenade Fabriksverken AB
Priority date: 1980-10-06
Filing date: 1981-10-05
Publication date: 1982-06-09
Also published as: ATA429481A; AT375031B; SE427992B; SE8006988L

Abstract

Grooves are produced on the inside of metal tubes by hammering the workpiece in a cold forging machine, such as a rotary die forging machine, over or around a mandrel provided with a screw thread. In the production of internal profiles of great depth, for example in the production of ball bearing nuts made of sintered carbide, grooves and gearwheels with internal toothing, considerable shear stresses occur between the mandrel and the workpiece. The invention provides a method and an apparatus for avoiding unwanted shear stresses on the mandrel and the workpiece by means of a rotatable mounting for the connecting rod, which can in addition be braked, in order in this way to obtain a controllable slip at the friction surface (11) between the workpiece (8) and the connecting rod (10). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Maschine zum KaltschmiedenThe invention relates to a machine for cold forging

durch Pressen oder Kneten, eine sogenannte Rotationsgesenkschmiedemaschine, und insbesondere eine Vorrichtung zum Zuführen des Werkstücks zu dem Formwerkzeug.by pressing or kneading, a so-called rotary die forging machine, and in particular a device for feeding the workpiece to the molding tool.

Zur Ausbildung von Innenprofilen an langen Werkstücken aus kalt-verformbarem Metall, wie beispielsweise Stahl, ist das plastische Verformen des Materials durch Kalthämmern um einen Dorn herum bekannt, der mit Schraubengewinden versehen ist, wobei dieses Verfahren als Rundhämmern oder Rotationsschmieden bekannt ist. Durch die Verwendung bekannter Kaltschmiedemaschinen des Hammer-oder Rotationsgesenk-Typs ist es möglich, ein Werkstück zu bearbeiten, das die Form eines Metallrohres mit einer Innennut großer Steigung hat, wie ein Gewehrlauf, bei dem die Steigung der Nut des Gewehrprofils gewöhnlich durch 300-400 mm pro Umdrehung erreicht ist.For the formation of inner profiles on long workpieces made of cold-deformable material Metal, such as steel, is the plastic deformation of the material through Known cold hammering around a mandrel which is provided with screw threads, this process is known as circular hammering or rotary forging. By the use of known hammer or rotary die type cold forging machines it is possible to machine a workpiece that has the shape of a metal pipe an inner groove has a large slope, like a rifle barrel, in which the slope of the Groove of the rifle profile is usually achieved through 300-400 mm per revolution.

Es besteht jedoch auch die Forderung1Metallrohre mit einer Innennut von geringerer Steigung als bei den bekannten Gewehrläufen herzustellen. Bei bekannten Kaltschmiedemaschinen führt dies dazu, daß sich der Dorn innerhalb des Werkstücks festfrißt, was zu Beschädigungen des Werkzeugs führt. Wenn man den Dorn mit einem Schlagverdrehungsmoment während des Hämmerns entsprechend der SE-AS 419 948 versieht, kann sich der Dorn von dem Werkstück und der Innennut (Gewinde) lösen, das mit einer Steigung versehen werden soll, die für das Kalthämmern eines Metallrohres klein ist, beispielsweise 4-150 mm pro Umdrehung. Auf diese Weise kann man Teile in Form von Rohren mit komplizierten Innenprofilen, beispielsweise sogenannten gotischen Profilen, und auch sehr gut mit verschiedenen Eingängen und, sofern erforderlich, mit verschiedenen Tiefen, herstellen Es wurde jedoch gefunden, daß sich große Scherkräfte bzw. Torsionabeanspruchungen auf den Dorn ergeben, wenn Rohrinnenprofile mit tieferen Einschnitten her gestellt werden, wie beispielsweise bei der Herstellung von Kugellagermuttern, Nuten und Innenverzahnungen Die Zähne des Dorns sind hierbei großer, und es besteht die Gefahr, daß die Zähne des Dorns durch Scherkräfte beschädigt werden Bei einem Gewehrlauf ist die Tiefe nur 0,08-016 mm Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung, altschmiedemaschinen, wie Rotationsgesenkschmiedemaschinen, zur Herstellung von Innennuten großer Tiefe an Metallrohren aus einem harten Material, wie Schnellstahl, verwenden zu können, ohne daß dabei die oben genannten Nachteile eintreten Zur Lösung dieser Aufgabe wird im wesentlichen vorgeschlagen, daß die Schubstange in Lagern drehbar gelagert ist.However, there is also the requirement of 1 metal pipes with an internal groove of a lower pitch than in the known rifle barrels. At acquaintances Cold forging machines cause the mandrel to move within the workpiece seizing up, which leads to damage to the tool. If you hit the thorn with you Provides impact torque during hammering in accordance with SE-AS 419 948, the mandrel can become detached from the workpiece and the inner groove (thread), which is connected to a Slope should be provided that is small for cold hammering a metal pipe is, for example 4-150 mm per revolution. This way you can shape parts of pipes with complicated internal profiles, for example so-called Gothic Profiles, and also very good with different inputs and, if necessary, with different depths, It has been found, however, that there are large shear forces or torsional stresses on the mandrel when inner pipe profiles be made with deeper incisions ago, such as in the production of ball bearing nuts, grooves and internal gears The teeth of the mandrel are here larger, and there is a risk that the teeth of the mandrel will be damaged by shear forces With a rifle barrel, the depth is only 0.08-016 mm It is therefore a task of the present invention, old forging machines, such as rotary die forging machines, for making internal grooves of great depth on metal pipes made of a hard material, like high-speed steel, without the disadvantages mentioned above enter To solve this problem, it is essentially proposed that the Push rod is rotatably mounted in bearings.

