DE3704948A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines tellerventilkopfes - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines tellerventilkopfesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Tellerventil
kopfes durch Fließpressen des Schaftes und Warmumformung des Tellers
sowie eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Bei Tellerven
tilen, die als sogen. Bimetall ausgebildet sind, wird der Tellerventilkopf
mit einem kurzen Schaftteil an den eigentlichen Ventilschaft ange
schweißt. Hierzu wird der Ventilkopf aus einem zylindrischen Rohling
hergestellt, der einen geeigneten Durchmesser aufweist und auf die für
die nachfolgende Umformung geeignete Länge abgelängt wird. Sodann
wird aus diesem zylindrischen Rohling durch Fließpressen der notwendige
kurze Schaftansatz hergestellt, worauf der Rohling mit dem Schaftansatz
in eine Staucheinrichtung eingesetzt wird, bei der aus dem nach dem
Fließpressen verbleibenden dickeren Teil des Rohlings der Ventilteller
angestaucht wird.
Diese Vorgehensweise ist umständlich, wodurch die Automatisierung
erschwert wird und erfordert ein aufwendiges handling.
Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde ein Verfahren zur
Herstellung eines Tellerventilkopfes vorzuschlagen, daß eine einfache
Automatisierung erlaubt und es soll eine Vorrichtung zur Durchführung
des Verfahrens vorgeschlagen werden.
Ausgehend von einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art ist diese
Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Fertigformmatrize im
Schaftbereich und erweiterten Schaftbereich von einem erwärmten und
abgelängten zylindrischen Rohling durch Fließpressen und der Teller
bereich durch sich sofort anschließendes Stauchpressen gefüllt wird.
Hiernach wird also die aus Hartmetall bestehende Fertigformmatrize als
Fließpreßmatrize verwendet, wodurch ein Umsetzen des teilweise
bearbeiteten Rohlings nach dem Fließpressen nicht mehr erforderlich ist.
Gleichzeitig wird hierbei nicht nur das Schaftstück, sondern auch der
erweiterte Schaftbereich durch Fließpressen hergestellt. Durch den
Fließpreßvorgang auch im erweiterten Schaftbereich in der Fertigform
matrize, entsteht im Tellerbereich ein vorgestauchter Kopfrohling, der
sich durch Stauchpressen in der Fertigformmatrize zum fertigen Kopf
warmumformen läßt. Mit diesem Verfahren wird es z. B. möglich, den
fertigen Tellerventilkopf aus dem Rohling in einer einzigen Bearbei
tungsstation fix und fertig zu formen. Die Einrichtung einer separaten
Fließpreßstation ist völlig überflüssig. Es ist hierbei vorteilhaft, daß
während des Fließpressens der Rohling von einer Stempelführungsbuchse
eines Fließpreßstempels geführt wird. Ein besonderer Vorteil entsteht
dann, wenn die Stauchgeschwindigkeit während des Stauchvorganges
geregelt wird, derart, daß die Stauchgeschwindigkeit immer unterhalb
der Entfestigungsgeschwindigkeit bleibt. Es ist nämlich zu beachten, daß
durch den Stauchvorgang eine Verfestigung des Werkstoffes und damit
sehr hoher Kraftbedarf auftritt. Die Wärme entfestigt jedoch den
Werkstoff auch alsbald wieder. Die Entfestigung geschieht hierbei umso
langsamer, je weiter fortgeschritten der einzelne Stauchvorgang ist. Die
Entfestigungsgeschwindigkeit ist hierbei die Stauchgeschwindigkeit, bei
der der Werkstoff gerade noch genügend Zeit hat sich zu entfestigen.
Wird diese Stauchgeschwindigkeit nicht überschritten, so ist der
Kraftbedarf für den Stauchvorgang bedeutend vermindert. Hierzu muß
beachtet werden, daß sich diese Stauchgeschwindigkeit mit zunehmendem
Stauchweg nach einer Exponentialfunktion vermindert. Es müssen also
die Förderströme der die Stauchzylinder treibenden Pumpen entspre
chend geregelt werden.
Eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung weist eine
in einem Stützrahmen angeordnete Fertigformmatrize für den Teller
vetilkopf auf mit einem zylindrischen Führungsbereich auf der Teller
seite, sowie einen kraftbetätigten Ringkolben, der in den Führungsbe
reich paßt und in dessen Innenbereich ein Rohling einsetzbar ist auf
einen koaxial angeordneten, kraftbetätigten Fließpreßstempel, wobei der
Fließpreßstempel sowohl zusammen mit dem Ringkolben axial verschieb
bar als auch relativ zu diesem axial verschiebbar ist. Der eingesetzte
Rohling kann nun einfach zusammen mit dem Ringkolben und dem Fließ
preßstempel bis in eine erste Station gefahren werden, bei der der
Ringkolben in den Führungsbereich der Fertigformmatrize eingetaucht
ist. Die Eintauchtiefe ist hierbei gerade genügend groß, um ausreichend
Führung am Rohling für den Fließpreßvorgang zu gewährleisten. Der
Fließpreßvorgang erfolgt nun so lange, bis die Stirnseite des Fließpreß
stempels sich in gleicher Ebene mit der Stirnseite des Ringkolbens be
findet, so daß in diesem Bereich dann eine einzige geschlossene Fläche
entsteht. Es werden dann Ringkolben und Fließpreßstempel in dieser
relativen Lage zueinander gemeinsam weiterbewegt, so daß durch diesen
Stauchpreßvorgang der Tellerbereich der Fertigformmatrize vollständig
mit Werkstoff aufgefüllt und dadurch der fertige Ventilkopf hergestellt
wird.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung
werden n den Unteransprüchen 4 bis 10 beschrieben. Es soll im Rahmen
der Erfindung hiernach insbesondere ein günstiger Aufbau der Einrich
tung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erreicht
werden, der eine gute Beherrschbarkeit des Fließpreßprozesses und des
Stauchpressens ermöglicht. Weiter wird auch eine komibinierte Benutzung
von an sich für einen Einzelschritt zwingend notwendiger Bauteile
angestrebt, um die Anzahl der notwendigen Bauteile gering zu halten und
einen höheren Ausnutzungsgrad der vorhandenen Bauteile zu erreichen.
Ein Beispiel hierfür ist die Benutzung der Stempelführungsbuchse des
Fließpreßstempels einerseits als kraftbetätigten Ringkolben und
andererseits als Führung für den Rohling.
Weiterhin soll mit der Erfindung die gesamte Einrichtung so gestaltet
werden, daß sie einerseits reparaturfreundlich und andererseits leicht auf
andere Größen oder Formen umgerüstet werden kann. Gleichzeitig soll
die Einrichtung kräftemäßig in sich geschlossen sein, so daß äußere
Bauelemente zur Kraftaufnahme überflüssig werden.
Die Erfindung soll nun anhand der Zeichnungen näher
erläutert werden. Es zeigt
Fig. 1 Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Einrichtung,
Fig. 2 vergrößerte Darstellung des Arbeitsbereichs nach
Fig. 1,
Fig. 3 Hydraulikschaltplan.
Ein Stützrahmen 8 als oberer Riegel sowie eine Traverse 15 sind in sich
gegenüberliegender Anordnung und mit Abstand zueinander durch
Zuganker 16 miteinander verbunden. Der Stützrahmen 8 weist eine
zentrale Bohrung 27 auf, die als Stufenbohrung ausgebildet sein kann. Im
oberen Teil der Bohrung kann ein Ausstoßzylinder 28 angeordnet sein mit
einem Ausstoßer 29, wobei der Ausstoßzylinder 28 und der Ausstoßer 29
die Funktion hat ein fertiges Werkstück aus der Fertigformmatrize 1
auszustoßen. Hierbei ist die Fertigformmatrize 1 koaxial zum Austoß
zylinder 28 in der Stufenbohrung 27 des Stützrahmens 8 angeordnet.
Die Fertigformmatrize 1 weist einen Schaftbereich 2 und einen
erweiterten Schaftbereich 3 auf sowie einen Tellerbereich 5, der sich in
einen zylinderischen Führungsbereich 9 fortsetzt. Zur Anpassung der
axialen Lage kann die Fertigformmatrize 1 in der zentralen Bohrung 27
auf eine Distanzscheibe 30 aufgesetzt sein und zur Anpassung unter
schiedlicher Durchmesser in eine entsprechend eingesetzte Büchse 31,
die ebenfalls aus Hartmetall sein kann und so eine Hartmetallpanzerung
bildet, eingeschoben sein. Die Büchse 31 ist auswechselbar und dient
dazu unterschiedliche Durchmesser der Fertigformmatrize 1 auszuglei
chen, so daß die Fertigformmatrize 1 immer sicher und fest in der
zentralen Bohrung 27 angeordnet ist. Der Einfachheit halber ist in Fig.
1 die Buchse 31 nicht mehr gezeichnet.
Die Traverse 8 ist weiter im Bereich der zentralen Bohrung 27 von
Kühlkanälen 32 durchzogen, durch welche beliebiges Kühlmittel hindurch
geleitet werden kann, um im notwendigen Umfang Wärme abzutranspor
tieren.
