DE890746C - Verfahren und Vorrichtung zur Ausbildung eines Sackloches an Kopfbolzen u. dgl. auf kaltem Wege - Google Patents

Description

Die Erfindung behandelt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ausbildung loehfassonierter Gegenstände, z. B. eines Sackloches in Kopfschrauben oder Mutternschrauben, aus handelsüblichem Walzdraht oder Rundstangenmaterial durch Kaltbearbeitung des Metalls. Bei solchen Verfahren muß man dafür sorgen, daß die herzustellenden Gegenstände jeweils mit einem Minimum an KaItverformungsarbeit und Materialverdrängung in dem Rohling gefertigt werden. Durch die Kaltverformung wird das Material nämlich brüchig und anfällig für Rißbildung und ist dann sehr schwer zu bearbeiten. Außerdem wird dadurch die Lebensdauer der Werkzeuge ganz erheblich herabgesetzt.

Bei der Herstellung von Sacklochmuttern und Bolzen ist es bereits 'bekannt, zuerst den Kopf des Rohlings im wesentlichen zylindrisch vorzustauchen und anschließend den Kopf mit einer Muffe zu umfassen und mit einem Lochstempel zu lochen, während der vom Lochstempel verdrängte Werkstoff entgegen der Lochungsbewegung fließen kann. Mit diesem Verfahren sucht man Risse in der Lochwandung zu vermeiden. Wie die Erfahrung jedoch gezeigt hat, nutzen sich dabei die Werkzeuge, besonders die Muffe, rasch ab. Diese Erscheinung hängt mit dem scharfkantigen Auspressen das Rohlingskopfes während der Lochung zusammen, wobei hohe Drücke auftreten.

Das Verfahren nach der Erfindung vermeidet diese Nachteile dadurch, daß der Bolzenkopf mit außen stark abgerundeter Schulter vorgestaucht und am Ende der nachfolgenden Lochung scharf-

kantig ausgepreßt wird und die seitliche Umschließung des Kopfes bei diesem Arbeitsgang den nach seiner Stirnseite hin fließenden Wandungsteilen mit geringer Wandreibung folgt. Beim neuen Verfahren wird zunächst, wie üblich, der Rohlingsschaft durch Strangpressung geformt. Anschließend staucht man den unbearbeiteten Kopfteil in einer zylindrischen Matrize mit runden Schultern ein. Da erst das Auspressen der Kanten, das ganz zuletzt erfolgt, einen großen Preßdruck verlangt, wird der Kopf durch die Kaltverformungsarbeit nur unerheblich beansprucht. Anschließend treibt der Lochstempel das Sackloch ein. Den Lochvorgang nutzt man dazu, auch die Kanten des Rohlingskopfes am Ende des Lochvorganges scharf auszupressen; während des Lochvorganges nimmt das entgegen der Lochstempelbewegung fließende Metall die verschiebliche Muffe mit. Es entstehen also nur" mehr geringe Reibkräfte und Drücke "20 zwischen Rohlingskopf und Werkzeugen, die den Werkzeugen nicht mehr schaden.

Zur Durchführung des Verfahrens ist nach der weiteren Erfindung eine Presse vorgesehen, die, wie die bekannten Pressen, mit einer ortsfesten Matrize zur Aufnahme des vorgeformten Rohlingsschaftes arbeitet. Der Bolzenkopf liegt mit seiner Schulter auf der Stirnseite der Matrize auf. Das Sackloch formt ein hin und her laufender Lochstempel. Mit dem Lochstempel läuft auch· die Gleitmuffe zur Umfassung des Rohlingskopfes hin und her und ist gegenüber dem Lochstempel verschiebbar. Damit nun der Rohlingskopf nicht vorzeitig von der Umschließungsmuffe frei wird, ist erfm-• dungsgemäß das stirnseitige Widerlager für den Bolzenkopf an der Matrize als vorspringender Halsteil ausgebildet, der gleichen Durchmesser wie der Bolzenkopf und die Maulöffnung der Gleitmuffe hat. Die Gleitmuffe umfaßt den Halsteil bis zu Beginn des Lochungsvorganges mindestens so tief, wie der Längenzunahme des Bolzenkopfes beim Lochen entspricht. Der Bolzenkopf bleibt bei dieser Lösung während des ganzen Lochvorganges bis zum scharfkantigen Auspressen der Kopfschultern von der Gleitmuffe umschlossen. Da die Begrenzungswand der Muffe vom Materialfluß mitgenommen wird, verschieben sich verdrängtes Material und begrenzende Muffe nicht mehr gegeneinander. Hierdurch wird der Materialversehleiß sehr gering. ·'

Die Zeichnung erläutert Verfahren und Vorrichtung enger,

Fig. ι und 2 zeigen die Verformung des Rohlings nach dem Abscheren durch Strangpressung in einer ersten Matrize.

