DE19523280C2 - Schmiedemaschine zum Innenprofilieren von rohrförmigen Werkstücken - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schmiedemaschine zum In­ nenprofilieren von rohrförmigen Werkstücken, insbesondere zum Ausformen von Rohrabschnitten unterschiedlicher Innendurch­ messer, mit einem Schmiedekasten zur Aufnahme der Schmiede­ werkzeuge, einem Spannkopf und einem Gegenhalter zur Werk­ stückeinspannung und einem in das Werkstück einführbaren Dorn, wobei Spannkopf und Gegenhalter in Vorschubrichtung relativ zueinander und relativ zum Schmiedekasten verfahrbar angeordnet sind und der Dorn an einer relativ zum Schmiedekasten schiebeverstellbaren Dornstange sitzt.

Beim Schmieden von Schußwaffenläufen oder anderen Innenpro­ filen rohrförmiger Werkstücke wird das Werkstück zwischen Spannkopf einerseits und Gegenhalter anderseits eingespannt, um die schmiedebedingte Längung des Werkstückes beeinflussen und die Profilgebung verbessern zu können. Durch die Werk­ stückverspannung und die damit erreichbare Hemmung der Schmie­ delängung wird die Tiefenwirkung jedes Schmiedeschlages ver­ größert und eine exakte Ausformung der Innenprofile gewähr­ leistet. Allerdings ist beim Schmieden von Innenabsätzen da­ rauf zu achten, daß die Verspannkräfte nicht nur wie beim Schmieden von absatzlosen Innenprofilen einen Materialfluß allein in Vorschubrichtung erlauben, sondern auch eine Materialflußumkehr ermöglichen, um beim fortschreitenden Schmieden die durch das Aufhämmern des Werkstückes auf den absatzbildenden Dorn entstehende Ab­ satzschulter nicht anschließend wieder durch ein Wegdrücken des Materials zu beschädigen und unsaubere, treppenartige Absätze zu erzeugen.

Eine solche Schmiedemaschine ist beispielsweise aus der DE 35 15 759 C be­ kannt, welche Schmiedemaschine neben der erforderlichen Drehbewegung des Werkstückes für das Schmieden die zum Innenprofilieren und Absatzschmieden notwendigen Verschiebevorgänge von Spannkopf und Gegenhalter bzw. von Spannhülse und Dornstange einwandfrei durchzuführen erlaubt und sich damit auch gut auf die Herstellung verschiedener Werkstücke einstellen läßt. Allerdings ist hier die Dornstange am Maschinenbett abgestützt und für die einzelnen Schie­ be- und Verstellvorgänge sind fünf Stelltriebe im Einsatz, und zwar ein Stelltrieb für den Spannkopfvorschub, ein Stelltrieb für die Gegenhalterbewegung, ein Stell­ trieb für die Dornstangenverschiebung, ein Stelltrieb für den Dornvorschub und schließlich ein Stelltrieb für die Spannhülse des Spannkopfes zur Materialflußum­ kehr. Es kommt zu einer recht großen Baulänge der Schmiedemaschine und die fünf Antriebe bringen einen beträchtlichen Bauaufwand mit sich.

