DE3515759C2 - Präzisionsschmiede zum Innenprofilieren von rohrförmigen Werkstücken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Präzisionsschmiedemaschine zum Innenprofilieren von rohrförmigen Werkstücken, insbe­ sondere zur Erzeugung von Rohrabschnitten unterschiedlichen Innendurchmessers, der im Oberbegriff Patentanspruchs 1 ange­ gebenen Gattung.

Es ist bekannt, das Innenprofil von rohrförmigen Werkstücken durch Präzisionsschmieden über einen abgesetzten Dorn herzu­ stellen, um im Werkstück Innenschultern zu bilden und die Abschnitte unterschiedlichen Durchmessers einzuformen. Um das Werkstück in seiner ganzen Länge in einem Durchgang zu formen, wird es während des Schmiedens zwischen einen Spannkopf und einen Gegenhalter in Längsrichtung einge­ spannt. Bei derartigen Schmiedevorgängen werden zumeist drei Bearbeitungsphasen durchlaufen: Beim Abschmieden eines ersten Abschnitts wird der Dorn mit seinem vorderen, den kleinsten Durchmesser aufweisenden Teil ortsfest zwischen den Hämmern der Umformmaschine gehalten, während das Werk­ stück beispielsweise mit Hilfe eines den Spannkopf tragenden Schlittens über den Dorn unter ständiger Bearbeitung vor­ geschoben wird. Die Materialverdrängung erfolgt ebenso wie in der anschließenden Schlepphase vorzugsweise in Vorschubrichtung des Werkstücks. In der Schlepphase wird der Dorn mit dem Werkstück mit gleicher Geschwindigkeit mitbewegt, bis am Ende dieser Phase mindestens eine Schulter zumindest teilweise ausgebildet ist. In der letzten Be­ arbeitungsphase, in der der größte Innendurchmesser einge­ formt wird, müssen Vorkehrungen getroffen werden, die einen Materialabfluß entgegen der Vorschubrichtung ermöglichen, um eine Beschädigung der zuvor gebildeten Absatzschulter zu vermeiden.

Bei einer aus der AT 205 734 bekannten Umformmaschine der genannten Art wurde zur Ermöglichung eines Materialabflusses entgegen der Vor­ schubrichtung vorgeschlagen, das Werkstück auf der Seite des Spannkopfs über einen Kolben an einem Druckflüssig­ keitspolster abzustützen, das sich in einem von einer Pumpe über eine ein Rückschlagventil und ein Druckkonstanthalte­ ventil aufweisende Leitung gespeisten Zylinderraum aufbaut, wobei der Druck des Druckflüssigkeitspolsters beim Eintritt des Dornabsatzes in die Bearbeitungszone zwischen den Um­ formwerkzeugen durch Zuschaltung eines zweiten, auf wesentlich geringeren Druck ansprechenden Druckkonstant­ halteventils absenkbar ist. Bei dieser Konstruktion wird als nachteilig empfunden, daß die Bewegungsabläufe relativ kompliziert und ineinandergeschachtelt sind, so daß die Einstellung der Maschine erhebliche Schwierigkeiten be­ reitet. Hinzu kommt, daß der Hydrozylinder, in welchem das Druckflüssigkeitspolster ausgebildet wird, insgesamt mit dem Spannkopf gedreht wird. Dazu gehören auch die Zy­ linderanschlüsse, so daß neben den baulichen Komplikationen auch in erhöhtem Maße Betriebsstörungen auftreten können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Bewegungs­ abläufe in einer Präzisionsschmiedemaschine der eingangs angegebenen Art so zu gestalten, daß eine einfache Einstell­ möglichkeit der für eine einwandfreie Innenprofilierung der in Betracht kommenden Werkstücke erforderlichen Ver­ schiebe- und Drehvorgänge gewährleistet ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird die im Patentanspruch 1 angegebene Merkmalskombination vorgeschlagen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung geht von dem Gedanken aus, daß in den Be­ arbeitungsphasen, in denen die Materialverdrängung vorzugs­ weise in Vorschubrichtung erfolgt und in denen meist die größten Verschiebestrecken zu überwinden sind, die Ver­ schiebung wie bisher mit Hilfe eines im Maschinenbett ge­ führten Schlittens erfolgt. Sobald der Innenabsatz gebildet ist, der eine Umkehrung des Materialflusses erforderlich macht, wird im Interesse übersichtlicherer Bewegungsabläufe und einer dadurch bedingten einfacheren Einstellmöglichkeit gemäß der Erfindung vorgeschlagen, den Schlittenvorschub anzuhalten oder zu verlangsamen und statt dessen zwei von­ einander unabhängige Hydrozylinder zu verwenden, von denen der eine im wesentlichen allein den Dornvorschub und der andere ebenfalls allein die Werkstückdrehung sowie den Materialrückfluß gewährleistet.

