DE2319032A1 - Schnellhubschmiedepresse - Google Patents

Description

GiM Gesellschaft für Fertigungstechnik und Maschinenbau Aktiengesellschaft, Steyr (Österreich)

Schnellhubschmiedepresse

Die Erfindung betrifft eine Schnellhubschmiedepresse mit zwei in starren Gleitführungen verschiebbaren, gegeneinander wirkenden und mittels Exzenterwellen, deren Exzenter umschließende Kulissensteine und Kreuzschleifen antreibbaren Preßstempeln.

Die Entwicklung der Schffliedepressen geht dahin, immer größere Schmiedekräfte und immer höhere Hubzahlen zu erreichen, um einerseits zu immer besseren Stundenleistungen, anderseits zu immer günstigeren Schmiedeergebnissen zu kommen. Große Hubzahlen und kleine Reduktionen je Hub sind Voraussetzung für die" Erzielutig einer homogenen Durchschmiedung und helfen Rißbildungen und Unstetigkeiten zu vermeiden. Die schnellere Schmieäegeschwindigkeit, die mit steigender Hubzahl erreicht \vird, erlaubt weiters das Abschmieden auch größerer Werkstücke ohne Sivisehenhitzen,

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da die Zeit, innerhalb der die We-rkstücktemperatur Ms zur untersten möglichen Schmiedetemperatur absinkt, besser genützt werden kann. Von wesentlicher Bedeutung für die Wirtschaftlichkeit und Rentabilität einer derartigen Schmiedepresse ist außerdem die Standzeit der Werkzeuge, die vor allem von der Eontaktzeit des Werkzeuges mit dem Werkstück abhängig ist. Diese Eontaktzeit setzt sich aus der Zeit für die reine Verformung urid aus der Zeit der Auf- und Rückfederung der Maschine zusammen, wobei hauptsächlich bei hydraulischen Pressen der Anteil der Auf- und Rückfederung wesentlich größer ist als der der Verformung. Mit steigender Eontaktzeit nimmt jedoch im gleichen Maß die Wärmemenge zu, die vom Werkstück auf die Schmiedewerkzeuge übergeht. Die Werkzeuge können dadurch glühend werden und eine derart starke Erwärmung erhöht selbstverständlich den Werkzeugverschleiß beträchtlich» Die Folgen dieses großen Wärmeüberganges zwischen Werksifck und Werkzeug für die Schmiedequalität sind ebenfalls äußerst ungünstig, da es dadurch.zu vorzeitiger Rißbildung an der Oberfläche und Eindrücken der Oberflächen kommen kann.

Beim Bau einer schnellhubigen Schmiedepresse ist daher vor allem auf das G-esamtfederungsverhalten zu achten. Die auftretenden Federwege müssen nämlich, bevor es überhaupt zur eigentlichen Verformung de3 Werkstückes kommen kann, überwunden werden, wozu sehr beträchtliche Leistungen notwendig sind, die'bis zu 20 % als reine Verluste zu gelten haben, da eine Rückgewinnung der Federungsarbeit nur teilweise möglich ist. Die Größe der zu überwindenden Federkapazität der Maschine ist selbstverständlich von entscheidendem Einfluß für die Eontaktzeit zwischen Werk- stück und Werkzeug und damit für die Standzeit des Werk» ; zeuges wnü. die Qualität des Schmiedeergebnisses _β Sobald nämlich das Werkzeug auf das Werkstück aufgesetzt hat, steht der weiteren- Werkzeugbewegung der Verformungswiderstand

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des Werkstückes entgegen, der größer ist als die in der Maschine liegende Federkapazität, so daß vor dem eigentlichen Verformungsvorgang die durch die Konstruktion der Maschine bedingten Federwege zu überwinden Bind. Dabei ist zu bedenken, daß während der ganzen 2eit das Werkzeug mit dem ¥erkstück in engem Kontakt steht und die Kontaktdauer praktisch direkt mit dem zu überwindenden Federweg der Maschine zusammenhängt.

Aus diesem Grund sind hydraulische Schmiedepressen sehr ungünstig, da zu den mechanischen Federungen der verschiedenen Maschinenelemente, wie Preßstempel, Pressenständer u.dgl., die hydraulische Federung hinzukommt, die, bedingt durch die Kompressibilität des Hydraulikmediums, das in relativ großen Mengen verwendet wird, durch die' Elastizität der notwendigen Rohrleitungen und Behälter usw., ein Vielfaches der rein mechanischen Federung ausmacht. '

Bei den bereits bekannten halbhydraulischen Schmiedepressen wird versucht, dem Federungsproblem dadurch beizukommen, daß zwar der Stempelantrieb hydraulisch durchgeführt .wird, die Hublagenverstellung jedoch auf mechanischem Wege, wodurch große Mengen an Hydraulikmedium eingespart und dadurch die Federwege bereits beträchtlich vermindert werden konnten. Für sehr schnellhubige Schmiedepressen mit großen Schmiededrücken ist das Ergebnis abernoch lange nbht zufriedenstellend.

