DE434446C - Herstellung von Schrauben, Nieten und anderen bolzenfoermigen Werkstuecken mit Kopf auf kaltem Wege - Google Patents

Herstellung von Schrauben, Nieten und anderen bolzenfoermigen Werkstuecken mit Kopf auf kaltem Wege

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DE434446C
DE434446C DEK82530D DEK0082530D DE434446C DE 434446 C DE434446 C DE 434446C DE K82530 D DEK82530 D DE K82530D DE K0082530 D DEK0082530 D DE K0082530D DE 434446 C DE434446 C DE 434446C
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21KMAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K1/00Making machine elements
    • B21K1/44Making machine elements bolts, studs, or the like
    • B21K1/46Making machine elements bolts, studs, or the like with heads

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Forging (AREA)

Description

  • Herstellung von Schrauben, Nieten anderen bolzenförmigen Werkstücken mit Kopf auf kaltem Wege. Das Anstauchen von Köpfen von großem Rauminhalt, d. h. von Köpfen, zu deren Bildung die umzuformende Bolzenlänge ein Vielfaches des Bolzendurchmessers beträgt, an Schrauben, Nieten o. dgl. erfolgt meist auf warmem Wege. Die danach hergestellten Werkstücke besitzen zwar die erforderliche Festigkeit, dagegen sind sie sehr kostspielig, da das Warmpreßverfahren infolge der notwendigen Anwärmung der Bolzen und des Einzeleinlegens jedes Werkstückes in die Presse überaus umständlich und zeitraubend und daher wenig leistungsfähig ist. 'Jan ist deshalb in den letzten Jahren dazu übergegangen, das Anstauchen großer Köpfe mittels sogenannter Doppeldruckpressen auf kaltem Wege in der Weise zu bewirken, daß der zum Kopf umzuformende Werkstoff zunächst einer Vorstauchung unterworfen und dann in einem zweiten, vorn ersten zeitlich getrennten Arbeitsgang fertiggepreßt wird. Bei einem dieser bekannten Doppeldruckverfahren wird zum Zwecke der Verhinderung einer Verbiegung des Werkstabes das umzuformende Stabende bis auf ein dem Schaftteil benachbartes Stück zunächst von einer Büchse umschlossen und dann im ersten Arbeitsgang unter allmählicher Freilegung des umschlossenen Stückes durch einen auf seine Endfläche ausgeübten Druck zu einem rohen Kopf von größerer Höhe als der vollendete Kopf gestaucht, wobei die Stauchung an dem dem Schaftteil benachbarten Stück beginnt. Dieser rohe Kopf wird hierauf im zweiten Arbeitsgang durch einen auf den vollen Kopfquerschnitt ausgeübten Druck fertiggepreßt. Das Doppeldruckverfahren ermöglicht zwar eine größere zahlenmäßige Leistung, dagegen besitzen die danach hergestellten Werkstücke eine wesentlich geringere Festigkeit als die auf warmem Wege erzeugten. Um die erforderlichen Festigkeitseigenschaften wenigstens teilweise herzustellen, müssen die kaltgepreßten Werkstücke nachträglich ausgeglüht werden, was die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens wieder herunterdrückt. Geschieht das Ausglühen nicht, so springen die Köpfe schon bei einem verhältnismäßig leichten Schlag vom Schaft ab. Die geringere Festigkeit ist wahrscheinlich darauf zurückzuführen, daß bei der in zwei durch den Austausch des Vorpreßstempels gegen den Fertigstempel zeitlich voneinander getrennten Arbeitsvorgängen erfolgenden Umformung des Werkstoffes in diesem Gefügeveränderungen und Spannungen entstehen. :Neben der geringen Festigkeit der danach hergestellten Werkstücke besitzt das bekannte Doppeldruck-Kaltpreßverfahren noch den Mangel, daß die Werkzeuge sehr heiß werden und sich schnell abnutzen, weshalb man die Maschinen immer nur mit einer geringen Drehzahl laufen läßt.