In der Zeichnung ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung in schematischer Weise dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 einen teilweise geschnittenen Ausschnitt der Schmiedemaschine im Zustand der ersten Schmiede­ phase;

Fig. 2 die Schmiedemaschine nach Fig. 1 im Zustand der Schlepphase;

Fig. 3 die Schmiedemaschine nach Fig. 1 und 2 im Zustand der letzten Schmiedephase.

Die Präzisionsschmiedemaschine besteht im wesentlichen aus den im Maschinengehäuse 10 oszillierend gelagerten Formwerkzeugen 12 oder Hämmern, einem auf einem maschinen­ festen Bett 14 verschiebbar angeordneten Schlitten 16, einem Spannkopf 18 und einem Gegenhalter 20 zur Einspannung des rohrförmigen Werkstücks 22 sowie einem abgesetzten, sich nach hinten über ein konisches Zwischenstück 24′′ erweiternden Dorn 24 zur Innenprofilierung des Werkstücks 22.

Der Dorn 24 ist am stirnseitigen Ende einer Dornstange 26 lösbar befestigt, die an ihrem anderen Ende über den Kolben 28 eines vorzugsweise maschinenfesten Zylinders 30 hydraulisch belastbar ist. Auf dem Schlitten 16 sind zwei Hydrozylinder 32, 34 in Vorschubrichtung hintereinander angeordnet. Der vordere, sogen. Anpreßzylinder 32 weist eine rohrförmig ausgebildete Kolbenstange 36 mit einem nicht dargestellten Drehantrieb auf, auf dessen stirn­ seitiges, den Spannkopf 18 bildendes Ende das rückwärtige Ende des Werkstücks 22 aufsteckbar ist, so daß im ange­ preßten Zustand eine Drehmitnahme erfolgt. Der hintere, sogen. Dornvorschubzylinder 34 weist eine als Rohr ausge­ bildete Kolbenstange 40 auf, die durch den Kolben 36′ und die Kolbenstange 36 des Anpreßzylinders 32 hindurchgreift und gegen eine rückwärtige Schulter 42 des Dorns 24 an­ schlägt. Die Dornstange 26 greift ihrerseits durch den Kolben 40′ und das Rohr 40 des Dornvorschubzylinders 34 hindurch.

In der ersten Schmiedephase befindet sich der Dorn 24 mit seinem vorderen Teil 24′ in der Bearbeitungszone zwischen den Hämmern 12 und wird in dieser Lage durch den Hydro­ zylinder 30 ortsfest gehalten (Fig. 1). Der Werkstückvor­ schub wird hierbei ausschließlich durch den Schlitten 16 bewirkt, während sich die Kolben 36′, 40′ der beiden Zylinder 32, 34 in ihrer rückwärtigen Anschlagstellung oder in deren Nähe befinden. Das Werkstück 22 wird dabei durch den Spann­ kopf 18 unter ständiger Drehung gegen die Kraft des Gegen­ halters 20 über den Dorn 24 geschoben und dabei mit den Hämmern 12 unter Querschnittsverringerung und Ausformung des vorderen Werkstückabschnitts bearbeitet. Der Material­ fluß erfolgt in dieser Phase vorzugsweise in Vorschub­ richtung. Diese Bearbeitungsphase wird ebenso wie die weiteren Phasen beispielsweise durch einen mit einem Steuer­ nocken betätigten Grenztaster oder Endschalter beendet.

In der darauf folgenden sogenannten Schlepphase wird die Haltekraft an der Dornstange 26 aufgehoben, so daß der Dorn 24 mit dem durch den Schlitten 16 weiterbewegten Werk­ stück 22 eine kurze Strecke mitgenommen wird (Fig. 2). Geschleppt wird so lange, bis die konische Schulter des Absatzes durch das konische Zwischenstück 24′′ des Dorns zumindest teilweise geschmiedet ist. Auch in der Schlepphase erfolgt der Materialfluß vorzugsweise noch in Vor­ schubrichtung. Am Ende der Schlepphase wird der Schlitten 16 angehalten.

