DE3706193A1 - Hydraulische kaltfliesspresse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Kaltfließpresse mit Ständer und Druckflüssigkeits-Antrieb, bei der ein auswechelba­ res Werkzeugteil an einer hin- und herbewegbaren Platte ange­ bracht ist, ein weiteres auswechselbares Werkzeugteil an einem ortsfesten Tisch sitzt, die gegeneinander gefahrenen Werkzeug­ teile ein gehäuseartig geschlossenes Werkzeug bilden, für die Hin- und Herbewegung an der Platte eine am Ständer angebrachte Kolben-Zylinder-Einrichtung angreift, dem Tisch ein mittels einer am Ständer angebrachten Kolben-Zylinder-Einrichtung hin­ und herbewegbarer Auswerfer zugeordnet ist, eine Arbeits-Kolben- Zylinder-Einrichtung zur Ausübung von Umformdruck am Ständer vorgesehen ist, und der Arbeits-Kolben-Zylinder-Einrichtung ein gesteuertes Hauptventil vorgeordnet ist, wobei die an der Plat­ te angreifende Kolben-Zylinder-Einrichtung das Werkzeug ohne Verformung eines darin befindlichen Werkstückes schließt und für das Kaltfließpressen geschlossen hält, und ein in das ge­ häuseartige Werkzeug eindringender, das Kaltfließpressen des Werkstückes bewirkender, auswechselbarer Preßdorn von der Ar­ beits-Kolben-Zylinder-Einrichtung beaufschlagt ist.

Eine bekannte (DE-PS 21 41 980) Kaltfließpresse ist hinsicht­ lich des Werkzeuges mehrstufig ausgebildet. Die an der Platte angreifende Kolben-Zylinder-Einrichtung dient auch als Arbeits- Kolben-Zylinder-Einrichtung und schließt das Werkzeug unter Kaltfließpressen der in dem Werkzeug befindlichen Werkstücke. Das Hauptventil wird für das Schließen des Werkzeuges und das Kaltfließpressen geöffnet sowie geschlossen, wenn das Werkzeug geschlossen und damit das Kaltfließpressen beendet ist. Nachtei­ ligerweise wird das Werkstück in mehreren Stufen umgeformt. Auch lassen sich in dieser Weise solche Werkstücke nicht herstellen, bei denen das Material des Rohlings in Höhlungen rechtwinkelig zum Umformdruck fließen muß.

Es ist bekannt (DE-OS 29 19 167), daß ein zweiteiliges Werkzeug ohne Verformung eines darin befindlichen Werkstückes schließt und für ein Kaltfließpressen geschlossen gehalten wird und daß ein in das gehäuseartige Werkzeug eindringender, das Kaltfließ­ pressen des Werkstückes bewirkender Preßdorn vorgesehen ist. Hierbei lassen sich formgetreue Werkstücke bei geringster Nach­ arbeit mittels nur eines Kaltfließvorganges herstellen. Auch fließt das Material des Rohlings in ausgeprägte Höhlungen recht­ winkelig zum Umformdruck. Dieses Werkzeug und der Preßdorn wer­ den mit einer hydraulischen Presse betätigt, wobei die Gestal­ tung der hydraulischen Presse nicht näher angegeben ist.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine hydraulische Kalt­ fließpresse der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der einerseits Werkstücke mittels nur eines Kaltfließpreßvorganges formgetreu bei geringster Nacharbeit und unter Materialfluß in ausgeprägte Höhlungen rechtwinkelig zur Umformdruckrichtung her­ stellbar sind und bei der andererseits die Maßnahmen und Einrich­ tungen zur Anpassung an verschieden gestaltete herzustellende Werkstücke einfach gehalten sind. Die erfindungsgemäße Kalt­ fließpresse ist, diese Aufgabe lösend, dadurch gekennzeichnet, daß eine auf ein verstellbares Hauptventil arbeitende Steuerein­ richtung auf verschiedene Werte für den Umformweg und die Um­ formgeschwindigkeit des Preßdornes einstellbar ist, daß die von der Kolben-Zylinder-Einrichtung beaufschlagte Platte den Preß- Abstand voneinander aufweisender Mitnehmer-Anschläge in eine Ausgangsstellung vor dem Umformhub schleppt, und daß die Ar­ beits-Kolben-Zylinder-Einrichtung in zwei hintereinander ange­ ordnete, auf die gleiche Kolbenstange arbeitende Arbeitseinhei­ ten unterteilt ist und von der der Arbeits-Kolben-Einrichtung zugeführten Druckflüssigkeit nur ein Teil durch das Hauptventil zu der einen Arbeitseinheit geführt ist, wogegen der andere Teil der Druckflüssigkeit zu der anderen Arbeitseinheit ohne gesteuertes Hauptventil geführt ist.

