DE3304075C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schmiedepresse zum genauen, grad­ freien Schmieden nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Schmiedepresse ist bereits aus der CH 6 50 954 bekannt, wobei dort bereits ein Mantelring als Niederhalter vorgesehen ist, der jedoch lediglich als zusätzliches, beweg­ liches Gesenk auf das Werkstück selbst aufgepreßt wird.

Hierbei ist es relativ schwierig, bereits vorhandene Pressen nachträglich noch zum genauen, gradfreien Schmieden ausrüsten zu können.

Aus der DE-AS 12 56 518 ist bereits ebenfalls die Verwendung eines ringförmigen Mantelringes bekannt. Die konstruktive Ausbildung dieser bekannten Schmiedepresse ist jedoch relativ aufwendig und nicht geeignet um bereits bestehende Pressen nachträglich noch mit einem Mantelring ausrüsten zu können.

Aus der CH 5 93 732 ist eine Schmiedepresse bekannt, die eben­ falls zur ringförmigen Umgreifung des Materials beim Stempel­ hub ausgebildet ist. Dort ist jedoch der Mantelring in axi­ aler Richtung nicht verschiebbar angeordnet, so daß sich keine hohe Genauigkeit beim Pressen ergibt.

Aus der DE-AS 12 43 498 ist es bekannt, daß ein Gesenk in Ver­ bindung mit einer Aufheizung verwendet wird.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schmiedepresse der eingangs genannten Arten so weiterzubilden, daß ein sehr genaues, gradfreies Schmieden erreicht werden kann und daß bereits vorhandene Pressen nachträglich noch für das genaue, gradfreie Schmieden ausgerüstet werden können, wobei eine re­ lativ billige Ausgestaltung und eine leichte Einsetzbarkeit Verwendung finden soll.

Zur Lösung der Aufgabe sind die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 vorgesehen.

Wesentliches Merkmal der Erfindung ist demnach, daß der Mantel­ ring ausgehend vom Stempelkopf axial bewegbar ausgebildet ist und in Verbindung mit dem Stempelhub das Gesenk konisch umfaßt und insoweit eine besondere Art der Niederhaltung dar­ stellt.

Der Mantelring weist demnach im Mittenbereich eine, insbeson­ dere konisch ausgebildete Bohrung auf und ist am Stempelkopf in Verbindung mit einer Relativbewegung zwischen dem Stempel­ kopf und dem Mantelring mittels Schraubenbolzen befestigt, wobei Federn für eine gewisse Vorspannung des Mantelrings sorgen. Zusätzlich sind Führungszapfen vorgesehen, welche den Mantelring ausgehend vom Stempelkopf führen.

In Verbindung mit dem Mantelring und dessen besonderer Aus­ bildung ist das Mantelgesenk ebenfalls dimensioniert und insbesondere ausgehend vom Gesenkrahmen nach oben hin konisch ausgeführt, wobei der Mantelring das Gesenk beim Hubvorgang umgreift.

In vorteilhafter Ausgestaltung ist es vorgesehen, daß am Mantelring Aussparungen angeordnet sind, in welcher von hy­ draulischen Zylindern betätigte Spannkrallen zur Festlegung des Mantelrings vertikal zum Gesenkrahmen eingreifen.

Bei dieser Ausgestaltung können auf den Mantelring noch zu­ sätzliche Spannkräfte aufgebracht werden, wobei der Nieder­ haltedruck noch erhöht wird.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist es vorgesehen, daß die hydraulischen Zylinder in Verbindung mit der Abwärts­ bewegung des Stempelhalters in Tätigkeit treten bzw. bei der Aufwärtsbewegung des Stempelhalters die Spannbacken aus den Aussparungen lösen.

Bei dieser Ausgestaltung werden die Spannkrallen intermit­ tierend betätigt und treten nur zur Erhöhung der Hubkraft­ tätigkeit während nach Ende des Hubes die Spannkrallen aus dem Mantelring gelöst werden.

Vorteilhaft ist es weiterhin, daß am Stempelhalter zwischen dem Stempel ein Distanzstück angeordnet ist, welches mit Schrauben mit dem Stempel bzw. mit dem Stempelhalter verbun­ den ist, wobei Spannstifte zur Führung vorgesehen sind.

Bei dieser Ausgestaltung ist die besondere Eigenart des Mantelrings berücksichtigt, wobei zwischen dem Mantelring und dem Stempelkopf ein Zwischenraum vorgesehen ist, welcher ins­ besondere mit Spannfedern bestückt ist, wobei dieser Zwischen­ raum mittels des Distanzstückes geschaffen wird.

Vorteilhaft ist es weiterhin, daß zwischen dem Stempelhalter und dem Mantelring in symmetrischer Anordnung als Nieder­ halter Hydraulikzylinder angeordnet sind.