Bezüglich der Federungsarb'eit und der auftretenden '-' Federwege ist sicherlich die rein mechanische Schmiedepresse, d.h. die Schmiedepresse mit mechanischem Antrieb und mechanischer Hublagenverstellung, die günstigste. Die Federwege halten sich bei diesen meist mit Exzentern angetriebenen Pressen in erträglichen Grenzen. Ein Vergleich der Federwege einer mechanischen, einer halbhydraulischen und einer vollhydraulischen Schmiedepresse zeigt den enor-

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men Anstieg der Federkapazität durch. Verwendung von Hydraulikmedium. Bei einer 1000 t-Pressez.B. "beträgt der Eederweg bei einer vollhydraulischen Anlage ca 40 mm, bei einer halbhydraulischen etwa 15 mm und bei einer rein mechanischen nur mehr 5 mm. Aus diesen Größenverhältnissen kann man ermessen, Vielehe Unterschiede in den Kontaktzeiten bei den verschiedenen Maschinentypen auftreten.

Yon großem Nachteil bei den mechanischen Schmiedepressen ist jedoch ihre relativ komplizierte und eng begrenzte Hublägenverstellmöglichkeit, die aus der Verwendung der dazu notwendigen eigenen Verstellgehäuse resultiert, und die Dimensionierung der einzelnen Maschinenteile bei größer ,werdenden Schmiedekräften,, Um nämlich die heute bereits üblichen Schmiededrücke von bis zu 3000 und 5000 t erreichen zu können, müßten z.B. die Antriebsexzenterwellen mit so großen Durchmessern vorgesehen sein, daß einerseits ihre herstellung, anderseits ihre lagerung in der Maschine und die von diesen Werten abhängige Baugröße der ganzen Maschine untragbare Ausmaße erreichen würde. Außerdem wäre bei derartig großen Maschinen der Aufwand für die Hublagenverstellung mittels bekannter VerStelleinrichtungen wie Yerstellgehäuse od.dgl., kaum vertretbar, so daß die bisher bekanntgewordenen, rein, mechanischen Schmiedepressen nur bis zu geringen Schmiededrücken verwendet werden können. ~

Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, die oben geschilderten Nachteile" zu vermeiden und eine Schnellhubschmiedepresse der .eingangs geschilderten Art zu schaffen, deren 'Gesamtfederung möglichst gering ist, die möglichst einfach und robust aufgebaut ist und bei der vor allem die Hublagenverstellung innerhalb sehr weiter Grenzen und ohne viel Zusatzeinrichtungen durchgeführt werden kann,

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Die Erfindung löst diese Aufgabe im -wesentlichen dadurch, daß für jeden Preßstempel -wenigstens zwei auf gegensinnige Drehung gekoppelte Exzenterwellen vorgesehen und die entsprechenden Kulissensteine jeweils in einer gemeinsamen Kreuzschleife angeordnet sind, die mit dem Preßstempel über einen drehverstellbaren Spindeltrieb in Verbindung steht, wobei die gleichzeitig als Druckstange dienende Spindel zwischen den Kulissensteinen hindurch zentral durch die Kreuzschleife verläuft und einerseits in einem Muttergewinde des Preßstempels geführt, anderseits axial verschiebbar aber drehfest mit einem Verstellgetriebe, vorzugsweise einem Schneckengetriebe, verbunden ist. Der rein mechanische An- und Betrieb dieser, erfindungsgemäßen Schnellhubschmiedepresse garantiert einen möglichst geringen Federweg und die für jeden einzelnen Preßstempel vorgesehenen wenigstens zwei Exzenter- ^wellen verhindern ein zu starkes Anwachsen von einzelnen Bauteilen der Maschine bei größeren Schmiededrücken. Die Last/ die bisher auf einer Exzenterwelle lag, wird aufgeteilt, und so ist man auch imstande, bei ungefähr gleich dimensionierten Maschinenelementen wesentlich größere Schmiedekräfte aufzubringen. Die in einer gemeinsamen Kreuzschleife geführten und während der Hin- und Herbewegung des Preßstempels zu- oder voneinander gleitenden Kulissensteine bestimmen eine genau in der Preßstempelachse liegende Bewegung der Spindel und ergeben ein ruhiges und zuverlässiges Arbeiten der Preßstempel. Zur Hublagenverstellung ist die Spindel in einem Muttergewinde des Preßstempels geführt, so daß sich bei einer Drehung der Spindel der Abstand zwischen Kreuzschleife und Preßstempel ändert, da ja die Spindel mit der Kreuzschleife axial unverschiebbar aber drehbar verbunden ist. Pur den Antrieb der Verstelleinrichtung, d.h. der Spindel, trägt diese an dem dem Preßstempel abgewandten Ende ein Sreifo-

