ES2351746A1 - Horizontal-press cold-forging machine with reduced-speed hammering - Google Patents
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Abstract
Description
Máquina de forja en frío de prensa horizontal con reducción de la velocidad de golpeado.Horizontal press cold forging machine with reduced hitting speed.
La invención se refiere a una máquina de forja en frío de prensa horizontal.The invention relates to a forging machine cold horizontal press.
Las máquinas de forja en frío en general son máquinas de forja concebidas para la deformación del material sin previo calentamiento del mismo, diferenciándolas así de las maquinas de semicaliente o caliente. Las máquinas de forja en frío se dividen fundamentalmente en dos tipos: horizontales y verticales, en función de la dirección del golpe sobre el metal. Generalmente, las máquinas de forja en frío horizontales suelen presentar velocidades de prensado muy elevadas y una alta productividad, es decir, permiten obtener piezas de bajo coste. En cambio, las máquinas de forja en frío verticales generalmente presentan una menor velocidad de prensado.Cold forging machines in general are forging machines designed for deformation of the material without previous heating of the same, thus differentiating them from the machines of semi-hot or hot. Cold forging machines are divided mainly in two types: horizontal and vertical, depending on of the direction of the blow on the metal. Generally the machines Horizontal cold forging usually present speeds of very high pressing and high productivity, that is, they allow Get low cost parts. Instead, forging machines in Vertical cold generally have a lower speed of pressing.
Generalmente, una máquina de forja en frío horizontal (también conocida como transfer horizontal) comprende principalmente las siguientes partes:Generally, a cold forging machine horizontal (also known as horizontal transfer) comprises mainly the following parts:
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- Un portarrollos, donde se coloca un rollo de alambre, que constituye la materia prima a partir de la cual se fabrican las piezas.A roll holder, where a roll of wire is placed, which constitutes the raw material from which the parts are manufactured.
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- Unos enderezadores, que enderezan el alambre originalmente embobinado.Some straighteners, which straighten the wire originally winding
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- Una trefiladora, que realiza un calibrado para eliminar los posibles defectos existentes en el alambre (ovalidades, defectos producidos en la preparación del rollo u otros tratamientos previos, etc.), generándose un cilindro perfecto.A wire drawing machine, which performs a calibration to eliminate possible existing defects in the wire (ovalities, defects produced in the preparation of the roll or other previous treatments, etc.), generating a perfect cylinder.
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- Una zona de corte, donde el alambre se corta en porciones cilíndricas cuyo volumen coincide con el volumen de la pieza que se va a fabricar.A cutting area, where the wire is cut into cylindrical portions whose volume matches the volume of the piece to be manufacture.
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- Una zona de estampación, compuesta por una parte fija en la que se encuentra una serie de matrices (moldes sucesivos donde se van introduciendo las porciones cilíndricas provenientes de la matriz anterior) y una parte móvil en la que se encuentran los martillos (elementos encargados de golpear las porciones cilíndricas para que sucesivamente vayan adoptando la forma de cada matriz). La zona de estampación comprende además un sistema de transporte (por ejemplo con una especie de dedos) encargado de transportar la pieza de una matriz a la siguiente.A stamping area, composed of a fixed part in which find a series of matrices (successive molds where they go introducing the cylindrical portions from the matrix above) and a moving part where the hammers are located (elements responsible for hitting the cylindrical portions so that successively they take the form of each matrix). The area of stamping also includes a transport system (for example with a kind of fingers) responsible for transporting the piece of a matrix to the next.
Habitualmente, los martillos de la parte móvil suelen desplazarse a una velocidad de 60 g.p.m. (aproximadamente 700 mm/s), por lo cual las máquinas de forja en frío de prensa horizontal se consideran máquinas de alta velocidad.Usually, the hammers of the moving part They usually move at a speed of 60 g.p.m. (approximately 700 mm / s), so that press cold forging machines Horizontal are considered high speed machines.