Mit dieser Ausgestaltung werden zusätzliche Hydraulikzylinder zwischen dem Stempelkopf und dem Mantelring eingesetzt, um einen besonders hohen Niederhaltedruck erzeugen zu können.

Weiterhin ist es vorteilhaft, daß am Stempelhalter Ausnehmungen angeordnet sind, in welche eine Hebevorrichtung mit Spann­ klauen eingreift.

Bei dieser Ausgestaltung ist der Stempelkopf in besonders ein­ facher Art am Stößel befestigt.

Vorteilhaft ist es weiterhin, daß am Mantelring Mittel zur Beheizung des Mantelrings zumindest für die Beheizung vor Be­ ginn des Schmiedevorgangs vorgesehen sind.

Der Erfindungsgegenstand der vorliegenden Erfindung ergibt sich nicht nur aus dem Gegenstand der einzelnen Patentansprüche, sondern auch aus der Kombination der einzelnen Patentansprüche untereinander.

Alle in den Unterlagen offenbarten Angaben und Merkmale, ins­ besondere die in den Zeichnungen dargestellte räumliche Aus­ bildung werden als erfindungswesentlich beansprucht.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von lediglich einen Ausführungsweg darstellende Zeichnungen näher erläutert. Hier­ bei gehen aus den Zeichnungen und ihrer Beschreibung weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.

In den anliegenden Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine teilweise weggebrochene Seitenansicht der Vorrichtung gemäß der Erfindung im montierten Zustand an einer Schmiedepresse,

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung der Fig. 1 mit Ansicht von oberhalb des Stempelhalters, unter welchem der Stempel-Distanzblock, der Mantelring und der Gesenk­ rahmen angeordnet sind,

Fig. 3 eine teils schematische Schnittansicht entlang der Schnittlinie 3-3 der Fig. 2, und

Fig. 4 eine schematische Darstellung der im Mantelring vor­ gesehenen Widerstandsheizung.

Die Erfindung wird in der Beschreibung besser verständlich mit Bezug auf die Fig. 1, 2 und 3. Es soll so verstanden werden, daß die Vorrichtung gemäß der Erfindung besonders für die Verwendung in sogenannten standardmäßigen Hydraulikpressen geeignet ist, die von einer weitgefächerten Anzahl von Firmen hergestellt werden. Derartige Pressen haben typbezogen eine Kapazität von 500 t und darüber.

Am oberen Stößel 10 der zur Verwendung kommenden Schmiedepresse ist ein Stempelkopf oder oberer Stempelhalter 14 befestigt, der ein Stempel-Distanzstück 16 trägt. Der Stempelhalter 14 ist am oberen Stößel 10 durch Spannklauen 15 befestigt. Der Stempelhalter 14 wiederum trägt einen Stempel-Distanzblock 16. Der Stempel-Distanzblock 16 trägt den Stempel 18 der mit einem Hohlraum 20 für das Formen eines Werkstücks 21 versehen ist. Das Werkstück 21 wird auch durch den Hohlraum geformt, der im Mantel-Gesenk 24 angeordnet ist, welches mit dem Mantelring 26 zusammenwirkt.

Die Ausrichtung (Führung) zwischen dem Stempelhalter 14 und dem Mantelring 26 erfolgt während der vertikalen Relativbewe­ gung durch Führungszapfen 28, die jeweils an den vier Ecken des im wesentlichen rechteckigen Mantelrings 26 des im wesent­ lichen rechtwinkeligen Stempelhalters 14 angeordnet sind. Die Führungszapfen 28 sind jeweils in einer Bohrung 29 des Mantelrings 26 gehaltert.

Eine Vielzahl Federn 30 sind auf Schraubbolzen 32 aufgebracht, die in Gewindebohrungen 34 des Stempelhalters 14 angeordnet sind. Zwei Muttern 36 sind jeweils am unteren Ende jedes der Schraubbolzen 32 in Gewindeeingriff mit diesen angebracht und sind innerhalb einer Ausnehmung 38 im Mantelring 26 unter­ gebracht. Der Mantelring 26 besitzt auch eine Vielzahl von Aussparungen 40, in die von hydraulischen Zylindern 43 betätigte, schwenkbare Spannkrallen 42 zur Festlegung des Mantelrings 26 vertikal zum Gesenkrahmen 44 greifen. Die hydraulisch be­ tätigten, schwenkbaren Krallen 42 sind auf dem Gesenkrahmen 44 montiert.

Die Befestigung des Stempels 18 am Stempel-Distanzblock 16 erfolgt mittels Spannstiften 41 und Befestigungsschrauben 47, die in einer Stufe 46 des Stempels 18 versenkt angeordnet und mit einer Gewindebohrung im Stempel-Distanzblock 16 in Eingriff sind. Der Stempel-Distanzblock 16 ist am Stempelhalter 14 durch eine Vielzahl Schrauben 48 befestigt, die in einer Ausnehmung 50 im Stempel-Distanzblock 16 angeordnet sind.

