DE1752928A1

DE1752928A1 - Vorrichtung zum Schmieden von Metallen

Info

Publication number: DE1752928A1
Application number: DE19681752928
Authority: DE
Inventors: Georg Dipl-Ing Bollig; Hans Thiemann
Original assignee: Schloemann AG
Current assignee: Schloemann AG
Priority date: 1967-12-27
Filing date: 1968-08-07
Publication date: 1972-01-05
Also published as: DE1811461A1; DE1627624B2; FR1594386A; GB1250915A; DE1652559A1; FR1597076A; US3557593A; DE1627624A1; GB1248740A

Description

Schloemann Aktiengesellschaft, 4 Düsseldorf, Steinstr. 13

Vorrichtung zum. Schmieden von Metallen

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Schmieden von Metallen, wobei das z^i verformende Material hei jedem Verfοrmungsschritt der Einwirkung mindestens zweier, sich in Bezug zueinander öffnender und schliessender Werkzeuge ausgesetzt ist.

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Für diesen Vorgang sind exzentrisch .gelagerte Schwingbacken bekannt, die jedoch den Nachteil haben, sich bei grösserem Durchsatz der Anlage infolge der damit im gleichen Ausmass zunehmenden Berührungszeit mit dem heissen, zu schmiedenden Metall unzulässig zu erhitzen und dadurch in ihrer Haltbarkeit bzw. Anwendbarkeit begrenzt zu sein. Weiterhin ist ihr Antrieb verhältnismässig aufwendig, weil sie nicht nur die Aufgabe haben, die Metalle zu verformen, sondern gMchfalls dem Schmiedegut den erforderlichen Vorschub geben müssen.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung der einleitend beschriebenen Art zu schaf-

fen, die' auch bei grösster Leistung der Schmiedeanlage eine ausgezeichnete Haltbarkeit der Schmiedewerkzeuoe gewährleistet und bei der es weiterhin möglich ist, die Schmiedewerkzeuge unabhängig von ihrer Vorschubfunktion so auszubilden, dass sie eine optimalte Verformung des Materials gestatten. Auch soll es mit der neuen Vorrichtung möglich sein, die gesamte Verformungsleistung gegebenenfalls in mehreren aufeinanderfolgenden Verformungshüben aufzu-

^ bringen, so dass die Antriebsleistung entsprechend geringer gewählt werden kann, ohne dass dabei auf eine durchgreifende Verformung des Schmiedegutes verzichtet werden muss. Erfindungsgemäss wird dies im wesentlichen dadurch erreicht, dass die Werkzeuge an Umfangsssektoren je eines entsprechend angetriebenen Ringes oder Teilringes aufeinanderfolgend angeordnet sind bzw. von diesem Ring gebildet werden, wobei die Ringe bei aufeinanderfolgenden, gleichfalls von den Ringantrieben bewirkten Verfοrjäunungsschritten derart sektoren- bzw. Schrittweise verdreht werden, dass bei jedem Verformungs-

" schritt ein anderes und nach einer vorbestimmten Drehung das Ausgangswerkzeugpaar bzw. ein damit übereinstimmendes Werkzeugpaar zur Einwirkung auf das zu verformende Material gelangen. Nach diesem Vorschlag wird jedes Werkzeugpaar im unmittelbaren Anschluss an den Verformungsschritt für die Dauer mehrerer folgender Verformungsschritte entlastet,

ο so dass es von vornherein zu keiner nennenswerten Aufheizung to

£^ der Werkzeuge kommen kann. Die Werkzeuge können mit unter-

«v. schiedlichen Abständen vom Mittelpunkt ihres Ringes angeordnet

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ca werden, so dass die gesamte, erforderliche Ouerschnitts-

*■■*· reduktion in mehreren VerformungsSchüben stattfinden kann.

Man kann die Werkzeuge dabei so gestalten, dass jeweils eine

Breite/

verhältnismäßig breite, der / ctes Schmiedegutes mindestens aleichc Höhe aedriickt wird, womit nach den heutigen Kenntnissen über die Verformungsvorgänge eine durchgreifende Verformung erzielt wird. Dabei kann der Antrieb verhältnismässig schwach gewHhlt werden. Weiterhin ergeben sich bei der neuen Vorrichtung noch vorteilhafte Vorschubmöglichkeiten , indem im Anschluss an Werkzeugsektoren Vorschubsektoren vorgesehen werden, deren am Schmiedegut angreifende Flächen lediglich den Vorschub zu bewirken haben.