Des weiteren ist eine Rundknetmaschine in Ringläuferbauart mit einer den Spann­ kopf durchsetzenden Dornstange bekannt (DE 25 42 823 B2), bei der die Dorn­ stange in einer ersten Arbeitsstellung über ein Halteglied drehbar am Maschinen­ gestell gehalten und in einer zweiten Arbeitsstellung gegenüber dem Maschinen­ gestell und dem Spannkopf axial verschiebbar geführt ist. Die Dornstange läßt sich allerdings nicht aktiv in axialer Richtung bewegen, weshalb eine derartige Vorrichtung nur mit erheblichem Aufwand zur Herstellung verschiedener Werk­ stücke genutzt werden kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese Mängel zu beseitigen und eine Schmiedemaschine der eingangs geschilderten Art zu schaffen, die bei ver­ hältnismäßig aufwandsarmer und platzsparender Bauweise ein einwandfreies Innenprofilieren von rohrförmigen Werkstücken gewährleistet und sich zur Aus­ formung der verschiedensten Innenprofile bestens eignet.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß sich die Dornstange über einen Stelltrieb axial am Spannkopf oder Gegenhalter abstützt und der Stelltrieb zur Relativverschiebung der Dornstange einsetzbar ist, wobei vorzugsweise zum Verfahren und Verstellen von Spannkopf, Gegen­ halter und Dornstange und zum Aufbringen der Spannkräfte für die Werkstückeinspannung drei, vorzugsweise hydraulische, Stelltriebe vorgesehen sind, von denen sich zusätzlich zu dem einen zwischen Dornstange und Spannkopf oder Gegenhalter ein­ gesetzten Stelltrieb einer zwischen Spannkopf und Maschinen­ bett und einer zwischen Gegenhalter und Maschinenbett oder Spannkopf abstützen, und die Stelltriebe über eine numerische Steuerung hinsichtlich Stellposition, Stellgeschwindigkeit und Stellkraft in Abhängigkeit von der Abmessung und Schmiedelän­ gung des jeweiligen Werkstückes ansteuerbar sind.

Durch die einfache Maßnahme, die Dornstange statt am Maschi­ nenbett am Spannkopf oder am Gegenhalter abzustützen, kann die Baulänge der gesamten Schmiedemaschine wesentlich verkürzt und der Konstruktionsaufwand entsprechend verringert werden, wobei nun für die Stellbewegungen der Dornstange der zugehö­ rige Stelltrieb lediglich die sich ergebenden Relativbewegun­ gen der Dornstange gegenüber dem Spannkopf bzw. Gegenhalter vornehmen muß und darüber hinaus die Spannkopf- und Gegenhal­ terbewegungen auch zur Dornstangenverstellung genutzt werden können. Stützt sich die Dornstange am Gegenhalter ab, wird die Schmiederichtung umgekehrt und durch das Zurückfahren des Spannkopfes ergibt sich eine Art ziehendes Schmieden, das manchmal günstigere Schmiedeergebnisse liefert. Außerdem läßt sich so der Spannkopf konstruktiv einfacher bauen und funk­ tionell entlasten, was die Raum- und Arbeitsaufteilung und -nutzung zu verbessern hilft.

Durch die besondere Anordnung der Stelltriebe und ihre Kombi­ nation mit einer numerischen Steuerung ergibt sich ein neues Maschinenkonzept, bei dem drei Stelltriebe genügen, um die zur Durchführung der Schmiedearbeiten erforderlichen Relativ­ bewegungen zwischen den einzelnen Maschinenteilen vornehmen und aufeinander abstimmen zu können. Die Schmiedemaschine läßt sich damit im Aufbau wesentlich vereinfachen, wozu noch eine optimale Anpaßbarkeit und Einstellbarkeit der Bewegungsabläufe an die unterschiedlichsten Schmiede- und Profilierungsvorgänge kommen. Die Steuerung braucht dabei prinzipiell nur für zwei Stellbewegungen die Geschwindigkeit und Position vorzugeben, wodurch sich die dritte Bewegung auf Grund der Abmessungen und Schmiedelängung des Werkstückes bestimmt und durch den Kraftschluß des zugehörigen Stelltriebes über die regelbare Stellkraft ausgeführt wird. So können die zum Schmieden von Innenprofilen nötigen Stellbewegungen des Dornes genau so wie die Vorschubbewegungen des eingespannten Werkstückes und die für die jeweilige Materialflußrichtung bestimmenden Stellkräf­ te von Spannkopf und Gegenhalter einwandfrei und exakt ange­ steuert werden. Da es auf die Relativbewegungen ankommt, kann der Stelltrieb für den Gegenhalter direkt am Maschinenbett oder an einem maschinenfesten Widerlager, aber auch am Spann­ kopf selbst angreifen und selbstverständlich ist der Schmiede­ kasten als Stelltriebansatz gleichwertig wie das Maschinen­ bett. Zusätzlich zu den Stell- und Verschiebebewegungen müssen die beim Schmieden erforderlichen Drehbewegungen aufgebracht werden, wozu beispielsweise Drehantriebe für die Spannhülse des Spannkopfes und/oder den Gegenhalter dienen, welche Dreh­ antriebe aber unabhängig vom neuen Maschinenkonzept einsetzbar sind.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand rein schematisch veranschaulicht, und zwar zeigen

