DE2709163B2 - Verformungsmaschine zum Verformen von stangenförmigen Werkstücken - Google Patents

Description

60

Die Erfindung betrifft eine Verformungsmaschine zum Verformen von stangenförmigen Werkstücken, mit zwei oder mehr in einem Verformun|;skopf angeordneten Verforrnungswerkzeugen, die um eine mit der Werkstückachse zusammenfallende Zentralachse herum angeordnet sind und an geneigt zur Zentralachse verlaufenden Stützflächen eines Verformungskopfes abgestützt sind, wobei den Werkzeugen der quer zur Zentralachse gerichtete Hub durch eine im wesentlichen in Richtung der Zentralachse gerichtete Kraft erteilt wird, die an den zur Zentralachse geneigt verlaufenden Stützflächen des Verformungskopfes senkrecht zur Zentralachse umgelenkt wird.

Bei einer nach dem Stande der Technik (DE-GM 74 31957) bekannten Verformungsmaschine der genannten Art sind die sternförmig um die Zentralachse angeordneten Werkzeuge an Teilen einer konischen Innenfläche des Verformungskopfes abgestützt und erhalten ihren quer zur Zentralachse gerichteten Hub durch Kraftbeaufschlagung in Richtung der Achse des Konus. Dabei gleiten die Werkzeuge an den konischen Innenflächen des Verformungskopfes und werden durch Keilwirkung nach innen gedruckt

Die vorbekannte Verformungsmaschine hat Nachteile in verschiedener HinsichL Insbesondere bereiten der intensive Verschleiß beim Preßhub und die Einleitung der Rückstellkräfte beim Rückhub Schwierigkeiten. Der Verschleiß ist groß, weil wegen der Konizität der Stützflächen eine großflächige Abstützung zwischen Werkzeugen und Stützfläche nicht möglich ist Aus dem gleichen Grunde ist es auch nicht möglich, eine einwandfreie Schmierung zwischen Stützfläche und Werkzeug zu erziehen, was wiederur.i den Verschleiß fördert Der Rückhub der Schlagwerkzeuge nach dem erfolgten Preßhub ist problematisch, weil die Werkzeuge nur während des Preßhubes durch ihre Stützflächen zwangsgeführt sind. Während des sich anschließenden Rückhubes neigen die Werkzeuge dagegen dazu, von den Stützflächen abzuheben und müssen deshalb mit Rückstellfedern oder anderen geeigneten Rückstellmitteln versehen werden.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die Verformungsmaschine der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß der Verschleiß an den Abstützflächen der Werkzeuge vermindert wird und den Werkzeugen sowohl beim Preßhüb als auch beim sich anschließenden Rückhub eine exakte Führung erteilt wird.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Stützflächen von zylindrischen Stutzkörpern gebildet werden, mit denen die Werkzeuge verbunden sind, wobei die Stützkörper im Verformungskopf in zylindrischen Bohrungen geführt sind, deren Achsen in bezug auf die Zentralachse geneigt verlaufen.

Die Wirkung der damit beanspruchten Maßnahmen besteht darin, daß die Abstützung der Werkzeuge über jeweils einen zylindrischen Stützkörper, der mit dem größten Teil seiner Zylinderfläche an der Innenwanuung der zugehörigen Bohrung abgestützt ist, erfolgt. Die Abstützung erfolgt also über den gesamten Verschiebeweg gleichmäßig und großflächig, so daß allein schon hierdurch der Verschleiß erheblich vermindert wird. Weiterhin läßt sich eine solche zylindrische Stützfläche ohne Schwierigkeiten über den gesamten Flächenbereich ausreichend schmieren, wodurch der Verschleiß noch weiter vermindert wird. Schließlich vermag die Zylinderführung sowohl nach innen gerichtete Druckkräfte als auch nach außen gerichtete Zugkräfte auf das Werkzeug zu übertragen, so daß das Werkzeug sowohl beim Preßhub als auch beim sich anschließenden Rückhub exakt geführt ist.

