DE19522386A1 - Forming method for railway waggon wheels - with first mandrel from first die moving material out of blank centre, and second mandrel moving into preformed blind hole - Google Patents

Abstract

The method is performed in two stages. In a first press stage, the blank (5) is preformed in upper and lower dies (2, 1a, 1b). A first mandrel (4a) moves from the first die into the centre of the blank, and presses material outwards. In a second stage, a second mandrel (4b) moves into the preformed blind hole. During pressing, the second mandrel maintains a constant distance to the second opposite die (2). The device has two lower dies, each with a mandrel. The lower dies are horizontally moveable relative to the upper die, which moves up and down.

Description

Eisenbahnräder werden vorzugsweise aus einem Stück hergestellt. Dabei wird der Rohling mindestens zwei Schmiedevorgängen unterworfen, bevor er - für die spätere Aufnahme der Achse - im Nabenbereich durchlocht und dann schließlich vorzugsweise zur Durchmessererhöhung gewalzt, ggf. gekümpelt bzw. gekegelt (seitliches Versetzen des Nabenbereichs relativ zur Radlauffläche) und schließlich noch einer spanenden Verarbeitung unterworfen wird.Railway wheels are preferably made from one piece produced. The blank becomes at least two Subjected to forging before he - for the later admission of the axle - perforated in the hub area and then finally preferably to increase the diameter rolled, possibly trimmed or tapered (lateral Offset of the hub area relative to the wheel tread) and finally machining is subjected.

Aus der DE 43 33 944 ist es bekannt, in einem einzigen Arbeitsgang zwischen nur einem Untergesenk und nur einem Obergesenk den Rohling fertig zu formen, wobei das Untergesenk einen topfförmigen Preßraum bildet, der insbesondere durch Zunder verschmutzen kann und deshalb ständig zu säubern ist. Ferner sind sehr hohe Preßdrücke und Kühlleistungen erforderlich. Auch ist ein Umrüsten aufgrund ihrer Zweistufigkeit und ihrer geringeren Drücke nicht möglich. From DE 43 33 944 it is known in a single Operation between only one lower die and only one Upper die to finish molding the blank, taking that Lower die forms a pot-shaped press room that can pollute especially by tinder and therefore is to be constantly cleaned. There are also very high pressures and cooling capacities required. There is also a changeover due to their two levels and their lower pressures not possible.  

Aufgabe der Erfindung ist es, ein zweistufiges Verfahren zum Vorformen von Eisenbahnrädern derart zu verbessern, daß bei einem geringen maschinentechnischem Aufwand und verhältnismäßig geringen Drücken ein genauer Gewichtsausgleich durch eine exakte Verdrängung von Material aus dem Nabenbereich erfolgt. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, das Verfahren so zu verbessern, daß für das den Preßdruck ausübende Gesenk insbesondere für das Obergesenk keine aufwendige Weg- und Geschwindigkeitsregelung erforderlich ist.The object of the invention is a two-stage process to improve the preforming of railway wheels in such a way that with a low level of mechanical engineering and relatively low pressures an accurate Weight balance through an exact displacement of Material from the hub area is made. Furthermore, it is Object of the invention to improve the method so that in particular for the die exerting the pressure for the upper die no elaborate way and Cruise control is required.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in einer ersten Preßstufe der Rohling insbesondere Block durch Ober- und Untergesenk vorgeformt wird und hierbei ein erster Dorn aus dem ersten Gesenk in die Mitte des Rohlings fährt und Material aus der Rohlingsmitte nach außen drückt, und in einer zweiten Preßstufe ein zweiter Dorn in das bereits vorgeformte Sackloch fährt, wobei während des Pressens der zweite Dorn stets denselben Abstand zum zweiten, dem Dorn gegenüberliegenden Gesenk, einhält.This object is achieved in that in a first pressing stage of the blank in particular block is preformed by upper and lower dies and in doing so a first thorn from the first die in the middle of the Blank moves and material from the center of the blank presses on the outside, and a second in a second press stage Thorn drives into the already preformed blind hole, whereby the second mandrel is always the same during pressing Distance to the second die opposite the mandrel, complies with.