  • Die Erfindung bezieht- sich auf ein @'er fahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Schrauben, Nieten und anderen bolzenförmigen Werkstücken mit einem Kopf auf kaltem Wege, wobei ähnlich wie beim oben erwähnten Doppeldruckverfahren das zum Kopf umzuformende Ende des mit seinem Schaftteil festgehaltenen Werkstückes bis auf ein dem Schaftteil benachbartes Stück zunächst von einer Büchse umschlossen, dann in einer ersten Arbeitsstufe unter allmählicher Freilegung des umschlossenen Stückes durch einen auf seine Endfläche ausgeübten Druck, an dem dem Schaftteil benachbarten Stück beginnend, zu einem rohen Kopf von größerer Höhe als der vollendete Kopf gestaucht wird, worauf schließlich in einer zweiten Arbeitsstufe dieser rohe Kopf durch einen auf den vollen Kopfquerschnitt ausgeübten Druck fertiggepreßt wird. Gemäß der Erfindung sind dabei die Mängel des bekannten Doppeldruckverfahrens dadurch beseitigt, daß die beiden bisher in zwei zeitlich getrennten Arbeitsgängen ausgeführten Stufen des Vorstauchens des zum Kopf umzuformenden Stabendes und des Fertigpressens des beim Vorstauchen gebildeten rohen Kopfes unmittelbar aufeinanderfolgend in einem einzigen fortlaufenden Druck, d. h. bei einem Arbeitsgang, geschehen. Die ganze Umformung des Werkstoffes zum Kopf erfolgt also in einer überaus kurzen Zeit, nämlich etwa während einer Achtelumdrehung der den Preßschlitten bewegenden Kurbel. Die nach dem neuen Verfahren hergestellten Schrauben u. dgl. besitzen, wie die in großem Umfange ausgeführten Versuche gezeigt haben, die gleiche Festigkeit wie die warmgepreßten Schrauben. Dabei ist ein Ausglühen nicht einmal mehr erforderlich. Die hohe Festigkeit der nach dem neuen Verfahren hergestellten Werkstücke ist wahrscheinlich darauf zurückzuführen, daß bei der in einem einzigen fortlaufenden Druck und mit höchster Schnelligkeit erfolgenden Umformung des Werkstoffes in diesem schädliche Gefügeveränderungen und Spannungen nicht entstehen, der Werkstoff vielmehr dadurch, daß Vorstauchung und Fertigpressung ohne Zwischenschaltung einer Pause in einem und demselben Zuge geschehen, besser »fließt«. Neben der höheren Festigkeit der Werkstücke und der Ersparnis des zeitraubenden und kostspieligen Ausglühens besitzt das neue Verfahren gegenüber dem bekannten Doppeldruckverfahren noch den Vorteil einer wesentlich größeren Mengenleistung, und zwar beträgt die letztere dadurch, daß im Gegensatz zur Doppeldruckpresse bei jedem Preßhub bzw. jeder Kurbelumdrehung ein Werkstück fertiggestellt wird, das Doppelte der Leistung -des bekannten Verfahrens, bei dem für die Fertigstellung eines Werkstückes zwei Preßhübe bzw. zwei Kurbelumdrehungen erforderlich sind. Schließlich ist auch die zur Ausführung des neuen Verfahrens erforderliche Presse einfacher, da die besondere Steuerwelle und die von dieser bewegte Vorrichtung zum gegenseitigen Austausch von Vor- und Fertigstempel wegfallen.
  • Bei der Ausführung des neuen Verfahrens zeigt sich endlich die überraschende Erscheinung, daß die Werkzeuge, d. h. Gesenk _uni Stempel, trotz der von ihnen geleisteten, außergewöhnlich großen Umformungsarbeit fast kalt bleiben. Das liegt offenbar daran, daß die bei der Umformung im Innern des Werkstoffes auftretende Wärme während des Stauchvorgangs gar nicht bis zur Oberfläche dringen kann, was auch leicht daran erkennbar ist, daß man die Werkstücke unmittelbar nach ihrem Austritt aus der Maschine noch mit der Hand anfassen kann. Dadurch, daß die Werkzeuge kalt bleiben, ist es aber möglich, die Drehzahl der Maschine wesentlich zu erhöhen. Damit ist nicht allein eine weitere Steigerung der Mengenleistung verbunden, sondern es wird zugleich die Güte der Werkstücke verbessert, denn es hat sich gezeigt, daß die Festigkeitseigenschaften der nach dein neuen Verfahren hergestellten Schrauben um so günstiger sind, je schneller die U mforrnung des Werkstoffes am Kopf stattfindet.