Fig. 3 und 4 zeigen den in der zweiten Matrize durchgeführten Bearbeitungsvorgang, wobei in Fig. 3 der in der ersten Matrize hergestellte Rohling in Lage vor der zweiten Matrize gezeigt wird, während in Fig. 4 der in der zweiten Matrize vervollständigte Kopfstauchvongang dargestellt ist;

Fig. 5 ist ein in vergrößertem Maßstab dargestellter Querschnitt, worin die neuartige Einbauanordnung von Muffe, Lochstempel und Ausziehvorrichtung für den Lochstempel gezeigt ist, wie sie in Verbindung mit der dritten Matrize in Wirksamkeit tritt;

Fig. 6 und 7 sind in vergrößertem Maßstab dargestellte Querschnitte in Verbindung mit der dritten Matrize;

Fig. 6 zeigt dabei den erst teilweise durchgeführten und Fig. 7 den vollständig zu Ende geführten Lochfassonierungsvorgang.

In Fig. ι liegt der abgescherte Rohling O₁ schematisch vor der ersten Matrize D₁. Die Abscher- und Transportvorrichtung ist dabei als bekannt vorausgesetzt und nicht weiter dargestellt. Die Matrize D₁ hat eine Öffnung. 1 von kleinerem Querschnitt als der Rohling O₁, wobei eine konische Wandung 2 die Verbindung mit einer größeren, in der Matrize 3 ausgesparten Bohrung 3. herstellt; die Bohrung 3 weist dabei im wesentlichen den gleichen Durchmesser wie der Rohling O₁ auf. Der Werkzeugstempel T₁ hat eine buchsenartige Einsteckfassung 4 von der gleichen Größenabmessung wie die Bohrung 3 und kann, um freien Raum zu schaffen, konisch nach rückwärts abgeschrägt sein, wie dies bei 5 gezeigt ist.

Nachdem der Rohling O₁ durch die Transportvorrichtung vor der Matrize D₁ in Lage gebracht ist, rückt der Werkzeugstempel T₁ vor, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist, wodurch der Rohling zwangsläufig in den Schaft oder verjüngten Teil 1 der Matrize hineingepreßt wird, so daß ein stranggepreßter Teil 7 zur Ausbildung kommt. Der Teil 6 des Rohlings bildet nun einen Kopf, der trotz seines größeren Durchmessers gegenüber dem Schaftteil 7 nur einer geringen oder überhaupt keiner Kaltverformungsarbeit unterworfen wurde. Sobald dann am Schlüsse dieses Bearbeitungsvorganges der Preßstößel einschließlich Werkzeugstempel wieder zurückgeht, tritt jeweils im richtigen Zeitpunkt ein Äuswerferdruckstempel K₁ in Tätigkeit, der durch eine an sich bekannte Vorrichtung betätigt wird; hierdurch wind der Rohling O₂ von der Matrize D₁ ausgestoßen und in die Transportvorrichtung abgeworfen, welche letztere zwecks Aufnahme des Rohlings entsprechend vor der Matrize in Lage gegangen ist.

In Fig. 3 ist der Rohling O₂ in Lage vor der Matrize D₂ gezeigt. Diese Matrize hat eine zylindrische Bohrung 10, die den Auswerferdruckstempel K₂ aufnimmt und die den gleichen Durchmesser wie der Schaftteil 7 des Bearbeitungsrohlings aufweist. An der Matrize .D₂ ist außerdem eine Bohrung 11 vorgesehen, die die Kopfform des Rohlings bestimmt.

