DE4434958C2

DE4434958C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Präzisionsschmiedeteilen

Info

Publication number: DE4434958C2
Application number: DE4434958A
Authority: DE
Inventors: Karl Piepenbring
Original assignee: SOLIDA WERKZEUGTECHNIK
Current assignee: SOLIDA WERKZEUGTECHNIK
Priority date: 1994-09-30
Filing date: 1994-09-30
Publication date: 2001-04-12
Anticipated expiration: 2014-10-01
Also published as: DE4434958A1; DE9415764U1

Description

Die Erfindung betrifft zunächst ein Verfahren zur Herstellung von Präzisionsschmiedeteilen mit einer Mehrzahl von in einer Ebene angeordneten, paarweise auf ein Werkstück einwirkenden Schmiedewerkzeugen, welche jeweils mindestens einen formbildenden Bereich aufweisen.

Derartige Verfahren sind beispielsweise aus der US-PS 2,863,342 A sowie der EP 0 299 948 A2 bekannt.

Auch ist ein derartiges Verfahren in einem Prospekt "CNC-Präzisionsschmiedemaschinen" der Firma GFM aus dem Jahre 1991 dargestellt und beschrieben. Dieses grundsätzlich vorteilhafte Verfahren nach dem Stand der Technik hat den Nachteil, daß die darin hergestellten Schmiedestücke aufgrund mangelnder Präzision der Abmessungen nach dem Schmieden zusätzlich - insbesondere im Bereich der Enden - bearbeitet werden müssen. Die Notwendigkeit der Bearbeitung der Endbereiche der Schmiedestücke ist dadurch zu erklären, daß sich beim Schmieden der Produkte ein unkontrolliertes Verdrängen des überschüssigen Materials im wesentlichen zu den Endbereichen hin ergibt. Dies führt nun häufig dazu, daß insbesondere diese Endbereiche nicht die gewünschte Präzision aufweisen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nunmehr darin, eine Verfahren zu schaffen, mit der Präzisionsschmiedeteile hergestellt werden können, die insgesamt keiner Bearbeitung mehr bedürfen.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich für ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des geltenden Patentanspruchs 1 nunmehr dadurch, daß das beim Schmieden zum Endbereich des herzustellenden Werkstücks verdrängte überschüssige Material aufgestaut, durch eine definierte Öffnung abgeführt und zumindest teilweise abgekantet wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren mit einer gemeinsamen Engstelle der Schmiedewerkzeuge, die quasi wie eine Drossel wirkt, führt nun dazu, daß das beim Schmieden verdrängte, überschüssige Material zwar weiterhin zum Endbereich des herzustellenden Werkstücks fließt, dort jedoch gestaut und dann kontrolliert durch eine definierte Öffnung abgeführt wird. Dies bewirkt, daß der durch die zusammenwirkenden Schmiedewerkzeuge gebildete Hohlraum auch im Endbereich auf vorteilhafte Weise vollständig durch das Material ausgefüllt wird, wobei das tatsächlich überschüssige Material dann in Form eines Zapfens durch die Öffnung hindurch nach außen geführt wird und erkaltet.

Mit Hilfe dieses Verfahrens können also Schmiedeteile hergestellt, bei denen auch die Endbereiche eine hohe Präzision aufweisen und keine Nachbearbeitung erforderlich machen. Lediglich ein Abkanten des aus verdrängtem Material gebildeten Zapfens ist nach dem Schmieden notwendig.

Letztlich ergibt sich durch das erfindungsgemäße Verfahren ein harmonischer Verlauf der Schmiedefasern auch im Endbereich eines Schmiedestücks. Dieser vorteilhafte Schmiedefaserverlauf verbessert die Qualität der hergestellten Schmiedestücke.

Des weiteren betrifft die Erfindung auch eine Vorrichtung zur Herstellung von Präzisionsschmiedeteilen mit einer Mehrzahl von in einer Ebene angeordneten, paarweise auf ein Werkstück einwirkenden Schmiedewerkzeugen, die jeweils mindestens einen formbildenden Bereich aufweisen, der Teil einer Engstelle bildet.