In Betrieb drückt der Stößel 10 den Stempel 18 nach unten in das Mantelgesenk 24, und drückt gleichzeitig auch den Man­ telring 26 nach unten. Die Federn 30 (normalerweise unbelastet 60 cm lang und belastet ca. 40 cm lang) werden bei diesem Vorgang zusammengedrückt und üben damit eine zusätzliche Kraft aus, die den Mantelring 26 nach unten gedrückt hält und damit auch den Stempel 18 und das Mantelgesenk 24. Die durch die Federn 30 ausgeübte Kraft kann in einer bevorzugten Ausführungsform ca. 59 t betragen. Die hydraulisch schwenkbaren Klauen 42 werden mit den Aussparungen 40 automatisch in Eingriff gebracht und üben eine weitere bedeutende zusätzliche Kraft aus. Derartige hydraulisch schwenkbare Spannklauen können verschiedene Kapazi­ täten entwickeln. Geeignete Kapazitäten liegen im Bereich von 1 bis 3 t für jede einzelne der Spannklauen, obwohl in anderen Fällen davon abweichende Kapazitäten auch geeignet sein können. Am unteren Ende des Hubs des Stößels 10 sitzt der Stempel 18 auf dem Mantelgesenk 24 auf und die schematisch dargestellte Vorrichtung 43 ist so ausgebildet, daß sie in dieser Position die hydraulisch schwenkbaren Klauen 42 automatisch außer Ein­ griff mit den Aussparungen 40 des Mantelrings 26 bringt. Die Vorrichtung 43 kann mittels Schaltern (nicht gezeigt) betätigt werden, die Ventile (nicht dargestellt) für die Zuführung eines Druckmediums zur Bewegung der schwenkbaren Klauen 42 entsprech­ end der Bewegung des Stößels 10 ansteuern. In der bevorzugten Ausführungsform bewegen die hydraulisch betätigten Schwenk­ klauen 42 den Mantelring 26 nicht tiefer als in eine Position, die einen vertikalen Abstand von mindestens 7,5 cm zwischen Mantelring 26 und Gesenkrahmen 44 noch frei läßt. Dieser Mindestabstand ist notwendig, um einen Freiraum für die Schraubenbolzen 32 und Muttern 36 zu haben, wenn der vertikale Abstand zwischen Mantelring 26 und dem oberen Halter 14 abnimmt.

Für die Anwendung, die relativ hohe Kräfte erfordern, können die in Fig. 3 gezeigten Hydraulikzylinder 53 eingesetzt werden. Diese Zylinder 53 bestehen aus einem Zylinder, der mit seinem oberen Ende am Stempelhalter 14 befestigt ist und einer am Kolben befestigten Kolbenstange, welche in Gewindeeingriff mit dem Mantelring 26 verbunden ist.

Solche Hydraulikzylinder können die erforderliche, gesamte Kraft allein aufbringen, oder zusammen mit den Federn 30 und/oder den Klauen 42. Die Zylinder 53 werden in symmetrischer Anord­ nung verwendet. Typisch sind acht dieser Zylinder, die diese Kräfte aufbringen ohne irgendwelche Federn 30 oder Schwenkklauen 42. Für diese Ausführungsform sind sechzehn Schraubbolzen 32 und zweiunddreißig Muttern 36 in Anordnung von zwei Schraubbolzen je Seite der Führungszapfen 28.

Derart große Niederhaltedrücke werden benötigt, wenn relativ weite Hohlräume oder "Vertiefungen" verwendet werden, wobei der Hohlraum sich lateral bis hinter den Stempel erstreckt und einen großen Querschnitt hat. Das zu formende Metall "drückt zurück" oder erzeugt "Gegendruck", wenn z. B. Aluminium geformt wird. Ohne ausreichende Niederhaltekraft würde dieser Gegen­ druck das Mantelgesenk anheben und den Mantelring 26 nach oben drücken. Außerdem würden dadurch die Schwenkklauen 42 beschädigt. Als ein typisches Beispiel, bei 20 t pro 6,24 cm² mit einem Hohlraum-Querschnitt von 15×10 cm, also 150 cm², können 480 t Gegendruck auftreten.

Der Stempelhalter 14 ist mit Ausnehmungen 17 versehen, in die eine Hebevorrichtung in Eingriff kommt. Ebenso besitzt der Mantelring 26 Ausnehmungen 62 für das Abheben des Mantelrings 26.