Cierto tipo de piezas, por sus características geométricas, no pueden ser prensadas en una máquina de forja en frío de prensa horizontal a una velocidad tan elevada como las mencionadas. Es el caso de los engranajes de dientes helicoidales: por la forma compleja del helicoide en el molde interno de la matriz y las limitaciones que presenta la velocidad de deformación del material, al prensarse a alta velocidad el rellenado del molde no se produce correctamente y se obtiene una pieza con engranajes de dientes helicoidales defectuosos. Por ello, los engranajes de dientes helicoidales y otro tipo de piezas complejas se fabrican actualmente generalmente mediante el tallado de alta precisión. Sin embargo, dicho proceso es muy costoso y lento y produce una gran cantidad de residuos y un gran desperdicio de materia prima. Por ello, sería deseable poder fabricar este tipo de piezas en máquinas de forja en frío de prensa horizontal, ya que las piezas presentarían un menor coste, se lograría una elevada productividad y se reducirían los residuos y los desperdicios.Certain type of pieces, for their characteristics geometric, cannot be pressed in a cold forging machine horizontal press at a speed as high as the mentioned. It is the case of the gears of helical teeth: by the complex shape of the helicoid in the internal mold of the matrix and the limitations of the deformation rate of the material, when pressing at high speed the filling of the mold is not produces correctly and you get a piece with gears of defective helical teeth. Therefore, the gears of helical teeth and other complex parts are manufactured currently generally by high precision carving. Without However, this process is very expensive and slow and produces a great amount of waste and a great waste of raw material. By it would be desirable to be able to manufacture this type of parts in machines Cold forging of horizontal press, as the pieces they would present a lower cost, high productivity would be achieved and waste and waste would be reduced.
La invención tiene como objetivo diseñar una máquina de forja en frío de prensa horizontal que permita fabricar piezas tales como engranajes de dientes helicoidales u otras piezas que actualmente no son fabricables en este tipo de máquinas. Para ello, es objetivo de la invención conseguir reducir la velocidad de golpeo de la pieza en la máquina de forja en frío de prensa horizontal sin que ello disminuya su productividad.The invention aims to design a horizontal press cold forging machine that allows manufacturing parts such as helical tooth gears or other parts which are currently not manufactured in this type of machines. For it is the object of the invention to reduce the speed of beating the piece in the cold press forging machine horizontal without decreasing your productivity.
Es objeto de la invención una máquina de forja en frío de prensa horizontal cuya zona de estampación comprende al menos un conjunto de parte fija y parte móvil, donde al igual que en otras máquinas de forja en frío de prensa horizontal la parte fija comprende una matriz provista de un agujero en el cual se introduce una pieza, y la parte móvil está destinada a incidir sobre la parte fija y comprende una aguja que prensa la pieza provocando que adopte la forma del agujero, con la particularidad de que la parte fija comprende un sistema reductor de velocidad tal que la velocidad efectiva con la que la aguja prensa la pieza es menor que la velocidad a la que la parte móvil incide sobre la parte fija. El sistema reductor se basa, principalmente, en hacer que la matriz sea móvil en el interior de la parte fija y en limitar dicho movimiento de manera que la velocidad efectiva de golpeo de la pieza es sustancialmente igual a la diferencia entre la velocidad a la que incide la parte móvil sobre la parte fija y la velocidad de desplazamiento de la matriz.The object of the invention is a forging machine cold horizontal press whose stamping area includes the minus a set of fixed part and moving part, where as in Other horizontal press cold forging machines fixed part it comprises a matrix provided with a hole in which it is introduced a piece, and the moving part is intended to influence the part sets and comprises a needle that presses the piece causing it to adopt the shape of the hole, with the particularity that the fixed part it comprises a speed reducing system such that the speed effective with which the needle presses the piece is smaller than the speed at which the moving part affects the fixed part. He reducing system is based mainly on making the matrix mobile inside the fixed part and in limiting said movement so that the effective hitting speed of the piece is substantially equal to the difference between the speed at which the moving part affects the fixed part and the speed of matrix offset.
La máquina de la invención permite conseguir una velocidad de golpeo de la aguja sobre la pieza de 180 mm/s a partir de una velocidad de desplazamiento de la parte móvil con respecto a la parte fija de 60 g.p.m. (aproximadamente 700 mm/s). Esto permite rellenar correctamente el molde de fabricación de piezas tales como engranajes de dientes helicoidales u otras piezas, caracterizadas por requerir un forjado a menor velocidad que la proporcionada por las máquinas de forja en frío de prensa horizontal convencionales.The machine of the invention allows to achieve a speed of hitting the needle on the piece of 180 mm / s from of a travel speed of the moving part with respect to the fixed part of 60 g.p.m. (approximately 700 mm / s). This allows correctly fill the mold manufacturing parts such as helical tooth gears or other parts, characterized for requiring a slab at a lower speed than that provided by horizontal press cold forging machines conventional.