Zur Lösung der o. g. Aufgabe ist die durch die Schmiedewerkzeuge gebildeten Engstelle den Endbereich gegenüberliegend angeordnet.

Grundsätzlich ist es nach der Erfindung auch möglich, daß die Schmiedewerkzeuge beidseitig jeweils eine Engstelle aufweisen.

Bei weiteren Ausführungsformen der Erfindung kann die Engstelle, die auch als "Materialstopp" bezeichnet werden kann, beispielsweise als lineare, kreisabschnittsförmige oder stufiger Querschnittsverringerung ausgebildet sein. Jede dieser Varianten sowie auch weitere theoretisch denkbare Ausbildungen der Engstelle ermöglichen einerseits die präzise Ausfüllung des durch eine Mehrzahl von Werkzeugen gebildeten Raumes durch das vom Rohling zur Verfügung gestellte Material, wobei andererseits das überschüssige Material jeweils kontrolliert durch die Engstelle hindurchgedrückt wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weisen darüber hinaus die Schmiedewerkzeuge einen sich jeweils überlappenden Schmiedebereich auf.

Durch diese Überlappung der Einwirkungsbereiche der Schmiedewerkzeuge werden die beim paarweisen Einwirken der Schmiedewerkzeuge auf das Werkstück entstehenden, ebenfalls auf unkontrollierten Fließbewegungen des Materials beruhenden Grate jeweils vom benachbarten Schmiedewerkzeug beim nächsten Schlag wieder eingeebnet. Durch diese beim Schmieden quasi vollständige, jedoch zeitlich gestaffelte Umschließung des Werkstücks durch die Schmiedewerkzeuge wird zusätzlich die Präzision des herzustellenden Schmiedestücks erhöht und tatsächlich jede unkontrollierte Verdrängung des Materials verhindert und damit eine hohe Präzision des herzustellenden Werkstücks garantiert.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgenden Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung von vier um einen Rohling angeordneten Schmiedewerkzeugen,

Fig. 2 eine Darstellung nach Fig. 1 mit zwei vertikal gegenüberliegend angeordneten, gleichzeitig auf den Rohling einwirkenden Schmiedewerkzeugen,

Fig. 3 eine Darstellung nach Fig. 1 mit den horizontal auf den Rohling einwirkenden Schmiedewerkzeugen,

Fig. 4 einen ausschnittsweisenden Längsschnitt durch zwei gegenüberliegend angeordnete Schmiedewerkzeuge mit dazwischen vorhandenem Schmiedeteil,

Fig. 5 eine schematische Darstellung unterschiedlicher Ausbildungen einer Engstelle eines Schmiedewerkzeugs,

Fig. 6 ein Einsteckende eines Druckluft- oder Elektrowerkzeugs mit beispielhaft eingezeichnetem Schmiedefaserverlauf,

Fig. 7 ein Querschnitt durch ein Einsteckende eines Druckluft- oder Elektrowerkzeugs,

Fig. 8 Längsschnitt durch ein Schmiedewerkzeug zur Herstellung eines ersten Bereichs eines Einsteckendes,

Fig. 9 ein Querschnitt durch das Schmiedewerkzeug gemäß Schnittlinie IX-IX in Fig. 8,

Fig. 10 eine Draufsicht auf das Schmiedewerkzeug gemäß Ansichtspfeil X in Fig. 8,

Fig. 11 Längsschnitt durch ein Schmiedewerkzeug zur Herstellung eines zweiten Bereichs eines Einsteckendes,

Fig. 12 Querschnitt durch das Schmiedewerkzeug gemäß Schnittlinie XII-XII in Fig. 11,

Fig. 13 Draufsicht auf das Schmiedewerkzeug gemäß Ansichtspfeil XIII in Fig. 11,

Fig. 14 Längsschnitt durch ein Schmiedewerkzeug zur Herstellung eines dritten Bereichs eines Einsteckendes,

Fig. 15 ein Querschnitt durch das Schmiedewerkzeug gemäß Schnittlinie XV-XV in Fig. 14,

Fig. 16 eine Draufsicht auf das Schmiedewerkzeug gemäß Ansichtspfeil XVI in Fig. 14,

In den Zeichnungen ist eine beispielsweise vier in einer Ebene angeordnete Schmiedewerkzeuge 11 aufweisende Vorrichtung insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet, wobei eine derartige Vorrichtung 10 grundsätzlich auch eine andere Anzahl von Schmiedewerkzeugen 11 beinhalten kann.