Wie aus Fig. 4 zu ersehen, bleibt beim Eintreiben des Rohlings in die Matrize D₂ durch den Werkzeugstempel T₂ der Schaftteil 7 von diesem Vorgang verhältnismäßig unberührt; dagegen wird das Material, das vorher den Kopf 6 an dem Rohling O₂ darstellte, derart gestaucht, daß derselbe die Matrizenform im wesentlichen ausfüllt, so daß der Rohling O₃ nunmehr einen Kopf 13 aufweist, der in der Hauptsache zylindrisch ist. Das gegenseitige Größenverhältnis von Matrize und Rohling

ist dabei vorzugsweise derart, daß die Ecken der Matrize in dieser Bearbeitungsstufe nicht ausgefüllt werden, wodurch der für die Ausbildung des Kopfes erforderliche Druck herabgesetzt wird. Dadurch, daß vorstehender Bearbeitungsvorgang die erste Kaltverformung an dem angeköpften Teil des Rohlings darstellt, sowie dank dem Umstand, daß dabei die Matrizenecken nicht ausgefüllt werden, wird durch den in Fig. 4 dargestellten Bearbeitungsvorgang das Material nicht ernstlich durch Kaltverformung beansprucht, so daß sich dasselbe noch in einem relativ streckbaren Zustand für den nun folgenden Aushöhlungs- oder Lochfassoniervorgang befindet.

Vor Abschluß der Beschreibung des sich auf Grund vorstehender Erfindung ergebenden Herstellungsgangs wird zwecks Erläuterung einer neuartigen Werkzeuganordnung bei der dritten Matrize auf Fig. 5 Bezug genommen. Wie dort zu ersehen, ist an dem Preßstößel H, der in der üblichen Weise für Hinundhergang gegenüber dem Gesenk eingebaut ist, eine Tragmuffe 20 für die Werkzeughalterung ausgebildet. Die Tragmuffe 20 hat eine Öffnung 21, in der eine Gleitmuffe S nebst zugehöriger Einbauhülse 22 aufgenommen ist; die Einbauhülse 22 ist dabei in geeigneter Weise, wie bei 23 gezeigt, an dem Preßstößel verkeilt. Ein an dem hinteren Ende der Gleitmuffe S vorgesehener Flansch 24 verhindert, daß die Gleitmuffe nach erfolgtem Zusammenbau der betreffenden Teile in Richtung nach vorn herausgezogen werden kann. Innerhalb der Gleitmuffe S ist ein Lochstempel P und eine Abstreifmuffe 32 untergebracht, wobei diese Teile in der Gleitmuffe durch einen Steckbuchsenteil 25 zurückgehalten werden, der seinerseits innerhalb der öffnung 21 der Tragmuffe 20 des Preßstößels eingebaut ist. Die Einzelheiten der Abstreifvorrichtung und deren Steuerung sind nicht Gegenstand vorstehender Erfindung.

Aus Übersichtlichkeitsgründen soll hierin nur eine Ausführungsform des Preßstößels und der Abstreifvorrichtung, wie sie zur praktischen Verwirklichung der Erfindung vorgesehen sein kann, beschrieben werden. Die Steckbuchse 25 hat einen Führungsteil 26, über den hinweg sich die Gleitmuffe νίΓ infolge der in derselben ausgesparten öffnung 27 verschieben kann. Der Kopf 30 des Lochstempels P ist zwischen Kolbenklötze 28 und 29 eingespannt, und der Sechskant-Lochfassonierteil des Lochstempels ist, wie bei 31 gezeigt, hinterschnitten, wodurch das Eindringen desselben in das Werkstück und das Zurückziehen desselben aus dem Werkstück erleichtert wird. Die Abstreifmuffe 32 wird ihrerseits längs des Lochstempelschaftes durch die in der Gleitmuffe ,S¹ vorgesehenen Bohrungen hindurch eingesetzt. Die Gleitmuffe S hat eine Maulöffnung 33, deren Durchmesser dem Durchmesser des Kopfes an der fertiggestellten Kopfschraube genau entspricht. Da ferner die Abstreifmuffe 32 in der Maulöffnung 33 gleitet, weisen beide denselben Durchmesser auf. Das Ende 32" der Abstreifmuffe 32 ist in der Weise vorgesehen, daß dasselbe an dem Kopf des Bearbeitungsrohlings angreifen und dort jeweils durch eine Nockensteuervorrichtung zurückgehalten werden kann.

