DE4210608A1 - Verfahren zum Gesenkschmieden von Erzeugnissen länglicher Form auf einem Mehrfachgesenk und Einrichtung zur Durchführung desselben - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Metallbearbeitung, insbesondere auf ein Verfahren zum Gesenkschmieden von Erzeugnissen länglicher Form auf einem Mehrfachgesenk und auf eine Einrichtung zur Durchführung desselben.

Diese Erfindung kann im Schmiedewesen, bei der Fertigung von Schlosser- und Montagewerkzeugen, medizinischen Instrumenten und anderen Erzeugnissen des Maschinen- und des Kraftfahrzeugbaus angewendet werden, die nur mit Hilfe eines Gesenkschmiedehammers hergestellt werden können.

Es ist ein Verfahren zur Herstellung von Erzeugnissen durch Gesenkschmieden bekannt (SU, A, 5 70 445), das darin besteht, daß man ein Werkstück einem Gesenk zuführt, es im Gesenk schmiedet und dann das Werkstück, welches mittels an den entgegengesetzten Seiten in bezug auf die Gesenkgravur angeordneter Greifer am Grat festgehalten wird, aus dem Gesenk herausnimmt und für die nachfolgende Bearbeitung umsetzt.

In einem solchen Verfahren findet jedoch die Gratbildung beim Gesenkschmieden willkürlich am ganzen Werkstückumfang statt, während die Greifer an den Stirnseiten des Werkstücks angeordnet sind. Dies führt dazu, daß nicht immer eine hinreichende Metallmenge in Richtung zu den Greifern ausgepreßt wird. Der Grat fällt dünn aus, und beim Festhalten und Umsetzen des Werkstücks bricht er ab, was Ausschußerzeugnisse zur Folge hat und dazu führt, daß dieses Verfahren auf einem Mehrfachgesenk unmöglich angewendet werden kann, was eine niedrige Produktivität des Verfahrens bedingt.

Diese Nachteile sind in einem Verfahren zum Gesenkschmieden auf einem Mehrfachgesenk beseitigt worden (SU, A, 9 23 693), das darin besteht, daß man ein Werkstück im Gesenk fixiert, Greifer an den in axialer Richtung entgegengesetzten Stirnseiten des Werkstücks anordnet und an den an die Stirnseiten angrenzenden Abschnitten des Werkstücks die Werkstückenden schmiedet, wobei ein Teil des ausgepreßten Metalls in die Greifer gelangt und eine Kupplung des Werkstücks mit den letzteren geschieht, worauf man das Werkstück hebt und mittels der Greifer in die nachfolgenden Positionen des Gesenkses umsetzt. Allerdings wird beim Gesenkschmieden der Randabschnitte des Werkstücks das Metall gleichmäßig nach allen Seiten hin ausgepreßt, darunter auch in den Zentralteil des Werkstücks, was zur Biegung des letzteren führt. In den nachfolgenden Positionen des Gesenkes beeinflußt diese Biegung die Genauigkeit der Positionierung und kann einen Ausschuß verursachen, weil der Zentralteil des Werkstücks nicht über der Position des Gesenkes liegt. Das gleichmäßige Auspressen des Metalls nach allen Seiten beim Gesenkschmieden der Randabschnitte des Werkstücks kann dazu führen, daß eine unzureichende Metallmenge in die Greifer gelangt. Infolgedessen wird die Zuverlässigkeit des Festhaltens und Umsetzens des Werkstücks unzulänglich. In den nachfolgenden Positionen des Gesenkes ist ebenfalls eine Biegung der Kupplungsstelle des Werkstücks mit den Greifern möglich. Das kommt daher, daß der mittlere Werkstückteil nicht geschmiedet wird und seine Dicke größer als die Dicke der Werkstückenden ist, während die Positionierung an den geschmiedeten Werkstückenden erfolgt und die Greifer in ihre untere Stellung abgesenkt werden, wobei sich der mittlere Teil auf der Gravur abstützt.

Ein solches Verfahren ist in einer Richtung realisiert (SU, A, 9 23 693), die eine Matrize, einen mit der Möglichkeit zum Zusammenwirken mit ihr angeordneten Stempel, zu beiden Seiten der Matrize angebrachte Greifer enthält, welche in Form von endlosen Ketten ausgebildet sind, die vor gegenseitiger Verschiebung starr fixiert und vertikal und horizontal verschiebbar angeordnet sind; dieser Einrichtung sind alle Nachteile des vorstehend beschriebenen Verfahrens eigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein solches Verfahren zum Gesenkschmieden zu schaffen, das eine vorwiegende Verlagerung des Werkstückmetalls nach der Seite der Greifer hin gewährleistet, sowie eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zu entwickeln.

Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, daß man im Verfahren zum Gesenkschmieden von Erzeugnissen länglicher Form ein Werkstück aus einer Schmiedeposition in die andere mit Hilfe von stirnseitigen Greifern umsetzt, bei welchem Verfahren man erfindungsgemäß zuerst das Werkstück auf dem Spiegel einer Matrize unterbringt und fixiert, dann eine Querkraft nur an die Endabschnitte des Werkstücks zum Auspressen von Metall in der Längsrichtung des Werkstücks anlegt und gleichzeitig eine Metallverlagerung in Richtung zur Werkstückmitte begrenzt, das ausgepreßte Metall in die Greifer zum Verbinden des Werkstücks mit den Greifern leitet und zugleich das Werkstück gegen Biegung sichert.

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Gesenkschmieden liegt in einer hohen Qualität der hergestellten Erzeugnisse dank der Gewährleistung einer hohen Positioniergenauigkeit. Die Begrenzung des Auspressens von Metall zur Werkstückmitte hin gestattet es, eine Biegung des Werkstücks bei der Bildung des Aufnahmezapfens zu vermeiden. Beim Auspressen des Metalls in die Greifer fixiert man das Werkstück auf dem Spiegel der Matrize, was in den nachfolgenden Positionen des Gesenkes ein Hängenbleiben des Werkstücks über der Matrize und als Folge davon eine Biegung der Kupplungsstellen des Werkstücks mit den Greifern zu vermeiden erlaubt, d. h., es wird die Zuverlässigkeit des Festhaltens des Werkstücks durch die Greifer erhöht. Und schließlich sind zu den Vorteilen dieses Verfahrens dessen hohe Produktivität und die Einfachheit der technischen Lösung zu zählen, da dieses Verfahren solche komplizierte Einrichtungen zum Umsetzen des Werkstücks wie Manipulatoren nicht erfordert.

Zur Erhöhung der Zuverlässigkeit und Festigkeit der Kupplung des ausgepreßten Metalls mit den Greifern ist es erforderlich, daß die Länge der Endabschnitte, an die eine Kraft angelegt wird, nicht größer als die halbe (0,5) Dicke des herzustellenden Erzeugnisses ist, da ein kurzer und dickerer Endabschnitt auch ein höheres Gewicht des Werkstücks halten kann. Anderenfalls wird das Werkstück durch die Greifer unzuverlässig festgehalten, weil unter der Wirkung der Schwerkraft des Werkstücks bei dessen Umsetzung die Kupplungsstelle aus den Greifern ausbrechen kann.

Auch wird die Erhöhung der Zuverlässigkeit und Festigkeit der Kupplung des ausgepreßten Metalls mit den Greifern durch vorwiegendes Auspressen des Metalls nach der Seite der Greifer hin sichergestellt. Dies wird durch Kraftangriff an den Endabschnitten des Werkstücks unter allmählicher Verringerung dieser Kraft in Richtung zu den Stirnseiten des Werkstücks zustandegebracht.

Bei der Ausbildung der Kupplung der Stirnseiten des Werkstücks mit den Greifern wird eine geringe Metallmenge auch zur Werkstückmitte hin gepreßt, was zur Biegung des Werkstücks und zur Senkung der Positioniergenauigkeit in den nachfolgenden Positionen des Gesenkes führen kann. Daher ist es vorteilhaft das Werkstück in zwei orthogonalen Richtungen im Querschnitt desselben gegen Biegung zu sichern, nämlich durch Kraftangriff in diesen Richtungen auf der gesamten Werkstücklänge.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann mit Hilfe einer Einrichtung zum Gesenkschmieden von Erzeugnissen länglicher Form auf einem Mehrfachgesenk realisiert werden, die eine Matrize und einen Stempel, der mit der Möglichkeit zum Zusammenwirken mit ihr montiert ist, sowie Greifer enthält, welche zu beiden Seiten der Matrize vertikal und horizontal verschiebbar angeordnet und vor gegenseitiger Verschiebung starr fixiert sind, in welcher Einrichtung erfindungsgemäß im Stempel des Gesenkes ein den Abmessungen des Werkstücks entsprechender Hohlraum vorgesehen ist, und die den Greifern zugewandten Stirnflächen des Stempels im Querschnitt mit abgeschrägten Abschnitten ausgeführt sind, die Nuten bilden, welche sich in Richtung zu den Greifern verbreitern.

