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Herstellung von Ku''@eln durch Schmieden Das Schmieden von Stahlkugeln,
z. B. solchen für die Hartzerkleinerung, in Gesenken erfordert große Geschicklichkeit
des die Presse oder den Hammer bedienenden Arbeiters. Durch ständiges Drehen des
Werkstückes mit einer Zange muß er dafür sorgen, daß die Kugel auf der ganzen Oberfläche
gleichmäßig von dem etwa Halbkugelförmigen Ober- und Untergesenk getroffen wird.
Bei großen Kugeln und langsam schlagenden schweren Hämmern ist diese Arbeit verhältnismäßig
einfach, da genügend Zeit zwischen den einzelnen Hüben des Hammers zum Wenden des
Werkstückes zur Verfügung steht. Große Kugeln lassen sich deshalb in der bisher
bekannten Weise immerhin noch verhältnismäßig wirtschaftlich herstellen. Je kleiner
jedoch die Kugel ist, um so unwirtschaftlicher wird die Herstellung auf Hämmern,
da auch hier wie bei großen Kugeln das Werkstück während des Schmiedens ständig
gedreht werden muß, wenn eine runde, gleichmäßige Kugel von guter Oberfläche erzeugt
werden soll. Um die Arbeitsdauer abzukürzen, nimmt man für die mittleren und kleineren
Kugelsorten entsprechend schneller schlagende Hämmer. Hierdurch wachsen jedoch die
Schwierigkeiten, die Kugel mit der Zange zwischen den einzelnen Hüben zu wenden.
Es lassen sich deshalb kleine Kugeln wirtschaftlich nicht mehr auf Hämmern herstellen,
da die Handarbeit und damit die Lohnkosten je Tonne erzeugter Kugeln viel zu hoch
werden. Man hat deshalb danach gestrebt, eine Massenherstellung für kleine Kugeln
einzuführen, z. B. Walzen und Pressen auf Sonderschmiedepressen. Die so erzeugten
Kugeln sind wohl billiger, weil sie in größeren Massen ohne allzu großen Aufwand
von Löhnen hergestellt «-erden, aber in ihrer Güte sind sie nicht einwandfrei und
können in den meisten Fällen höchstens als Halberzeugnis bezeichnet werden. Die
meisten bei derart hergestellten Kugeln auftretenden Fehler sind: rauhe Oberfläche,
unrunde Form, Gratbildung und Über- oder Unterschreiten der Toleranz.
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Es ist ferner bekannt, Kugeln im Gesenk zu schmieden. Dabei geht der
eine, feste Gesenkteil in eine schräg nach abwärts verlaufende Bahn über, damit
das Schmiedestück beim Auseinandergehen der beiden Geseiikteile auf der schrägen
Bahn nach abwärts rollen kann, so daß das Schmiedestück in eine andere Lage kommt
und beim folgenden Schmiedeschlage andere Teile des Werkstücks getroffen werden.
Die ?Nachteile dieses Verfahrens bestehen vor allem darin, daß die gleichzeitige
Herstellung mehrerer Kugeln nicht möglich ist, wenn die Herstellung übersichtlich
sein soll, und daß die Schmiedestücke sich immer nur um dieselbe waagerechte Achse
drehen, so daß eine gleichmäßige Verformung aller Oberflächenteile nicht eintritt.
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Die Erfindung hat ein Verfahren und Vorrichtungen zur Ausübung des
Verfahrens zur Herstellung von Kugeln zum Gegenstand, bei
dem eine
völlig kugelige Oberfläche der Werkstücke gewährleistet und die gleichzeitige Herstellung
einer größeren Anzahl von Kugeln möglich ist.
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Das neue Verfahren besteht darin, daß die zu formende Kugel zwischen
zwei Gesenkhälften hin und her geschleudert wird. Ein Festklemmen der zu formenden
Kugeln in den Gesenkhälften ist bei entsprechender Formgebung der letzteren nicht
zu befürchten, denn die Krümmungshalbmesser der Gesenkhöhlungen können beträchtlich
größer gehalten werden als der Kugelhalbmesser, ohne daß dadurch die Herstellung
gleichmäßig runder Kugeln beeinträchtigt -wird. Erfindungsgemäß erfolgt das Hinundherschleudern
des Werkstückes durch stoßweise Bewegung einer oder beider Gesenkhälften. Die stoßweiße
Bewegung nur einer Gesenkhälfte -wird nur in seltenen Fällen in Frage kommen und
erfolgt durch mechanischen oder dergleichen Antrieb. Dabei gibt die andere Gesenkhälfte
einen Teil der lebendigen Kraft an das Werkstück wieder ab und schleudert es in
die bewegte Gesenkhälfte zurück.