Der nach rückwärts gelegene Teil der Abstreifmuffe 32 weist einen Flansch 34 auf, gegen den mehrere Stifte 35 Widerlagern; diese Stifte gehen dabei durch Bohrungen 36 hindurch, die in den dem Lochstempel zugeordneten Kolbenklötzen 28 und 29 ausgespart sind; die Stifte 35 sind in irgendwie geeigneter Weise an einem Tauchkolben 37 befestigt oder sind mit demselben zusammen aus einem Stück geformt. Ein Verlängerungsstück 38 des Tauchkolbens 37 ist mit einem abgerundeten Ende 39 versehen, an dem eine Steuerkurvenfläche 40 angreifen kann, die an einem Hebel oder Gelenkhebel C ausgebildet ist. Der Gelenkhebel C ist dabei durch einen Drehzapfen 41 mit dem Preßstößel verbunden und wird durch eine an der Maschine fest angeordnete Steuerkurve betätigt. Der Preßstößel ist, wie bei 42 zu sehen, zwecks Aufnahme des Gelenkhebels C geschlitzt, und außerdem ist ein Keilstück W mit vorgesehen, durch das die Steckbuchse 25 jeweils in der richtigen Lage gehalten wird. Üblicherweise wird noch ein axial verlaufender Schraubbolzen mit angeordnet, der von vorn an der Steckbuchse 25 angreift und dabei in Verbindung mit dem Keilstück W die notwendige Einstellung gewährleistet. Die andere Keilfläche 43 greift an der hinteren Wandung 44 des in dem Preßstößel ausgesparten Schlitzes an.

Gemäß der Erfindung ist die Matrize P₃ hauptsächlich in der Weise ausgebildet, daß bei derselben ein ringförmiger Vorsprung oder Halsteil 15 vorgesehen ist, dessen Zweckbestimmung noch erläutert wird. Der Innendurchmesser dieses Vorsprunges ist dabei der gleiche wie derjenige der Bohrung in der Matrize, worin der Schaft des Roh- ¹Q⁰ lings O₃ aufgenommen wird. Der äußere Durchmesser des Vorsprunges oder Halsteiles 15 entspricht im wesentlichen der in der Gleitmuffe ausgesparten Maulöffnung oder Bohrung 33, so daß die Muffe 6¹ über den an der Matrize vorgesehenen Vorsprung gleiten kann.

Nachdem hiermit die Beschreibung der Werkzeug- und Matrizenanordnung bei der dritten Matrize abgeschlossen ist, soll nun mit der Erklärung des restlichen, an der Kopf schraube noch no durchzuführenden Bearbeitungsvorganges fortgefahren werden. Hierzu wird auf Fig. 6 Bezug genommen, die einen in vergrößertem Maßstab dargestellten Querschnitt durch den Rohling und die Geräteanordnung aufzeigt, wobei derselbe für einen Zeitpunkt gilt, in dem das Sackloch teilweise bereits eingeformt ist. Wie hierin zu ersehen, ist durch die Vorwärtsbewegung des Preß stoß eis der Lochstempel P bereits in den Kopf des Rohlings eingetrieben, und die Gleitmuffe hat sich so weit nach vorn verschoben, daß dieselbe sowohl den Rohling umschließt, als auch über den Vorsprung oder Halsteil 15 der Matrize gleitend nach vorn gerückt ist. Bei fortschreitendem Lochungsvorgang sucht das Metall die Ecken bei 51 auszufüllen. In gleicher Weise versucht das verdrängte Metall, sich

entgegengesetzt zur Vorschubbewegung des Lochstempels durchzupressen oder zu fließen. Die Gleitmuffe ^ wird durch Preßluft gegen das Gesenk gedruckt. Die Preßluft wird der Luftkammer auf der Rückseite der Gleitmuffe durch den Lufteinlaß A zugeführt. Die Luftkammer wird durch die Wandungen der Teile 24, 25 und 26 und die Bohrung der Tragmuffe 20 gebildet. Die Preßluft drückt die Gleitmuffe 5" elastisch gegen das Gesenk D₃. Da die Gleitmuffe 5 elastisch gegen die Matrize gedrückt wird, sucht das sich strangartig durchpressende Metall, das, wie bei 52 gezeigt, an der Maulöffnung 33 der Gleitmuffe angreift, (die Gleitmuffe mitzunehmen. Fig. 6 z. B. zeigt den dabei entstehenden kleinen Zwischenraum 53. Aus dieser Figur wird auch der Zweck des ringförmigen Halsteils 15 klar. Halsteil und Gleitmuffe 5 schließen den ganzen Rohlingskopf während des Lochungsvorganges vollständig ein. Die Einschließung bleibt auch bei ao der Rückführung der Gleitmuffe durch den Materialfluß bestehen.