Fig. 1 bis 4 eine erfindungsgemäße Schmiedemaschine in teilge­ schnittener Seitenansicht beim Innenprofilieren eines Werkstückes in verschiedenen Arbeitsstellungen,

Fig. 5 diese Schmiedemaschine beim Innenprofilieren eines an­ deren Werkstückes in einer mit Fig. 4 vergleichbaren Arbeitsstellung,

Fig. 6 ein etwas geändertes Ausführungsbeispiel einer erfin­ dungsgemäßen Schmiedemaschine ebenfalls in teilgeschnittener Seitenansicht und

Fig. 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel in ähnlicher Seitenan­ sicht.

Eine Schmiedemaschine 1 zum Innenprofilieren rohrförmiger Werkstücke W umfaßt einen Schmiedekasten 2 mit hin- und her­ gehend antreibbaren Schmiedewerkzeugen 3 und ein sich beid­ seits des Schmiedekastens 2 in Vorschubrichtung erstreckendes Maschinenbett 4, auf dem einerseits ein Spannkopf 5 und an­ derseits ein Gegenhalter 6 verschiebbar geführt sind. Der Spannkopf 5 weist eine über einen Drehantrieb 7 drehbar, aber axial unverschiebbar gelagerte Spannhülse 8 auf, die zum Ein­ spannen eines Werkstückes W mit einer ebenfalls drehbar gela­ gerten Stützhülse 9 des Gegenhalters zusammenwirkt. Spannkopf­ seitig ist in das Werkstück W bis in den Bereich des Schmie­ dekastens 2 ein abgesetzter Dorn 10 einführbar, der auf einer im Spannkopf 5 schiebeverstellbar angeordneten, die Spannhülse 8 durchsetzenden Dornstange 11 sitzt.

Zum Verfahren und Verstellen von Spannkopf 5, Gegenhalter 6 und Dornstange 11 und zum Aufbringen der Spannkräfte für die Werkstückeinspannung gibt es drei hydraulische Stelltriebe 12, 13, 14, von denen der Stelltrieb 12 zwischen Spannkopf 5 und Maschinenbett 4, der Stelltrieb 13 zwischen Gegenhalter 6 und Maschinenbett 4 sowie der Stelltrieb 14 zwischen Spannkopf 5 und Dornstange 8 abgestützt sind. Eine numerische Steuerung 15, die mit Weggebern 16, 17, 18 zum Einlesen der jeweiligen Stellpositionen der Stelltriebe 12, 13, 14 und mit Druckgebern 19, 20 zum Einlesen der über die Stelltriebe 12, 13 aufge­ brachten Stellkräfte zusammenwirkt, steuert in die an die nur angedeuteten Zu- und Ableitungen P, T angeschlossenen, zu den Stelltrieben führenden Hydraulikleitungen 21, 22 eingebundene Steuerventile 23, 24, 25 an und überwacht damit die Stelltrie­ be 12, 13, 14 hinsichtlich ihrer Stellpositionen, Stellge­ schwindigkeiten und Stellkräfte, wobei jeweils die Abmessungen und Schmiedelängungen des Werkstückes W berücksichtigt werden. So lassen sich die erforderlichen Stellbewegungen und Ein­ spannverhältnisse zur Innenprofilierung von Werkstücken auf­ einander abstimmen und exakt durchführen.