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Zur Erläuterung des neuen Verfahrens sind in der Zeichnung verschiedene
Ausführungsbeispiele von zu dessen Ausführung dienenden Vorrichtungen dargestellt,
und zwar zeigen: Abb. r vier verschiedene Lagen der Gesenkhälften und des Werkstückes
während des Arbeitsvorganges, Abb. z eine Anordnung bei mitbewegter Führungsbahn,
Abb. g eine Anordnung bei fest gelagerter Führungsbahn, Abb. q. die Verstellbarkeit
einer Matrize bei mitbewegter Führungsbahn, Abb. 5 vier Führungsbahnen in einem
Gehäuse vereinigt, Abb. 6 einen Ouerschnitt durch Abb. 5 und Abb. 7 einen Längsschnitt
durch eine derjenigen der Abb. 5 ähnliche Vorrichtung mit angedeutetem Antrieb.
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In Abb. r sind zwei sich einander mit den Hohlflächen gegenüberstehende
Gesenkhälften a und b gezeichnet, und zwar in vier verschiedenen Arbeitsstufen.
Die Gesenkhälften sind so gelagert, daß sie durch eine von außen auf sie wirkende
Kraft Bewegungen in Richtung von d, e, f und g ausführen können, und zwar
wechselweise, so daß ein Werkstück c von der Gesenkhälfte a nach
b und von b
wieder nach a bewegt, d. h. hin und her geschleudert wird.
Während einer Hinundherbewegung wird das Werkstück zweimal von den Gesenkhälften
getroffen, und zwar einmal beschleunigend und das andere Mal verzögernd. Durch die
entstehenden Stöße zwischen Werkstück und Gesenkhälften soll das vorher erhitzte
Werkstück geformt werden. Da die Masse des Werkstückes im allgemeinen im Vergleich
zu den beim Schmieden benutzten üblichen Hammerbären sehr klein ist, so muß die
Aufschlaggeschwindigkeit und die Anzahl der ausgeführten Bewegungen je Zeiteinheit
entsprechend hoch sein. a1 zeigt die Lage der Matrize während der Beschleunigungsperiode
auf der linken Seite. Das Werkstück c wird, nachdem es die Matrize b in der
Pfeilrichtung f getroffen hat, in der Pfeilrichtung g-, die -während der
Beschleunigungsperiode die Stellung b1 durchläuft, zurückgeschleudert. Um die größte
Stoßwirkung und die günstigsten Bewegungsverhältnisse zu erzielen, -werden zweckmäßig
bei gegebener Werkstückmasse die Bewegungszeiten und Wege l- des Werkstückes c aufeinander
abgestimmt.
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Eine besondere Vorrichtung, um die Kugeln zu drehen, ist beim Gegenstand
der Erfindung nicht erforderlich, da eine ausreichende Drehung durch exzentrisches
Auftreffen der Kugeln in den Gesenkhälften und durch dies -wenn auch nur geringe
Reibung in den Führungen zwischen den Gesenkhälften stattfindet.
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Für die Durchführbarkeit des Verfahrens ist eine bedeutende Schlagzahl
je Zeiteinheit erforderlich, einmal um das Werkstück nicht zu sehr erkalten zu lassen
und ferner bei der verhältnismäßig geringen Verformung je Schlag eine höchst schnelle
Bildung der Kugeln zu erreichen. Infolge dieser erforderlichen hohen Schlagzahl
hat sich eine besondere Führung für die Werkstücke, besonders wenn die Gesenke nicht
zu weit voneinander entfernt sind, als nicht unbedingt erforderlich erwiesen. Man
-wird sie aber doch in den meisten Fällen, beispielsweise um mit Sicherheit eine
ausreichende Drehung der Kugeln zu erreichen, anwenden.
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Abb. z zeigt eine solche Führung. Zwischen den Gesenkhälften
i und k ist eine Bahn l eingeschaltet, die den Zweck hat, das Werkstück
ni zwischen den Gesenkhälften zuführen. Im dabei die bewegungsheinmende Wirkung
der Luft in der geschlossenen Führungsbahn aufzuheben, sind in der 'Nähe der Gesenkhälften
Bohrungen in der Führungsbahn angebracht. Außerdem wird das Werkstück im gewissen
Grade auf dieser Führungsbahn abrollen und sich während der Hinundherbewegungen
ständig drehen, was wünschenswert ist, um es an allen Stellen mit den Gesenkhälften
in Berührung zu bringen. Die Führung kann, um diese Wirkung zu unterstützen, auch
schwach gekrümmt sein. Wird die Führung als allseitig geschlossenes Rohr ausgebildet,
so erhält sie eine Öffnung
zum Einführen und Entfernen des Werkstücks
nach Fertigstellung. Die Führungsbahn l ist mit den Gesenkhälften
i, k fest verbunden und macht die Bewegungen in Richtung des Doppelpfeils
o mit, oder sie steht fest wie in Abb. 3, und es bewegen sich nur die Gesenkhälften
p und q in Richtung der Doppelpfeile r und s. Die Führungsbahn ist hier mit t bezeichnet.