  • Es sei hier bemerkt, daß bereits ein Verfahren vorgeschlagen worden ist, große Köpfe an Bolzen in einem einzigen Druck herzustellen, indem ein Teil des zum Kopf umzuformenden Stabendes, nämlich ein dein Schaftteil benachbartes Stück, zunächst von der Bobr ung eines rückläufig verschiebbaren Gesenks umschlossen und dann während der Stauchun'- dadurch allmählich freigelegt wird, daß der Stauchstempel, nachdem er durch Anlage am Gesenk die Kopfform vollständig abgeschlossen hat, das Gesenk zurückschiebt. Dabei wird in der Weise verfahren, daß in dem Augenblick, wo der ganze 1@%erkstoff freigelegt ist, auch der Stauchsteinpel am Ende seines Arbeitshubes angekommen, also die Formgebung des Kopfes vollendet ist. Dieses Verfahren umfaßt also nur eine einzige Arbeitsstufe, in welcher der allmählich freigelegte und dabei gestauchte Werkstoff unmittelbar die Form des fertigen Kopfes annehmen soll. Dabei ist aber ein restloses Ausfüllen der Kopfform nur bei verhältnismäßig weichem Werkstoff möglich. Ferner besteht dadurch, daß die allmähliche Freilegung des Werkstoffes bis zur Vollen-Jung des Kopfes andauert, der Mangel, daß der während des letzten Teiles der Stauchung aus der Gesenkbohrung noch austretende Stabteil in den bereits in der Kopfform ausgebreiteten Werkstoff vom Schaftende her hineingedrückt wird, was einen ungünstigen Verlauf der Walzfasern des Werkstoffes im angestauchten Kopf zur Folge hat. Und zwar kehren die Fasern nach anfänglicher seitlicher Ausbiegung wieder in die Längsrich-`ung zurück, so daß an der am meisten beanspruchten Stelle, nämlich am Übergang vom Schaft in den Kopf, die seitlich vorspringenden Teile des letzteren überhaupt keine unmittelbare Faserverbindung mit dem Schaft haben. Aus diesen beiden Gründen ergibt dieses Verfahren bei Verarbeitung von kaltem Eisen einerseits keine voll ausgepreßten Köpfe, anderseits besitzen die Köpfe keine genügende Festigkeit. Brauchbare Bolzenköpfe lassen sich vielmehr nur bei Verwendung von warmem und dadurch weich gemachtem und in sich verschweißendem Eisen erzielen.
  • Demgegenüber unterscheidet sich das neue Verfahren grundsätzlich dadurch, daß ungeachtet der Anwendung nur eines einzigen fortlaufenden Druckes die Herstellung der Kipfe in zwei Stufen geschieht, indem das umzuformende Stabende unter allmählicher Freilegung seines umschlossenen und geführten Teiles zunächst zu einem rohen Kopf von ,gr;*)ßerer Höhe als der gewünschte Bolzenkopf gestaucht wird, und erst nachdem so der gesamte Werkstoff freigelegt und ausgebreitet ist, die Fertigpressung des rohen Kopfes geschieht. Dadurch ist aber erreicht, daß auch bei Verarbeitung von kaltem Eisen die Kopfform restlos ausgefüllt wird und somit vollständig ausgepreßte Köpfe gewonnen werden. Ein weiterer Unterschied liegt darin, daß beim neuen Verfahren infolge Umschließung des äußeren Stabendes die Stauchung an einem dem Bolzenschaft benachbarten Stabteil beginnt, also vom Schaft her kein Werkstoff in die Kopfform nachgeschoben wird. Dadurch erhalten die Walzfasern des Werkstoffes im angestauchten Kopf einen wesentlich günstigeren Verlauf, indem sie einfach nach außen gekröpft werden. Die Walzfasern verlaufen also im Kopf hauptsächlich quer zum Schaft, wobei sie sich unmittelbar an der Übergangsstelle vom Schaft in den Kopf seitlich ausbreiten.
  • Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel einer zur Ausführung des neuen Verfahrens geeigneten Vorrichtung in vier senkrechten Längsschnitten. Dabei zeigen Abb. i die Stellung der Vorrichtung bei Beginn des Preßhubes, Abb. 2 und 3 zwei Zwischenstellungen und Abb. d. die Stellung am Ende des Preßhubes.