Durch die Neigung der Achsen der Bohrungen relativ zur Zentralachse erfahren die Werkzeuge bei der Bewegung in Richtung der Zentralachse einen quer zur Zentraliichsc gerichteten Hub. Hierbei muß /wischen

den einzelnen Werkzeugen selbstverständlich ein den Hub ermöglichendes seitliches Spiel vorhanden sein. Die Intensität der Preßkraft kann durch eine entsprechende Bemessung des Keillwinkels (Winkel zwischen Zentralachse und den Achsen der Bohrungen) beliebig hoch eingestellt werden.

Die oben erläuterte exakte Führung der Werkzeuge ermöglicht gemäß einer besonderen Ausführungsform der Verformu.igsmaschine eine Anordnung der Werkzeuge derart, daß die Preßflächen der Werkzeuge gemeinsam eine das Werkstück aufnehmende, allseitig geschlossene Profilöffnung bilden, die beim Verformungshub durch einen zusätzlichen seitlichen Versatz der Werkzeuge fotoblendenartig verkleinert wird, wobei die Achsen der zylindrischen Bohrung zusätzlich gegen die durch die Zentralachse verlaufenden Ebenen geneigt verlaufen, derart, daß den Werkzeugen neben ihrem Hub quer zur Zentralachse der zum fotoblendenartigen Schließen der Profilöffnung erforderliche seitliche Versatz erteilt wird. Beim fotoblendenartigen Verkleinern der Profilöffnung verschiebt sich jedes Werkzeug entlang der Preßfläche eines benachbarten Werkzeuges. Diese Anordnung der Werkzeuge ist nach dem Stande der Technik (DE-AS 19 54 575) an sich bekannt Im vorbekannten Falle erfolgt die Krafteinleitung in die einzelnen Werkzeuge jedoch über zahlreiche hintereinander geschaltete Keilflächen, an denen die Preßkraft jeweils umgelenkt wird. Infolgedessen ist dort der durch Reibung und häufige Umlenkung verursachte Kraftverlust enorm groß. Außerdem nimmt die in jedes Werkzeug eingeleitete Kraft von einem Werkzeug zum nächsten ab, so daß die Werkzeuge unterschiedliche Kräfte auf das Werkstück ausüben. Diese Nachteile werden bei der Verformungsmaschine gemäß der Erfindung in der genannten Ausführungsform vermieden. Die in jedes Werkzeug eingeleitete Kraft wird nur einmal umgelenkt Die Größe dieser Kraft kann durch entsprechende Bemessung des Winkels der Achse der Bohrung in Bezug auf die Zentralachse verschieden groß eingestellt werden. Infolge der exakten Führung jedes einzelnen Werkzeuges im Verformungskopf kann eine Führung der Werkzeuge aneinander entfallen. Hierdurch entfallen auch die hiermit verbundenen Reibungsverluste.

Bei Verwendung der Verformungsmaschine als Rohrangelpresse sind die Achsen der Bohrungen von gegenüberliegenden Werkzeugpaaren gebensinnig geneigt angeordnet derart, daß bei jeweils einer Hubrichtung das eine Werkzeugpaar öffnet während das andere Werkzeugpaar schließt. Hierdurch kann das in die Verformungsmaschine eingelegte, mit einer Ziehangel zu versehende Rohr durch ein Werkzeugpaar beim Hub in einer Richtung in an sich bekannter Weise vorgekerbt und durch das andere Werkzeugpaar beim Hub in der entgegengesetzten Richtung auf einen kleinen kreisförmigen Querschnitt zusammengepreßt werden.

Zum Einsatz der Verformungsmaschine als kontinuierlich arbeitende Presse sind die Werkzeuge zweckmäßig mit mindestens einem als Antrieb dienenden Druckmittelzylinder verbunden, der in Richtung der Zentralachse kontinuierlich aus- und einfahrbar ist. Durch Aus- und Einfahren dieses Druckmittelzylinders werden die Werkzeuge kontinuierlich gegeneinander bewegt Falls eine Verschiebung der Werkzeuge ir· Richtung der Zentralachse nicht erwünscht ist, kann statt der Werkzeuge auch der Verformungskopf relativ zu den in axialer Richtung feststehenden Werk/engen mittels des Druckmittelzylinders verschoben werden.