Fig. 7 zeigt den Abschluß des Lochungsvorganges. Die Gleitmuffe ist jetzt über einen größeren Zwischenraum 53 mit zurückgenommen. Der dabei durch die Auspressung des Metalls bewirkte Materialfluß ist durch zwei kleine Pfeile angegeben, wobei das fließende Metall hauptsächlich an der mit 52 bezeichneten Flächenzone der Gleitmuffe angreift, dadurch die Gleitmuffe einspannt und in der beschriebenen Weise mit zurückzuziehen sucht. Selbstverständlich wird die Abstreifmuffe 32 während des Lochfassoniervorganges von dem mit Kopf ausgebildeten Gegenstand jeweils völlig frei gehalten, wenn der Preßstößel vorgerückt wird. Nach Abschluß der Lochung wird der Lochstempel P vom Rohling mit Hilfe der gesteuerten Abstreifmuffe 32 abgestreift. Die Verjüngung des Lochstempels erleichtert das Abstreifen.

Im Rahmen des Erfindungsgedankens lassen sich natürlich mancherlei Änderungen und Abwandlungen vornehmen, ohne daß dabei von dem Grundprinzip abgegangen wird. So läßt sich z. B. das Verfahren unter Verwendung der in Fig. 5 gezeigten Elemente auch bei anderen Schraubenpressen für Senklochung anwenden. Ferner kann, obgleich entsprechend der Darstellung in Fig. 1 und 2 der Herstellungsgang vorzugsweise mit einer Strangpressung an Stelle eines Kopfstauchvorganges anläuft, die Anordnung auch so getroffen sein, daß von einem handelsüblichen Einsatz- oder Rohmaterial ausgegangen wird, das der Größenabmessung des Schaftteils entspricht, wobei das Ende dann derart angestaucht wird, daß dadurch ein Kopfstück zur Ausbildung kommt. Die Wahl, ob mit einer Strangpressung angefangen werden soll, hängt weitgehend vom Ausgangsmaterial und von der Form der Fertigware ab. Das Lochungsverfahren läßt sich u. a. auch bei Muttern, z. B. Überwurfmuttern, anwenden.

Der Kopf des in Fig. 4 gezeigten Rohlings muß auch nicht unbedingt zylindrisch sein, sondern kann auch etwas konisch verlaufen.

Die in der Beschreibung wiederholt benutzten Ausdrücke Kaltbearbeitung oder Kaltverformung sind in dem üblichen, der Praxis geläufigen Sinn zu verstehen, d. h. es handelt sich dabei um Bearbeitungen, die jeweils unterhalb einer Temperatur stattfinden, bei der ein rapides Anwachsen der Körnung oder Rekristallisierung des Materials einsetzt. Die Erfindung zeigt jedoch vorwiegend bei den niedrigen Temperaturen, soweit sie innerhalb der Kaltbearbeitungsgrenze liegen, ihren eigentlichen Nutzen und Wert; bei diesen niederen Temperaturen, die auf 200 bis 260⁰ C ansteigen können, bleiben Sinterbildung, Sichfestfressen des Metalls an den Matrizen oder Schrumpfung vermieden.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Verfahren zur Ausbildung eines Sackloches an Kopfbolzen u. dgl. auf kaltem Wege, bei dem zuerst ein Rohling mit im wesentlichen ■zylindrischem, vorgestauchtem Kopf geformt und anschließend ein Lochstempel bei längs des zylindrischen Kopfteils während der Lochformung wirksamer Umschließung und gegensinnig zur Lochungsbewegung möglichem Fluß des verdrängten Werkstoffes das Sackloch eintreibt, * dadurch gekennzeichnet, daß der Bolzenkopf mit außen stark abgerundeter Schulter vorgestaucht und am Ende der nachfolgenden Lochformung scharfkantig ausgepreßt wird und die seitliche Umschließung des Kopfes bei diesem Arbeitsgang den nach seiner Stirnseite hin fließenden Wandungsteilen mit geringer Wandreibung folgt.
2. 2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer ortsfesten Matrize, deren Bohrung den Bolzenschaft aufnimmt uifd deren Stirnseite als Widerlager für den Bolzenkopf dient, einem hin und her gehenden Lochstempel mit Kraftantrieb und einer an seinem Hinundhergang teilnehmenden, den Bolzenkopf seitlich eingrenzenden Gleitmuffe, dadurch gekennzeichnet, daß das stirnseitige Widerlager für den Bolzenkopf auf einem vorspringenden Halsteil (15) der Matrize (D₃) liegt, der außen gleichen Durchmesser wie der Bolzenkopf und die Maulöffnung der Gleitmuffe (S) hat, die zu Beginn des Lochungsvorganges den Halsteil auf einer Länge umfaßt, die mindestens gleich der Längenzunahme des Bolzenkopfes beim Lochen ist.

   Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 691 145, 735 243.

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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