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Verfahren zur Formung der Mantelfläche von langgestreckten Werkstücken
und Presse zur Durchführung dieses Verfahrens Die Erfindung beizieht sich auf ein
Verfahren zur Formung der Mantelfläche von langgestreckten Werkstücken, z. B. Stangen
oder Rohren, und auf einer Presse zur Durchführung dieses Verfahrens.
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Es ist bekannt, die Mantelfläche von Rohren durch Hämmern zu formen.
Dabei wird das Rohr auf eine Matrize geschoben, gedreht und zugleich von umlaufenden
Hämmern bearbeitet, welche von ortsfest um das Rohr herum angeordneten Rollen beaufschlagt
sind. Bei diesem Verfahren wird das Rohr verhältnismäßig stark gestreckt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, daß das Werkstück durch
radial, nämlich quer zur Hauptausdehnung einwirkende Drücke der Länge nach fortschreitend
gepreßt wird. Gegenüber dem Hämmern wird beim Pressen, besonders beim Preissen von
Rohren, die Streckung im Verhältnis zur Änderung der Querausdehnung geringer. Das
Pressen bewirkt ein stärkeres Zusammendrücken als das Hämmern. Der Werkstoff hat
bei den länger anhaltenden Preßdrücken Zeit, stärker in Druckrichtung, also in radialer
Richtung, zu fließen. Für gewisse Anwendungsfälle ist dies von besonderer Bedeutung.
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Zweckmäßig wird bei dem neuen Verfahren das 'Werkstück in Achsrichtung
bewegt und zugleich gedreht.
In weiterer Erfindung ist bei der Presse
zur Durchführung des Verfahrens ein von der Vorschubeinrichtung aus gesteuertes,
vorzugsweise mehrstufiges Schaltwerk zum selbsttätigen Verstellen des Stößelhubes
während der Bearbeitung des Werkstückes. vorgesehen.
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Bei einen Ausführungsbeispiel ist ein Schiebekeil zum Einstellen.
des Stößelhubes von einem Klinkengetriebe aus über eüne Spindel angetrieben, wobei
die Klinke über einen von der Vorschubeinrichtung aus eingeschalteten Elektromagneten
im Eingriff mit dem zugehörigen Klinkenrad gehalten ist.
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Weitere Merkmale ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines
Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Ansprüchen und der Zeichnung. Es Teigt
Fig. i einen Querschnitt, Fig. 2 eine Vorderansicht, Fig. 3 eine Draufsicht, Fig.
4,eiinen Teil der Presse in größerem Maßstab.
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Von der mit einer Antrieb riemenscheibe i versebenen Pressenantriebswelle
2 aus werden über die Pleuelstange 3 der Kniehebel 4 und gleichzeitig über die Kegelrädergeitriebe
5, 6 eines senkrechte Welle 7 und eine waagerechtes Welle 8 angetrieben. Letztere,
die-somit- beim Antrieb der Presse ständig umläuft, treibt über eine Schubstange
9 und ein Klinkengetriebe io absatzweise eine mit ihren Enden im Pressentisch ii
und in einem Bock 1.2 gelagerte Spindel 13 an. Auf dieser sitzt eine Mutter 14,
die durch einen Keil 15 in einem diesen umschließenden Gehäuse 16 festgehalten isst,
beim Umlaufen der Spindel also das Gehäuse längs der Spinden, und zwar in Richtung
auf die Presse zu, verschiebt. Innerhalb des Gehäuses. isst außerdem ein Zahnrad
18 gelagert, das mit der Spindel auf Drehung, jedoch zu ihr längs verschiebbar mittels
des Keils 17 gekuppelt ist und das in ein zweites Zahnrad i9 eingreift. In letzterem
bzw. einem mit ihm verbundenen Spannkopf 2o wird das Werkstück W mit seinem hintren
Ende befestigt. Es ist angenommen, daß ein ursprünglich zylindrisches Werkstück
in der gezeichneten Werise verformt werden soll, so also, daß nacheinander ein Abschnitt