Beim Einsatz der Verformungsmaschine als Hämmermaschine wird der als Antrieb dienende Druckmittelzylinder zweckmäßig oszillierend mit Druckmittel beauf- schlagt Bei dieser Art der Beaufschlagung vollführen die Werkzeuge schnell aufeinanderfolgende kurze Preßhübe. Gegenüber konventionellen, durch Druckmittel angetriebenen Hämmermaschinen hat diese Ausführungsform der Verformungsmaschine den Vor teil, daß die nachteiligen Auswirkungen der durch die Kompressibilität des Druckmittels und die Elastizität des Hydrauliksystemes verursachte Auffederung vermindert werden. Wegen der zwischen den Werkzeugen und dem Verformungskopf vorhandenen Keilwirkung,

H die bei entsprechender Auslegung des Keilwinkels (Winkel zwischen der Zentralachse und den Achsen der zylindrischen Bohrungen) sogar selbsthemmend sein kann, können keine oder nur geringe Rückfederkräfte in das Druckmittelsystem eingeleitet werden. Aus diesem Grunde eignet sich diese als Hänv.i-ermaschine arbeitende Verformungsmaschine gemäü der Erfindung besonders gut für die Kaltverformung, bei der wegen der starken Rückfederkräfte der Einsatz von hydraulisch angetriebenen Hämmermaschinen bisher proble- matisc'·· war.

Beim Einsatz der Verformungsmaschine in der Ausführungsform mit fotoblendenartig angeordneten Werkzeugen als Hämmermaschine läßt sich eine besonders einfache Verstellung dtr Hublage der Werkzeuge dadurch erzielen, daß der als Antrieb dienende Druckmittelzylinder in unterschiedlichen Hublagen oszillierend mit Druckmittel beaufschlagt ist

Aiisfühningsheispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

Fig. 1 eine Stirnansicht des Verformungskopfes der Verformungsmaschine in der ersten Ausführungsform mit teilweise perspektivischer Darstellung d«..- Führungsteile der Werkzeuge,

4i) F i g. 2 schematisch einen Längsschnitt durch die aus F i g. 1 hervorgehende Verformungsmaschine,

F i g. 3 in perspektivischer Darstellung das Führungsstück mit angesetztem Werkzeug füi die in den F i g. 1 und 2 dargestellte Verformungsmaschine, F i g. 4 eine Seitenansicht zu F i g. 3, F i g. 5 eine Draufsicht zu F i g. 3. F i g. 6 einen Längsschnitt durch die Verformungsmaschine <n der zweiten, beispielsweise als Rohrangelpresse ausgebildeten Ausführungsform,

ή> F i g. 7 einen weiteren Längsschnitt senkrecht zum Längsschnitt gemäß F i g. 6 und

F i g. 8 einen Schnitt entlang der Linie VlII-VIIl in den F i g. 6 und 7. Beim Ausführungsbeispiel gemäß den F i g. 1 bis 5 ist

-,-. der die Werkzeug; aufnehmende Verformtingskopf in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet. Um die Zentralachse 2 des Verformungskopfes 1 herum sind insgesamt vier Werkzeuge 3 angeordnet. Die Preßflächen dieser Werkzeuge 3 umschließen gemein-

bo sam fotoblendenartig eine Profilöffnung, in die das zu bearbeitende stangenförmige Werkstück eingeschoben werden kann, dessen Längsachse mit der Zentralachse 2 des Verformungskopfes I zusammenfällt Wie aus F i g. 1 ersichtlich ist, muß sich jedes Werkzeug 3 beim

as Schließen oder Offnen der Profilöffnung entlang der Preßfläche eines benachbarten Werkzeuges 3 verschieben, welches seinerseits in Richtung auf die Zentralachse 2 verschoben wird. |edes Werkzeug muß also neben

seinem in Richtung auf die Zentralachse 2 gerichteten Hub gleichzeitig einen seitlichen Versatz erfahren, der dem Hub des benachbarten Werkzeuges 3 in Richtung auf die Zentralachse 2 entspricht.