Bei bekannten Kaltschmiedemaschinen,wie Rotationsgesenkschmiedemaschinen, ist die Schubstange, die dafür verwendet wird, um das Werkstück den Formwerkzeugen zuzuführen, an einem Ende des Maschine rahmens stationär befestigt, Die Schubstange steht über eine Reibfläche mit dem Werkstück in Eingriff, die aus Messing besteht und an der Schubstange angeordnet ist, wenn GewehrläuSe hergestellt werden Die Formwerkzeuge bei Kaltschmiedemaschinen, wie Rotationsgesenkschmiedemaschinen, nehmen das Werkstück absatzweise bei seiner Drehung mit Wenn eine stationäre Schubstange verwendet wird und starke Reibdrücke auf die Stange wirksam werden, wie es sich bei der Herstellung tiefer Profile an einem Werkstück aus hartem Rohrmaterial, wie Schnellstahl, ergibt, kann das WerkstUckrohr an der Schubstange festfressen und folgt dann nicht mehr den Formwerkzeugen. Dies kann dazu führen, daß das Werkstück geradewegs unter die Formwerkzeuge gehoben wird, und anschließend mit der gleichen Geschwindigkeit mitgenommen wird, wie die Rotation der Formwerkzeuge. Das Werkstück wird in diesem Fall zerstört, und es besteht sogar die Gefahr, daß das Werkzeug beschädigt wird und die Maschine schwere Schäden nimmt.With known cold forging machines, such as rotary die forging machines, is the push rod that is used to hold the workpiece to the forming tools feed, fixed at one end of the machine frame, the push rod is in engagement with the workpiece via a friction surface made of brass and is arranged on the push rod when making rifle barrels on cold forging machines, such as rotary die forging machines, take the workpiece intermittently when rotating with When a stationary push rod is used and strong frictional pressures on the rod take effect as it is themselves in the production of deep profiles on a workpiece made of hard pipe material, such as High-speed steel, results, can seize the workpiece tube on the push rod and then no longer follows the forming tools. This can cause the workpiece is lifted straight under the forming tools, and then with the same Speed is taken along, as is the rotation of the forming tools. The workpiece will be destroyed in this case, and there is even a risk that the tool becomes damaged and the machine suffers severe damage.

Durch die erfindungsgemäße drehbare Lagerung der Schubstange in Lagern wird erreicht, daß die Schubstange der Rotation des Werkstücks folgt. Dabei ist der Ubergang an der Reibfläche nicht starr, und auf diese Weise werden die Scherkräfte auf die Zähne des Dorns kleiner, wodurch Schäden an dem Dorn und an den Reibflächen und dem Werkstück vermieden werden. Wenn tiefere Profile hergestellt werden sollen, wird für die Schubstange vergüteter Stahl anstelle von Messing verwendet.The inventive rotatable mounting of the push rod in bearings it is achieved that the push rod follows the rotation of the workpiece. It is the transition at the friction surface is not rigid, and in this way the shear forces become on the teeth of the mandrel smaller, causing damage to the mandrel and to the friction surfaces and the workpiece can be avoided. If deeper profiles are to be produced, Quenched and tempered steel is used for the push rod instead of brass.