Der Stützrahmen weist weiter zwei parallel zur Arbeitsrichtung und zur
Achse der Fertigformmatrize 1 beidseitig der Fertigformmatrize 1
angeordnete fluidbetätigte Zylinder 19 und 20 mit den Kolbenstangen 17
und 18 auf. Die Stirnflächen 21 und 22 der Kolbenstangen 17 und 18
ragen mindestens in einer Endlage der Kolbenstangen 17 und 18 in den
Arbeitsraum 33 der Einrichtung hinein und bilden in dieser Lage einen
Anschlag, mit dem die axiale Verfahrbewegung einer Stempelführungs
buchse 6 in einer ersten Stufe begrenzt wird, so daß hierdurch die
Stempelführungsbuchse 6 in einer ersten Stellung positioniert wird. Es
kann weiter noch ein Haltering 34 vorgesehen sein, mit dem die
Fertigformmatrize 1 gehalten wird. In Fig. 2 ist der Einfachheit halber
ein solcher Haltering 34 nicht mehr gezeichnet.
Um die Kolbenstangen 17 und 18 auszufahren, werden die fluidbetätigten
Zylinder 19 und 20 über die Druckanschlüsse 35 mit dem Druck P 3
beaufschlagt. Werden die Druckanschlüsse 35 entlastet, so können die
Kolbenstangen 17 und 18 einfach eingeschoben werden. Der Zylinderhub
der fluidbetätigten Zylinder 19 und 20 kann hierbei so bemessen sein,
daß in der ausgefahrenen Endlage die eine Anschlagfläche bildenden
Stirnflächen 21 und 22 in der richtigen Anschlagslage sind.
Die Traverse 15 trägt in koaxialer Anordnung zwei ebenfalls fluidbe
tätigte Betätigungszylinder 13 und 14, deren entsprechend koaxial
zueinander angeordnete Kolbenstangen 11 und 12 teleskopartig
ineinander verschachtelt sind, wobei die Kolbenstange 11 die innere und
die Kolbenstange 12 die äußere Kolbenstange bildet. Das Gehäuse 14′
des Betätigungszylinders 14 ist hierbei direkt an der Traverse 15
befestigt. Auf der dem Arbeitsraum 33 abgewandten äußeren Seite ist
der Betätigungszylinder 14 abgedeckt von einer dichtenden Zwischen
platte 36, auf der das Gehäuse 13′, ausgebildet als Zylinderrohr mit
Flansch und Deckel, koaxial zum Gehäuse 14′, ausgebildet als Zylinder
rohr angeordnet ist. In dieser Anordnung ist die Kolbenstange 11
verbunden mit einem Kolben 37 und die Kolbenstange 12 verbunden mit
einem Kolben 38. Im Betätigungszylinder 14 ist noch eine Distanzbüchse
39 koaxial zur Kolbenstange 12 und diese umfassend angeordnet, mit der
der axiale Weg des Kolbens 38 und damit die Länge des Ausfahrweges
für die Kolbenstange 12 begrenzt wird, die aber auch die Kolbenstange
12 radial führen kann.
Bei der Hubbewegung wird die Kolbenstange 12 einerseits im Gehäuse
14′ vom Kolben 38 und andererseits vom Abdeckring 40 radial geführt.
Innerhalb der Kolbenstange 12 wird die Kolbenstange 11 mittels der
Buchsen 41 und 42 radial geführt. Hierbei ist die vordere Stirnseite der
Buchse 41 abgedeckt von einem an der Kolbenstange 12 befestigten
Mitnehmerring 23, der die Kolbenstange 11 umfaßt. Ein ringförmig
ausgebildetes Gegenstück 24 ist an der vorderen Stirnseite der
Kolbenstange 11 befestigt und weist einen Außendurchmesser auf, der
größer ist als der Durchmesser der Kolbenstange 11, so daß das
Gegenstück 24 den Mitnehmerring 23 radial teilweise überdeckt. Dies
bedeutet daß dann, wenn die Kolbenstange 12 axial in Richtung des
Arbeitsraumes 33 verschoben wird, der Mitnehmerring 23 zur Anlage am
Gegenstück 24 kommt und ab dann die Kolbenstange 11 mitschleppt.
Die Kolbenstange 11 weist an dem dem Arbeitsraum 33 zugewandten
stirnseitigen Ende eine axial gerichtete Bohrung 43 auf, in welche ein
Fließpreßstempel 7 mit einem Schaftstück 44 eingesetzt ist. In der
Bohrung 43 stützt sich das Schaftstück 44 auf einer Ausgleichsscheibe 45
ab. Mittels der Dicke der Ausgleichsscheibe 45 kann die exakte axiale
Lage des Fließpreßstempels 7 bestimmt werden.
Das im Durchmesser gegenüber dem Durchmesser des Fließpreßstempels
7 dickere Schaftstück 44 wird vom Gegenstück 24, das eine entspre
chende, nicht näher bezeichnete Bohrung für den Führungsstempel 7 auf
weist, in der Bohrung 43 gehalten. Um die exakte relative Lage der
Kolbenstange 12 und der Kolbenstange 11 in axialer Richtung
zueinander für den Augenblick der Mitnahme der Kolbenstange 11 durch
die Kolbenstange 12 zu bestimmen, ist zwischen dem Mitnehmerring 23
und dem Gegenstück 24 noch ein Distanzring 46 lose auf die Kolben
stange 11 aufgesetzt.