I mit nach vorn (links) abgestrecktem Querschnitt, ein Abschnitt II mit wie ursprünglich
gleichmäßig zylindrisch belassenem Querschnitt, ein Abschnitt III mit nach hinten
(rechts) abgestrecktein Querschnitt und schließlich ein Abschnitt IV mit wieder
nach vorn (links) abgestrecktem Querschnitt entstehen. Die Abschnitte sind verschieden
lang angenommen, das. Maß der Abstreckung immer gleich groß. In den Fig. i und 3
nimmt der Werkstückmitne!hmer 16 seine Ausgangslage ein, bei der auch das: Werkstück
W noch seine zylindrische Ausgangsform besitzt. DieWiedergabe des.Werkstückes als
Fertigform ist in diesen Figuren nur zur Vereinfachung der zeichnerischen Darstellung
erfolgt. Mit 21 ist das fest auf dem Pressentisch i i angeordnete Unterwerkzeug,
mit 22 das am Pressenstößel 23 befestigte Oberwerkzeug der Pressee bezeichnet. Letztres
ist in seinem Arbeitsbereich dadurch verstellbar, daß das Oberlager 24 des Kniehebels
.4 durch einen Schiebekeil 2,5 in der Höhe verstellt werden kann, zu welchem Zwecke
in ein Ansatzstück 2,6 des Keils eine im Pressenobeirgestll 27 gelagerte Spindel28
eingreift. Ein auf letzterer befestigtes Kettenrad 29 steht über einen Ketbentrneb
3o in Verbindung mit einem Kettenrad 31 auf einer Welle 32. Letztere trägt vier
Schaltwerke I' bis, IV', die hier aus je einem Klinkeinrad 33 und einer Klinke 34
beistehen, wobei die Klinken durch auf der Welle 8 sitzende Exzenter bzw. Exzenberstangem.
35 angetrieben werden. Über jeder Klinke ist ein Magnetkern 36 mit einer Spule 37
angeordnet. Die Spulen 37 stehen einerseits durch die Stromleitung 38 in Verbindung
mit einer Stromquelle S, andererseits: durch Leitungen 39, 40, 41, 42 mit Gleitschienen
I", II", III" und IV", die aneinander anschließend parallel zur Werkstüekvorschubspindel
13 angeordnet sind und .in ihren Längen denjenigen der Abschnittee I bis, IV des
Werkstückes, W entsprechen. Diese Gleitschienen arbeiten mit einem am Werkstückmitnehmer
16 angeordneten Gleitkontakt 43 zusammen, von dem eine Stromleitung 44 zur Stromquelle
S zurückführt.
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Wird die Presse in Betrieb gesetzt, so schieben das Klinkengetriebe
io, die Spindel 13 und der Werkstückmitnehmer 16 das mit seinem Vorderende zwischen-die
Werkzeuge 21 und z2 der Presse eingeführte Werkstück W unter gleichzeitiger Drehung
absatzweise im Sinne des Pfeiles in Fig. i nach vorn, wobei- Vo-rschubbeiwegung
und Drehung zur Bewegung des Stößels 23 so abgestfmmt@sind, daß sie zwischen zwei
Streckungen eintreten. Zunächst läuft der Gleitkontakt 43 auf die Gleitschiene I"
auf, wodurch die Magnetwicklung 37 des zugehörigen Schaltwerkes I' eingeschaltet
und dessen Anker 36 angezogen wird. Dadurch wird die, zugehörige Klinke 34,
die vorher durch Aufsitzen des Ankers auf ihrer Verlängerung 45 ausgeschaltet war,
in Eingriff mit ihrem Klinkenrad 33 gebracht, das nun, zufolge der Antriebsbewegung
der Klinke durch die zugehörige Exzenterstange 35, über den Kettentrieb
30 und die Teile 29, 28 und z6 den Keil 25 nach links in Fig. i bewegt. Dieser
Vorgang setzt sich so lange fort, als der Gleitkontakt 43 ,sich auf .der Gleitschiene
I" bewegt. Entsprechend .verlagern sich das Kniehebeloberlager 24 und der Arbeiitsbereich
des Oberwerkzeiuges 2,2,- stetig imm,e,r mehr nach oben, wirkt das Oberwerkzeug
also zunehmend immer weniger auf den ersten Abschnitt I des Werkstückes W in der
Weise eiin, daß dieser Abschnitt schließlich eine stetige Abstmeickung nach vorn
aufweist. Beim weiteren. Vorbewegen des Werkstückes gelangt der Gleitkontakt 43
auf die Gleitschiene II", durch die nun das Schaltwerk II' angeschaltet werden würde.