Die ErfindungNkann eingesetzt werden, wenn der Dorn gegenüber den Formwerkzeugen feststeht und das Werkstück über den Dorn zugeführt wird und das Schmieden meterweise erfolgt. Die Erfindung kann auch eingesetzt werden, wenn der Dorn gegenüber dem Werkstück festgelegt ist, d.h. die gleiche Länge wie das Werkstück hat und den Formwerkzeugen zusammen mit dem Werkstück zugeführt wird.The invention can be used when the mandrel is opposite to the Forming tools is fixed and the workpiece is fed via the mandrel and that Forging is done by the meter. The invention can also be used when the The mandrel is fixed in relation to the workpiece, i.e. the same length as the workpiece has and is fed to the molds together with the workpiece.

Die Bewegung der Schubstange kann beispielsweise mittels eines Bremsringes abgebremst werden, so daß der Schlupf, der an der Reibfläche zwischen dem Werkstück und der Schubstange auftritt, steuerbar ist.The movement of the push rod can, for example, by means of a brake ring be braked, so that the slip that occurs on the friction surface between the workpiece and the push rod occurs, is controllable.

Ein zu großer Druck auf die Reibfläche verursacht eine Störung Die Schubstange darf sich gegenüber dem Werkstück nicht festfressen. Es wird deshalb in Abhängigkeit von den auftretenden Belastungen eingestellt, wie stark die Schubstange abgebremst wird, wobei die Belastungen von dem herzustellenden Erzeugnis abhängen, nämlich Kugellagermuttern, Nuten, Polygon-Profilen etc Das Erzeugnis ist mit einer wesentlich geringeren Toleranz hinsichtlich der Geradführungserfordernisse des Profils erreichbar Auf diese Weise ermöglicht es die Erfindung, ein geraderes Profil in einem längeren Werkstück herzustellen als bei den bekannten Verfahren, was auf die verbesserte Auslegung der Reibfläche zurückzuführen ist, d.h. es besteht kein großer Widerstand, wenn die Schubstange der Drehung des Werkstücks folgt0 In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergegeben, das anhand der nachSol genden Beschreibung näher erläutert wird Es zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht der Kaltschmiedemaschine und eine vergrößerte Stirn ansicht gemäß Pfeilen A-A und Figo 2 die Lageranordnung und die Bremse für die Schubstange der Ealtschmiede maschine.Too much pressure on the friction surface causes a malfunction The push rod must not seize against the workpiece. It will therefore set depending on the loads occurring, how strong the push rod is braked, whereby the loads depend on the product to be manufactured, namely ball bearing nuts, grooves, polygon profiles etc. The product comes with a significantly lower tolerance with regard to the straight line requirements of the profile In this way, the invention enables a straighter profile in to produce a longer workpiece than with the known method, which is due to the Improved design of the friction surface can be attributed to, i.e. there is no large Resistance when the push rod follows the rotation of the workpiece0 in the drawing is shown an embodiment of the invention based on the according to Sol The following description is explained in more detail. FIG. 1 shows a side view of the Cold forging machine and an enlarged front view according to arrows A-A and Figo 2 the bearing arrangement and the brake for the push rod of the Ealtschmiede machine.

Die Kaltschmiedemaschine gemäß Fig. 1 ist eine Rotationsgesen1schmiedemaschine, die im wesentlichen aus einem Rahmen 1 und einem Gehäuse 2 besteht, das u.a. einen Antriebsmotor, eine Spindel 3, Rollen 4, Hämmer 5 und Formwerkzeuge 6 aufweist. Eine ZufGhreinheit 7 schiebt mechanisch mittels einer Schraubenspindel ein Werkstück 8 über einen Dorn 9, der zwischen den Formwerkzeugen 6 angeordnet ist. Die Zuführeinheit 7 setzt das Werkstück 8 mittels einer Schubstange 10 in Bewegung, die mit einer Reibfläche 11 versehen ist, die in unmittelbarem Eingriff mit dem Werkstück 8 steht.The cold forging machine according to FIG. 1 is a rotary forging machine, which consists essentially of a frame 1 and a housing 2, which includes a Drive motor, a spindle 3, rollers 4, hammers 5 and 6 forming tools. A feed unit 7 pushes mechanically by means of a screw spindle a Workpiece 8 via a mandrel 9 which is arranged between the forming tools 6. The feed unit 7 sets the workpiece 8 in motion by means of a push rod 10, which is provided with a friction surface 11 which is in direct engagement with the Workpiece 8 is standing.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist die Schubstange 10 in einem Lagergehäuse 12 mittels eines konischen Wälzlagers 13, eines Axialkugellagers 14 und eines Radialkugellagers 15 gelagert. Ein Lagerdeckel 16 ist mit dem Gehäuse 12 fest verschraubt. Die Reibfläche 11 beaufschlagt direkt das Werkstück 8 und hat einen Ring 17 aus vergütetem Stahl. Die Schubstange 10 ist an verschiedene Werkstuecke anpaßbar.As can be seen from Fig. 2, the push rod 10 is in a bearing housing 12 by means of a conical roller bearing 13, an axial ball bearing 14 and a radial ball bearing 15 stored. A bearing cover 16 is firmly screwed to the housing 12. The friction surface 11 acts directly on the workpiece 8 and has a ring 17 made of tempered steel. The push rod 10 can be adapted to different workpieces.