Die Kolbenstange 12 weist an ihrem dem Arbeitsraum 33 zugewandten
stirnseitigen Ende ein Tragstück 47 auf, welches die Stempelführungs
buchse 6 trägt, die in eine entsprechende Ausnehmung 48 eingesetzt ist.
Hierbei kann diese Stempelführungsbuchse 6, wie in Fig. 2 dargestellt,
über einen Haltering 49 oder, wie in Fig. 1 dargestellt, direkt am
Tragstück 47 befestigt sein. Das Tragstück 47 weist eine Bohrung 50 für
den Fließpreßstempel 7 auf. Eine entsprechende Bohrung weist auch die
Stempelführungsbuchse 6 auf, die den Fließpreßstempel 7 führen soll.
Die Stempelführungsbuchse 6 weist hierbei einen dem Arbeitsraum 33
zugewandten Ringkolben 10 auf, dessen Innenbohrung der nicht näher
bezeichneten Bohrung der Stempelführungsbuchse 6 entspricht und
dessen Außendurchmesser passend zum Durchmesser des zylindrischen
Führungsbereichs 9 der Fertigformmatrize 1 gewählt ist.
Zur Herstellung eines Tellerventilkopfes wird ein bereits auf Länge
abgeschnittener und auf die notwendige Temperatur erhitzter Rohling 4,
der einen Durchmesser entsprechend dem Durchmesser des Fließpreß
stempels 7 aufweist, in den Freiraum der Stempelführungsbuchse 6
aufgesetzt, so daß er auf dem zurückgezogenen Fließpreßstempel 7
aufliegt und hierbei etwas über den Stirnbereich des Ringkolbens 10
übersteht, so wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. Die Druckanschlüsse 35
werden mit dem Druck P 3 beaufschlagt, so daß die Kolbenstangen 17
und 18 der fluidbetätigten Zylinder 19 und 20 in ihre äußere Endlage
fahren, wie dies sowohl in Fig. 1 als auch in Fig. 2 dargestellt ist. Das
Gehäuse 14′ des Betätigungszylinders 14 weist am unteren Ende einen
Druckanschluß auf, der mit dem Druck P 1 eines Strömungsmediums
beaufschlagt wird, so daß der Kolben 38 und damit die Kolbenstange 12
ausgetrieben werden. Hierbei wird über den Mitnehmerring 23 und dem
Gegenstück 24 die Kolbenstange 11 mitgeschleppt. Hierdurch wird die
relative Lage zwischen Stempelführungsbuchse 6 und dem darin
angeordneten Fließpreßstempel 7 beibehalten. Durch die Bewegung der
Kolbenstange 12 wird der Ringkolben 10 der Stempelführungsbuchse 6 in
den zylindrischen Führungsbereich 9 der Fertigformmatrize 1 einge
fahren so weit, bis die Stirnfläche 51 zur Anlage an den Stirnflächen 21
und 22 der Kolbenstangen 17 bzw. 18 kommt. Es liegt dann eine
Situation vor, wie sie in Fig. 2 dargestellt ist. In dieser Stellung weist
die Gegenfläche 26 des Gegenstücks 24 und eine innere Anschlagfläche
25 des Tragstücks 47 den Abstand 52 zueinander auf. Weiterhin besteht
zwischen der Stirnfläche 54 der Buchse 31 oder der Fertigformmatrize 1
und einer Anschlagfläche 55 an der Stempelführungsbuchse 6 der Abstand
53. Der Rohling 4 befindet sich dann in der in Fig. 2 dargestellten Lage
einerseits zum Teil in der Stempelführungsbuchse 6 und andererseits
zum Teil in der Fertigformmatrize 1. Das Werkstoffvolumen des Rohlings
4 ist durch Berechnung oder Versuch so abgestimmt, daß es den
formgebenden Hohlraum der Fertigformmatrize 1 vollständig ausfüllt zur
Bildung des fertigen Werkstückes.
Zur Durchführung des Fließpreßvorganges wird nunmehr der Betätigungs
zylinder 13 über den unteren Druckanschluß mit einem Druck P 2 auf der
der Kolbenstange 11 abgewandten Seite des Kolbens 37 beaufschlagt und
hierdurch die Kolbenstange 11 ausgetrieben solange bis der Abstand 52
zu Null wird und damit die Flächen 26 und 25 aneinander anliegen. In
diesem Zustand liegt die vordere Stirnfläche des Fließpreßstempels 7 in
einer Ebene mit der vorderen Stirnfläche des Ringkolbens 10, so daß
eine geschlossene Fläche entstanden ist. In diesem Zustand ist vom
Rohling 4 der Schaftbereich 2 und der erweiterte Schaftbereich 3 durch
den eben beschriebenen Fließpreßvorgang bereits vollständig ausgefüllt
und es hat sich im Tellerbereich 5 ein verdickter Bereich, aus dem später
der Teller geformt wird, gebildet. Zur Formung des Ventiltellers wird nun
beispielsweise der Druck P 3 weggenommen, so daß die Kolbenstangen 17
und 18 leicht eingedrückt werden können. Hierdurch überwiegt die Kraft
der Kolben 38 und 37, getrieben durch die Drücke P 1 und P 2, so daß
nunmehr Fließpreßstempel 7 und Ringkolben 10 gemeinsam um den
Betrag 53 vorwärts fahren, so lange, bis dieser Betrag zu Null wird, also
die Anschlagfläche 55 der Stempelführungsbuchse 6 an der Stirnfläche 54
der Buchse 31 bzw. der Fertigformmatrize 1 anliegt. Damit ist der
Tellerventilkopf fertig geformt.