Wie in den Fig. 1 bis 4 veranschaulicht, wird beispielsweise zum Profilieren eines Innenabsatzes das zwischen der Spann­ hülse 8 und der Stützhülse 9 eingespannte Werkstück W vorerst über den vorderen Teil 101 des abgesetzten Dornes 10 abge­ schmiedet, wozu der Stelltrieb 14 den Dorn 10 über die Dorn­ stange 11 mit diesem Teil 101 zwischen die Hämmer 3 vorbewegt und hier stillhält (Fig. 1), während relativ dazu der Spann­ kopf 5 durch den Stelltrieb 12 in Vorschubrichtung weiterbe­ wegt wird. Durch die entsprechende Rückbewegung des Gegenhal­ ters 6 über den Stelltrieb 13 wird das Werkstück W mit der für die erzielbare Tiefenwirkung gewünschten Spannkraft festge­ spannt, wobei die über den Stelltrieb 13 bestimmte Stellkraft geringer ist als die über den Stelltrieb 12 aufgebrachte Vor­ schubkraft, so daß es zum erforderlichen Materialfluß in Vor­ schubrichtung kommt (Fig. 2).

Zum Absatzschmieden wird das Werkstück W auf einen Dornabsatz 102 aufgeschmiedet, wozu der Dorn 10 mit gleicher Vorschubge­ schwindigkeit wie der Spannkopf 5 vorwärtsfährt. Dazu bleibt der Stelltrieb 14 in Halteposition und der Stelltrieb 12 sorgt damit für den gleichen Vorschub von Spannkopf 5 und Dornstange 11 bzw. Dorn 10 (Fig. 3).

Nach dem Absatzschmieden wird das Werkstück W auf dem hinteren Dornabsatz 103 geschmiedet, wozu der Stelltrieb 14 die Dorn­ stange 11 mit dem Dorn 10 entsprechend weit in den Schmiede­ kasten 2 vorbewegt hat und hier ortsfest hält, während rela­ tiv dazu der Stelltrieb 12 den Spannkopf 5 in Vorschubrich­ tung weiterbewegt. Dabei werden, um die für eine exakte Ab­ satzschmiedung erforderliche Materialflußumkehr zu erreichen, während oder zumindest nach dem Aufschmieden des Werkstückes auf den Dornabsatz 102 der Stelltrieb 13 und der Stelltrieb 12 über die numerische Steuerung 15 so angesteuert, daß nun beim Werkstückvorschub die Stellkraft des Gegenhalters 6 die Vorschubkraft des Spannkopfes 5 übersteigt und sich die Schmiedelängung gegen die Vorschubrichtung auswirkt (Fig. 4).

In Fig. 5 ist das Innenprofilieren eines rohrförmigen Werk­ stückes W veranschaulicht, das durch zwei innere Absätze einen mittleren Rohrabschnitt mit größerem Innendurchmesser als die beiden Endabschnitte aufweist. Dazu wird nach dem Schmieden des ersten Absatzes, das ähnlich wie oben geschildert erfolgt, die Dornstange 11 über den Stelltrieb 14 zurückgezogen, bis wieder der vordere Dornteil 101 zwischen den Hämmern 3 zu lie­ gen kommt, wobei diese Bewegung relativ zur Spannkopfbewegung erfolgt, und auch hier läßt sich durch geeignete Ansteuerung der Stelltriebe 12, 13 die Materialflußrichtung beim Schmie­ den vorgeben bzw. ändern.

Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 ist die Schmiedema­ schine 1 mit einem Gegenhalter 26 ausgestattet, der ebenfalls gegenüber dem Maschinenbett 4 verfahrbar angeordnet ist, dem allerdings ein Stelltrieb 27 zugehört, der sich zwischen Ge­ genhalter 26 und Spannkopf 28 abstützt. Die Antriebsverbin­ dung 29 zwischen Spannkopf 28 und Gegenhalter 26 wird durch den Schmiedekasten 2 geführt und beim Ansteuern des Stelltrie­ bes 27 braucht lediglich die erforderliche Relativbewegung zwischen Gegenhalter 26 und Spannkopf 28 berücksichtigt zu werden, die dem für die Vorschubbewegung des Spannkopfes 28 sorgenden Stelltrieb 12 überlagert wird. Grundsätzlich bleiben dadurch aber die Bewegungsabläufe und Steuerungsverhältnisse unverändert.