Während des Kaltschmiedens schlagen die Hammer-Formwerkzeuge auf das Werkstück 8, das mit dem Innendorn 9 versehen ist, der sich im Inneren des Werkstücks befindet. Die Hämmer 5 arbeiten mit den außerhalb der Hämmer angeordneten Rollen 4 zusammen, die an einem Stahlring anliegen, der innerhalb des Maschinengehäuses vorgesehen ist. Mittels einer radial gerichteten Schlagbewegung der Formwerkzeuge mit einer Hublänge von 1 z ist eine Knetwirkung erreichbar. Das Werkstück wird7die Schubstange 10 auf dem Dorn zugeführt, während das Werkstück und der Dorn gedreht werden. Auf diese Weise wird an dem Werkstück eine Innennut ausgebildet, deren Form der Form des Dorns entspricht. Da das Werkstück über die Reibfläche 11 in unmittelbarem Kontakt mit der Schubstange 10 steht und die Schubstange 10 in Lagern geführt ist, läuft die Schubstange 10 mit dem Werkstück 8 um.During cold forging, the hammer forming tools hit the Workpiece 8, which is provided with the inner mandrel 9, which is located inside the workpiece is located. The hammers 5 work with the rollers arranged outside the hammers 4 together, which rest on a steel ring inside the machine housing is provided. By means of a radially directed impact movement of the molding tools a kneading effect can be achieved with a stroke length of 1 z. The workpiece is Push rod 10 is fed onto the mandrel while the workpiece and the mandrel rotated will. In this way, an internal groove is formed on the workpiece, the shape of which corresponds to the shape of the mandrel. Since the workpiece on the friction surface 11 in direct Is in contact with the push rod 10 and the push rod 10 is guided in bearings, the push rod 10 rotates with the workpiece 8.

Auf diese Weise ergibt sich ein nicht-starrer Ubergang an der Reibfläche.This results in a non-rigid transition on the friction surface.

Es kann erwünscht sein, die Drehung der Schubstange in Abhängigkeit von dem Endprodukt zu bremsen Die Zuführeinheit 7 ist deshalb mit einer Bremseinrichtung versehen, die aus einem Bremszylinder 18 und zwei Ringhälften 19 aus Messing oder Lagermetall besteht, die gegenüber dem Zylinder der Schubstange mittels einer Schraubverbindung festgelegt sind, die aus vier Schrauben mit Kontermuttern besteht0 Die Anlage der Ringhälften an dem Zylinder der Schubstange und dadurch der Grad der Bremswirkung können mittels der Schraubverbindungen eingestellt werden, was davon abhängig ist, wie hart die Schrauben angezogen werden Ein gewisser Schlupf wird sich an der Reibfläche 11 stets einstellen. Der Schlupf ist durch die Bremseinrichtung einstellbar und hängt davon ab, wie stark die Ringhälften 19 gegenüber der Welle 20 verspannt werden. Ein Spannschlitz 21 ist zum Gegenhalten vorgesehen, wenn die Schubstange 10, die an sehr spezielle Werkstücke anpaßbar ist, an die Welle 20 angeschraubt wird. Der Wellenzapfen 22 an dem Lagergehäuse 12 dient zur Befestigung an der Zuführeinheit Wenn die Maschine, d.h. die Spindel und die Formwerkzeuge, mit 600 UpM umläuft, beträgt die Drehzahl des Werkstücks etwa 50-100 UpM Die Umlaufgeschwindigkeit wird durch Einstellen der Höhe der Formwerkzeuge in der üblichen Weise gesteuert.Rotation of the push rod may be desirable in Depending on the end product to be braked The feed unit 7 is therefore with a Brake device is provided, which consists of a brake cylinder 18 and two ring halves 19 made of brass or bearing metal, which is opposite the cylinder of the push rod are set by means of a screw connection, which consists of four screws with lock nuts consists0 The contact of the ring halves on the cylinder of the push rod and thereby the degree of braking effect can be adjusted by means of the screw connections, which depends on how hard the screws are tightened. Some slippage will always occur on the friction surface 11. The slip is due to the braking device adjustable and depends on how strong the ring halves 19 relative to the shaft 20 are braced. A clamping slot 21 is provided for holding back when the Push rod 10, which can be adapted to very special workpieces, is screwed onto shaft 20 will. The shaft journal 22 on the bearing housing 12 is used for attachment to the feed unit When the machine, i.e. the spindle and the forming tools, rotates at 600 rpm, the speed of the workpiece is about 50-100 rpm controlled by adjusting the height of the molds in the usual way.