Mit der neuen Vorrichtung lassen sich in einfacher Weise Rechteckauerschnitte schmieden, indem zwei Werkzeugpaare verwendet werden, deren Arbeitsrichtungen unter einem rechten Winkel zueinander verlaufen. Darüber hinaus kann man aber auch Vieleck- oder Rundguerschnitte erzeugen, wobei die Kaliber entsprechend gewählt werden. Vorteilhaft ist z.B. die Verwendung eines Spießkantkaliber*s. Schliesslich können auch mehr als zwei Werkzeugpaare verwendet werden, deren Arbeitsrichtungen dann unter einem durch den ouotienten 180 /Anzahl der Werkzeugpaare gegebenen Winkel zueinander verlaufen.

Die We rl-zeugpaare werden mit Vorteil so angeordnet, dass ihre Arbeitsrichtungen in der gleichen, senkrecht zu Förderrichtung des zu verformenden Materials liegenden Ebene verlaufen. Diese Anordnung ist deshalb besonders zweckmässig, weil dabei die Verformungsschritte in zeitlicher Aufein-

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anderfolqe aus jeweils wechselnder Richtung erfolgen können, so dass insbesondere unzulässig grosse Breitungen vermieden werden. Wie ohne weiteres verständlich ist, bedarf es hierbe auch nicht mehr der bei sonstigen Schmiedemaschinen erforderlichen Manipulationseinrichtungen, um das Schmiedegut ständig in andere Richtungen zu verdrehen. Eine zur Vorschubrichtung genau senkrechte Arbeitsrichtung der Werkzeuge lässt sich dadurch erreichen, dass die verdrehbaren Werkzeugringe in den jeweiligen Arbeitsstellungen ihrer Werkzeugpaare für die Dauer des entsprechenden Verformungsschrittes feststellbar sind. Um im Anschluss hieran den Vorschub des Schmiedegutes zu ermöglichen, werden die Werkzeugringe in Förderrichtung des Schmiedegutes umlaufend angetrieben, so dass sie mit ihren Vorschubsektoren nach Anstellung an das Schmiedegut dieses in Förderrichtung bewegen.

Der Antrieb des Werkzeugringes sowie der damit gekuppelten ver formlinge schritte kann auf unterschiedliche Art erfolgen. Besonders zweckmässig lässt er sich konstruktiv verwirklichen, wenn jeder Werkzeugring auf einem Exzenter gelagert ist und einen Zahnkranz besitzt, der mit einem Zahnkranz eines gleichfalls exzentrisch gelagerten Rades kämmt, das einen vom Werkzeugring abweichenden Exzentermittelpunkt besitzt, eine Steuerung aufweist und dessen Zähnezahl auf die Zähnezahl des Zahnkranzes des Werkaeugringes derart abgestimmt ist, dass nach einer vorgegebenen Drehung des Werkzeugringes ein die jeweilige Aufeinanderfolge der Verformungsschritte ellleitendes Werkzeugpaar zur Einwirkung

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auf das zu verformende Material gelangt. Dabei können sowohl der Werkzeugring mit seinem Zahnkranz als auch das den damit kämmenden Zahnkranz tragende Rad um die gleiche Exzenterachse umlaufen.

Die Erfindung sei weiterhin anhand der sich auf Ausführungsbeispiele beziehenden, schematischen Zeichnungen veranschaulicht. Darin zeigen:

Fig. 1 ein erstes erfindungsgemässes Ausfuhrungsbeispiel, bei welchem eine Steuerung mit Hilfe eines Schabstangenlenkers vorgesehen ist, während

Fig. 2 ein anderes Ausführungsbeispiel darstellt, das nach der Art eines Planetengetriebes gestaltet ist.

Nach Fig. 1 ist der Werkzeugring schematisch als ein Vieleck dargestellt, dessen Umkreis mit einer vollen Linie ausgezogen wurde. Von der Exzenterwelle 1 mit der Achse 0 werden die beiden Exzenter 2 und 3 angetrieben, von denen das Exzenter 2 dem mit der Hubstange zu steuernden Exzentersystem angehört, wohingegen das Exzenter 3 zu dem den Werkzeugring 4 tragenden Exzentersystem zählt. Das steuerbare Exzentergystem besitzt den Exzentermittelpunkt D, während das den Werkzeugring tragende Exzentersystem den Exzentermittelpunkt C aufweist. Die Schustangensteuerung besteht aus einem mit dem Exzenter 2 fest verbundenen Hebel 5, der endseitig an einer am nicht dargestellten Vorrichtungsrahmen gelagerten Schwinge 6 angelenkt ist. Das den Werkzeugring tragende Exzenter ist mit einer konzentrisch zu ihm ver-

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laufenden sowie mit kleinerem Durchmesser ausgeführten Aussenverzahnung 7 fest verbunden, während das mittels der Schubstange zu steuernde Exzenter mit einer mit der Aussenverzahnung des Werkzeugringes kämmenden Innenverzahnung 8 ausgeführt ist. Die Innenverzahnung ist schematisch an einem mit dem Hebel 5 verbundenen, ringförmigen Bogen 9 vorgesehen.