Es wird also das Kaltfließpressen durch eindringenden Preßdorn im geschlossenen Werkzeug auf der hydraulischen Presse prak­ tisch brauchbar durchgeführt. Es wird ein vereinfachtes Werk­ zeug ohne Zusatzeinrichtungen verwendet, das für verschiedene herzustellende Werkstücke ausgetauscht wird. Auch das Austau­ schen des vom Werkzeug unabhängigen Preßdornes ist einfach. Die Einstellung eines für verschiedene Werkstücke verschiedenen Um­ formweges und einer für verschiedene Werkstücke verschiedenen Umformgeschwindigkeit lassen sich bei einer hydraulischen Pres­ se durch das die Arbeits-Kolben-Zylinder-Einrichtung steuernde Hauptventil und die zugehörige Steuereinrichtung einfach errei­ chen. Das Werkzeug liegt fest auf dem Tisch. Während des Schlepp­ betriebes muß das Hauptventil entsprechend der Geschwindigkeit der Platte und des oberen Preßdornes vom Stellmotor in eine Stellung, die der Schließposition der Platte entspricht, ge­ bracht werden.

Die relativ zur Platte bewegliche Anordnung des Preßdornes ist vorteilhaft, obwohl der Preßdorn die Schließbewegung der Platte mitmachen muß, weil der Preßdorn auf das ortsfest angeordnete Werkzeug arbeitet und die zugehörige Arbeits-Kolben-Zylinder- Einrichtung sich am Kopf der Maschine anbringen läßt. Der Preß­ dorn wird mittels der Platte in Arbeitsstellung gebracht und aus dieser zurückbewegt, was den Betrieb der Arbeits-Kolben- Zylinder-Einrichtung vereinfacht. Da für die Umformbewegung des Preßdornes sehr häufig ungewöhnlich große Mengen von Druckflüs­ sigkeit in die Arbeits-Kolben-Zylinder-Einrichtung geführt wer­ den müssen und das Hauptventil diese großen Mengen in der ge­ wünschten kurzen Zeit nicht passieren lassen kann, wird nur ein Teil der nötigen Druckflüssigkeit gesteuert. Der ungesteuerte Druckflüssigkeits-Teil kann für sich alleine nichts bewirken und wird nur zusammen mit dem gesteuerten Teil wirksam.

Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es, wenn die auf das Hauptventil arbeitende Steuereinrichtung auf verschiedene Werte für die Verweilzeit des Preßdornes nach dem Preßhub einstellbar ist. Auch dieser Wert läßt sich bei einer hydraulischen Presse in einfacher Weise steuern und einstellen. Umformgeschwindigkeit und Verweilzeit sind für die Güte des herzustellenden Werkstüc­ kes wichtig. Die variablen Parameter Umformweg, Umformgeschwin­ digkeit und Verweilzeit sind von der hydraulischen Presse über­ nommen, was mit einer stark vereinfachten Einrichtung zur Ein­ stellung verschieden hoher Werte verbunden ist.

Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es ebenfalls, wenn ein weiterer Preßdorn den Tisch hin- und herverschiebbar durch­ dringt und der Auswerfer den Preßdorn rohrartig umfaßt. Diesen Preßdorn braucht man nur im Rahmen des Arbeitshubes hin und her zu bewegen. Es ist eine platzsparende, mit dem Preßdorn kombi­ nierte Anordnung des Auswerfers vorgesehen.

Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es sodann, wenn sowohl der Preßdorn beim Tisch als auch der Preßdorn bei der Platte vorgesehen ist und die Steuereinrichtung für Synchronlauf der beiden Preßdorne ausgelegt ist. Die beiden Preßdorne arbeiten gegeneinander und eine Abstützung des Werkzeuges gegen die Wir­ kung eines Preßdornes entfällt. Der Synchronlauf kann auf syn­ chrone Materialverdrängung oder synchrone Geschwindigkeit aus­ gelegt sein. Durch die Synchronsteuerung wird die Güte des her­ zustellenden Werkstückes verbessert. Die Geschwindigkeiten der beiden Preßdorne sind aber unabhängig voneinander bliebig ein­ stellbar, so daß auch ein definierter Ungleichlauf der beiden Preßdorne möglich ist.

Besonders zeckmäßig und vorteilhaft ist es, wenn rechtwinkelig zur Bewegungsrichtung des Preßdornes ein Umformdorn mittels einer kleineren Arbeits-Kolben-Zylinder-Einrichtung hin- und herbewegbar am Ständer angebracht ist. Dieser im Vergleich mit dem Preßdorn kleinere Umformdorn versieht das Werkstück mit einem Loch und benötigt nur eine relativ kleine Arbeits-Kolben- Zylinder-Einrichtung.

Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es dabei, wenn beider­ seits des Werkzeuges je ein Umformdorn vorgesehen ist, die bei­ den Umformdorne in einander entgegengesetzter Richtung wirken und die Steuereinrichtung für Synchronlauf der beiden Umform­ dorne ausgelegt ist. Durch das Gegeneinanderwirken der Umform­ dorne wird die Verankerung des Werkzeuges von der Krafteinwir­ kung des Umformdornes entlastet. Die Geschwindigkeiten der beiden Umformdorne sind aber auch unabhängig voneinander beliebig ein­ stellbar, so daß ein definierter Ungleichlauf der beiden Umform­ dorne möglich ist.

Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es noch, wenn der Druck­ flüssigkeits-Antrieb von einer Pumpe und Speicher umfassenden Einheit gebildet ist. Hierdurch lassen sich besonders hohe Um­ formgeschwindigkeiten erreichen. Eine erfindungsgemäße Kalt­ fließpresse soll z.B. Umformgeschwindigkeiten bis zu 200 m/s liefern. Der Umformvorgang dauert in der Regel ca. 0,15 s.

In der Zeichnung ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfin­ dung dargestellt und zeigt

Fig. 1 eine hydraulische Kaltfließpresse, schematisch und teil­ weise im Schnitt,

Fig. 2 das Werkzeug der Kaltfließpresse gemäß Fig. 1, im Schnitt und in einem gegenüber Fig. 1 vergrößerten Maßstab,

Fig. 3 einen Druckflüssigkeits-Antrieb für die Kaltfließpresse gemäß Fig. 1 und

Fig. 4 schematisch einen Teil einer Steuereinrichtung der Kalt­ fließpresse gemäß Fig. 1.

Die hydraulische Kaltfließpresse gemäß Zeichnung besitzt einen rahmenartigen Ständer 1 mit einem oberen Querstück, zwei seitli­ chen Säulen und einem unteren Querstück. Beim unteren Querstück ist ortsfest ein Tisch 2 eingebaut und an den Säulen ist mittels Führungseinrichtung 3 geführt eine Platte 4 auf- und abbewegbar. Eine genaue Führung der Platte ist wichtig. Die Platte läßt sich mittels zwei Kolben-Zylinder-Einrichtungen 5 und zwei Kolben- Zylinder-Einrichtungen 6 auf- und abbewegen, die am oberen Quer­ stück des Ständers 1 befestigt sind. Die Kolben-Zylinder-Einrich­ tungen 5 dienen nur dazu, die Platte 4 abwärts zu fahren und in einer Klemmstellung zu halten. Die beiden Kolben-Zylinder-Ein­ richtungen 6 dienen einerseits dazu, die Platte 4 abwärts zu fahren und in einer Klemmstellung zu halten, und andererseits auch dazu, die Platte wieder zurück bzw. aufwärts zu fahren.