  • a ist die in der festen Gestellwand angeordnete Gesenkform, h der Kopf des hin und her gehenden Preßschlittens c. Im Schlittenkopf b ist mittels der Schraube d eine Büchse f auswechselbar gehalten, in welcher eine zweite Büchse g verschiebbar geführt ist. Letztere steht unter Wirkung einer Feder lc, die bestrebt ist, die Büchse g in die in Abb. i gezeichnete Lage vorzudrücken, welche Bewegung durch das als Anschlag dienende innere Ende der Schraube d begrenzt wird. Die Büchse g enthält eine achsiale Bohrung i von gleichem Durchmesser wie der zu verarbeitende Werkstab. In der Bohrung führt sich ein Vorpreßstempel oder Druckstift k, welcher sich mit seinem rückwärtigen Ende gegen einen stärkeren Balzen in stützt, der seinerseits mit seinem erbreiterten Rücken iz an einem verstellbaren Keil o des Preßschlittens c anliegt.
  • Die Arbeitsweise der Vorrichtung ist folgende: Durch die Gesenkform a wird in bekannter Weise der Werkstab p -so weit vorgeschoben, wie es der zum Kopf umzuformenden Werkstoffmenge entspricht. Dann bewegt sich der Preßschlitten c nach links gegen das Werkstück, wobei zunächst die Büchse g über den aus der Gesenkform vorstehenden Teil des Werkstabes gestreift wird. Der Vorschub der Büchse g wird durch Anschlag an die feste Gesenkform begrenzt (Abb. z). Bei der weiteren Vorbewegung des Schlittens c .wird durch den Druckstift oder Vorpreßstempel k der umzuformende Werkstoff aus der Büchse g heraus in die Gesenkform a gedrückt, wobei die Büchse g durch den Druck des seitlich ausgestauchten Werkstoffes entgegen der Wirkung der Feder h, deren Spannung entsprechend bemessen ist, etwa bis in die aus Abb. 3 ersichtliche Stellung zurückgedrängt. In dieser Stellung schließt das vordere Ende des Druckstifts k mit der vorderen Stirnfläche der Büchse g ab, während der rückwärtige Hals gl der Büchse an der Schulter m' des Druckbolzens zra anliegt. Damit ist der gesamte von der Büchse umschlossen gewesene Werkstoff freigelegt, und es ist durch die stattgefundene Stauchung ein roher Kopf von größerer Höhe als der gewünschte Bolzenkopf gebildet. Bei dem nun noch stattfindenden restlichen Vorschub des Preßschlittens werden Druckstift k und Büchse g gemeinsam kraftschlüssig gegen das Gesenk vorgeschoben, wobei sie dadurch, daß die Büchse g an ihrer vorderen Stirnfläche der Stirnfläche des herzustellenden Bolzenkopfes entsprechend gestaltet ist, zusammen einen Fertigstempel bilden. Durch den-gemeinsamen kraftschlüssigen Vorschub von Druckstift k und Büchse g wird der zuvor gebildete rohe Kopf, welcher den gesamten umzuformenden Werkstoff enthält, in der Kopfform a1 vollständig ausgebreitet und so zum fertigen Kopf gepreßt (Abb. q.). Nach dem Pressen des Kopfes geht der Schlitten c mit den Stempeln zurück, worauf in bekannter Weise der Werkstab um die Schaftlänge des gewünschten Bolzens vorgeschoben und abgeschnitten wird. Alsdann wiederholt sich das beschriebene Spiel.
  • Wie ersichtlich, zerfällt das Verfahren in zwei Arbeitstufen, und zwar wird in der ersten Stufe unter allmählicher Freilegung des von der Büchse umschlossenen Stabteiles das umzuformende Stabende vorgestaucht, worauf in der zweiten Stufe der bei der Vorstauchung gebildete rohe Kopf auf einmal fertiggepreßt wird. Diese beiden Arbeitsstufen werden aber; wie ebenfalls ersichtlich, nicht wie beim bekannten Doppeldruckverfahren in zwei seitlich getrennten Arbeitsgängen, sondern unmittelbar aufeinanderfolgend in einem Arbeitsgang, d. h. in einem einzigen fortlaufenden Druck bzw. in einem Zuge ausgeführt, wobei nur die Größe der Druckfläche wechselt, ohne daß eine Unterbrechung in der Ausübung des Preßdrucks eintritt.