Für den einfachen Aufbau der Einrichtung ist es vorteilhaft, die Greifer in Form von endlosen Kämmen auszuführen. Dies vereinfacht die Prozedur der Positionierung der Greifer in bezug auf die Gesenkgravuren.

Die Ausführung des abgeschrägten Abschnitts des Stempels mit einer Länge nicht größer als der halben Dicke des Erzeugnisses ermöglicht ein zuverlässiges Festhalten eines Werkstücks beliebiger Abmessungen in den Greifern.

Im folgenden wird die Erfindung durch Beschreibung von konkreten, die vorliegende Erfindung aber nicht beschränkenden Ausführungsvarianten und anhand von Zeichnungen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt des Gesenkes mit der gegenseitigen Anordnung von Matrize, Stempel und Greifern im Augenblick der Zuführung eines Werkstücks ins Gesenk auf den Spiegel der Matrize;

Fig. 2 einen Schnitt des Gesenkes im Augenblick des Zusammenfügens des Werkstücks mit den Greifern;

Fig. 3 einen Querschnitt nach Linie III-III der Fig. 2;

Fig. 4 einen Schnitt des Gesenkes bei der Zuführung des Werkstücks zur Gravur der Matrize mittels der Greifer;

Fig. 5 einen Schnitt des Gesenkes im Augenblick des Schlages beim Formen des Erzeugnisses.

In der unten folgenden Beschreibung sind gleiche Elemente in allen Figuren mit gleichen Bezugszahlen bezeichnet.

Es sei zunächst auf Fig. 1 hingewiesen und die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung zum Gesenkschmieden von Erzeugnissen länglicher Form auf einem Mehrfachgesenk betrachtet, aus der auch das Wesen des erfindungsgemäßen Verfahren klar wird.

In Fig. 1 ist die einfachste Ausführungsvarinate der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Einrichtung gezeigt.

Die Einrichtung enthält eine Matrize 1 und einen Stempel 2, der über ihr mit der Möglichkeit zum Zusammenwirken angeordnet ist.

Zu beiden Seiten der Matrize 1 befinden sich Greifer 3. Jeder der Greifer 3 stellt einen biegsamen endlosen Kamm dar, welcher sich aus einzelnen steifen Gliedern zusammensetzt, die aufeinanderfolgend untereinander verbunden und zu einem Ring geschlossen sind. Die Greifer 3 sind an Anschlägen 4 angebracht.

Die Anschläge 4 halten die Greifer 3 vor ihrer gegenseitigen Verschiebung in Längsrichtung in der Zeichnungsebene zurück. Die Greifer 3 sind in der Horizontalebene relativ zur Matrize 1 fortschreitend bewegbar und in der Vertikalebene hin- und herbewegbar angeordnet. Die Verschiebungen der beiden Greifer 3 sind synchronisiert. Die Matrize 1 besitzt einen Spiegel 5, d. h. denjenigen dem Stempel 2 zugewandten Teil der Oberfläche der Matrize 1, wo eine Gravur fehlt. Dieser Spiegel 5 wird zur Unterbringung eines Werkstücks 7 im Anfangsstadium der Bearbeitung benutzt und stellt somit die erste Schmiedeposition dar. Für die Zuführung und das Halten des Werkstücks 7 in der ersten Schmiedeposition sorgen zwei (nicht dargestellte) Schieber, die sich in Nuten 6 der Matrize 1 befinden.

Der über der ersten Schmiedeposition liegende Stempel 2 weist einen den Abmessungen des Werkstücks 7 entsprechenden Hohlraum 8 auf, der das Werkstück 7 während des Gesenkschmiedens gegen Biegung sichert. Der Stempel 2 besitzt auch Nuten 9 zur Aufnahme der erwähnten Schieber, welche das Werkstück 7 auf dem Spiegel 5 der Matrize 1 im Augenblick des Schlages festhalten. Die Endabschnitte des Stempels 2 sind auf der Seite der Greifer 3 abgeschrägt ausgeführt und bilden Nuten 10, die sich in Querrichtung in der Zeichnungsebene nach der Seite der Greifer 3 hin verbreitern, was ein vorwiegendes Auspressen des Metalls des Werkstücks 7 nach der Seite der Greifer 3 hin gewährleistet.

Das Gesenkschmieden auf der beschriebenen Einrichtung geht folgendermaßen vonstatten.