Es ist nicht zwingend erforderlich, daß zur Fertigformung des Teller
ventilkopfes der Druck P 3 vollständig weggenommen wird. Es ist auch
möglich die Drücke P 1 und P 2 entsprechend zu erhöhen, so daß die
Kolbenstangen 18 und 17 gegen den Druck P 3 eingdrückt werden. Über
eine Regelung der Druckhöhe der Drücke P 3 bzw. P 1 und P 2 kann auch
die Fließpreßgeschwindigkeit und die Stauchgeschwindgkeit und die Stauchgeschwindigkeit sowohl
allgmein als auch während der Arbeitsvorganges geregelt werden.
Hierdurch können Fließwiderstände, Verformungswiderstände und
Gefügebildung beeinflußt werden.
Die durch den Fließpreßvorgang und den Stauchvorgang entstehenden
Kräfte werden über die Zuganker 16 zwischen Traverse 15 und
Stützrahmen 8 kurzgeschlossen. Hierzu sind beispielsweise die Zuganker
16 durch entsprechende Bohrungen in Traverse 15 und Stützrahmen 8
hindurchgeführt und auf der Rückseite über Muttern 56 gekontert.
Soll die Einheit nach Durchführung des Arbeitsprozesses wieder in die in
Fig. 1 gezeichnete Ausgangslage zurückgeführt werden, so werden die
Druckanschlüsse P 1 und P 2 einfach entlastet. Ein Druckanschluß P 4
steht mit entsprechendem Druck immer an und hält über die Leitungen
57 und 58 die Zylinder 13 und 14 immer mit entsprechendem Druck
gefüllt. Werden also die Anschlüsse P 1 und P 2 entlastet, so überwiegt
der Druck aus dem Anschluß P 4, so daß die Kolben 37 und 38 und damit
ihre Kolbenstangen 11 und 12 in die Ausgangslage zurückkehren.
Gleichzeitig kann das über den Druckanschluß P 4 zugeführte Fluid auch
zur Wärmeabfuhr am Gerät selbst und insbesondere an den Werkzeugen
benutzt werden. Hierzu kann das im Zylinder 14 aus der Leitung 57
austretende Öl über die Leitung 59 zum Tragstück 47 geführt und dort in
geeigneter Weise für den notwendigen Abtransport von Wärme durch das
Tragstück 47 hindurchgeleitet werden. Um einen zu hohen Massedurch
satz und damit einen zu großen Druckabfall im Zylinder 14 zu
verhindern, ist in die Leitung 59 eine konstante Drossel 60 (Fig. 2)
eingesetzt.
Das als Kühlmittel verwendete Druckmittel wird also über die Leitung 59
durch die konstante Drossel 60 und danach zur Kühlung durch das
Tragstück 47 geführt und anschließend über die Leitung 61 und 62 in
eine Ausnehmung 63 der Distanzbüchse 39 geführt. Gleichzeitig kann
über die Leitung 62 das Kühlmittel aber auch in den Freiraum 64
zwischen Kolbenstange 12 und Kolbenstange 11 geführt werden. Da die
Leitung 61 und 62 aber eine Rückführleitung ist, liegt dort ein
gegenüber dem Potential P 4 bedeutend niedrigeres Potential an. Es wird
daher das über die Leitung 61 und 62 in die Ausnehmung 63 rückgeführte
Öl über eine Bohrung 65 in der Wandung der Distanzbuchse 39 in eine
äußere Ausnehmung 66 und von dort über die Leitung 67 nach außen bzw.
in den Tank zurückgeführt. Die Leitung 67 stellt hierbei den Anschluß P
5 dar.
Das Potential P 4 wird über die Leitung 58 auch in den Zylinder 13
geführt. Zur Kühlung des Fließpreßstempels 7 wird das über die Leitung
58 in den Zylinderraum 13 gelieferte Medium durch eine Querbohrung 68
in der Kolbenstange 11 in die in der Achse der Kolbenstange 11
verlaufende Längsbohrung 69 gedrückt. In der Bohrung 69 ist wieder eine
Konstantdrossel 70 (Fig. 2) angeordnet, um einen zu starken Druckab
fall des Potentials P 4 zu verhindern. Hinter der Konstantdrossel 70 wird
das Kühlmedium über die nur angedeuteten Leitungen 71 und 72 (Fig.