In der letzten Bearbeitungsphase, in welcher der größte innere Querschnitt ausgeschmiedet wird (Fig. 3), werden der Dornvorschubzylinder und der Anpreßzylinder 32 auf der Rückseite ihrer Kolben 40′, 36′′ für den weiteren Vor­ schub des Werkstücks 22 mit Hydraulikdruck beaufschlagt. Der Werkstückvorschub erfolgt nun vorzugsweise über den Dorn 24, der gegen die zuvor ausgebildete Innenschulter des Werkstücks 22 anliegt, und gegen dessen rückwärtige Schulter 42 der Dornvorschubzylinder 34 über das Rohr 40 einwirkt. Um einen ausreichenden Drehantrieb des Werkstücks 22 zu gewährleisten, wird zusätzlich der Spannkopf 18 über den Anpreßzylinder 32 gegen das rückwärtige Werkstück ge­ preßt. Die dadurch auf das Werkstück 22 ausgeübte Kraft ist jedoch wesentlich kleiner als die durch den Dornvor­ schubzylinder 34 auf den Dorn 24 ausgeübte Vorschubkraft, während die Summe dieser beiden Kräfte größer als die über den Gegenhalter 20 auf das Werkstück 22 ausgeübte Gegenkraft ist. Dadurch wird beim Umformvorgang ein Materialrückfluß ermöglicht und zugleich gewährleistet, daß das im vorderen Teil mit gleicher Geschwindigkeit wie der Dorn 24 vorge­ schobene Werkstück 22 nicht vom Spannkopf 18 abheben kann. Der Anpreßzylinder 32 und der Dornvorschubzylinder 34 können mit dem gleichen Druck von derselben Druckquelle beaufschlagt werden, wenn die Kolbenfläche des Anpreßzy­ linders 32 kleiner als die des Druckvorschubzylinders ge­ wählt wird. Aufgrund des Materialrückflusses stellt sich im Anpreßzylinder 32 insgesamt ein kleinerer Hub als im Dornvorschubzylinder 34 ein.

Claims (4)

1. Präzisionsschmiedemaschine zum Innenprofilieren von rohr­ förmigen Werkstücken, insbesondere zur Erzeugung von Rohr­ abschnitten unterschiedlichen Innendurchmessers, mit ei­ nem Spannkopf (18) und einem Gegenhalter (20) zur Werk­ stückeinspannung, wobei der Spannkopf (18) und der Gegen­ halter (20) unter Drehmitnahme des Werkstücks (22) dreh­ bar und unter Vorschub des Werkstücks verschiebbar sind, einem in das Werkstück (22) einführbaren, sich nach hin­ ten über mindestens eine vorzugsweise konische Schulter erweiternden Dorn (24), der in einer ersten Bearbeitungs­ phase mit seinem vorderen Teil (24′) in der Bearbeitungs­ zone zwischen den Werkzeugen ortsfest anhaltbar und an­ schließend bis zur Ausbildung einer Innenschulter vom be­ wegten Werkstück (22) mitnehmbar ist und der in einer weiteren Bearbeitungsphase unter Mitnahme des Werkstücks (22) bei Ermöglichung eines Materialrückflusses verschieb­ bar ist, und einem den Spannkopf (18) enthaltenden, ent­ gegen dem durch den Gegenhalter ausgeübten Druck auf einem Maschinenbett (14) verschiebbaren Schlitten (16), dadurch gekennzeichnet, daß der Spannkopf (18) an der rückseitig gegen das Werkstück (22) anpreßbaren Stirnsei­ te einer notorisch drehbaren Kolbenstange (36) oder einer motorisch angetriebenen Büchse in einer Kolbenstange ei­ nes mit dem Schlitten (16) starr verbundenen, hydraulisch betätigbaren Anpreßzylinders (32) angeordnet ist, daß auf dem Schlitten (16) zusätzlich ein mit seiner Kolbenstange (40) den Kolben (36′) des Anpreßzylinders (32) durchset­ zender und gegen eine rückwärtige Schulter (42) des Dorns (24) anliegender, hydraulisch betätigbarer Dornvorschub­ zylinder (34) starr angeordnet ist, und daß in der weite­ ren Bearbeitungsphase der Dornvorschubzylinder (34) und der Anpreßzylinder (32) mit Druck beaufschlagbar sind, wobei die Anpreßkraft des Anpreßzylinders (32) kleiner als die Vorschubkraft des Dornvorschubzylinders (34) ist und die Summe dieser Kräfte größer als die über den Gegenhalter (20) auf das Werkstück (22) ausgeübte Gegenkraft ist.

2. Präzisionsschmiedemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anpreßzylinder (32) und der Dornvorschubzylinder (34) mit dem gleichen Druck beauf­ schlagbar sind, und daß die Kolbenfläche und der Kolben­ hub des Anpreßzylinders (32) kleiner als die des Dorn­ vorschubzylinders (34) sind.

3. Präzisionsschmiedemaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Kolben (36′, 40′) des Anpreßzylinders (32) und des Dornvorschubzylinders (34) in der Phase des Werkstückvorschubs durch den Schlitten (16) an ihrem rückwärtigen Zylinderanschlag oder in dessen Nähe befinden.

4. Präzisionsschmiedemaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlittenvor­ schub im Verlauf der weiteren Bearbeitungsphase anhalt­ bar oder verlangsambar ist.