Bei der in Fig. 7 veranschaulichten Schmiedemaschine 1 ist die Dornstange 30 am Gegenhalter 31 abgestützt, wobei ein Stelltrieb 32 für die Relativbewegung zwischen Dornstange 30 und Gegenhalter 31 sorgt. Der Stelltrieb 27 für die Gegenhal­ terbewegung greift ähnlich dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 über Antriebsverbindungen 29 am Spannkopf 28 an, der seiner­ seits über den Stelltrieb 12 bewegt wird. Die Dornstange 30 durchsetzt eine Gegenhalterhülse 33 und ragt in das Werkstück W vor, so daß der endseitig an der Dornstange vorgesehene Dorn 10 wiederum im Schmiedebereich gehalten wird, wobei allerdings die dornabhängige Schmiederichtung vom Gegenhalter zum Spann­ kopf hin verläuft.

Claims (3)

1. Schmiedemaschine (1) zum Innenprofilieren von rohrförmigen Werkstücken (W), insbesondere zum Ausformen von Rohrabschnitten unterschiedlicher Innen­ durchmesser, mit einem Schmiedekasten (2) zur Aufnahme der Schmiedewerk­ zeuge (3), einem Spannkopf (5) und einem Gegenhalter (6) zur Werkstückein­ spannung und einem in das Werkstück (W) einführbaren Dorn (10), wobei Spann­ kopf (5) und Gegenhalter (6) in Vorschubrichtung relativ zueinander und relativ zum maschinenbettfesten Schmiedekasten (2) verfahrbar angeordnet sind und der Dorn (10) an einer eine Spannhülse (8) des Spannkopfes (5) durchragenden, relativ zum Spannkopf (5) und relativ zum Schmiedekasten (2) schiebeverstellba­ ren Dornstange (11) sitzt, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Dornstange (11) über einen Stelltrieb (14) axial am Spannkopf (5) abstützt und der Stelltrieb (14) zur Relativverschiebung der Dornstange (11) einsetzbar ist.

2. Schmiedemaschine (1) zum Innenprofilieren von rohrförmigen Werkstücken (W), insbesondere zum Ausformen von Rohrabschnitten unterschiedlicher Innen­ durchmesser, mit einem Schmiedekasten (2) zur Aufnahme der Schmiedewerk­ zeuge (3) einem Spannkopf (28) und einem Gegenhalter (31) zur Werkstückein­ spannung und einem in das Werkstück (W) einführbaren Dorn (10), wobei Spann­ kopf (28) und Gegenhalter (31) in Vorschubrichtung relativ zueinander und relativ zum maschinenbettfesten Schmiedekasten (2) verfahrbar angeordnet sind und der Dorn (10) an einer relativ zum Schmiedekasten (2) schiebeverstellbaren Dorn­ stange (30) sitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Dornstange (30) eine Gegen­ halterhülse (33) des Gegenhalters (31) durchragt und sich am Gegenhalter (31) abstützt, wobei zwischen Dornstange (30) und Gegenhalter (31) zur Relativver­ schiebung der Dornstange (30) ein Stelltrieb (32) eingesetzt ist.

3. Schmiedemaschine (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verfahren und Verstellen von Spannkopf (5), Gegenhalter (6) und Dorn­ stange (11) und zum Aufbringen der Spannkräfte für die Werkstückeinspannung drei, vorzugsweise hydraulische, Stelltriebe (12, 13, 14) vorgesehen sind, von denen sich zusätzlich zu dem einen zwischen Dornstange und Spannkopf oder Gegenhalter eingesetzten Stelltrieb (14, 32) einer (12) zwischen Spannkopf (5) und Maschinenbett (4) und einer (13) zwischen Gegenhalter (6) und Maschinen­ bett (4) oder Spannkopf (5) abstützen, und daß die Stelltriebe (12, 13, 14) über eine numerische Steuerung hinsichtlich Stellposition, Stellgeschwindigkeit und Stellkraft in Abhängigkeit von der Abmessung und Schmiedelängung des jeweili­ gen Werkstückes ansteuerbar sind.