DE3922243C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur spanlosen Fertigung vorzugsweise metallischer Hohlteile, ausgehend von massivem Halbzeug (Stangenabschnitten), die in der metallverarbeitenden Industrie angewendet werden kann und insbesondere auf Drückmaschinen oder hydraulischen Pressen ihren Einsatz findet, entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Aus der DD 2 45 827 ist ein Verfahren zur umformenden Herstellung von Hohlkörpern aus massivem Halbzeug bekannt. In der Verfahrensbeschreibung wird die Stempelbewegung durch die Spannungsüberlagerung bei der Umformung, die gewissen Schwankungen unterliegt, hervorgerufen, so daß das ungleichmäßige Eindringen des Stempels zu Rißbildungen am Werkstück führt. Eine weiterhin gemäß SU-US 7 61 095 bekannte Vorrichtung zur umformenden Herstellung metallischer Buchsen aus Stangenmaterial verwendet einen feststehenden Dorn, der gegen die Stirnseite des Rohteiles gedrückt wird und ein Rollenwerkzeug zur Verbesserung der Außenform der Buchsen. Die notwendige Umformenergie zur Hohlraumbildung wird dabei nur über den Dorn eingeleitet, der dabei sehr starken thermisch- mechanischen Verschleiß unterliegt, wodurch dessen Standzeit trotz vorgesehener Kühlung sehr gering ist. Die bekannten Vorrichtungen zum Abstreckdrücken einschließlich deren Modifikationen für hydraulische Pressen sind wegen der verfahrensbedingten axialen Relativbewegung zwischen Rollenwerkzeug und Drückdorn nicht für den Einsatz zur Herstellung von Hohlteilen aus massivem Halbzeug geeignet.

Die Erfindung hat das Ziel, eine Vorrichtung zur umformenden Fertigung von Hohlteilen höherer Genauigkeit, ausgehend von massivem Halbzeug (Stangenabschnitten), zu schaffen, mit der eine große Formenvielfalt auch bei kleinen Stückzahlen effektiv herstellbar ist und die Fehlerquote durch gestörten Werkstofffluß gering ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine flexible Vorrichtung zur Herstellung von Hohlteilen aus massivem Halbzeug (Stangenabschnitten) zu schaffen, bei der durch gleichmäßigen Werkstofffluß eine hohe Qualität der Teile, insbesondere durch Vermeidung von Rißbildung, gewährleistet wird und die sowohl auf Drückmaschinen als auch auf hydraulischen Pressen eingesetzt werden kann.

Erfindungsgemäß wird das durch die im kennzeichnenden Teil der Patentansprüche 1 bzw. 4 beschriebenen Merkmale erreicht. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 und 3 beschrieben.

Auf Drückmaschinen mit getrenntem Antrieb von Formstempel und Walzwerkzeug, das auf dem Support befestigt ist, entsteht, durch verschiedene Einflüsse auf den Umformvorgang bedingt, keine übereinstimmende Vorschubgeschwindigkeit von Formstempel und Walzwerkzeug - es treten Relativbewegungen zwischen beiden ein. Durch deren mechanische Kopplung werden diese Relativbewegungen verhindert, es treten jedoch in den Verbindungselementen Druck- oder Zugkräfte auf, die die zulässige Belastung insbesondere des Supportes, überschreiten können. Zur Vermeidung einer Belastung des Supportantriebes durch eine zu große Pinolenkraft (Stempelkraft) wird das Walzwerkzeug auf dem Support in Vorschubrichtung verschiebbar angeordnet, während in entgegengesetzter Richtung feste Anschläge seine Mitnahme gewährleisten. Die Pinolenkraft muß so eingestellt werden, daß der Formstempel in jedem Fall in den Werkstoff eindringen kann. Der über die zur Umformung notwendige Kraft hinausgehende Kraftanteil wird über die Verbindungselemente auf das Walzwerkzeug übertragen und darf nicht so groß wie die notwendige Vorschubkraft des Walzwerkzeuges sein. Dadurch wird gewährleistet, daß unter der vollen Ausnutzung der Pinolenkraft die Vorschubgeschwindigkeit des Formstempels der des Supportes mit dem Walzwerkzeug entspricht und über die Länge der Verbindungselemente der für den Umformvorgang günstigste Abstand zwischen der Stirnfläche des Formstempels und den Walzen eingestellt werden kann.

Ist eine bestimmte Kraftübertragung zwischen Support und Pinole konstruktiv vertretbar, so entfällt die axiale Verschiebbarkeit des Walzwerkzeuges auf dem Support, wobei zur Vermeidung einer Überbelastung des Supportantriebes die Verbindungselemente mit bekannten Überlastsicherungen, welche auf Zug- und Druckkraft ansprechen, versehen sind.

Zur Gewährleistung des gewünschten Werkstoffflusses in der Anfangsphase des Umformvorganges wird eine von der Pinolenbewegung getrennte, axiale Verschiebbarkeit des Formstempels oder dessen Halters vorgesehen. Da dabei die Pinolen- oder Stößelkraft nicht wirksam ist, wird das Andrücken des Formstempels an das Werkstück durch eine mechanisch, pneumatisch oder hydraulisch erzeugte Kraft hervorgerufen.

