DE2808890B2 - Schmiedemaschine zum Schmieden großer Rohre über einen langen Dorn - Google Patents
Schmiedemaschine zum Schmieden großer Rohre über einen langen DornInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schmiedemaschine zum Schmieden großer Rohre über einen langen
Dorn mit beiderseits des Schmiedekastens je einem waagrecht verschiebbaren Spannkopf, den in Vorschubrichtung
eine dreh- und antreibbare Hülse für den Dorn durchsetzt.
Gemäß der AT-PS 2 89 514 ist bereits eine Schmiedemaschine
mit beiderseits des Schmiedekastens angeordneten Spannköpfen bekannt, bei der ein Dorn durch
eine Spannkopfhülse geführt und mit den an der Spannkopfhülse angelenkten Spannbacken zu fixieren
ist. Diese Schmiedemaschinen werden lediglich bedarfsweise zur Rohrschmiedung herangezogen, wobei dann
praktisch nur der Spannkopf zum Einsatz kommt, dessen Spannbacken als Kupplungselement für den
Dorn dienen müssen. Da hier für die Rohrschmiedung
trotz der komplizierten Spannköpfe mit den Spannbakken keine Möglichkeit für eine ausreichende Werkstückeinspannung
besteht, ist allerdings mit dieser Maschine eine Großrohrschmiedung nicht denkbar.
Wie die AT-PS 2 21 909 und die DE-OS 22 18 667 zeigen, wurden zum Schmieden von Gewehrläufen auch
ίο schon Schmiedemaschinen vorgeschlagen, die nur einen
Spannkopf ohne Spannbacken aufweisen, wobei der Dorn mittels einer den Spannkopf durchsetzenden
Dornstange für sich mit einem Hydrauliktrieb in Verbindung steht, der den Dorn bewegt Hier dient zur
Abstützung des Werkstückes einerseits ein spannkopfseitiger Kolben oder ein eine Ringauflage bildender
Einsatz der Spannkopfhülse, wobei Kolben oder Ringauflage für ein sauberes Absatzschmieden den
Materialfluß in axialer Richtung ausgleichen sollen, und andererseits ein hydraulisch beaufschlagter Gegenhalterkolben.
Diese Konstruktionen sind aber nur für die Verwendung relativ kurzer und dünner Dorne
geeignet, da, abgesehen vom erforderlichen Aufwand, großdimensionierte, in ihrer ganzen Länge auf einen
entsprechenden Dorn aufgeschmiedete Werkstücke nicht mehr vom Dorn abgezogen werden könnten.
Um nun große Rohre, also Rohiv ab einem
Durchmesser von etwa 200 mm, über einen langen Dorn warmschmieden zu können, sind bisher Schmiedemaschinen
notwendig, die wenigstens an einer Seite des Schmiedekastens einen aufwendigen Manipulator brauchen,
der nicht nur den Dorn, sondern auch Spannbakken zum Festhalten des Werkstückes trägt. Abgesehen
von dem sich durch diese Manipulatoren ergebenden enormen Aufwand, bringen die das Werkstück großflächig
fassenden Spannbacken einen beträchtlichen Abkühleffekt für das Werkstück mit sich, so daß bei
Verwendung dieser Manipulatoren pro Hitze nur ein Stich möglich ist. Da solche Rohre aber nicht in einem
Stich fertiggeschmiedet werden können, ist mit den bekannten Schmiedemaschinen das GroUrohrschmieden
äußerst zeitraubend und umständlich, noch dazu, wo auch das Abziehen des fertigen Rohres vom Dorn einige
Schwierigkeiten bereitet.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese Mängel zu beseitigen und eine Schmiedemaschine
der eingangs geschilderten Art zu schaffen, die möglichst einfach aufgebaut ist, einen schnellen,
schwierigkeitslosen Arbeitsablauf mit sich bringt und vor allem auch ein Spannen des Werkstückes ohne
Gefahr einer damit verbundenen stärkeren Abkühlung erlaubt.
Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß der Dorn in der Hülse des einen als Manipulator wirkenden
Spannkopfes drehfest und axial unverschiebbar gelagert und mit seinem freien Ende in die Hülse des anderen als
Gegenhalter wirkenden Spannkopfes einfahrbar ist, daß zum Verspannen eines auf den Dorn aufgefädelten
Werkstückes lediglich ringförmige, vorzugsweise sich gegen das Werkstück kegelig verjüngende Spannflächen
dienen, die von den Stirnflächen sich an den Spannkopfhülsen abstützender Zwischenhülsen bzw.
einer gegenhalterseitigen Zwischenhülse und eines manipulatorseitigen Dornbundes gebildet sind, daß
schmiedekastenseitig am Maschinenbett des Manipulators eine heb- und senkbare Abstreifgabel mit dem
Rohrquerschnitt angepaßtem Zinkenabstand vorgesehen ist, wobei der Dornbund bzw. die Zwischenhülse im
Bereich der Spannfläche gabelgerechte Abflachungen aufweist, daß beiderseits des Schmiedekastens auf- und
abcchwenkbare Stützrollen für das Werkstück bzw. für den Dorn vorgesehen sind, und daß die Folgebewegung
des Gegenhalters beim Schmieden relativ zum Vorschub des Manipulators mittel- oder unmittelbar über
die Abweichung des Spannkraft-Istwertes vom eingestellten Sollwert regelbar ist
Durch das Fehlen der Spannbacken können die Spannköpfe einfach und robust konstruiert sein, wobei
die Spannkopfhülsen lediglich zur Halterung bzw. zum Durchführen des langen Domes dienen. Die Kopplung
des Domes mit der Spannhülse des Manipulators ergibt automatisch auch die erforderliche Dornbewegung
beim Schmieden, and zwar nicht nur entsprechend dem Werkstückvorschub, sondern auch der Werkstückdrehung.
Das Verschieben des Domes zum Auf- bzw. Abziehen des Werkstückes wird ebenfalls mit dem
Spannkopf gemeinsam durchgeführt, da so der ohnehin vorhandene starke Antrieb zur Spannkopfbewegung
vor allem für das große Kräfte erfordernde Abziehen des fertigen Werkstückes vom Dorn zur Verfügung
steht Durch die Einspannung des Werkstückes zwischen Manipulator und Gegenhalter und die genau
einstellbare Spannkraft, die ja von der Vorschub und Materialfluß berücksichtigenden Gegenhalterbewegung
abhängt, ist eine ausgezeichnete Schmiedung der großen Werkstücke möglich. Entscheidend isi außerdem,
daß der geringe Berührungsbereich zwischen Werkstück und Spannfiächen einen ins Gewicht
fallenden Wärmeabfluß vom Werkstück auf den Spannkopf verhindert und so einer größeren Abkühlung
der Werkstückenden wirksam vorgebeugt ist, was pro Hitze mehrere Stiche zu schmieden erlaubt. Zur
Herstellung des fertigen Rohres ist daher nur ein einziges Einspannen des Rohlings ohne Zwischenhitzen
notwendig. Zum Schmieden eines großen Rohres werden die Spannköpfe auseinandergefahren, bis
zwischen Gegcnhalter und dem vom Manipulator mitgenommenen Dorn ein dem Werkstück angepaßter
Abstand vorhanden ist, dann wird das Werkstück mittels eines Hebezeuges od. dgl. vor das freie Dornende
gehalten und durch Verschieben des Manipulators der Dorn durch das Werkstück und in den Gegenhalter
geführt, bis die Spannflächen das Werkstück zwischen sich festhalten, wobei die kegelige Form der Spannflächen
gleichzeitig das Werkstück gegenüber dem Dorn zentrieren. ]e nach der erforderlichen Stichzahl wird