Die Umlaufgeschwindigkeit der Schubstange ist zweckmäßigerweise niedriger als die des Werkstücks. Bei der Herstellung bestimmter Produkte, beispielsweise glatten Gewehrläufen, zylindrischen Körpern ohne Profil etc. kann die Schubstange jedoch mit der gleichen Geschwindigkeit wie das Werkstück umlaufen.The speed of rotation of the push rod is expediently lower than that of the workpiece. In the manufacture of certain products, for example smooth gun barrels, cylindrical bodies without profile etc. can use the push rod however, rotate at the same speed as the workpiece.

Andererseits kann die Drehzahl der Schubstange niemals höher sein als die des Werkstücks.On the other hand, the speed of the push rod can never be higher than that of the workpiece.

Die Erfindung ist besonders vorteilhaft anwendbar, wenn, verglichen mit bekannten Schmiedemaschinen zur Herstellung von GewehrläufenPeine große Schubkraft zum Zuführen des Werkstücks in das Formwerkzeug erforderlich ist; so ist die Erfindung beispielsweise vorteilhaft anwendbar, wenn ein Profil großer Tiefe erstellt werden soll, wobei Störungen an d. Dorn und an der Reibfläche vermieden werden. Die Erfindung ist deshalb geeignet zur Herstellung von Innenverzahnungen, Nuten etc., wobei sich bei bekannten Bearbeitungsverfahren Probleme einstellen.The invention is particularly advantageously applicable when compared with known forging machines for the production of gun barrels Peine great thrust is required for feeding the workpiece into the forming tool; so is the invention for example, it can be used advantageously when creating a profile of great depth should, with disturbances to d. Thorn and on the friction surface are avoided. The invention is therefore suitable for the production of internal gears, grooves, etc., whereby cause problems with known machining processes.

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Claims

Process and device for cold forging 1. Process for cold forging by means of a rotary die forging machine with hammer-like forming tools (6) are operated so that they are a workpiece (8) in the form of a metal tube edit that with an inner mandrel (9) to form an inwardly facing Groove is provided on the workpiece, in particular for producing a deep profile in a high-tensile, hard material, such as in the manufacture of ball bearing nuts, Gears with internal teeth and grooves, therefore not shown, that the workpiece (8) is fed to the forming tools (6) by means of a push rod (10) is pressed against the workpiece with the interposition of a friction surface (il) is and is guided for rotation together with the supply shaft in bearings, wherein the rotation around the feed shaft is performed, creating a smoother, no more rigid Transition over the friction surface (ii) between the push rod (10) and the workpiece (8) takes place.

2. The method according to claim 1, characterized in that the rotation the push rod (10) around the feed shaft to adjust the slip on the friction surface (11) is decelerated, the degree of deceleration from the creating end product is dependent.

3. Device for cold forging by means of a Rotationsge lowering forging machine for carrying out the method according to claim 1, characterized in that the Machine has hammer-like forming tools (6) on a metal tube existing workpiece (8) are effective with an inner mandrel (9) for generating an inward-facing groove is provided in the workpiece, a push rod (10) is provided, by means of which the workpiece (8) is fed to the molding tools (6) and which is in engagement with the workpiece (8) via a friction surface (11), wherein the push rod (io) within a bearing housing (12) in bearings around the feed shaft is rotatably guided, which has a conical roller bearing (13), an axial ball bearing (14) and a radial ball bearing (15).

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the bearing housing (12) is provided with a braking device that prevents the rotation of the push rod (10) brakes and by means of which the slip on the friction surface (11) can be adjusted, wherein the braking device consists of a brake cylinder (18) and two ring halves (19) exists, which compared to the supply shaft cylinder means Screws can be blocked, whereby the degree of braking effect depends on how strong the screws are tightened.