Um den Werkzeugen 3 die erforderlichen Bewegungen zu erteilen, sind diese jeweils über Verbindungsstükke 4 mit zylindrischen Stützkörpern 5 verbunden, die in zylindrischen Bohrungen 6 geführt sind, deren Innenwandungen die Führungs- und Stützflächen für die zylindrische Stützkörper 5 bilden. Die Achsen der Bohrungen 6 verlaufen gegen die Zentralachse 2 geneigt und weisen außerdem eine gegen die durch die Zentralachse 2 verlaufenden Ebenen eine Neigung auf, derart, daß die Bohrungen 6 den darin verschiebbaren Stiitzkörpern 5 und den mit diesen verbundenen Werkzeugen 3 bei Verschiebung der Stützkörper 5 gleichzeitig einen Hub in Richtung auf die Zentralachse 2 und einen seitlichen Versatz erteilen, wie er für das fc'.ob!cndcn3r!:ⁿc Verkleinern bzw. Ver"rcQerr: der Profilöffnung erforderlich ist.

Die Stützkörper 5, Verbindungsstücke 4 und Werkzeuge 3 sind mit ihren der Profilöffnung abgewandten Stirnflächen ?,n einer Druckplatte 7 abgrstützt, die senkrecht von der Zentralachse 2 durchsetzt wird und an deren Stützfläche die Stützkörper 5, Verbindungsstücke 4 und Werkzeuge 3 parallel zur Plattenebene verschiebbar gelagert sind. Zur zugfesten Verbindung der Druckplatte 7 mit den Verbindungsstücken 4 dienen Schrauben 8, die in Langlöcher 9 in der Druckplatte 7 gesteckt und mit den Verbindungsstücken 4 verschraubt sind. Die Köpfe dieser Schrauben 8 hinterfassen die Druckplatte 7. Die Langlöcher 9 sind so aufgeweitet, daß sie die Verschiebung der Stützkörper 5, des Verbindungsstückes 4 und der Werkzeuge 3 parallel zur Druckplatte 7 nicht behindern.

An der den Stützkörpern 5, dem Verbindungsstück 4 und den Werkzeugen 3 abgewandten Seite ist die Druckplatte 7 mittig mil der Kolbenstange 10 eines Druckmittelzylinders 11 ve, bunden, dessen Zylinderteil 12 mit dem Verformungskopf 1 verbunden ist. Beim Aus- und Einfahren der Kolbenstange 10 des Druckmittelzylinders 11 werden die Stützkörper 5 mittels der Druckplatte 7 nach vorn bzw. nach hinten verschoben, derart, daß die Profilöffnung durch eine entsprechende Verschiebung der Werkzeuge 3 geschlossen bzw. geöffnet wird. Dabei kann ein in die Profilöffnung eingelegtes Werkstück verformt werden. Durch eine entsprechende Wahl der Winkel zwischen de.i Achsen der Bohrungen 6 und der Zentralachse 2 können die Kräfte des Druckmittelzylinders 11 infolge Keilwirkung verstärkt werden.

Die oben erläuterte Verformungsmaschine führt kontinuierliche Preßhübe aus, wenn der Druckmittelzy· ■i linder U kontinuierlich ausgefahren wird. Wird der Druckmittelzylinder 11 dagegen oszillierend mit Druckmittel beaufschlagt, so führen die Werkzeuge 3 kurze Preßhübe in Art einer Hämmermaschiene aus. Dadurch, daß der Druckmittelzylinder 11 in verschiedenen

in Hublagen oszillierend beaufschlagt werden kann, kann in besonders einfacher Weise bei beliebigen Profilöffnungsweiten Hämmerarbeit geleistet werden.

Beim in den F i g. 6 bis 8 veranschaulichten Beispiel isl die Verformungsmaschine als Rohrangelpresse ausge-

i^r' bildet. Hier sind im Verformungskopf 21 um die Zentralachse 22 herum zwei Werkzeugpaare 23a und 23i> angeordnet. Die Werkzeuge des Werkzeugpaare! 23a sind schneidenförmig ausgebildet, während die u/ο,Ιτο.ιηο Hoc Work7(.iionqarpt 71h pinen kleiner

.") Kreisquerschnitt umschließen.