Da jedoch der Werkstückabs.chnitt. II zylindrische Gestalt mit gleichem Durchmesser
wie der Enddurchmesser .des Abschnittes I erhalten soll, eine Änderung des Arbeitsbereiches
dein Oherwerkzeuges 22 mithin nicht not tut, isst Sorge dafür getroffen, daß der
Magnetanker 36 des Schaltwerkes II' weiterhin auf der zugehörigen Klinkenverlängening
45 aufsitzt und die zugehörige
Exzenterstange 35 mit Klinke 34
leer läuft. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß der Anker 36 in
der Lage, gesparrt wird, in der er auf der Klinke 45, 34 aufliegt, oder daß die
Leitung 4o unterbrochen wird, der Magnet also unerregt bleibt. Das zugehörige Klinkenrad
3'3 bleibt somit ungelschaltet und entsprechend der Keil 25 unverändert in der vorher
erreichten Lage. Stimmt, wie gesagt, der im Abschnitt II gewünschte Werkstückdurchmesser
mit dem Ausgangsdurchmesser überein, so erfährt das Werkstück im Ab-
schnitt
II keinerlei Beeinflussung, behält vielmehr seine ursprüngliche zylindrische Form
bei. Ist dagegen dieser Durchmesser kleiner als, der Ausgangsdurchmesser, so wird
das. Werkstück über die ganze Länge dies Abschnittes II zylindrisch auf den Enddurchmesser
des Abschnittes I abgestreckt. Beim Übergang des Gleitkontaktes 43 auf die Gleitschiene
III" wird das Schaltwerk III' angeischaltet,-das umgekehrt zu dem Schaltwerk I'
so eingestellt ist, daß sein Klinkenrad 33 in umgekehrter Drehrichtung geschaltet
wird wie das Rad 33 des Schaltwerkes I'. Demgemäß erfährt der Keil 25, während der
Gleitkontakt 43 sich über die Kontaktschie ine III" bewegt, eine stetige Einwärtsbawagung
in dem Sinne, daß sich das Kniehebeloberlager 24 und der Arbeitsbereich des Obeirwerkzeuges
22 stetig nach unten verlagern, so daß dieses zunehmend kräftiger auf das Werkstück
W eiinwirkt und die nach hinten abgestreckte Form des, Werkstückabschnittes III
hervorbringt. Dieser Abschnitt ist kürzer als der Werkstückabschnitt I, nach der
Zeichnung aber auf denselben geringsten Querschnitt zu verbringen. Zu dem Zwecke
bedarf es für das Schaltwerk III' eines geeigneten anderenübersatzungsverhältnis.ses,
das in verschiedener, an sich belcannter Weise eingerichtet werden kann. Das schließlich,
beim Auflaufen des Gleitkontaktes 43 auf die Gleitschiene IV", in Betrieb gesetzte
Schaltwerk IV' stimmt in seiner Ausbildung und Arbeitsweise mit dem Schaltwerk I'
bis auf dein Unterschied überein, daß es eine größere Übersetzung aufweiset, um
die nach hinten abnehmende- Streckung des im Vergleich zum Werkstückabschnitt I
kürzeren Werkstückabschnittes IV durchführen zu können.
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Das, beim gezeichneten Verformungsbeispiel nicht in Wirkung tretende
Schaltwerk II' kann bei entsprechender Einrichtung und Einstellung nutzbar gemacht
werden, wenn die Werkstückstufe II ähnlich den drei anderem Werkstückstufen eines
zu- oder abnehmende Streckung erfahren soll. Umgekehrt können die übrigen Werkstückstufen
durch geeignete andere Einrichtung oder Einstellung anders als in der gezeichneten
Weise (zylindrisch oder stetig ab- oder zunehmend), gestreckt werden oder ungestreckt
bleiben.