Los detalles de la invención se aprecian en las figuras que se acompañan, no pretendiendo éstas ser limitativas del alcance de la invención:The details of the invention can be seen in the accompanying figures, not pretending to be limiting of scope of the invention:
- La Figura 1 muestra un ejemplo de engranaje de dientes helicoidales para cuya fabricación está especialmente indicada la máquina según la invención.- Figure 1 shows an example of gear helical teeth for whose manufacture is especially indicated the machine according to the invention.
- La Figura 2 muestra un conjunto de parte fija y parte móvil de un modo de realización de la máquina según la invención, en posición inicial.- Figure 2 shows a set of fixed part and moving part of an embodiment of the machine according to the invention, in initial position.
- La Figura 3 muestra el conjunto de la figura anterior, en posición final.- Figure 3 shows the assembly of the figure previous, in final position.
La Figura 1 muestra un ejemplo de engranaje de dientes helicoidales para cuya fabricación está especialmente indicada la máquina según la invención. Este tipo de piezas se caracteriza por forjarse en el interior de un molde dotado de formas relativamente complejas. Para que dichas formas del molde sean rellenadas correctamente y la pieza resultante no presente defectos, el rellenado del molde (consecuencia del golpeo o prensado de la aguja sobre la pieza) debe realizarse a una velocidad relativamente baja (del orden de 250 mm/s). La máquina de forja según la invención permite reducir la velocidad de desplazamiento de la parte móvil con respecto a la parte fija, del orden de 60 g.p.m. (aproximadamente 700 mm/s), a una velocidad de golpeo de la aguja sobre la pieza del valor indicado.Figure 1 shows an example of gear helical teeth for whose manufacture is especially indicated the machine according to the invention. These types of pieces are characterized by forging inside a mold with shapes relatively complex. For these mold shapes to be filled in correctly and the resulting piece has no defects, the filling of the mold (consequence of the beating or pressing of the needle on the piece) should be performed at a relatively speed low (of the order of 250 mm / s). The forging machine according to the invention allows to reduce the speed of movement of the moving part with regarding the fixed part, of the order of 60 g.p.m. (approximately 700 mm / s), at a speed of striking the needle on the workpiece indicated value.
La máquina de forja en frío de prensa horizontal según la invención comprende, al igual que las máquinas de forja en frío de prensa horizontal convencionales, una zona de estampación provista de al menos un conjunto de parte fija (1) y parte móvil (2). La Figura 2 muestra un conjunto de parte fija (1) y parte móvil (2) de un modo de realización de la máquina según la invención. La parte móvil (2) es capaz de incidir sobre la parte fija (1) para proporcionar el prensado o golpeo. La parte fija (1) comprende una matriz (3) provista de un agujero (4) en el cual se introduce una pieza (5). La parte móvil (2) a su vez comprende una aguja (6) que, cuando la parte móvil (2) incide sobre la parte fija (1), prensa la pieza (5) provocando que adopte la forma del agujero (4).The horizontal press cold forging machine according to the invention it comprises, like the forging machines in Conventional horizontal press cold, a stamping area provided with at least one set of fixed part (1) and mobile part (2). Figure 2 shows a set of fixed part (1) and moving part (2) of an embodiment of the machine according to the invention. The moving part (2) is able to influence the fixed part (1) to Provide pressing or knocking. The fixed part (1) comprises a matrix (3) provided with a hole (4) into which a piece (5). The mobile part (2) in turn comprises a needle (6) which, when the moving part (2) strikes the fixed part (1), press the piece (5) causing it to take the shape of the hole (4).
