DE19958846B4 - Verfahren zum Herstellen von länglichen Gesenkschmiedestücken - Google Patents

Abstract

Verfahren zum Herstellen von länglichen Gesenkschmiedestücken durch Warmumformung auf einer vertikalen, mit mehreren aufeinanderfolgend bzw. nebeneinander angeordneten Werkzeugstufen vollautomatisch arbeitenden Schmiedepresse, der das Ausgangsmaterial über ein Transfersystem zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder der nebeneinander liegenden Werkzeugstufen (1 bis 5) zwei gleiche, in einem genau der Hälfte des Transferschrittes entsprechenden Mittenabstand (9) vorgesehene Gravuren (7, 8; 7a, 7b; 8a, 8b) im Wechsel zueinander belegt werden, wobei das Ausgangsmaterial (10, 11) dem Transfersystem am Presseneingang abwechselnd in dem Mittenabstand (9) der Gravuren (7, 8) zugeführt wird, und das Ausgangsmaterial (10, 11) im wechselnden Takt des Transfersystems mit einem jeweils dem doppelten Gravurabstand (9) entsprechenden Transferschritt durchgefördert wird.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von länglichen Gesenkschmiedestücken durch Warmumformung auf einer vertikalen, mit mehreren aufeinanderfolgenden bzw. nebeneinander angeordneten Werkzeugstufen vollautomatisch arbeitenden Schmiedepresse, der das Ausgangsmaterial über ein Transfersystem zugeführt wird.
• Derartige Gesenkschmiedepressen mit in der Regel einem Hubbalkentransport als Transfersystem arbeiten immer mit mehreren in Durchlaufrichtung aufeinanderfolgenden Werkzeugstufen, wobei die Werkzeuge innerhalb des Pressenraums fast immer mit gleichem Mittenabstand angeordnet sind. Bei der Produktion von Gesenkschmiedestücken werden dabei zwei Betriebsweisen verwirklicht. Es werden nämlich erstens die einzelnen Werkzeugstufen jeweils immer bei jedem Pressenhub belegt oder es wird zweitens bei jedem zweiten Pressenhub jeweils das gleiche Werkzeug von dem Transfersystem mit den Zwischenformen des Schmiedeteils bzw. mit dem Ausgangsmaterialabschnitt belegt. Es wird somit in der Taktfrequenz der hintereinander folgenden Stößelhübe entweder jeweils ein Werkstück oder jeweils nach jedem zweiten Hub ein Werkstück produziert.
• Durch die DE 31 29 482 C ist es bekanntgeworden, bei jeder der in der Presse vorhandenen Arbeitsstationen I bis V die Arbeitsoperationen in doppelter Ausführung vorzusehen, d. h. zwei Werkzeuge und diesen zugeordnete Gesenke. Die doppelte Anzahl an Gesenken erfordert eine doppelt so große Presse, zudem verbunden mit dem Nachteil, dass sich die Presskräfte gegenüber einer Einzelbelegung addieren. Diese Nachteile werden dort jedoch in Kauf genommen, weil eine doppelt so große Presse in den Anschaffungskosten niedriger als zwei kleinere Pressen liegt, wodurch bereits mit der Investition eine Einsparung erreicht werden kann.
• Bei länglichen Werkstücken sind die eingesetzten Werkzeuge rechteckige Gesenke, die eine im Verhältnis zur Länge geringere Breite haben. Diese Gesenke werden direkt nebeneinander angeordnet in Werkzeughalter befestigt. Die kürzere Breite der Gesenke wird dabei in der Reihe nebeneinander zusammen montiert. Auf solchen Pressen können daher ohne weiteres fünf und sechs Werkzeugstufen nebeneinander angeordnet werden.
• Die Besonderheit länglicher Schmiedestücke, z. B. Pleuel, Hebel, Nockenwellen und Fittings, besteht darin, daß sie als Endprodukt vorwiegend innerhalb der gesamten Oberfläche keine scharfen Ansätze oder Markierungen, wie sie durch Auswerfer im Gesenk entstehen können, aufweisen dürfen. Deshalb sind die Gravuren für derartige Werkstücke ohne Unterteilung in der Oberfläche, also homogen geschlossen. Eine Unterteilung der Werkzeuge, wie sie bei Rundgesenken übliche Technik darstellt, wäre hier auch wirtschaftlich nicht vertretbar. Vielfach werden solche Teile auch als Doppelstück (PKW-Pleuel) oder Mehrfachstück (Fittings) hinter- bzw. nebeneinanderliegend in einem gemeinsamen Schmiedeteil angeordnet. Durch die CNC-Bearbeitung der Gesenke oder das Kopierverfahren lassen sich Mehrfachgravuren in gleicher Zeit herstellen wie Einzelgravuren, so daß die Technik mit in einer Linie bzw. Flucht hintereinanderliegenen Gravuren häufig eingesetzt wird. Diese Doppel- bzw. Mehrfachteile werden dann durch Abgraten voneinander getrennt.