nun das Werkstück durch entsprechend aufeinander abgestimmte Manipulator- und Gegenhalterverschie- so
bung ein- oder mehrmals durch den Schmiedekasten geführt und dabei vom Rohling bis zum fertigen Rohr
abgeschmiedet. Zur Abnahme des Werkstückes zieht dann der Manipulator durch einfaches Zuiückfahren
den Dorn aus dem Werkstück heraus, das dazu von der entsprechend angehobenen Abstreifgabel axial abgestützt
wird. Da die Abstreifgabel am Maschinenbett des Manipulators lagert, entsteht beim Abstreifen des
Werkstückes ein geschlossener Kraftfluß, wodurch die zur Werkstückabnahme vom Dorn erforderliche große
Kraft problemlos aufzunehmen ist. Um das gegenüber dem Rohling dünnwandige, fertiggeschmiedete Rohr
auch ohne Beschädigungsgefahr mit der Abstreifgabel fassen zu können, ermöglichen die im manipulatorseitigen
Spannflächenbereich vorgesehenen Abflachungen t>5
eine lichte Weite zwischen den Gabelzinken, die etwa dem Innendurchmesser des fertigen Rohres entspricht,
so daÖ eine genügend große Auflagerfläche zwischen Rohr und Gabel besteht Um außerdem das Hantieren
der großen, sehr schweren Werkstücke problemloser zu machen und die Dornnalterung entlasten zu können,
sind die Stützrollen vorgesehen, die je nach durchzuführendem Arbeitsschritt des Schiniedeverfahrens das
aufzufädelnde bzw. abgezogene Werkstück aufnehmen, das freie Ende des Domes, wenn die Spannköpfe über
Dornlänge auseinandergefahren sind, unterstützen oder eben außer Funktion sind. Die erfindungsgemäße
Schmiedemaschine erlaubt demnach bei einfachem, robustem Aufbau ein rasches wirtschaftliches Schmiedeverfahren.
In einer besonders günstigen Ausgestaltung der Erfindung stützen sich die Spannkopfhülsen axial am
Spannkopf über eine Feder ab, deren Auslenkung durch dieSpannkraft zur Regelung der Gegenhalterbewegung
von einem Weggeber od. dgl. erfaßbar ist Da zum Schmieden großer Rohre schwere Spannköpfe erforderlich
sind, können gewisse Ungleichmäßigkeiten bei der Verschiebebewegung der Spannköpfe nicht ausgeschlossen
werden. Um diese Ungieichmäßigkeiten einerseits und Unregelmäßigkeiten des Materialflusses
beim Abschmieden des Werkstückes anderseits aufzufangen und auszugleichen, sind diese Federn zwischen
den Spannköpfen und Spannkopfhülsen vorgesehen, wobei gleichzeitig der Federweg bei entsprechender
Belastung als Maß für die Regelung der Gegenhalterbewegung ausgenützt wird.
Wenn beide Spannköpfe in üblicher Weise hydraulisch verschiebbar sind, ergibt sich erfindungsgemäß ein
einfacher Regelkreis für die Gegenhalterbewegung, wenn die dem Hydraulikzylinder des Gegenhalters
zugeführte Hydraulikmittelmenge von einer Regelpumpe abhängt, die entsprechend der Differenz zwischen
einem sich auf Grund der vorbestimmten Spannkraft ergebenden Sollv ert und einem vom Weggeber
angezeigten Istwert beeinflußbar ist.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand schematisch in einem Ausführungsbeispiel dargestellt,
und zwar zeigt
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen
als Manipulator wirkenden Spannkopf und die
Fig. 2 bis 5 verschiedene Arbeitsphasen beim Großrohrschmieden mit der erfindungsgemäßen
Schmiedemaschine.