De acuerdo con la invención, la matriz (3) es móvil en el interior de la parte fija (1), es decir, puede desplazarse en dirección longitudinal (X) con respecto los componentes fijos propiamente dichos de la parte fija (1), tales como la funda (16). La parte fija (1) comprende además un casquillo móvil (8) dispuesto alrededor de al menos parte de la matriz (3) y capaz de desplazarse en dirección longitudinal (X) con respecto a dicha matriz (3). Además, la parte fija (1) comprende una cuña (7) localizada entre el casquillo móvil (8) y la matriz (3), siendo dicha cuña (7) fija en dirección longitudinal (X) y móvil en dirección radial (Y). La cuña (7) comprende una superficie interior en cuña (10) y una superficie exterior en cuña (11). Por su parte, la matriz (3) comprende una superficie exterior en cuña (12) análoga a la superficie interior en cuña (10) de la cuña (7), existiendo un rozamiento entre ambas superficies (10, 12). Similarmente, el casquillo móvil (8) comprende una superficie interior en cuña (13) análoga a la superficie exterior en cuña (11) de la cuña (7), existiendo un rozamiento entre ambas superficies (11, 13). Además, la parte móvil (2) comprende un empujador (9) capaz de empujar el casquillo móvil (8) cuando la aguja (6) incide sobre la pieza (5).According to the invention, the matrix (3) is mobile inside the fixed part (1), that is, it can move in longitudinal direction (X) with respect to fixed components themselves of the fixed part (1), such as the cover (16). The fixed part (1) further comprises a bushing mobile (8) arranged around at least part of the matrix (3) and capable of moving in the longitudinal direction (X) with respect to said matrix (3). In addition, the fixed part (1) comprises a wedge (7) located between the mobile bushing (8) and the matrix (3), being said wedge (7) fixed in the longitudinal direction (X) and mobile in radial direction (Y). The wedge (7) comprises an inner surface wedge (10) and an outer wedge surface (11). For its part, the matrix (3) comprises an external wedge surface (12) analogous to the inner wedge surface (10) of the wedge (7), there being a friction between both surfaces (10, 12). Similarly, the mobile bushing (8) comprises an inner wedge surface (13) analogous to the outer wedge surface (11) of the wedge (7), there is a friction between both surfaces (11, 13). Further, the mobile part (2) comprises a pusher (9) capable of pushing the mobile bushing (8) when the needle (6) hits the part (5).
Las Figuras 2 y 3 muestran el conjunto de parte fija (1) y parte móvil (2) en posición inicial y final, respectivamente.Figures 2 and 3 show the part set fixed (1) and moving part (2) in initial and final position, respectively.
El funcionamiento del conjunto es el siguiente. La parte móvil (2) incide sobre la parte fija (1) a una determinada velocidad "v1", de manera que la aguja (6) golpea la pieza (5) y el empujador (9) empuja el casquillo móvil (8). La Figura 1 muestra el conjunto en el instante anterior a que esto suceda. El casquillo móvil (8) se desplaza en la dirección longitudinal (X) pero no en la dirección axial (Y), apareciendo un hueco entre el casquillo móvil (8) y la cuña (7); como consecuencia de este hueco la cuña (7) se desplaza con respecto a la matriz (3) en la dirección radial (Y), es decir, aparece un hueco entre la cuña (7) y la matriz (3); como consecuencia de este segundo hueco la matriz (3) queda liberada y puede desplazarse en dirección longitudinal (X), a una velocidad "v2", hasta que alcanza un tope cuando su superficie exterior en cuña (12) retoma contacto con la superficie interior en cuña (10) de la cuña (7), instante representado en la Figura 2. La velocidad efectiva de golpeo o prensado de la aguja (6) sobre la pieza (5) es por lo tanto v1-v2, es decir, es menor que "v1". Es decir, la máquina según la invención permite golpear las piezas (5) a una velocidad relativamente baja mientras la parte móvil (2) continúa desplazándose a alta velocidad. Dicho de otro modo, es posible golpear las piezas (5) a una velocidad relativamente baja sin necesidad de reducir la velocidad de la parte móvil (2), lo cual se traduciría en menos ciclos de prensado por unidad de tiempo y en una menor productividad de la máquina.The operation of the set is as follows. The mobile part (2) affects the fixed part (1) at a certain speed "v1", so that the needle (6) hits the piece (5) and the pusher (9) pushes the movable bushing (8). Figure 1 shows the set in the instant before this happens. He mobile bushing (8) moves in the longitudinal direction (X) but not in the axial direction (Y), a gap appearing between the mobile bushing (8) and wedge (7); as a result of this gap the wedge (7) moves with respect to the matrix (3) in the direction radial (Y), that is, a gap appears between the wedge (7) and the matrix (3); as a consequence of this second gap the matrix (3) is released and can move in the longitudinal direction (X), to a speed "v2", until it reaches a ceiling when its surface outer wedge (12) resumes contact with the inner surface in wedge (10) of the wedge (7), instant depicted in Figure 2. The effective punching or pressing speed of the needle (6) on the piece (5) is therefore v1-v2, that is, it is smaller that "v1". That is, the machine according to the invention allows hit the pieces (5) at a relatively low speed while the moving part (2) continues to move at high speed. Said of otherwise, it is possible to hit the pieces (5) at a speed relatively low without reducing the speed of the part mobile (2), which would result in fewer pressing cycles per unit of time and lower machine productivity.