Die vier Schmiedewerkzeuge 11 wirken jeweils auf einen als Rundstab ausgebildeten Rohling 12 ein, der im vorliegenden Fall einseitig als Einsteckende für ein Druckluft- bzw. Elektrowerkzeug ausgebildet werden soll.

In den Fig. 1 bis 3 ist schematisch die Anordnung der Schmiedewerkzeuge 11 in Bezug zum Rohling 12 sowie die Art des Einwirkens der Schmiedewerkzeuge 11 auf den Rohling 12 dargestellt. Es ist erkennbar, daß jedes einzelne Schmiedewerkzeug 11 während des Schmiedevorganges in einem Bereich von mehr als 90° auf den Rohling 12 einwirkt. Dies ist dadurch möglich, daß die vier Schmiedewerkzeuge 11 jeweils nur paarweise, d. h. jeweils nur die gegenüberliegenden Schmiedewerkzeuge 11, den Rohling verformen. Durch diese abwechselnd paarweise Schlagfolge und Überlappungen 13 der jeweiligen Schmiedebereiche der einzelnen Schmiedewerkzeuge 11 werden die nicht dargestellten Grate, die bei jedem Schlag an der Begrenzung der Schmiedebereiche hervorgerufen werden, jeweils von dem nachfolgenden Schlag wieder ausgeglichen. Die Überlappungen 13 der Schmiedebereiche sind insbesondere in der Fig. 3 gut zu erkennen, da dort die Schmiedebereiche der gerade nicht auf den Rohling 12 einwirkenden Schmiedewerkzeuge 11 gestrichelt dargestellt sind.

In der Fig. 4 sind im Schnitt zwei gegenüberliegende Schmiedewerkzeuge 11 dargestellt, mit Hilfe derer ein gestrichelt dargestelltes Einsteckende 20 eines Druckluft- bzw. Elektrowerkzeuges geschmiedet worden ist. Das Einsteckende 20 weist einen Zapfen 14 auf, der aus beim Schmieden verdrängtem Material besteht und nach dem Schmieden letztlich im Bereich der mit der Bezugsziffer 15 bezeichneten, gestrichelten Trennlinie abgekantet wird. Die Schmiedewerkzeuge 11 sind mit einem eine Einstecknut 15 ausbildenden Bereich 17 versehen. Darüber hinaus weist jedes Schmiedewerkzeug 11 einen Engstellenbereich 18 auf, welcher zusammen mit den jeweils anderen Engstellenbereichen 18 der Schmiedewerkzeuge 11 eine komplette Engstelle ausbilden. Beim Schmieden wird das durch die einzelnen formgestaltenden Bereiche der Schmiedewerkzeuge 11 verdrängte Material in x- Richtung zur Engstelle hin bewegt, so daß es sich vor der Engstelle staut und dann durch die Öffnung der Engstelle hindurchgedrückt wird. Dabei bildet sich dann der Zapfen 14 aus, der zu einem späteren Zeitpunkt abgekantet wird.

In der Fig. 5 sind unterschiedliche Ausbildungen von Engstellenbereichen 18 schematisch dargestellt.

Einen beispielhaften, im wesentlichen parallelen Verlauf von Schmiedefasern S eines mit der Vorrichtung 10 hergestellten Schmiedestücks zeigt Fig. 6. Ein derartiges Schmiedeteil zeichnet sich aufgrund der hohen Materialverdichtung durch eine Gefügeverbesserung aus, die die Verschleißfestigkeit erhöht.