Die Werkzeuge 23a bzw. 23ft sind wieder über Verbindungsstücke 24 mit zylindrischen Stützkörpern 25 verbunden, die verschiebbar in zylindrischen Bohrungen 26a. b im Verformungskopf 21 geführt sind

:?) Die Achsen der Bohrungen 26a. b sind hier lediglich gegen die Zentralachse 22 geneigt und verlaufen in einer Ebene mit der Zentralachse 22, derart, daß den Werkzei'jin 23a und 23fc> lediglich ein Hub in Richtung auf die Zentralachse 22 ohne seitlichen Versatz erteilt

»ι wird. Jedoch sind die das Werkzeugpaar 23a führenden Bohrungen 26a und die das Werkzeugpaar 23£ führenden Bohrungen 266 in entgegengesetzten Richtungen geneigt, derart, daß das Werkzeugpaar 23a geschlossen wird, wenn das Werkzeugpaar 23b geöffnet

υ wird, und umgekehrt. Eine Druckplatte 27 greift quer zur Zentralachse 22 verschiebbar in schlitzförmige Hinterschneidungen 28 der Werkzeuge 23a bzw. 23£ ein. Diese Druckplatte 27 ist auch hier mit der Kolbenstange 30 eines Druckmittelzylinders 31 verbunden, dessen Zylinderteil 32 mit dem Verformungskopl 21 verbunden ist.

Beim Ausfahren der Kolbenstange 30 wird zunächst das Werkzeugpaar 23a geschlossen, so daß ein in den Verformungskopf eingelegtes rohrförmiges Werkstück

•»i zunächst S-förmig eingekerbt wird. Beim anschließenden Einfahren der Kolbenstange 30 wird das Werkzeugpaar 23a geöffnet, während sich das Werkzeugpaar 23£ schließt, so daß das eingesetzte Rohr auf einen kleiner kreisförmigen Querschnitt zusammengefaltet wird.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verformungsmaschine zum Verformen von stangenförmigen Werkstücken, mit zwei oder mehr in einem Verformungskopf angeordneten Verformungswerkzeugen, die um eine mit der Werkstückachse zusammenfallenden Zentralachse herum angeordnet sind und an geneigt zur Zentralachse verlaufenden Stützflächen des Verformungskopfes abgestützt sind, wobei den Werkzeugen der quer zur Zentralachse gerichtete Hub durch eine im wesentlichen in Richtung der Zentralachse gerichtete Kraft erteilt wird, die an den zur Zentralachse geneigt verlaufenden Stützflächen des Verformungskopfes senkrecht zur Zentralachse umgelenkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützflächen von zylindrischen Stützkörpern (S, 23) gebildet werden, mit denen die Werkzeuge (3, 23a, b) verbunden sind, wobei die Stützkörper (5, 25) im Verforranngskopf (1,21) in zylindrischen Bohrungen (6,26a, ty geführt sind, deren Achsen in bezug auf die Zentralachse (2,22) geneigt verlaufen.

2. Verformungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Preßflächeri der Werkzeuge (3) in an sich bekannter Weise gemeinsam eine das Werkstück aufnehmende, allseitig geschlossene Profilöffnung bilden, die beim Verformungshub durch einen zusätzlichen seitlichen Versatz der Werkzeuge (3) fotoblendenartig verkleinert wird, wobei die Achsen der zylindrischen Bohrungen (6) zusätzlich gegen die durch die Zentralachse (2) verlaufenden Ebenen geneigt verlaufen, derart, daß den Werkzeugen (3) neben ihrem Hub quer zur Zc* -ralachse der zum fotoblendenartigen Schließen der Profilöffnung ü erforderliche seitliche Versatz erteilt wird.

3. Verformungsmaschine nach Anspruch 1, zur Verwendung als Rohrangelpresse, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen der Bohrungen (26a. 266J von gegenüberliegenden Werkzeugpaaren (23a, 23b) w gegensinnig geneigt angeordnet sind, derart, daß bei jeweils einer Hubrichtung das eine Werkzeugp^ar öffnet, während das andere Werkzeugpaar schließt.

4. Verformungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkzeuge (3,23) mit mindestens einem als Antrieb dienenden Druckmittelzylinder (If₁ 31) verbunden sind, der in Richtung der Zentralachse (2, 22) aus- und einfahrbar ist.

5. Verformungsmaschine nach Anspruch 4, da- w durch gekennzeichnet, daß der als Antrieb dienende Druckmittelfeder (11) oszillierend mit Druckmittel beaufschlagbar ist.

6. Verformungsmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der als Antrieb dienende r> Druckmittelxylinder (11) in unterschiedlichen Hublagen oszillierend mit Druckmittel beaufschlagbar ist.