Claims (1)

  1. PATENT-ANsPRüGHE: i. Verfahren zur Herstellung von Schrauben, Nieten und anderen bolzenförmigen Werkstücken mit Kopf auf kaltem Wege, wobei das zum Kopf umzuformende Ende des mit seinem Schaftteil festgehaltenen Werkstückes bis auf ein dem Schaftteil benachbartes Stück zunächst von einer Büchse umschlossen und dann in einer ersten Arbeitsstufe unter allmählicher Freilegung des umschlossenen Stückes durch einen auf seine Endfläche ausgeübten Druck, an dem dem Schaftteil benachbarten Stück beginnend, zu einem rohen Kopf von größerer Höhe als der vollendete Kopf gestaucht wird, worauf schließlich in einer zweiten Arbeitsstufe dieser rohe Kopf durch einen auf den vollen Kopfquerschnitt ausgeübten Druck fertiggepreßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Arbeitsstufen der Vorstauchung und der Fertigpressung unmittelbar aufeinanderfolgend in einem einzigen fortlaufenden Druck, d. h. bei einem Arbeitsgang, ausgeführt werden. a. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch i mit einem feststehenden Gesenk zur Aufnahme des Schaftteiles des Werkstückes, einem hin und her beweglichen Preßschlitten mit daran festem Vorpreßstempel und einer gegenüber letzterem verschiebbaren Büchse, die unter ständiger Wirkung einer Vorschubfeder steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Büchso (g) an ihrem Stirnende der vorderen Stirnfläche des herzustellenden Bolzenkopfes entsprechend gestaltet ist und die sie vorschiebende Feder (1a) eine solche Spannung besitzt, daß die Büchse (g) beim Eindrücken des Werkstoffes in die Kopfform (a1) entgegen der Federwirkung zurückweichen kann, um bei der weiteren Bewegung des Preßschlittens (c) durch Anschlag an eine Schulter (m') des Vorpreßstempels (in, k) mit diesem in der Vorschubrichtung kraftschlüssig gekuppelt zu werden.
DEK82530D 1922-06-27 1922-06-27 Herstellung von Schrauben, Nieten und anderen bolzenfoermigen Werkstuecken mit Kopf auf kaltem Wege Expired DE434446C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE933430C (de) * 1952-05-11 1955-09-22 Th Calow & Co Werkzeuganordnung an Mehrdruck-, insbesondere Doppeldruckpressen

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE933430C (de) * 1952-05-11 1955-09-22 Th Calow & Co Werkzeuganordnung an Mehrdruck-, insbesondere Doppeldruckpressen

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