In der Fig. 7 ist im Querschnitt ein beispielhaftes Einsteckende 20 eines Druckluft-Elektrowerkzeuges dargestellt. Im Schnitt sind gegenüberliegend zwei wannenförmig hinterschnittene Einstecknuten 21 sowie drei bis zu einer nicht dargestellten Aufschlagfläche A durchlaufende Einstecknuten 22 zu erkennen.

Schmiedewerkzeuge 11.1 bis 11.3 zur Herstellung des Einsteckendes 20 gemäß Fig. 7 sind in den nachfolgenden Fig. 8-16 dargestellt.

In den Fig. 8-10 ist das Schmiedewerkzeug 11.1 zur Herstellung des mit zwei bis zum Ende durchgehenden Nuten 22 versehenen Bereich des Einsteckendes 20 dargestellt. Die Schnittdarstellung gemäß Fig. 8 zeigt einen die Nuten 22 ausbildenden Bereich 23 sowie die als "Materialstopp" dienenden Engstellenbereiche 18, welcher sich unmittelbar an den Bereich 23 anschließt. Die Länge des nutbildenden Bereich 23 entspricht dabei der gewünschten Gesamtlänge der Nuten 22 am Einsteckende 20. Die genaue Ausbildung des Bereichs 23 des Schmiedewerkzeuges 11.1 ist in Querschnittszeichnung gemäß Fig. 9 zu erkennen. Der Querschnitt zeigt zwei nutbildende Bereiche 23 sowie die zum Engstellenbereich 18 gehörenden Flächen 24 und 25. Die genaue Ausgestaltung des Schmiedewerkzeuges 11.1 ist in der Fig. 10 in der Draufsicht zu erkennen, wobei hierbei besonders deutlich wird, daß die Nuten 22 bis zum Engstellenbereich 18 verlaufen.

In den Fig. 11-13 ist das Schmiedewerkzeug 11.2 dargestellt, welches mittels eines nutbildenden Bereichs 27 eine durchgehende Nut 22 des Einsteckendes 20 herstellt.

Letztlich zeigen die Fig. 14-16 einen der Herstellung der wannenförmig hinterschnittenen Nut 21 dienenden Bereich 28 des Schmiedewerkzeuges 11.3. Dabei fällt auf, daß dieser nutbildende Bereich 28 eine deutliche geringere Längserstreckung aufweist als die tatsächliche Nut 21 des Einsteckendes 20.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von Präzisionsschmiedeteilen mit einer Mehrzahl von in einer Ebene angeordneten, paarweise auf ein Werkstück einwirkenden Schmiedewerkzeugen, welche jeweils mindestens einen formbildenden Bereich aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß das beim Schmieden zum Endbereich des herzustellenden Werkstücks verdrängte überschüssige Material aufgestaut, durch eine definierte Öffnung abgeführt und zumindest teilweise abgekantet wird.

2. Vorrichtung zur Herstellung von Präzisionsschmiedeteilen mit einer Mehrzahl von in einer Ebene angeordneten, paarweise auf ein Werkstück einwirkenden Schmiedewerkzeugen, die jeweils mindestens einen formbildenden Bereich aufweisen, der Teil einer Engstelle bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Schmiedewerkzeuge gebildete Engstelle dem Endbereich des Werkstücks gegenüberliegend angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmiedewerkzeuge (11.1, 11.2, 11.3) beidseitig jeweils eine gemeinsame Engstelle ausbilden.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Engstelle einen linearen Engstellenbereich (18) aufweist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Engstelle einen kreisabschnittsförmigen Engstellenbereich (18) aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Engstelle einen stufigen Engstellenbereich (18) aufweist.

7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmiedewerkzeuge (11.1, 11.2, 11.3) einen sich jeweils überlappenden Schmiedebereich aufweisen.

8. Werkzeug für ein Druckluft- bzw Elektrogerät mit einem eine Aufschlagfläche zur Aufnahme der Schlagenergie sowie Einstecknuten aufweisenden Einsteckende, dadurch gekennzeichnet, daß der die Aufschlagfläche bildende Endbereich des Einsteckendes durch ein während des Schmiedens erzeugten Materialstau gebildet ist.