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Zum Zurückführen des Werkstückmitnehmers 16 in die Ausgangslage werden
bei .stillstehendem Presseinantriab die Spindel 13 oder das Rad 18 durch einen nicht
dargestellten Motor in zum Vorschub entgegengesetzte Umdrehung versetzt, bis der
Mitnehmen 16 wieder die Ausgangslage nach den Fig. i und 3 erreicht hat. Der Schaltsinn
der Geitriebe I' bis IV' (I' und IV' für abnehmende, III' für zunehmende Streckung)
kann beispielsweise durch Auswe:chseiln der Klinkentriebe 33, 34, 35 erreicht werden,
die daher jeweils auf die gewünschte Endform des Werkstückes einzustellen und einzurichten
sind.
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Das Drehen deisi Werkstückes gleichzeitig mit seinem Verschieben,
durch die Räder 18 und i9, ist vorgesehen, um eine ringsum gleichmäßige Verformung
des ursprünglich in seiner ganzen Länge zylindrischen Werkstückes sicherzustellen.
Es eintfällt oder kann entfallen bei Werkstücken mit kantigem Querschnitt. In bekannter
Weisse ist die Presse mit einer Vorrichtung zum Maissein der beim Abstrecken auftretenden
Arbeitsdrucke; ausgerüstet. Diese besteht aus einer etwa im Bernich das Oberwerkzeuges
22 am Pressenkörper angeordneten Maßuhr 46 und einer von dieser nach dem Pres.seinobergastell
27 führenden Leitung 47, die mit einer das Widerlager für den Schiebekeil 25 bildenden,
beispielsweise hydraulischen oder elektrischen. Druckmeßdose 48 in Verbindung steht.
Es ist zweckmäßig, diese Druckmeßvorrichtung, vorzugsweise die Maßuhr 46 selbst,
derart auf den Pressemantrieb einwirken zu lassen, daß bei einem bestimmten Arbeitsdruck
die Kupplung ausgerückt und damit die Presse stillgesetzt wird. Mit ähnlichen Einrichtungen
sind zwar Prassen bereits ausgerüstet worden, jedoch ist deren. Anordnung für die
Zwecke der Erfindung deshalb besonders vorteilhaft, weil hierbei die Arbeitsdrucke,
insbesondere bei zunehmender Abstreckung, nicht mehr ohne weiteres vorhersah- und
beherrschbar sind, so daß auch die Presse eher Überlastungen, vor denen sie geschützt
werden muß, ausgesetzt ist als gewöhnliche Preßeinrichtungen.
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Die im Ausführungsbeispiel erläuterte Presse ist für das Abstrecken
vom Werkstücken mit vier Verformungsstufen eingerichtet, kann aber auch zum =abstrecken
in weniger, sogar nur einer Stufe dienen. In letzterem Fall tritt an Stelle der
vier Gleitschienen I" bis IV" eine einzige durchlaufende Gleitschiene, diel auch
nur ein Schaltwerk steuert; die restlichen drei Schaltweirke werden dabei für die
stetige) Abstreckung nicht gebraucht und irgendwie außer Wirkung gesetzt. In ähnlicher
Waise genügt, wenn die Stufen I und IV in Länge und Maß der Abstreckung übereinstimmen,
für die dann gleich langen Abschnitte I" und IV" der Gleitschiene ein Schaltwerk
I' odeir IV', an das beide Abschnitte I" und IV" parallel zueinander angeschlossen
werden. Durch die Zahl der Schaltwerke, mit deinem. die Presse ausgerüstet ist,
ist auch die größte Zahl der Verformungsstufan festgelegt, von denen nur einzelne,
sämtliche nur einmal oder auch beliebige mehrmals zur Abistreckung eines Werkstückes
verwendet werden können. Das Schaltwerk zum selbsttätigen Verstellen das, Stößelhubes
kann statt aus einem Klinkengetriebes und einem zugehörigen. Elektromagneten auch
aus rein m@achanischen oder hydraulischen Mitteln bestehen, z. B. aus hydraulischen
Druckkolben, über welche dein Keil 25 angetrieben ist und die von dein dann nicht
elektrische
Kontakte darstellenden Gleitschienen I" biss IV" übler Ventile gesteuert werden.