In Fig. 4 ist eine elektrische Widerstandsheizung 62a schematisch dargestellt, die in Öffnungen (nicht dargestellt) des Mantelrings 26 untergebracht ist. Normalerweise wird die Temperatur des Mantelrings vor Beginn des Fertigungsvorgangs auf 152 bis 288°C gebracht und in diesem Temperaturbereich mittels Thermostatregelung gehalten. Nachdem die Schmiedear­ beiten angelaufen sind, absorbiert das Mantelgesenk Reibungs­ wärme vom Aluminium oder anderem Material, welches bearbeitet wird. Bei einigen Ausführungsformen kann auch Gasbeheizung verwendet werden, um den Mantelring 26 und das Mantelgesenk 24 zu beheizen.

Die Öffnung im Mantelring 26, die mit dem Mantelgesenk zu­ sammenwirkt, kann in einer typischen Anordnung eine Größe von ca. 35×45 cm und eine Konizität von 3 Grad haben. Das Man­ telgesenk 24 kann aus zwei oder drei Segmenten bestehen, um dem Bedienenden zu ermöglichen, die Segmente auseinanderzunehmen und das mittels des Verfahrens hergestellte Produkt zu entnehmen. In solchen Fällen bedarf es überhaupt keiner Konizität.

Es ist hieraus zu ersehen, daß die Vorrichtung gemäß der Er­ findung mit einer herkömmlichen Schmiedepresse einsetzbar ist, wodurch diese Funktion ausführen kann, die normalerweise nicht ohne spezialisiertere Ausrüstungen möglich sind, die jedoch wiederum Anschaffungskosten von mehr als 2 Million DM erfordern.

Statt der vertikalen Anordnung kann in einer anderen Ausführungs­ form eine horizontale, liegende Anordnung Anwendung finden.

Zeichnungslegende

10 Stößel
14 Stempelhalter/-kopf
15 Stempelklauen
16 Stempel Distanzstück
17 Ausnehmung
18 Stempel
20 Hohlraum
21 Werkstück
24 Mantelgesenk
26 Mantelring
28 Führungszapfen
29 Bohrung
30 Feder
32 Schraubbolzen
34 Gewindebohrung
36 Mutter
38 Ausnehmung
40 Aussparung
41 Spannstift
42 Spannkrallen
44 Gesenkrahmen
46 Stufe
47 Befestigungsschrauben
48 Schraube
50 Ausnehmung
53 Hydraulikzylinder
62 Ausnehmung 62a

Claims (7)

1. Schmiedepresse zum genauen, gradfreien Schmieden mit einem Stempelkopf und einem Stempel mit Stempelhalter sowie mit einem Gesenk, welches auf einem Gesenkrahmen aufliegt, wobei ein Mantelring als Niederhalter vom Stempelkopf ausgeht, dadurch gekennzeichnet, daß am Stempel­ halter (14) in relativer axialer Bewegung zum Stempelhalter (14) der Mantelring (26) angeordnet ist, wobei der Mantelring (26) mittels Schraubbolzen (32) am Stempelhalter (14) befestigt ist und über Federn (30) unter Vorspannung gehalten wird und zur Führung vom Stempelhalter (14) ausgehend Führungszapfen (28) in Bohrungen (29) des Mantelrings (26) eingreifen und daß der Mantelring (26) bei der Abwärtsbewegung des Stempels (18) das Gesenk (24) konisch umgreift.

2. Schmiedepresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Mantelring (26) Ausspa­ rungen (40) angeordnet sind, in welche von hydraulischen Zylindern (43) betätigte Spannkrallen (42) eingreifen, wobei der Mantelring (26) vertikal zum Gesenkrahmen (44) festge­ legt wird.

3. Schmiedepresse nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die hydraulischen Zylinder (43) in Verbindung mit der Abwärtsbewegung des Stempelhalters (14) in Tätigkeit treten bzw. bei der Aufwärtsbewegung des Stempelhalters die Spannkrallen (42) sich aus den Aussparungen (40) lösen.

4. Schmiedepresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Stempelhalter (14) zwischen dem Stempel (18) ein Distanzstück (16) angeordnet ist, welches mit Schrauben (47) bzw. (48) mit dem Stempel (18) bzw. mit dem Stempelhalter (14) verbunden ist, wobei Spannstifte (41) zur Führung vorgesehen sind.

5. Schmiedepresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Stempelhalter (14) und dem Mantelring (26) in symmetrischer Anordnung als Niederhalter Hydraulikzylinder (53) angeordnet sind.

6. Schmiedepresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Stempelhalter (14) Aus­ nehmungen (17) angeordnet sind, in welche eine Hebevorrich­ tung mit Spannklauen (15) eingreift.

7. Schmiedepresse nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Mantel­ ring (26) Mittel zur Beheizung, zumindest für die Beheizung vor Beginn des Schmiedevorgangs, ausgebildet sind.