Diesen Kolben-Zylinder-Einrichtungen 6 wird zum Rückzug Drück­ flüssigkeit mittig über eine Teleskopstange zugeführt. Durch die vier Kolben-Zylinder-Einrichtungen 5, 6 wird die Platte 4 ver­ kantungsfrei in die Klemmstellung gefahren.

Am oberen Querstück ist mittig eine Antriebs-Kolben-Zylinder- Einrichtung 7 vorgesehen, die zwei Arbeitseinheiten 8, 9 umfaßt, die beide auf die gleiche Kolbenstange 10 wirken, die an einem Ende einen Preßdorn 11 trägt, der durch die Platte 4 ragt. Um den Preßdorn 11 zu einem Umformhub zu bewegen, wird der einen Arbeitseinheit 8 über ein Hauptventil 12 bzw. Servoventil von einer Zweigleitung 13 her Druckflüssigkeit zugeführt und wird der anderen Arbeitseinheit 9 von einer Zweigleitung 14 her Druck­ flüssigkeit zugeführt. Wenn die Antriebs-Kolben-Zylinder-Ein­ richtung 7 zurückfährt, dann entleeren sich die Antriebseinhei­ ten 8, 9 jeweils über ein gesteuertes Ventil 15 in den Tank, wo­ bei den Kolben der beiden Antriebseinheiten 8, 9 Druckflüssig­ keit von unten zugeführt wird.

Am unteren Querstück ist mittig ebenfalls eine Antriebs-Kolben- Zylinder-Einrichtung 16 vorgesehen, die ebenfalls in zwei An­ triebseinheiten 17, 18 unterteilt ist, die beide auf die gleiche Kolbenstange 19 wirken, die an einem Ende einen Preßdorn 20 trägt, der durch den Tisch 2 ragt. Die hydraulische Betätigung der Antriebs-Kolben-Zylinder-Einrichtung 16 ist so wie die der anderen Antriebs-Kolben-Zylinder-Einrichtung 7. Jedoch wird die zuletzt genannte Einrichtung nicht nur zum Umformhub des Preß­ dornes 11, sondern auch leer mit der Platte 4 bewegt. Für die Leerbewegung weist die Kolbenstang 10 an der Rückseite der Plat­ te 4 einen Anschlag 21 auf, der zwischen zwei auf Abstand von­ einander angeordneten Mitnehmer-Anschlägen 22, 23 hin- und her­ bewegbar ist, die mit der Platte 4 fest verbunden sind.

Die Kolbenstange 19 ist von einem rohrartigen Auswerfer 24 füh­ rend umfaßt, der in dem Tisch 2 geführt hin- und herbewegbar ist und mittels einer Kolben-Zylinder-Einrichtung 25 verschieb­ bar ist, die unter dem Tisch 2 angeordnet ist. An jeder Säule des Ständers 1 sind relativ nahe dem Tisch 2 zwei Umformdorne 26 vorgesehen, von denen nur einer gezeigt ist und die jeweils mittels einer kleineren Arbeits-Kolben-Zylinder-Einrichtung 27 betätigbar sind, der über ein Hauptventil 28 Druckflüssigkeit zugeführt wird. Diese Umformdorne 26 bilden in dem herzustellen­ den Werkstück Löcher und werden in der Regel paarweise gegenein­ ander wirkend vorgesehen, wobei auf jeder Seite nach Bedarf ein, zwei oder mehr Umformdorne vorgesehen sind.