Beiderseits des Schmiedekastens 1, in dem zwei Hämmer 2 radial zum Werkstück schlagen, ist je ein
Spannkopf 3, 4 angeordnet, die beide einen im wesentlichen gleichen Aufbau besitzen und auf einem
eigenen Maschinenbett 5,6 mittels Hydraulikzylinder 7,
8 verschiebbar geführt sind. Jeder der beiden Spannköpfe 3, 4 wird von einer über ein Schneckenradgetriebe 9
antreibbaren Hülse 10, 11 in Vorschubrichtung durchsetzt, wobei sich die Hülsen 10, 11 gegenüber den
Spannköpfen 3, 4 axial über Blattfederpakete 12, 13 abstützen. Der Dorn 14 ist nun in die Hülse 10 des als
Manipulator wirkenden Spannkopfes 3 drehfest und axial unverschiebbar eingesetzt, hingegen durch die
Hülse 11 des als Gegenhalter wirkenden Spannkopfes 4 bis zu einem manipulatorseitigen Bund 15 frei
einführbar. Die Stirnfläche 16 dieses Bundes 15 sowie die Stirnfläche 17 einer sich an der Spannkopfhülse 11
abstützenden Zwischenhülse 18 dienen dabei als Spprmflächen für ein zu schmiedendes, auf den Dorn
aufgezogenes Werkstück 19, wobei zur Zentrierung dieses Werkstückes gegenüber dem Dorn 14 sich die
Stirnflächen 16, 17 gegeneinander kegelig verjüngen. Die erforderliche Einspannkraft für das Werkstück 19
wird über die beiden Spannköpfe 3, 4 aufgebracht und während des Schmiedevorganges konstant gehalten,
wozu die Gegenhalterbewegung auf den Vorschub des Manipulators und den auftretenden Materialfluß beim
Schmieden laufend abgestimmt werden muß. Da die Auslenkung der Federn 12 bzw. 13 ein exaktes Maß für
die herrschende Spannkraft darstellt, wird sie für die genaue Regelung der Gegenhalterbewegung ausgenützt.
Wie in Fig. 2 veranschaulicht, ist daher dem Blattfederpaket 13 ein Weggeber 20 zugeordnet (es
könnte genausogut, wie in Fig. 1 angedeutet, dem B'.a'.tfederpaket 12 ein Weggeber 21 zugeordnet sein),
der den Spannkraft-Istwert angibt. In einem entsprechenden Regelkreis 22 wird dieser Istwert mit dem vom
Sollwertgeber 23 gelieferten vorbestimmten Sollwert verglichen und das Hydraulikmittel dem Hydraulikzylinder
8 des Gegenhalters 4 über eine Regelpumpe 24 und ein Vierwegeventil 24a in einer vom sich ergebenden
Vergleichswert abhängigen Menge zugeführt, was trotz aller vorschub- oder materialflußbedingter unvorhergesehener
Einflüsse stets eine gleichbleibende Spannkraft mit sich bringt. Zum Schutz der Hydraulikanlage ist ein
Überdruckventil 25 vorgesehen.
Zum Abziehen des Werkstückes 19 vom Dorn 14 ist schmiedekastenseitig am Maschinenbett 5 des Manipulators
3 eine Abstreifgabel 26 heb- und senkbar gelagert, wobei zum besseren Angriff der Gabel an der
Stirnfläche des Werkstückes der Bund 15 des Dornes im Spannflächenbereich Abflachungen 27 aufweist, so daß
die Gabelzinken nahe genug beieinanderliegen können, um wenigstens bereichsweise das Rohr über die ganze
Wandstärke zu fassen. Zur Unterstützung des abgezogenen Werkstückes sowie als zusätzliche Auflager für
den Dorn 14 sind beiderseits des Schmiedekastens 1 auf- und abschwenkbare Stützrollen 28 vorgesehen.