Aufgrund des servogeregelten insbesondere zweiten Dorns ist ein automatischer Ausgleich von Übergewicht ohne zusätzliche Hilfsmittel gegeben. Das Obergesenk kann in jeder Stufe auf Endanschlag fahren, so daß für das Obergesenk keine aufwendige Weg- und Geschwindigkeitsregelung für große Massen, große Hübe und relativ hohe Geschwindigkeiten realisiert werden muß. Nur eine Größe - die Dornposition - muß sehr genau geregelt gefahren werden, die von allen Bewegungen am einfachsten zu beherrschen ist, da nur kleine Massen, ein kleiner Hub und kleine Geschwindigkeiten beherrscht werden müssen.Due to the servo-controlled, in particular second mandrel is an automatic compensation of overweight without given additional aids. The upper die can be in drive each step to the end stop, so that for the Upper die no elaborate way and Speed control for large masses, large strokes and relatively high speeds must be realized. Just one size - the mandrel position - has to be regulated very precisely are driven the easiest of all movements is to be mastered, since only small masses, a small stroke and low speeds have to be mastered.

Das Obergesenk ist nicht querbeweglich, so daß eine Minimierung der Gefahr des Achsversatzes von Ober- und Untergesenk besteht, da lediglich das Untergesenk quer verschoben werden muß.The upper die is not movable sideways, so one  Minimizing the risk of misalignment of the top and bottom Lower die exists because only the lower die is transverse must be moved.

Die Fertigform ist im Obergesenk gegeben. Durch diese Anordnung sind die Untergesenke frei von Randbegrenzungen und können so einfach von Zunder befreit werden, z. B. durch Preßluft.The finished shape is given in the upper die. Through this Arrangement, the lower dies are free from marginal boundaries and can be easily freed of scale, e.g. B. by compressed air.

Die zweistufige Arbeitsweise stellt eine Optimierung dar von der Anzahl der Umformstufen, der Standzeit der Gesenke (Kühlintervalle etc.) und des maschinentechnischen Aufwandes.The two-step mode of operation represents an optimization on the number of forming stages, the service life of the Dies (cooling intervals etc.) and the mechanical expenditure.

Damit ist es besonders vorteilhaft, wenn zwei Untergesenke bestehen, die jeweils einen Dorn aufweisen. Hierbei sollten die zwei Untergesenke waagerecht gegenüber dem Obergesenk verschieblich sein.It is therefore particularly advantageous if two Lower dies exist, each with a thorn. Here, the two lower dies should be horizontal be movable relative to the upper die.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Obergesenk einen topfförmigen, nach unten offenen Preßraum aufweist, während die Untergesenke bis auf Erhebungen und/oder kleine Vertiefungen keinen größeren Hohlraum bilden. Auch sollte nur das Obergesenk auf- und abbeweglich sein.It is particularly advantageous if the upper die is one has a pot-shaped press chamber open at the bottom, while the lower dies except for elevations and / or small depressions do not form a larger cavity. Also only the upper die should be able to move up and down.

Von größtem Vorteil ist es, wenn die zwei Dorne dieselbe Form und Größe haben. Auch sollte zumindest der zweite Dorn in seiner Auf- und Abbewegung rechnergestützt gesteuert werden.It is of the greatest advantage if the two mandrels are the same Have shape and size. At least the second should also Dorn computer-aided in its up and down movement being controlled.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:An embodiment of the method according to the invention is shown in the drawings and is described below described in more detail. Show it:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer das erfindungsgemäße Verfahren durchführenden Schmiedevorrichtung vor der ersten Preßstufe. Fig. 1 is a side view of a forging device performing the method according to the invention before the first press stage.

Fig. 2 einen Ausschnitt aus Fig. 1 während der ersten Preßstufe. Fig. 2 shows a detail from Fig. 1 during the first pressing stage.

Fig. 3 eine Seitenansicht während des Wechsels von der ersten zur zweiten Preßstufe und Fig. 3 is a side view during the change from the first to the second press stage and

Fig. 4 einen Ausschnitt aus Fig. 3 während der zweiten Preßstufe. Fig. 4 shows a detail from Fig. 3 during the second pressing stage.

Die Schmiedevorrichtung weist zwei Untergesenke 1a, 1b auf, die nicht auf- und abbeweglich, sondern nur waagerecht und damit quer gegenüber dem einzigen Obergesenk 2 verschieblich sind. Das Obergesenk 2 besitzt an seiner Unterseite einen nach unten offenen, topfförmigen Preßraum 3 mit vorstehenden Randbegrenzungen als Fertigform, so daß dasselbe Obergesenk in beiden Preßstufen gegenüber den zwei Untergesenken 1a, 1b verwendet wird.The forging device has two lower dies 1 a, 1 b, which cannot be moved up and down, but only horizontally and thus can be moved transversely with respect to the single upper die 2 . The upper die 2 has on its underside a downwardly open, pot-shaped press chamber 3 with protruding edge boundaries as a finished form, so that the same upper die is used in both pressing stages compared to the two lower dies 1 a, 1 b.