2) durch den Fließpreßstempel 7 und von dort zurück in die Leitung 73
geführt, die in einer Querbohrung 74 der Kolbenstange 11 endet. Bei
Bedarf kann die Querbohrung 74 in einer Umfangsrille 75 münden. Die
Leitung 73 ist an ihrem der Querbohrung 74 gegenüberliegenden Ende
mit einem Leitungsstopfen 76 verschlossen. Durch die Querbohrung 74
tritt das Kühlmittel in den Zwischenraum zwischen Kolbenstange 12 und
Kolbenstange 11 und kann damit über die Leitung 62 in bereits
beschriebener Weise zum Anschluß P 5 zurückkehren.
Die Lage der Einrichtung im Raum ist vorzugsweise die wie in Fig. 1
und 2 dargestellt. Eine solche Lage ist jedoch lediglich vorteilhaft, nicht
aber zwingend. Im Prinzip kann jede beliebige Raumlage von der
Einrichtung eingenommen werden.
Ist ein Werkstück fertig bearbeitet und die Einrichtung wieder in der in
Fig. 1 dargestellten Ausgangslage zurückgefahren, so kann der Ausstoß
zylinder 28 betätigt werden, so daß mittels des Ausstoßers 29 das
Werkstück aus der Fertigformmatrize 1 ausgestoßen wird. Der Ausstoß
zylinder 28 mit dem Ausstoßer 29 kann hierbei von beliebiger Bauart
sein. Die gesamte Einrichtung als solche kann beispielsweise an der
Traverse mit einem beliebig gestalteten Ständer verbunden sein, so daß
die Einrichtung an einem Fundament oder an anderen Maschinen oder
Maschinengruppen befestigbar ist. Die Mittel, mit denen die gesamte
Einrichtung an beliebigen anderen Baugruppen oder an einem Fundament
befestigt wird, sind nicht Gegenstand der Erfindung. Ihre Gestaltung liegt
im Belieben des durchschnittlichen Fachmannes.
In Fig. 3 ist ein Hydraulikschaltplan einer Hydraulikeinrichtung gezeigt,
mit der die erfindungsgemäße Einrichtung betrieben werden könnte. Es
treibt hier ein Drehstrommotor MO die Regelpumpen HP 1 und HP 2, die
jeweils über elektrische Stellmagnete YHP 1 und YHP 2 verfügen. Die
genannten elektrischen Stellmagnete YHP 1 und YHP 2 können z. B. von
einer nicht näher dargestellten Maschinensteuerung gesteuert werden, so
daß die Förderleistungen der Regelpumpen HP 1 und HP 2 während des
Betriebes in beliebiger Weise geregelt werden können. Dies ist wichtig,
um die Verfahrgeschwindigkeit der Arbeitswerkzeuge, die von der
Förderleistung dieser Pumpen abhängt, in gewünschter Weise während
des Betriebes zu regeln, beispielsweise nach einer Exponentialfunktion
derart, daß die Verfahrgeschwindigkeit mit fortschreitendem Verfahrweg
nach dieser Exponentialfunktion sich verlangsamt. Eine solche Regelung
ist beispielsweise erforderlich, um immer unterhalb der Entfestigungsge
schwindigkeit zu bleiben und damit die Stauchkräfte zu reduzieren.
Die Pumpen HP 1 und HP 2 sind weiterhin jeweils über eine sogenannte
Druckabschneidung AHP 1 und AHP 2 gesichert.
Die Hydraulikanlage weist zwei Hydraulikspeicher HS 1 und HS 2 auf, die
die Potentiale P 3 und P 4 bestimmen und über die Drosseln 60, 70 den
Kühlkreislauf der Werkzeuge versorgen. Während der Werkstückwechsel
zeit wird der Füllungszustand der genannten Hydraulikspeicher ergänzt.
Gefüllt wird der Hydraulikspeicher HSP 1 dadurch, daß die entsprechen
den Vorspannventilen zugeordneten Steuerventile in entsprechende
Schaltstellung gebracht werden. Nach dem Schaltplan Fig. 3 müssen die
Magnete der zugeordneten Steuerventile Y 1.1 und Y 1.2 in der darge
stellten Schaltstellung verbleiben. Es ist dies die Schaltstellung, die sie
bei stromlosem Zustand einnehmen. Die entsprechenden Schaltmagnete Y
1.0 und Y 1.3 hingegen müssen umgekehrt geschaltet werden, also in den
Schaltzustand gebracht werden, den sie bei Anlage einer entsprechenden
Spannung einnehmen. Dies bedeutet beispielsweise, daß durch die
Schaltung von Y 1.3 der Steuerdruck nicht mehr anliegt, so daß das
zugeordnete Ventil durchflossen werden kann.