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rad, das ein Teil eines Verstellgetriebes ist. Dieses Treibrad, das seine Drehung auf die Spindel überträgt, muß dabei längs der Spindelachse verschiebbar sein_s damit bej. fest gelagertem Verstellgetriebe die Arbeitsbewegung der Spindel ohne Komplikationen ablaufen kann, wobei unter Arbeitsbewegung die von den Exzentern, des Kulissensteinen und der Ereuzschleife der Spindel aufgezwungene und von dieser auf den Preßstempel übertragene Hin» und Herbewegung verstanden sein soll* Die Ausmaße des Verstellbereiches der Preßstempel ist praktisoh.unbegrenzt_} da sie lediglich von der Länge des Muttergewindes bziä. des Gewißdeabschnittes der Spindel abhängt. Trotz der mit dieser Maschine erzielbaren Vorteile bleibt der konstruktive Aufwand im üblichen Rahmen und der Aufbau der Maschine selbst ist robust genug, um ein problemloses Arbeiten zu garantieren.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in einem Ausführungsbeispiel schematisch dargestellt^ und zwar zeigen
fig, 1 eine erfindungsgemäße Schnellhubschmiedepresse in teilweise geschnittener Seitenansicht,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Pig. 1 und Pig. 3 einen Schnitt nach der Linie HI-III der Fig. 1. ,

Die als Ganzes mit 1 bezeichnete Schnellhubschmiedepresse besitzt zwei waagrecht geführte, gegeneinander wirkende Preßstempel 2, die im Schmiedekasten 3 in starren Gleitführungen 4 verschiebbar sind. Jedem Preßstempel 2 sind .zwei Exzenterwellen 5 zugeordnet, die über ein Stirnradgetriebe 6 miteinander auf gegensinnige Drehung gekoppelt sind. Jede der beiden Exzenterwellen 5 weist einen Exzenter 7 auf, der von einem Kulissenstein 8 umschlossen wird. Die entsprechenden Kulissensteine 8 bewegen sich in einer gemeinsamen Kreuzschleife 9 jeweils spiegelbildlich zueinander. Die Kreuzschleife 9 steht über einen Spindel»

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trieb mit dem Preßstempel 2/in Verbindung. Die Spindel 10 dieses Spindeltriebes ist in der Kreuzschleife 9 drehbar aber axial unverschiebbar gelagert und überträgt die Bewegung der Kreuzschleife auf den Preßstempel. Die Spindel 10 verläuft zentral durch die Kreuzschleife und zwischen den Kulissensteinen 8 hirdurch. Sie ist einerseits im Preßstempel 2 in einem Muttergewinde 11 geführt, anderseits axial verschiebbar aber drehfest.mit einem Verstellgetriebe 12, das meist als Schneckentrieb ausgebildet ist, verbunden.

Die Schnellhubschmiedepresse 1 wird mittels zweier Motoren 15 angetrieben, die miteinander synchron laufen, über Kupplungen 14,15 und Zwischengetriebe 16 werden von jedem Motor 13 die für einen Preßstempel 2 vorgesehenen Exzenterwellen in Drehung versetzt und dadurch den Preßstempeln 2 die Arbeitsbewegung mitgeteilt. Zur Hublagenverstellung der Preßstempel 2 wird die gleichzeitig als Druckstange dienende äpindel 10 über die Verstellgetriebe 12, die ebenfalls miteinander synchronisiert sind, verdreht, so daß sich eine Abstandsänderung zwischen Kreuzschleife 9 und Preßstempel 2 ergibt, wodurch selbstverständlich die Hublage verändert wird. Die erfindungsgemäße Schmiedepresse besitzt nur eine geringe Gesamtfederung, da sie rein mechanisch betrieben, wird, und so braucht bei jedem Arbeitshub der Preßstempel nur ein geringer 3?ederweg überwunden werden. Das ergibt den Vorteil einer geringen Verlustleistung zur Überwindung dieser Pederkapazität und der kurzen Kontaktzeit zwischen Werkzeug und Werkstück, was für eine gute Qualität der Schmiedeerzeugnisse und für die Rentabilität der Maschine unbedingt notwendig ist.

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Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Schnellhubschmiedepresse mit zwei in starren Gleitführungen verschiebbaren, gegeneinander wirkenden und mittels Exzenterwellen, deren Exzenter umschließende Kulissensteine und Kreuzschleifen antreibbaren Preßstempel, dadurch gekennzeichnet, daß für Jeden Preßstempel (2) wenigstens zwei auf gegensinnige Drehung gekoppelte Exzenterwellen (§) vorgesehen und die entsprechenden Kulissensteine (8) jeweils in einer geraeinsamen Kreuzschleife (9) angeordnet sind, die mit dem Preßstempel über einen drehverstellbaren Spindeltrieb (10,11,12) in Verbindung steht, wobei die gleichzeitig als Druckstange dienende Spindel (10) zwischen den Kulissensteinen hindurch zentral durch die Kreuzschleife verläuft und einerseits in einem Muttergewinde (11) des Preßstempels geführt, anderseits axial verschiebbar aber drehfest mit einem Verstellgetriebe (12), vorzugsweise einem Schneckengetriebe, verbunden ist.

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