In der ersten Schmiedeposition bewerkstelligt man das Zusammenfügen des Werkstücks 7 mit den Greifern 2. Dazu führt man das auf eine Temperatur von 1000 bis 1200°C erwärmte Werkstück 7 z. B. aus Stahl mittels der (in der Zeichnung nicht dargestellten) Schieber dem Gesenk zu und fixiert es unmittelbar auf dem Spiegel 5 der Matrize 1. Hierbei finden die Schieber in den Nuten 6 der Matrize 1 Platz. Vor und im Moment des Schlages des Stempels 2 nehmen die Greifer 3, die an den Stirnseiten der Matrize 1 auf dem Wege des in der Längsrichtung des Werkstücks 7 ausgepreßten Metalls angeordnet sind, ihre untere Stellung (Fig. 2) ein.

Das Zusammenfügen des Werkstücks 7 mit den Greifern 3 erfolgt durch Schlagformänderung in der Querrichtung (in der Zeichnungsebene), das heißt in der zum Spiegel 5 der Matrize 1 senkrechten Richtung. Dabei wird die Querkraft nur an die Endabschnitte des Werkstücks 7 angelegt, d. h., mit dem Werkstück 7 kontaktieren nur die Endabschnitte des Stempels 2 mit den Nuten 10. Dadurch, daß die Nuten 10 sich nach der Seite der Greifer 3 hin verbreitern ausgeführt sind, wird es möglich, die Kraft an die Endabschnitte des Werkstücks 7 unter allmählicher Verringerung derselben in Richtung zu den Stirnseiten des Werkstücks 7 anzulegen. Dies gewährleistet ein vorwiegendes Auspressen des Metalls nach der Seite der Greifer 3 hin, weil in dieser Richtung die angelegte Kraft abnimmt, und zugleich eine Begrenzung der Metallverlagerung zur Mitte des Werkstücks 7 hin.

Nachdem der Stempel 2 seine untere Lage (Fig. 2) erreicht hat, wird das ausgepreßte Metall durch die Nuten 10 in die Greifer 3 geleitet und dringt in die Hohlräume der Greifer 3 ein, wodurch sich ein Aufnahmezapfen 11 bildet. Im Augenblick der Bildung des Aufnahmezapfens 11 befindet sich das Werkstück 7 im Hohlraum 8 des Stempels 2. Der Hohlraum 8 hat einen trapezförmigen Querschnitt (Fig. 3) und steht mit dem Werkstück über seine Seitenfläche in Kontakt, was den Kraftangriff in zwei orthogonalen Richtungen im Querschnitt des Werkstücks 7 auf dessen gesamter Länge sicherstellt.

Es wurde experimentell festgestellt, daß zum zuverlässigen Zusammenfügen des Werkstücks 7 mit den Greifern 3 die Länge des Endabschnittes des Werkstücks 7, an welchen man die Kraft anlegt, und dementsprechend auch die Länge der Nut 10 vorzugsweise 0,5 Dicken des herzustellenden Erzeugnisses nicht übersteigt. Hierbei stimmt die Länge des ausgebildeten Aufnahmezapfens 11 vollständig mit dem Gewicht des Werkstücks überein, was es eben gestattet, ein mögliches Herausreißen des Aufnahmezapfens 11 aus den Hohlräumen der Greifer 3 beim Umsetzen des Werkstücks und dessen Gesenkschmieden in den nachfolgenden Positionen zu vermeiden.

Nach dem Zusammenfügen des Werkstücks 7 mit den Greifern 3 hebt sich der Stempel 2 nach oben. Während der Aufwärtsbewegung des Stempels 2 (Fig. 4) verschieben sich die Greifer 3 in senkrechter Richtung und heben das Werkstück 7 über den Spiegel 5, wonach sie sich in waagerechter Richtung bewegen und das Werkstück 7 über der ersten Gravur 12 der Matrize 1 anordnen. worauf die Greifer das Werkstück 7 bis zum Niveau des Spiegels 5 absenken. Nunmehr befindet sich das Werkstück 7 in der zweiten Schmiedeposition. Der Stempel 2 besitzt in dieser Schmiedeposition ebenfalls eine Gravur 12, während die Nuten 10 zum teilweisen Umbilden der Aufnahmezapfen rechteckig ausgeführt sind. Solch eine Ausführung der Nuten 10 macht es möglich, eine zusätzliche Teilmenge des Metalls in die Greifer 3 auszupressen, was die Kupplung des Werkstücks mit den Greifern 3 verstärkt und ein zuverlässigeres Festhalten des Werkstücks beim Gesenkschmieden gewährleistet.

Zu dem Zeitpunkt, da das Werkstück 7 in die zweite Schmiedeposition kommt, wird der ersten Position ein neues Werkstück zugeführt. Alsdann wiederholt sich alles von neuem. Nach Beendigung des Gesenkschmiedens des Werkstücks 7 in der letzten Position erhält man ein Schmiedestück, das man an den Aufnahmezapfen 11 mittels der Greifer 3 aus der Arbeitszone des Gesenkes herausführt.