• Aufgrund der bei diesen länglichen Teilen geschlossenen Gravuroberfläche der Gesenke und der relativ großen Gravuroberfläche im Verhältnis zum Gewicht der Schmiedestücke, ergeben sich jedoch folgende Besonderheiten:
• 1. Bei zunehmender Taktfrequenz der Presse steigt der Wärmeübergang in das Gesenk wie allgemein auch bei anderen Teilen üblich, da der Wärmeübergang zuerst von der Taktfrequenz, dann der Druckberührzeit, dem Temperaturgefälle von Werkstück zu Werkzeug und der Kontaktoberfläche von Werkstück zu Werkzeug direkt abhängig ist.
• 2. Die sich aus 1. ergebende Konsequenz einer erforderlichen zusätzlichen Kühlung bei kürzerer Taktfrequenz in der Belegung der Gesenke setzt dann natürlich zwangsläufig größere Mengen Kühlschmiermittel voraus. Denn ohne zusätzliche Kühlung überhitzen die Gesenke, was zum Ausfall des Werkzeugs führt.
• 3. Der Einsatz erhöhter Mengen an Kühlschmiermittel wird allerdings dadurch begrenzt, daß das Kühlschmiermittel in den homogen geschlossenen Gesenkgravuroberflächen an der Gravuroberfläche nicht rechtzeitig verdampft. Es kann aber auch nichts abfließen oder beispielsweise über eine Teilfuge innerhalb der Gravur entweichen. Dies führt zur fehlenden Füllung des Gesenks und außerdem zur vorzeitigen Zerstörung durch Erosion und Rißbildung im Werkzeug.
• Bedingt durch diese Zusammenhänge und Besonderheiten beschränkt sich die auf den bekannten Pressen zu erzielende Mengenleistung auf in der Regel 3 bis 4 Sekunden für jedes Werkstück. Eine Erhöhung der Mengenleistung wäre nur mit dem großen Nachteil kürzerer Werkzeugstandzeiten oder bei Teilen mit kleinerer Größe und Oberfläche möglich.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das ohne die zuvor genannten Nachteile dennoch deutlich geringere Taktzeiten von beispielsweise 2 Sekunden und damit eine Erhöhung der Mengenleistung der Gesenkschmiedepresse ermöglicht.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in jeder der nebeneinanderliegenden Werkzeugstufen zwei gleiche, in einem genau der Hälfte des Transferschrittes entsprechenden Mittenabstand vorgesehene Gravuren im Wechsel zueinander belegt werden, wobei das Ausgangsmaterial dem Transfersystem am Presseneingang abwechselnd in dem Mittenabstand der Gravuren zugeführt wird, und das Ausgangsmaterial im wechselnden Takt des Transfersystems mit einem jeweils dem doppelten Gravurabstand entsprechenden Transferschritt durchgefördert wird.
• In Erkenntnis der gezielt zu nutzenden Verhältnisse der Gesenke mit gegenüber der Länge geringerer Breite und der in gleicher Zeit wie Einfachgravuren herzustellenden Mehrfahgravuren wird aufgrund der erfindungsgemäßen Maßnahmen die Belegung der Gesenke abwechselnd durchgeführt, ohne daß sich etwa die Mengenleistung der Presse halbiert. Weiterhin braucht sich auch nicht die Preßkraft der Presse zu steigern, und es läßt sich ein übliches Hubbalkensystem als Transportmittel nutzen. Es brauchen lediglich die Hubbalken mit der doppelten Anzahl von Greifern oder Transportklammern im Mittenabstand der Gravuren ausgerüstet zu werden. Obwohl der Werkzeugbelegungstakt 4 Sekunden beträgt, lassen sich dennoch Taktzeiten von 2 Sekunden erreichen, wobei das Werkzeug nur zu 50% hinsichtlich der Wärmeübergangs belastet wird. Denn aufgrund der erfindungsgemäßen Maßnahme, die Gravuren bezogen auf den Abstand des Transportschrittes des Transfersystems im hälftigen Mittenabstand vorzusehen, ist jede Werkzeugstufe stets nur mit einem Stück des Ausgangsmaterials belegt. Im nächsten Transferschritt wird dann in die zuvor nicht belegte Gravur ein Werkstück eingelegt, und die zuvor belegte Gravur wird freigemacht.
• Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines in der einzigen Zeichnung als Ablaufschema der Taktfolgen dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung. Auf die Darstellung einer als solche hinlänglich bekannten Gesenkschmiedepresse ist hierbei ebenso verzichtet worden wie auf die gegenständliche Darstellung eines üblichen Hubbalken-Transfersystems.
• Im Ausführungsbeispiel weist eine Gesenkschmiedepresse fünf Werkzeuge 1 bis 5 und entsprechend damit die Werkzeug-Stufen 1, 2, 3, 4 und 5 auf. Die einzelnen Werkzeuge bzw. Werkzeug-Stufen 1 bis 5 schließen sich in der Presse in Transportrichtung gemäß Pfeil 6 aufeinanderfolgend an; in 1 sind die Begrenzungen der einzelnen Stufen durch fett durchgezogene Linien hervorgehoben. Jedes Werkzeug bzw. jede Werkzeug-Stufe 1 bis 5 ist mit zwei gleichen Gravuren 7 bzw. 8 ausgebildet, und zwar im Ausführungsbeispiel als hintereinanderliegende Doppelstück-Gravuren 7a, 7b bzw. 8a, 8b für Pleuel. Die Gravuren 7, 8 haben einen Mittenabstand 9 voneinander, der der Hälfte des Transportschrittes Takt 1 bzw. Takt 2 des nicht gezeigten Transfersystems (der Hubbalken) entspricht; mit jedem Transferschritt wird somit der doppelte Gravur- bzw. Mittenabstand 9 zurückgelegt.