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In Abb. 4. kann der Weg der Gesenkhälften und der Kugel veränderlich
gemacht werden, und zwar durch Einstellen der Gesenkhälfte z, durch die Schraube
w.
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Das ununterbrochene Einführen und Entfernen des Werkstücks aus der
Führungsbahn gemäß der Erfindung kann auf verschiedene Art und Weise geschehen.
In Abb. 5 und 6 sind Beispiele hierfür dargestellt. ES sind z. B. vier Gesenkhälftenpaare
x x, y y usw. mit den dazugehörigen Führungsbahnen als axiale Nuten eines
Zylinderkörpers z angeordnet. Die Führungsbahnen sind nach außen offen und werden
durch eine Büchse i überdeckt. In der Büchse i ist oben eine Einfüllöffnung 2 und
unten eine Austrittsöffnung 3 angebracht. Die Bewegungsrichtung 4 und die Führungen
sind in diesem Falle als waagerecht liegend gedacht. Der Zylinderkörper z mit den
Gesenkhälften wird nicht allein hin und her bewegt, sondern beschreibt auch fortlaufend
langsame Umdrehungen um seine Achse innerhalb der Büchse r in der Pfeilrichtung
5. Ein Werkstück, das in der oberen Üffnung 2 liegt, fällt beim Vorüberdrehen einer
Führungsbahn in diese hinein und wird während einer halben Umdrehung des Zylinderkörpers
durch die Gesenkhälften bearbeitet, um endlich durch den Schlitz 3 fertig bearbeitet
herauszufallen.
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In Abb.7 ist eine ähnlich ausgebildete Vorrichtung mit Kurbelantrieb
dargestellt. Wie bereits zu Abb. 5 und 6 erläutert, sind mehrere Gesenkhälftenpaare
in einem Stück 6 zusammengefaßt, das seinen Antrieb durch den Kurbeltrieb 7, g,
9 erhält, mit dem es bei i o drehbar verbunden ist. :Nach der vom Kurbeltrieb abgewandten
Seite trägt das Stück 6 eine Vierkantverlängerung i i o. dgl., die durch ein Zahnrad
12, in dem sie in axialer Richtung gleitet und welches daher. die hin und her gellende
Bewegung nicht mitmacht, in langsame U mdrehung versetzt wird. Hierdurch
dreht sich das Stück 6 langsam und wird durch das Rohr 13 mit Werkstücken beschickt,
die durch den Trichter 14., nachdem sie während einer halben Umdrehung bearbeitet
worden sind, herausfallen. Von der Kurbelwelle; ist mit Hilfe eines Schneckenrades
15, Welle 16 und Zahnrädern, 17 und 12 die Drehbewegung des Stückes 6 abgeleitet.
Der Antrieb der ganzen Vorrichtung kann dabei zweckmäßig durch einen regelbaren
Elektromotor geschehen.
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Für die Erfindung ist es jedoch ohne Belang, wie die Hinundherbewegungen
der Gesenkhälften und Werkstücke erzeugt werden. Sie können z. B. auch durch Preßluft
oder elektromagnetische Kräfte erfolgen. Auch die Bewegungsrichtung ist gleichgültig.
Sie kann senkrecht, waagerecht oder schräg sein. Auch sind Bewegungen in Kurvenform,
z. B. um einen Mittelpunkt in Kreisbogenform o. dgl., ausführbar. Dabei kann die
Führungsbahn geradlinig oder gekrümmt sein.
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Um die Arbeitsdauer auf der Vorrichtung abzukürzen, können die Werkstücke
zweckmäßig vorher kugelförmig vorgeformt werden, jedoch können, z. B. bei entsprechender
Ausbildung der Führungsbahn, auch unmittelbar irgendwie anders geformte Werkstücke
(beispielsweise zylinderförmige, würfelförmige o. dgl.) gemäß dem neuen Verfahren
zu Kugeln umgeformt werden.