Die in der Zeichnung dargestellten, miteinander kämmenden Zahnräder werden also von der gleichen Exzenterwelle 1 mit

™ unterschiedlicher Exzentrizität angetrieben. Dadurch werden auch die Exzentermittelpunkte C und D mit unterschiedlicher Geschwindigkeit angetrieben. Die Geschwindigkeit des Exzentermittelpunktes D ist vektoriell mit V_Q bezeichnet. Sie wird zwangsweise auf den Zahneingriffspunkt B übertragen und führt somit dazu, dass wenigstens im Punkt B die gleiche Geschwindigkeit wie im Punkt D besteht. Voraussetzung ist hierzu, dass das steuerbare Exzenter mit dem aus dem Hebel 5 und der Schwinge 6 bestehenden Lenker parallel in Richtung

fe der dargestellten Geschwindigkeitsvektoren verschoben wird. Während eines hinreichend grossen Drehwinkels der angetriebenen Exzenterwelle 1 wird der Hebel 5 dabei lediglich parallel verschoben, während er bei einer vollen Umdrehung der Exzenterwelle wenigstens annähernd parallel bewegt wird. Zu dem am Werkzeugring Aussenumfang im Punkt A wirksamen Geschwindigkeitsvektor V_A kommt man, wenn man eine Verlängerung der durch die Punkte 0, D, C und B gehenden Linie mit der Verbindungslinie der Geschwindigkeitsvektoren der

Punkte C und B, die mit V_ und V₈ bezeichnet sind, zum Schnitt

^c bringt

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Man erhält dann am Werkzeuqaussenrina eine

Geschwindigkeitskomponente, indem man auf der Verlänqerung des Strahles O-D-C-B im Punkt A die Senkrechte errichtet, die durch ihren Schnittpunkt mit der Verbindunqslinie der Geschwindiqkeitsvektoren Vp und V_ den Geschwindigkeitsvektor V. festlegt. Der Momentan-Drehpol M des Werkzeugringes

A.

4 liegt dabei ausserhalb des Abschnittes 0-A. Die Geschwindigkeitsrichtung von V_A ist insofern von grosser Bedeutung, als dadurch einer entgegengesetzt zur Vorschubrichtung des Schiniedegutes während der Verformung wirkenden Kraft entgegengewirkt werden kann und, wenn geeignete Umfangsabschnitte des Werkzeugringes mit dem Schmiedegut im Einqriff sind, der Vorschub bewirkt wird.

Nach Fig. 2 besitzt der Werkzeugrlnq 4 die drei Werkzeuge 1O,11 und 12, die in der genannten Reihenfolge nacheinander zum Einqriff qelangen. Derartige Werkzeuge können auswechselbar am Werkzeugrinq 4 anqebracht werden, so dass man auf unterschiedliche Verformungen einstellen kann. Die qenannte oder auch Irgendeine andere Reihenfolge der einzelnen Werkzeuge oder aber der der Übersichtlichkeit halber nicht in f der Zeichnung dargestellten Vorschubsektoren erreicht man durch die übersetzung innerhalb des Planetenqetriebes.

Das Sonnenrad 14 des Planetenqetriebes ist feststehend ausgeführt, während der Steg 15 den Antrieb vermittelt. Das Planetenrad 16 kämmt mit der Innenverzahnung des Werkzeugringes 4. Zur Erzielung eines gleichmassigeren Antriebes kann man auch ein weiteres Planetenrad, z.B. dem Planetenrad IC oecnübe rl legend, vorsehen, das im entsprechend verlange *:en Steg 15 wie das Planetenrad I^ gelagert ist.