Aus den obigen Ausführungen ist ersichtlich, daß das Wesen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Gesenkschmieden von Erzeugnissen länglicher Form auf einem Mehrfachgesenk darin besteht, daß man ein Werkstück im Gesenk auf dem Spiegel der Matrize fixiert, eine Querkraft nur an die Endabschnitte des Werkstücks zum Auspressen von Metall in der Längsrichtung des Werkstücks anlegt und gleichzeitig eine Metallverlagerung in Richtung zur Werkstückmitte begrenzt, das ausgepreßte Metall in die Greifer zum Verbinden des Werkstücks mit den Greifern leitet und zugleich das Werkstück gegen Biegung sichert sowie dieses mittels der Greifer in die nachfolgenden Positionen des Gesenkes umsetzt.

Die Kupplung des Werkstücks mit den Greifern nach dem oben beschriebenen Verfahren geschieht binnen 0,02 bis 0,001 s. Das Versetzen des Werkstücks aus einer Position in die andere nimmt man während des Arbeitshubes des Stempels (aufwärts - abwärts) vor, wobei die Kontaktzeit des Werkstücks mit dem Gesenk Zehntel einer Sekunde (0,1-0,2 s) beträgt. Die Herstellung eines Schmiedestücks kommt innerhalb einer Zeit zustande, die von der Anzahl der Positionen des Gesenkes abhängt, beispielsweise bei vier Positionen - im Laufe von 2,8 s.

Es wurden bevorzugte Ausführungsvarianten beschrieben, in denen selbstverständlich Änderungen vorgenommen werden können, welche die Grenzen des Wesens der vorliegenden Erfindung nicht überschreitet; beispielsweise können die Greifer als endlose Laschenzahnketten ausgebildet sein, an deren Laschen zur besseren Kupplung des Werkstücks mit den Greifern zusätzlich Rillen eingearbeitet sind.

Claims (7)

1. Verfahren zum Gesenkschmieden von Erzeugnissen länglicher Form auf einem Mehrfachgesenk, bei dem man ein Werkstück (7) aus einer Schmiedeposition in die andere mit Hilfe von stirnseitigen Greifern (3) umsetzt, dadurch gekennzeichnet, daß man zuerst das Werkstück (7) auf dem Spiegel (5) einer Matrize (1) unterbringt und fixiert, dann eine Querkraft nur an die Endabschnitte des Werkstücks (7) zum Auspressen von Metall in der Längsrichtung des Werkstücks (7) anlegt und gleichzeitig eine Metallverlagerung in Richtung zur Werkstückmitte begrenzt, das ausgepreßte Metall in die Greifer (3) zum Verbinden des Werkstücks (7) mit den Greifern (3) leitet und zugleich das Werkstück (7) gegen Biegung sichert.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Kraft an die Endabschnitte des Werkstücks (7) anlegt, deren Länge 0,5 Dicken des herzustellenden Erzeugnisses nicht übersteigen.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Kraft an die Endabschnitte des Werkstücks (7) unter allmählicher Verringerung derselben Richtung zu den Stirnseiten des Werkstücks (7) anlegt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß man das Werkstück (7) gegen Biegung sichert, indem man die Kraft in zwei orthogonalen Richtungen im Querschnitt des Werkstücks (7) auf dessen gesamter Länge anlegt.

5. Einrichtung zum Gesenkschmieden von Erzeugnissen länglicher Form auf einem Mehrfachgesenk, enthaltend eine Matrize (1) und einem Stempel (2), der mit der Möglichkeit einer Zusammenwirkung mit ihr montiert ist, sowie Greifer (3), welche zu beiden Seiten der Matrize (1) vertikal und horizontal verschiebbar angeordnet und vor gegenseitiger Verschiebung starr fixiert sind, dadurch gekennzeichnet, daß im Stempel (2) des Gesenkes ein den Abmessungen des Werkstücks (7) entsprechender Hohlraum (8) vorgesehen ist, und die den Greifern (3) zugewandten Stirnflächen des Stempels (2) im Querschnitt mit abgeschrägten Abschnitten ausgeführt sind, die Nuten (10) bilden, welche sich in Richtung zu den Greifern (3) verbreitern.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Greifer (3) in Form eines endlosen Kamms ausgeführt sind.

7. Einrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des abgeschrägten Abschnittes des Stempels (2) höchstens die halbe Dicke des Erzeugnisses beträgt.