Der Hydraulikspeicher HSP 2 wird gefüllt durch Schaltung der Magnete Y
2.0 und Y 2.1, während Magnet Y 2.2 in der dargestellten Ruhelage
verbleibt.
Der Proportionalmagnet YHP 1 an der Regelpumpe HP 1 kann über eine
Steuerung einen Sollwert erhalten für die Füllmenge. Der Druckzustand
der Hydraulikspeicher HS 1 und S 2 wird überwacht durch die Druck
schalter SP 4 bzw. SP 3.
Zur Durchführung der notwendigen Arbeitsbewegung muß die Regel
pumpe HP 1 mit einer bestimmten Förderleistung arbeiten. Diese wird
als Sollwert über den Proportionalmagneten YHP 1 eingesteuert. Ebenso
werden die Schaltmagnete Y 1.0 und Y 1.3 geschaltet, während die
Schaltmagnete Y 1.1 und Y 1.2 in ihrer Nullstellung verbleiben.
Hierdurch fördert die Pumpe HP 1 Öl in die Leitung P 1, dessen Druck
vom Druckbegrenzungsventil HP 1 begrenzt wird. Hierdurch fährt die
Kolbenstange 12 des Zylinders 14 aus und schleppt hierbei die
Kolbenstange 11 des Zylinders 13 mit. Hierbei ist das Druckbegrenzungs
ventil AP 1 so eingestellt, daß dann, wenn die Kolbenstange 12 mit der
Stirnfläche 51 an den Stirnflächen 21 bzw. 22 der Kolbenstangen 17 und
18 zur Anlage kommt, die Kolbenstangen 17 bzw. 18 nicht in ihre zuge
ordneten Zylinder 19 und 20 eingedrückt werden können. Die von den
Kolbenstangen 17 und 18 gemeinsam erzeugte Kraft muß also größer
sein als die von der Kolbenstange 12 ausgeübte Gegenkraft. Damit
kommt die Kolbenstange 12 zum Stillstand sobald das Tragstück 47 mit
seiner Stirnfläche 51 an den Stirnflächen 21 und 22 der Kolbenstangen
17 und 18 anliegt. Es ist dann eine Stellung nach Fig. 2 erreicht.
Die Kolbenstange 11 fährt nun weiter. Hierzu wird dem Proportional
magnet YHP 2 ein entsprechender Sollwert zur Einstellung der Förder
leistung der Pumpe HP 2 vorgegeben und es wird der Schaltmagnet YX 2.0
und Y 2.2 geschaltet, während Y 2.1 in Ruhestellung bleibt.
Ist nun der Abstand 52 durchfahren, so daß die innere Anschlagfläche 23
und die Gegenfläche 26 gegeneinander liegen, so erfolgt eine Umschal
tung. Es werden dann die Steuermagnete Y 1.1 und Y 1.2 in die aktive
Lage geschaltet. Es ist dies die andere Lage als die, die in Fig. 3
dargestellt ist. Hierdurch werden die Kolbenstangen 12 und 11 weiter
ausgefahren mit einer Geschwindigkeit, die von der Förderleistung der
Pumpen HP 1 und HP 2 abhängt. Diese Förderleistung wird über die
Proportionalmagnete YHP 1 und YHP 2 von der nicht dargestellten
Maschinensteuerung in gewünschter Weise geregelt. Hierdurch wird vom
Fließpreßstempel 7 und vom Ringkolben 10 gemeinsam der Abstand 53
als Stauchweg durchfahren. Danach hat dann das Werkstück die
gewünschte Stauchung erhalten und es fällt die gesamte Schaltung
zurück in die Nullposition. Es ist zu beachten, daß während des
Durchfahrens der Strecke 53 die entsprechenden Druckabschneidungen
die auftretenden Kräfte begrenzen.