• Bei der Belegung des Transfersystems werden die Schmiederohlinge bzw. das Ausgangsmaterial 10, 11 am Presseneingang (in dem Ablaufschema nach 1 in den Takten 1 und 2 jeweils links außen) abwechselnd in dem Mittenabstand 9 des Gravuren 7, 8 zugeführt. Im Takt 1 – vgl. die obere Hälfte von 1 – sind momentan alle die Stufen belegt, die beim gerade erfolgten Pressenhub einen Schmiedevorgang durchgeführt haben (im Bild siehe die mit Zwischenrohlingen belegten Gravuren). Jede Werkzeugstufe hat zwei identische Gravuren im Abstand 9 nebeneinander angeordnet.
• Das Ausgangsmatrial bzw. der Vorrohling, der noch nicht umgeformt wurde, liegt hierbei an Position 11; er wird entsprechend der Transportrichtung 6 durch die Presse transportiert. Die erste Werkzeugstufe ist an Position 7 mit einem Schmiederohling (Zwischenform) belegt, und im Gravurabstand 9 liegt rechts in der gleichen Werkzeugstufe eine momentan unbelegte Gravur 8. In Transportrichtung 6 folgen weitere abwechselnd unbelegte und belegte Gravuren. Es ist in allen Werkzeugstufen immer nur eine der beiden identischen Gravuren belegt. Hier beginnt es in der Stufe 1 mit der Belegung der linken Gravur 7, abwechselnd dazu sind in den nächsten Stufen jeweils die rechte bzw. die linke Gravur belegt. Neben der ersten Stufe liegt in der gleichen Zeit an Position 11 das Ausgangsmaterial oder ein Vorrohling. Im Gravurabstand 9 liegt an Position 10 momentan kein Ausgangsmaterial oder Vorrohling, diese Position wird vielmehr erst beim nächsten Takt von einem Vorrohling belegt.
• Wird jetzt ein Transportschritt mit doppelter Größe des Gravurabstands 9 durchgeführt, so entsteht eine Werkzeugbelegung wie im unteren Bild von 1 gezeigt.
• Im Takt 2 ist dann in der ersten Stufe die rechte Gravur belegt, in der zweiten Stufe die linke Gravur, also wechselnd zu dem vorigen Takt (Figur obere Bildreihe). Hier ist auch das Ausgangsmaterial oder der Vorrohling an Stelle 10 positioniert. Beim Transportschritt und nach dann durchgeführtem Pressenhub entsteht dann wieder die obere Situation der Abbildung.
• Trotz gleicher Pressenbelastung und Preßkraft wie bisher bei jedem Hub der Presse werden die Werkzeug-Gravuren 7 bzw. 8 jeder Werkzeug-Stufe 1 bis 5 nur jedes zweite Mal belegt und damit die Lebensdauer der Werkzeuge verlängert. Die notwendige Kühlmittelmenge kann unverändert so beibehalten werden, als ob die Presse in der halben Taktfrequenz arbeitet, da die Gravuren abwechselnd belegt werden. Da die Gravuren nur jeweils die halbe Zeit, d. h. im Wechsel belegt sind, werden die Werkzeugwechselintervalle bis zum Verschleiß doppelt so lange sein wie bei herkömmlichen Schmiedeverfahren. Somit wird ein deutlich erhöhter Nutzungsgrad der Presse erreicht. Bei weitestgehend gleicher Ausrüstung der Presse wird die Ausbringung gegenüber herkömmlichen Preßverfahren wesentlich gesteigert.

Claims (1)

1. Verfahren zum Herstellen von länglichen Gesenkschmiedestücken durch Warmumformung auf einer vertikalen, mit mehreren aufeinanderfolgend bzw. nebeneinander angeordneten Werkzeugstufen vollautomatisch arbeitenden Schmiedepresse, der das Ausgangsmaterial über ein Transfersystem zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder der nebeneinander liegenden Werkzeugstufen (1 bis 5) zwei gleiche, in einem genau der Hälfte des Transferschrittes entsprechenden Mittenabstand (9) vorgesehene Gravuren (7, 8; 7a, 7b; 8a, 8b) im Wechsel zueinander belegt werden, wobei das Ausgangsmaterial (10, 11) dem Transfersystem am Presseneingang abwechselnd in dem Mittenabstand (9) der Gravuren (7, 8) zugeführt wird, und das Ausgangsmaterial (10, 11) im wechselnden Takt des Transfersystems mit einem jeweils dem doppelten Gravurabstand (9) entsprechenden Transferschritt durchgefördert wird.