Die zwei Untergesenke 1a, 1b besitzen keine nach oben vorstehenden Ränder und sind an ihrer Oberseite jeweils im wesentlichen flach bis auf Erhebungen und/oder Vertiefungen nahe des Nabenbereiches, wobei das zweite, in der zweiten Preßstufe eingesetzte Untergesenk 1b größere Erhebungen besitzt.The two lower dies 1 a, 1 b have no upwardly projecting edges and are each essentially flat on their upper side except for elevations and / or depressions near the hub area, the second lower die 1 b used in the second pressing stage having larger elevations.

In beiden Untergesenken ist je ein senkrechter Dorn 4a, 4b mittig gelagert, die senkrecht auf- und abfahrbar sind und hierbei insbesondere bei dem zweiten Untergesenk durch einen Rechner sehr genau gesteuert werden. Durch den ersten Dorn 4a im ersten Untergesenk 1a wird ein senkrechtes Loch (Sacköffnung) in die Unterseite des Rohlings (Stahlblocks) 5 eingedrückt, wodurch ausreichend viel Material zu den Randbereichen bewegt wird, ehe in der zweiten Preßstufe der Spalt zwischen den Gesenken so klein wird, daß nur noch mit größten Drücken eine Materialbewegung durch den Spalt möglich wird.A vertical mandrel 4 a, 4 b is mounted centrally in each of the two lower dies, which can be moved up and down vertically and, in this case, can be controlled very precisely by a computer, in particular in the second lower die. Through the first mandrel 4 a in the first lower die 1 a, a vertical hole (pocket opening) is pressed into the underside of the blank (steel block) 5 , whereby sufficient material is moved to the edge areas before the gap between the dies in the second pressing stage becomes small that material movement through the gap is only possible with the greatest pressures.

Durch den zweiten Dorn 4b im zweiten Untergesenk 1b wird durch Einfahren des Dorns 4b in das bereits geschaffene Loch dieses während des zweiten Preßvorgangs offen gehalten.Through the second mandrel 4 b in the second lower die 1 b, the mandrel 4 b is retracted into the already created hole during the second pressing process.

Die Schmiedevorrichtung arbeitet wie folgt:The forging device works as follows:

• 1. Einsetzen des Rohlings 5 ins erste Untergesenk 1a der ersten Stufe. Das Untergesenk 1a ist so ausgebildet, daß am Ende der ersten Stufe auf der Unterseite des vorgeformten Rades ein Zentrieransatz für die zweite Gesenkstufe entsteht.1. Insert the blank 5 into the first lower die 1 a of the first stage. The lower die 1 a is designed so that at the end of the first stage on the underside of the preformed wheel there is a centering projection for the second die stage.
• 2. Das Obergesenk fährt stetig abwärts.2. The upper die is steadily descending.
• 3. Sobald das Obergesenk 2 Kontakt mit dem Rohling 5 hat und der Rohling somit eingespannt ist, bewegt sich der unterseitige erste Dorn 4a aufwärts und verdrängt somit einen Teil des Volumens aus der Rohlingsmitte in radialer Richtung nach außen. Die Endposition des Dornes 4a und damit der Anteil des Volumens, das aus der Mitte nach außen umverteilt wird, hängt vom Rohlingsgewicht ab und wird vom Steuerungssystem berechnet. Durch dieses Verfahren können Abweichungen im Rohlingsgewicht ausgeglichen werden. Um eine gesicherte Volumenverteilung bei minimalem Kraftaufwand zu erzielen, muß der erste Dorn 4a schon möglichst früh seine Endposition erreicht haben, wenn also die Rohlingshöhe noch relativ groß ist.3. As soon as the upper die 2 has contact with the blank 5 and the blank is thus clamped, the underside first mandrel 4 a moves upward and thus displaces part of the volume from the center of the blank in a radial direction to the outside. The end position of the mandrel 4 a and thus the proportion of the volume that is redistributed from the center depends on the weight of the blank and is calculated by the control system. With this procedure, deviations in the blank weight can be compensated. In order to achieve a secure volume distribution with minimal effort, the first mandrel 4 a must have reached its end position as early as possible, if the blank height is still relatively large.
• 4. Auffahren der Presse, Anheben des vorgeformten Rades, Abstreifen vom Dorn und waagerechtes Verschieben der zwei Untergesenke, wonach das zweite Untergesenk 1b unterhalb des Obergesenkes 2 liegt.4. Opening the press, lifting the preformed wheel, stripping from the mandrel and moving the two lower dies horizontally, after which the second lower die 1 b lies below the upper die 2 .
• 5. Absetzen des vorgeformten Rades auf das zweite Untergesenk 1b der zweiten Stufe und Selbstzentrierung durch einen in erste Stufe angeformten Zentrieransatz.5. Placing the preformed wheel on the second lower die 1 b of the second stage and self-centering by means of a centering projection formed in the first stage.
• 6. Das Obergesenk 2 fährt abwärts bis auf Kontakt mit dem vorgeformten Rad und verharrt in dieser Position.6. The upper die 2 moves down to contact with the preformed wheel and remains in this position.
• 7. Der unterseitige zweite Dorn 4b fährt vollständig in das vorgeformte Sackloch 6.7. The underside second mandrel 4 b moves completely into the preformed blind hole 6 .
• 8. Das Obergesenk 2 fährt weiter abwärts bis zum Gesenkschluß. Währenddessen bewegt sich der zweite Dorn 4b mit der gleichen Geschwindigkeit wie das Obergesenk synchron abwärts.8. The upper die 2 continues to descend to the end of the die. In the meantime, the second mandrel 4 b moves downwards at the same speed as the upper die.
• 9. Auffahren der Presse, Anheben des Rades, Abstreifen vom Dorn 4b und Entnahme des vorgeformten Rades durch einen Greifer 7.9. Opening the press, lifting the wheel, stripping from the mandrel 4 b and removal of the preformed wheel by a gripper 7 .