El rozamiento existente entre las superficies (10, 12) permite que la velocidad "v2" de desplazamiento de la matriz (3) sea menor que la velocidad "v1" de desplazamiento de la aguja (6). En caso contrario, ambas velocidades serían iguales y la aguja (6) no llegaría a golpear la pieza (5). El rozamiento viene determinado por el ángulo que forman ambas superficies (10, 12) con la dirección longitudinal (X), por lo que dicho ángulo es determinante para obtener la relación de desmultiplicación de velocidad deseada.The friction between the surfaces (10, 12) allows the speed "v2" of displacement of the matrix (3) is less than the travel speed "v1" of the needle (6). Otherwise, both speeds would be the same and the needle (6) would not hit the piece (5). Friction comes determined by the angle formed by both surfaces (10, 12) with the longitudinal direction (X), whereby said angle is determinant to obtain the gear ratio of desired speed
Preferentemente, el conjunto comprende además un muelle (14) que empuja el casquillo móvil (8) en dirección longitudinal (X), en sentido contrario al sentido de golpeo de la aguja (6), hacia su posición inicial o de reposo representada en la Figura 1. Similarmente, el conjunto representado comprende además un muelle (15) que empuja la matriz (3) en dirección longitudinal (X), en sentido contrario al sentido de golpeo de la aguja (6), hacia su posición inicial o de reposo representada en la Figura 1.Preferably, the assembly further comprises a spring (14) that pushes the mobile bushing (8) in the direction longitudinal (X), in the opposite direction to the striking direction of the needle (6), towards its initial or resting position represented in the Figure 1. Similarly, the set shown further comprises a spring (15) that pushes the die (3) in the longitudinal direction (X), counterclockwise (6), towards its initial or resting position represented in Figure 1.
Claims (3)
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- la matriz (3) es móvil en el interior de la parte fija (1),the matrix (3) is mobile inside the fixed part (1),
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- la parte fija (1) comprende además un casquillo móvil (8) alrededor de al menos parte de la matriz (3) y capaz de desplazarse en dirección longitudinal (X) con respecto a dicha matriz (3),the fixed part (1) further comprises a movable bushing (8) around at least part of the matrix (3) and capable of moving in the direction longitudinal (X) with respect to said matrix (3),
- --
- la parte fija (1) comprende además una cuña (7) localizada entre el casquillo móvil (8) y la matriz (3), donde dicha cuña (7) comprende una superficie interior en cuña (10) y una superficie exterior en cuña (11), donde dicha cuña (7) es fija en dirección longitudinal (X) y móvil en dirección radial (Y),the fixed part (1) further comprises a wedge (7) located between the mobile bushing (8) and the die (3), wherein said wedge (7) comprises an inner wedge surface (10) and an outer surface in wedge (11), where said wedge (7) is fixed in the longitudinal direction (X) and mobile in radial direction (Y),
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- la matriz (3) comprende una superficie exterior en cuña (12) análoga a la superficie interior en cuña (10) de la cuña (7), existiendo un rozamiento entre ambas superficies (10, 12), y el casquillo móvil (8) comprende una superficie interior en cuña (13) análoga a la superficie exterior en cuña (11) de la cuña (7), existiendo un rozamiento entre ambas superficies (11,13),the matrix (3) comprises an outer wedge surface (12) analogous to the inner wedge surface (10) of the wedge (7), there being a friction between both surfaces (10, 12), and the movable bushing (8) comprises an inner wedge surface (13) analogous to the wedge outer surface (11) of the wedge (7), existing a friction between both surfaces (11,13),
- --
- la parte móvil (2) comprende un empujador (9) capaz de empujar el casquillo móvil (8) cuando la aguja (6) incide sobre la pieza (5).the moving part (2) comprises a pusher (9) capable of pushing the mobile bushing (8) when the needle (6) hits the part (5).
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