Fig. 2 verdeutlicht ein Werkzeug 29, das aus zwei Werkzeugteilen 30, 31 besteht, von denen eines 30 am Tisch 2 auswechselbar an­ geschraubt ist und das andere 31 an der Platte 4 auswechselbar angebracht ist. Der in der Platte 4 geführte Preßdorn ragt in eine Bohrung des Werkzeuges 29 und der im Tisch 2 geführte Preß­ dorn 20 ragt ebenfalls in eine Bohrung des Werkzeuges, wobei die beiden Preßdorne koaxial angeordnet sind und gegeneinander wir­ ken. Fig. 2 zeigt ein aus einem Rohling hergestelltes Werkstück 32 und in der Teilungsebene zwischen den Werkzeugteilen 30, 31 verlaufende Bohrungen 33, durch welche die Umformdorne auf das Werkstück wirken. Die einander gegenüber angeordneten Umformdor­ ne sind koaxial angeordnet und wirken gegeneinander.

Ein Druckflüssigkeits-Antrieb 34 für die Antriebs-Kolben-Zylin­ der-Einrichtungen 7, 16, 27 umfaßt gemäß Fig. 3 eine Pumpe 35 mit Motor. Die Pumpe 35 ist über ein Rückschlagventil 36 mit einem Speicher 37 verbunden, an den andererseits Gasflaschen 38 und ein Sicherheitsventil 39 angeschlossen sind. Die von der Pumpe 35 in dem Speicher 37 gelieferte Druckflüssigkeit gelangt in eine gemeinsame Leitung, die sich in zwei Zweigleitungen 13, 14 teilt, in denen jeweils ein Zuschaltventil 40 vorgesehen ist, das schlagartig öffnet, wenn der Speicher voll ist.

Die Steuereinrichtung gemäß Fig. 4 umfaßt einen Computer bzw. Rechner 41, dem mittels eines Wegmeßgerätes 42 die jeweilige Stellung des oberen Werkzeugteiles 31 zugeführt wird und über ein Wegmeßgerät 43 die jeweilige Stellung des Auswerfers 24 zu­ geführt wird. Ein Druckmeßgerät 44 mißt den Druck für den oberen Preßdorn 11 stangenseitig und ein Druckmeßgerät 45 mißt den Druck für den unteren Preßdorn 20 stangenseitig. Druckmeßgeräte 46 und 47 messen für den oberen Preßdorn 11 und den unteren Preßdorn 20 den Druck jeweils bodenseitig. Die Steuerung der Bewegung der Preßdorne erfolgt über einen Vergleich der stangenseitigen und bodenseitigen Druckwerte. Über ein Druckmeßgerät 48 läßt sich der Schließdruck des Werkzeuges feststellen. Ein weiteres Druck­ meßgerät 49 führt dem Rechner den von dem Druckflüssigkeits-An­ trieb gemäß Fig. 3 abgegebenen Druck zu.

Der Rechner arbeitet für die Umformung auf den Stellmotor 50 des Hauptventils bzw. Servoventiles des oberen Preßdornes und auf den Stellmotor 51 des Hauptventiles des unteren Preßdornes. Ebenso wird über einen Ventil-Stellmotor 57 die Geschwindigkeit des oberen Werkzeugteiles beim Schließen und Öffnen gesteuert. Für jeden der vier seitlichen Umformdorne ist ein Stellglied 52 vorgesehen, das die Bewegung des Umformdornes in ein Schließen des diesem zugeordneten Hauptventiles umsetzt. Es ist auch ein Eingabegerät 56 für die jeweils gewünschte Betriebsweise vorge­ sehen, mit dem der Rechner z.B. auf verschiedene Werte von Um­ formweg, Umformgeschwindigkeit und Verweilzeit der Preßdorne und Umformdorne einstellbar ist.