In einer Alternative können Obergesenk 2 und zweiter Dorn 4b stehenbleiben und demgegenüber sich das Untergesenk insbesondere das zweite Untergesenk 1b bewegen, um den Rohling zu pressen.In an alternative, the upper die 2 and the second mandrel 4 b can remain and, in contrast, the lower die, in particular the second lower die 1 b, can move in order to press the blank.

Claims (7)

1. Verfahren zum Vorformen von Eisenbahnrädern in zwei Arbeitsstufen, wobei in einer ersten Preßstufe der Rohling (5) insbesondere Block durch Ober- und Untergesenk (2, 1a, 1b) vorgeformt wird und hierbei ein erster Dorn (4a) aus dem ersten Gesenk in die Mitte des Rohlings (5) fährt und Material aus der Rohlingsmitte nach außen drückt, und in einer zweiten Preßstufe ein zweiter Dorn (4b) in das bereits vorgeformte Sackloch (6) fährt, wobei während des Pressens der zweite Dorn (4b) stets denselben Abstand zum zweiten, dem Dorn (4b) gegenüberliegenden Gesenk (2), einhält.1. A method for preforming railroad wheels in two work stages, with the blank ( 5 ) in particular block being preformed by the upper and lower die ( 2 , 1 a, 1 b) in a first press stage and in this case a first mandrel ( 4 a) from the the first die moves into the center of the blank ( 5 ) and pushes material out of the center of the blank, and in a second pressing step a second mandrel ( 4 b) moves into the already preformed blind hole ( 6 ), the second mandrel () 4 b) always maintain the same distance from the second die ( 2 ) opposite the mandrel ( 4 b). 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Untergesenke (1a, 1b) bestehen, die jeweils einen Dorn (4a, 4b) aufweisen.2. The method according to claim 1, characterized in that there are two lower dies ( 1 a, 1 b), each having a mandrel ( 4 a, 4 b). 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Untergesenke (1a, 1b) waagerecht gegenüber dem Obergesenk (2) verschieblich sind. 3. The method according to claim 2, characterized in that the two lower dies ( 1 a, 1 b) are horizontally displaceable relative to the upper die ( 2 ). 4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Obergesenk (2) einen topfförmigen, nach unten offenen Preßraum (3) aufweist, während die Untergesenke (1a, 1b) bis auf Erhebungen und/oder kleine Vertiefungen keinen größeren Hohlraum bilden.4. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the upper die ( 2 ) has a pot-shaped, downwardly open pressing space ( 3 ), while the lower dies ( 1 a, 1 b) except for elevations and / or small depressions no major Form cavity. 5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nur das Obergesenk (2) auf- und abbeweglich ist.5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that only the upper die ( 2 ) is movable up and down. 6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Dorne (4a, 4b) dieselbe Form und Größe haben.6. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the two mandrels ( 4 a, 4 b) have the same shape and size. 7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der zweite Dorn (4b) in seiner Auf- und Abbewegung rechnergestützt gesteuert wird.7. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that at least the second mandrel ( 4 b) in its up and down movement is controlled by a computer.