- Liste der verwendeten Bezugszeichen
1 Fertigformmatrize, Hartmetall
2 Schaftbereich
3 erweiterter Schaftbereich
4 Rohling (zylindrisches Werkstück)
5 Tellerbereich
6 Stempelführungsbuchse
7 Fließpreßstempel
8 Stützrahmen (oberer Riegel)
9 zylindrischer Führungsbereich
10 Ringkolben
11 Kolbenstange
12 Kolbenstange
13 Betätigungszylinder
13′ Gehäuse (Zylinderrohr mit Flansch und Deckel)
14 Betätigungszylinder
14′ Gehäuse (Zylinderrohr)
15 Traverse
16 Zuganker
17 Kolbenstange
18 Kolbenstange
19 fluidbetätigter Zylinder
20 fluidbetätigter Zylinder
21 Stirnfläche
22 Stirnfläche
23 Mitnehmerring
24 Gegenstück
25 innere Anschlagfläche
26 Gegenfläche
27 zentrale Bohrung
28 Ausstoßzylinder
29 Ausstoßer
30 Distanzscheibe
31 Büchse
32 Kühlkanäle
33 Arbeitsraum
34 Haltering
35 Druckanschlüsse
36 Zwischenplatte
37 Kolben
38 Kolben
39 Distanzbuchse
40 Abdeckring
41 Buchse (obere Führungsbuchse der inneren Kolbenstange)
42 Buchse (untere Führungsbuchse der inneren Kolbenstange)
43 Bohrung
44 Schaftstück
45 Ausgleichsscheibe
46 Distanzring
47 Tragstück
48 Ausnehmung (Zentrierbohrung)
49 Haltering
50 Bohrung
51 Stirnfläche
52 Abstand (Fließpreßweg)
53 Abstand (Stauchweg)
54 Stirnfläche
55 Anschlagfläche
56 Kontermutter
57 Leitung
58 Leitung
59 Leitung
60 Drossel
61 Leitung
62 Leitung
63 Ausnehmung
64 Freiraum
65 Bohrung
66 äußere Ausnehmung
67 Leitung
68 Querbohrung
69 Längsbohrung
70 Konstantdrossel
71 Leitung
72 Leitung
73 Leitung
74 Querbohrung
75 Umfangsrille
76 Leitungsstopfen
Hydraulikpotentiale
p 1 führt den äußeren Zylinder
p 2 führt den inneren Zylinder
p 3 spannt die Anschlagzylinder 19 und 20 vor
p 4 spannt den inneren und äußeren Zylinder vor
p 5 spannt den Rückfluß zum Tank vor
p 4 über die Drosseln 60 und 70 mit p 5 verbunden (Kühlkreislauf)
Claims (11)
1. Verfahren zur Herstellung eines Tellerventilkopfes durch Fließ
pressen des Schaftes und Warmumformung des Tellers, dadurch
gekennzeichnet, daß eine Fertigformmatrize (1) im Schaftbereich (2)
und erweiterten Schaftbereich (3) von einem erwärmten und
abgelängten Rohling (4) durch Fließpressen und der Tellerbereich (5)
durch sich sofort anschließendes Stauchpressen gefüllt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während
des Fließpressens der Rohling (4) von einer Stempelführungsbuchse
(6) eines Fließpreßstempels (7) geführt wird.
3. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Stauchgeschwindigkeit während des
Stauchvorganges geregelt wird, derart, daß die Stauchgeschwindig
keit immer unterhalb der Entfestigungsgeschwindigkeit des zu
stauchenden Werkstoffes bleibt.
4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach mindestens einem
der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine in einem
Stützrahmen (8) angeordnete Matrize (1) für den Tellerventilkopf mit
einem zylindrischen Führungsbereich (9) auf der Tellerseite sowie
durch einen kraftbetätigten Ringkolben (10), der in den Führungs
bereich (9) paßt und in dessen Innenbereich ein Rohling (4)
eingesetzt wird auf einem koaxial angeordneten, kraftbetätigten
Fließpreßstempel (7), wobei der Fließpreßstempel (7) sowohl
zusammen mit dem Ringkolben (10) axial verschiebbar als auch
relativ zu diesem axial verschiebbar ist.
5. Einrichtung mindestens nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der Ringkolben (10) als Teil der Stempelführungsbuchse (6) für
den koaxial eingesetzten Fließpreßstempel (7) dient.
6. Einrichtung mindestens nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß sowohl Ringkolben (10) als auch Fließpreßstempel (7) als
austauschbare Einsätze an zugeordneten Kolbenstangen (11, 12) von
koaxial geschachtelten Betätigungszylindern (13, 14) ausgebildet sind.
7. Einrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Betätigungszylinder (13, 14) von einer
Traverse (15) getragen werden, die über Zuganker (16) mit dem
Stützrahmen (8) verbunden ist.
8. Einrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß ein verstellbarer Anschlag vorgesehen ist, der
ein Einfahren der Kolbenstange (12) und damit der an ihr
befestigten Stempelführungsbuchse (6) mit Ringkolben (10) in zwei
verschiedene Endlagen ermöglicht.
9. Einrichtung mindestens nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß als verstellbarer Anschlag die Kolbenstange (17, 18) mindestens
eines fluidbetätigten Zylinders (19, 20) verwendet wird, dessen
Stirnfläche (21, 22) bei ausgefahrener Kolbenstange einen Anschlag
für eine erste Endlage bildet.
10. Einrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (12) einen Mitnehmer (23)
aufweist, der mit einem der Kolbenstange (11) zugeordneten
Gegenstück (24) zusammenarbeitet.
11. Einrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (12) eine innere Anschlag
fläche (25) für eine entsprechende Gegenfläche (26) der Kolben
stange (11) aufweist.
Priority Applications (6)
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