Claims (8)

1. Hydraulische Kaltfließpresse mit Ständer und Druckflüssig­ keits-Antrieb, bei der ein auswechselbares Werkzeugteil an einer hin- und herbewegbaren Platte angebracht ist, ein wei­ teres auswechselbares Werkzeugteil an einem ortsfesten Tisch sitzt, die gegeneinander gefahrenen Werkzeugteile ein gehäu­ seartig geschlossenes Werkzeug bilden, für die Hin- und Her­ bewegung an der Platte eine am Ständer angebrachte Kolben- Zylinder-Einrichtung angreift, dem Tisch ein mittels einer am Ständer angebrachten Kolben-Zylinder-Einrichtung hin- und her­ bewegbarer Auswerfer zugeordnet ist, eine Arbeits-Kolben- Zylinder-Einrichtung zur Ausübung von Umformdruck am Ständer vorgesehen ist, und der Arbeits-Kolben-Zylinder-Einrichtung ein gesteuertes Hauptventil zugeordnet ist, wobei die an der Platte angreifende Kolben-Zylinder-Einrichtung das Werkzeug ohne Verformung eines darin befindlichen Werkstückes schließt und für das Kaltfließpressen geschlossen hält, und ein in das gehäuseartige Werkzeug eindringender, das Kaltfließpressen des Werkstückes bewirkender, auswechselbarer Preßdorn von der Ar­ beits-Kolben-Zylinder-Einrichtung beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine auf ein verstellbares Hauptventil (12, 28) arbeitende Steuereinrichtung (41) auf verschiedene Werte für den Umformweg und die Umformgeschwindigkeit des Preßdornes (11, 20, 26) einstellbar ist, daß die von der Kol­ ben-Zylinder-Einrichtung (5, 6) beaufschlagte Platte (4) den Preßdorn (11) mittels Abstand voneinander aufweisender Mit­ nehmer-Anschläge (22, 23) in eine Ausgangsstellung vor dem Umformhub schleppt, und daß die Arbeits-Kolben-Zylinder-Ein­ richtung (7) in zwei hintereinander angeordnete, auf die glei­ che Kolbenstange (10) arbeitende Arbeitseinheiten (8, 9) un­ terteilt ist und von der der Arbeits-Kolben-Zylinder-Einrich­ tung (7) zugeführten Druckflüssigkeit nur ein Teil durch das Hauptventil (12) zu der einen Arbeitseinheit (8) geführt ist, wogegen der andere Teil der Druckflüssigkeit zu der anderen Arbeitseinheit (9) ohne gesteuertes Hauptventil geführt ist.

2. Kaltfließpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf das Hauptventil (12, 28) arbeitende Steuereinrichtung (41) auf verschiedene Werte für die Verweilzeit des Preßdor­ nes (11) nach dem Preßhub einstellbar ist.

3. Kaltfließpresse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß ein weiterer Preßdorn (20) den Tisch hin- und her­ verschiebbar durchdringt und der Auswerfer (24) den Preßdorn (20) rohrartig umfaßt.

4. Kaltfließpresse nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sowohl der Preßdorn (20) beim Tisch als auch der Preßdorn (11) bei der Platte (4) vorgesehen ist und die Steuereinrichtung (41) für Synchronlauf der beiden Preßdorne (11, 20) ausgelegt ist.

5. Kaltfließpresse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß rechtwinkelig zur Bewegungsrich­ tung des Preßdornes (11, 20) ein Umformdorn (26) mittels einer kleineren Arbeits-Kolben-Zylinder-Einrichtung (27) hin- und herbewegbar am Ständer (1) angebracht ist.

6. Kaltfließpresse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß beiderseits des Werkzeuges (29) je ein Umformdorn (26) vor­ gesehen ist, die beiden Umformdorne in einander entgegenge­ setzter Richtung wirken und die Steuereinrichtung (41) für Synchronlauf der beiden Umformdorne ausgelegt ist.

7. Kaltfließpresse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Druckflüssigkeits-Antrieb (34) von einer Presse (35) und Speicher (37) umfassenden Einheit gebildet ist.

8. Kaltfließpresse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Platte (4) einerseits von vier Kolben-Zylinder-Einrichtungen (5, 6) beaufschlagt ist und andererseits den Preßdorn (11) führt.