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Bei dem dargestellten Aueführungsbeipiel hängt es nun vom Verhältnis der Zähne des Werkzeugringes 4 und des Sonnenrades 14 ab, nach wieviel Drehungen des Steges 15 einer der Sektoren, von denen in der Zeichnung insgesamt acht gestrichelt wiedergegeben wurden, wieder in seine Ausgangslage zurückkehrt. Für eine Umdrehung des Steges 15 erzielt man dann 1 + Zähnezahl des Sonnenrades/Zähnezahl des Werkzeuqringes. Das letztgenannte Verhältnis muss also, damit im vorliegenden Falle die Reihenfolge 10, 11, 12 gewahrt bleibt, 5/8 betragen. Der an sich begrenzte Übersetzungsspielraum lässt sich durch die Verwendung von Obersetzungszahnkränzen beim Planetenrad noch erheblich vergrössern. Vorteilhaft sind die Arbeitsflächen der Werkzeuge, wie die Zeichnung veranschaulicht, geneigt ausgeführt, so dass trotz der Exzentrizität ein gleichmässiger Druck auf das Schmiedegut erreicht wird.

Da erfindungsgemäss bei aufeinanderfolgenden Verformungsschritten nicht zwangsläufig stets der folgende Sektor des Werkzeugringes zum Eingriff auf das Verformungsgut kommt, wie insbesondere das letzte Ausführungsbeispiel zeigte, hat man es durchaus in der Hand, die bei sehr langsamen Schmiedeprozessen oder beim Pressen auftretenden Erwärmungen des Werkzeugrinqes gleichmässig zu verteilen, indemnan z.B. die Werkzeuqanordnung und das übersetzungsverhältnis so wählt, dass immer eine gegenüberliegende Stelle beim folgenden Verformungsschritt angreift. Darüber hinaus führt die Leerdrehunq des Werkzougrinqos 4 auch o'azu, dass

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dass Beschleunigungskräfte aufgenommen werden können, die beim folgenden Verformungsschritt durch Abbremsunq der Verformungsarbeit zu Gute kommen. Werkzeuge und Antriebe können demnach leichter gewählt werden, als es etwa für einen reinen Walzvorgana erforderlich sein würde.

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Claims

Patentansprüche

1.) Vorrichtung ium Schmieden von Metallen, wobei das zu verformende Material bei jedem Verfonnunqsschritt der Einwirkung mindestens zweier, sich in Bezug zueinander öffnender und schliessender Werkzeuge ausgesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeuge (10,11,12) an Umfangssektoren je eines entsprechend angetriebenen Ringes (4) oder Teilringes aufeinanderfolgend angeordnet sind bzw. von diesem Ring (4) gebildet werden, wobei die Ringe (4) bei aufeinanderfolgenden, gleichfalls von den Ringantrjeben bewirkten Verformungsschritten derart Sektoren- bzw. schrittweise verdreht werden, dass hei jedem Verdrehungsschritt ein anderes und nach einer vorbestimmten Drehung das Ausgangswerkzeugpaar bzw. ein damit übereinstimmendes Werkzeugpaar zur Einwirkung auf

zu/
das/verformende Material gelangen. *

2.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei ha«, mehrere Werkzeugpaare vorgesehen sind, deren Arbeitsrichtungen urtter einem rechten bzw. einem

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durch den Quotienten _ _

iAftzatil der Werkzeugpaare gegebenen Winkel zueinanaerverlaöfen. ' ^;

3.) Vorrichtung nach AnsrtEUch 2. dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitairichtunif^iviiKrVWiiilc^eug^

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gleichen, senkrecht zur Forderriehtunα des zu verformenden Materials liegenden Ebene verlaufen.

4.) Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dass die verdrehbaren Werkzeugrinqe (4) in den Arbeitsstellungen ihrer Werkzeugpaare feststellbar sind.

5.) Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugringe in Förderrichtung des Schmiedegutes angetrieben sowie an wenigstens einem ihrer ttnfangssektoren derart ausgeführt und damit an das zu verfonnende Material vor Beginn von dessen Verformung anstellbar sind, dass sie dieses in Förderrichtung bewegen.

6.) Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Werkzeugring (4) auf einem Exzenter gelagert ist und einen Zahnkranz besitzt, der mit einem Zahnkranz eines gleichfalls exzentrisch gelagerten Rades kämmt, das einen vom Werkzeugring M

abweichenden Exzentermittelpunkt besitzt, mittels einer Steuerung, insbesondere eines Schubstangenlenkers zu steuern ist und dessen Zähnezahl auf die Zähnezahl des Zahnkranzes des Werkzeugringes 4 derart abgestimmt ist dass nach einer vorgegebenen Drehung des Werkzeugringes ein die jeweilige Aufeinanderfolge der Verformungsschritte einleitendes Werkzeugpaar zur Einwirkung auf das zu verfonnende Material gelangt.

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7.) Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gel-ennzei ehredass, sowohl.der Werkzeueiring mit seinem Zahnkranz als auch das den damit kommenden Zahnkranz tragende um die gleiche Exzenterachse umlaufen.

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