Auf Maschinen mit hydraulisch bewegter Pinole und separatem Supportantrieb kann statt der mechanischen Verbindungselemente zur Gewährleistung von übereinstimmenden Vorschubgeschwindigkeiten von Walzwerkzeug und Formstempel eine Regelstrecke zur Anwendung kommen. Dabei wird das Voreilen oder Zurückbleiben des Formstempels gegenüber dem Walzwerkzeug durch Kraft- oder Wegsensoren erfaßt, das Signal verstärkt und gewandelt und ein automatisches Druckregelventil, das den Hydraulikdruck des Pinolenzylinders regelt, so verstellt, daß jeweils der eingestellte Abstand zwischen der Stirnfläche des Formstempels und den Walzen des Walzwerkzeuges durch entsprechende Pinolenkraftregelung beibehalten wird.

Die Erfindung soll nachfolgend an vier Ausführungsbeispielen erläutert werden.

Die dazugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1a und 1b - Vorrichtungen für Maschinen mit Support und Pinole

Fig. 2 - eine Vorrichtung mit Pinolenkraftregelung

Fig. 3 - eine Vorrichtung für hydraulische Pressen und

Fig. 4 - einige mögliche Querschnittsformen der Hohlteile.

Nach Fig. 1a ist das Walzwerkzeug 1 mit den Walzen 6 auf dem Träger 13 in einer Führung 14 in Vorschubrichtung 12 verschiebbar angeordnet. Der Mitnahmeanschlag 14a gewährleistet die Vorschubkraftübertragung vom Träger 13 auf das Walzwerkzeug 1.

Am Halter 2 sind neben dem drehbar gelagerten Formstempel 2a Verbindungselemente 3 angebracht, die am Walzwerkzeug 1 anliegen und deren Länge so beschaffen ist, daß der Abstand 4, der zwischen 0 und 10 mm liegen soll, eingehalten wird. Zur Gewährleistung der Rohteilspannung und des Werkstoffflusses in der Anfangsphase des Vorganges wird der Formstempel 2a durch die Feder 16 gegen die Stirnseite des Werkstückes 11 gedrückt.

Bei der Vorrichtung gemäß Fig. 1b ist das Walzwerkzeug 1 fest mit dem Träger 13 verbunden. Das Verbindungselement 3 zwischen dem Walzwerkzeug 1 und dem Halter 2 besteht aus zwei axial gegeneinander verschiebbaren Teilen, die mittels einer Überlastsicherung 19 in Form eines Scherbolzens miteinander verbunden sind.

Die Vorrichtung nach Fig. 2 besitzt anstelle der mechanischen Verbindungselemente 3 eine Regelstrecke. Hat der Abstand 4 das gewünschte Maß, so wird von dem zwischen dem Walzwerkzeug 1 und dem Halter 2 angeordneten Kraft- oder Wegsensor 7 kein Signal ausgelöst.

Wenn jedoch der Formstempel 2a infolge zu großer oder zu kleiner Pinolenkraft 10 voreilt oder zurückbleibt, liefert der Sensor 7 ein Signal, das nach entsprechender Verstärkung und Wandlung im Signalwandler 8 zu einer Veränderung des Druckes im Pinolenzylinder 10a mit Hilfe eines automatischen Druckregelventiles 9 führt, wodurch der Abstand 4 seinen Sollwert beibehält.

Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung für hydraulische Pressen. Im Stößel 17 ist die Werkstückaufnahme 15 befestigt. Das drehbar gelagerte und angetriebene Walzwerkzeug 1 und der Formstempel 2a sind auf dem Pressentisch 18 angeordnet. Das Verbindungselement 3 ist als Ständer für das Walzwerkzeug 1 ausgeführt. Die Feder 16 drückt den Formstempel 2a in der Anfangsphase des Umformvorganges gegen das Werkstück 11.

Claims (4)

1. Vorrichtung zur spanlosen Fertigung von Hohlteilen aus massiven Stangenabschnitten als Rohteile, mit einem an der Außenkontur angreifenden Walzwerkzeug, einem Formstempel und einer Werkstückaufnahme, wobei der Formstempel, das Walzwerkzeug und die Rohteile in deren Achsrichtung relativ zueinander zustellbar sowie das Walzwerkzeug und die Rohteile außerdem relativ zueinander um die Achse der Rohteile drehbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Walzwerkzeug (1) und dem Halter (2) des Formstempels (2a) mindestens ein druck- und/oder zugkraftübertragendes Verbindungselement (3) angeordnet ist, sodaß ein definierter Abstand (4) zwischen der Stirnfläche (5) des Formstempels (2a) und den Walzen (6) des Walzwerkzeugs (1) eingehalten wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung der Vorrichtung auf einer Maschine mit separatem Vorschubantrieb für das Walzwerkzeug (1) und den Formstempel (2a) das Walzwerkzeug (1) in Vorschubrichtung (12) mittels einer Führung (14) verschiebbar auf einem Träger (13) angeordnet ist, wobei der Vorschubantrieb des Walzwerkzeugs (1) über einen mit dem Träger (13) verbundenen Mitnahmeanschlag (14a) erfolgt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (3) mit einer Überlastsicherung (19) versehen ist.

4. Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung der Vorrichtung auf einer Maschine mit separatem Vorschubantrieb des Walzwerkzeuges (1) und des Formstempels (2a) zur Einhaltung eines konstanten Abstandes zwischen dem Walzwerkzeug (1) und dem Formstempel (2a) eine Regelstrecke, bestehend aus Kraft- und/oder Wegsensoren (7), einem Signalwandler (8) und einem automatischen Druckregelventil (9), vorgesehen ist, die den Vorschub des Formstempels (2a) im Verhältnis zum Vorschub des Walzwerkzeugs (1) regelt.