Zum Schmieden eines großen Rohres wird der den Dorn 14 tragende Spannkopf 3 zurückgefahren, bis der
Dorn den Raum zwischen Gegenhalter 4 und Schmiedekasten 1 zum Einbringen des Werkstückes freigibt
(Fig. 2). Beim Vorfahren schiebt dann der Manipulator 3 den Dorn 14 durch das Werkstück 19 und durch die
Hülse 11 des Gegenhalters 4, der sich ebenfalls gegen das Werkstück bewegt, wodurch es zum Einspannen des
Werkstückes zwischen den Spannflächen 16, 17 mit
ίο entsprechender Spannkraft kommt. In dieser Stellung
fahren die beiden Spannköpfe mit dem Werkstück in den Bereich der Schmiedehammer und das Abschmieden
kann beginnen (F i g. 3). Nun wird das Werkstück der Länge nach abgeschmiedet, wobei der Manipulator
3 dem Werkstück den Vorschub erteilt und der Gegenhalter, auf Grund des Materialflusses entsprechend
langsamer nachfolgend, die Spannkraft für das Werkstück bestimmt (F i g. 4). Da zum Einspannen des
Werkstückes keine Spannbacken benötigt werden, sondern kegelige Spannflächen dienen, gibt es keine
großen Berührungsflächen zwischen Spannkopf und Werkstück, so daß ein rasches Abkühlen der Werkstückenden
unterbunden wird. In ein und derselben Hitze können so mehrere Stiche geschmiedet werden,
wozu das Werkstück eingespannt bleibt und lediglich ein etwa zwei- oder dreimaliges Zurückfahren in die
Ausgangsstellung und neuerliches Durchziehen des Werkstückes durch den Schmiedekasten erforderlich ist.
Das fertiggeschmiedete Rohr wird dann mittels der gehobenen Abstreifgabel vom Dorn abgenommen,
wozu die Spannköpfe auseinanderfahren und der Dorn wie zur Werkstückaufnahme zurückgezogen wird
(F i g. 5). Ein Hebezeug od. dgl. nimmt dann das auf den Stützrollen verbleibende Rohr auf und die Schmiedemaschine
ist für eine neue Rohrschmiedung bereit.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Schmiedemaschine zum Schmieden großer Rohre über einen langen Dorn mit beiderseits des
Sc-hmiedekastens je einem waagrecht verschiebbaren Spannkopf, den in Vorschubrichtung eine dreh-
und antreibbare Hülse für den Dorn durchsetzt, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn
(14) in der Hülse (10) des einen als Manipulator wirkenden Spannkopfes (3) drehfest und axial
unverschiebbar gelagert und mit seinem freien Ende in die Hülse (11) des anderen als Gegenhalter
wirkenden Spannkopfes (4) einfahrbar ist, daß zum Verspannen eines auf den Dorn aufgefädelten
Werkstückes (19) lediglich ringförmige, vorzugsweise sich gegen das Werkstück kegelig verjüngende
Spannflächen dienen, die von den Stirnflächen (16, 17) sich an den Spannkopfhülsen abstützender
Zwischenhülsen bzw. einer gegenhalterseitigen Zwischenhülse (11) und eines manipulatorseitigen
Dornbundes (15) gebildet sind, daß schmiedekastenseitig am Maschinenbett (5) des Manipulators (3)
eine heb- und senkbare Abstreifgabel (26) mit dem Rohrquerschnitt angepaßtem Zinkenabstand vorgesehen
ist, wobei der Dornbund (15). bzw. die Zwischenhülse (11) im Bereich der Spannfläche (16)
gabelgerechte Abflachungen (27) aufweist, daß beiderseits des Schmiedekastens (1) auf- und
abschwenkbare Stützrollen (28) für das Werkstück (19) bzw. den Dorn (14) vorgesehen sind, und daß die
Folgebewegung des Gegenhalters beim Schmieden relativ zum Vorschub des Manipulators mittel- oder
unmittelbar über die Abweichung des Spannkraft-Istwertes vom eingestellten Sollwert regelbar ist.
2. Schmiedemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Spannkopfhülsen (10,
11) axial am Spannkopf (3,4) über eine Feder (12,13)
abstützen, deren Auslenkung durch die Spannkraft zur Regelung der Gegenhalterbewegung von einem
Weggeber (20,21) od. dgl. erfaßbar ist.
3. Schmiedemaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Spannköpfe (3,4) in
an sich bekannter Weise hydraulisch verschiebbar sind, wobei die dem Hydraulikzylinder (8) des
Gegenhalters (4) zugeführte Hydraulikmittelmenge von einer Regelpumpe (24) abhängt, die entsprechend
der Differenz zwischen einem sich auf Grund der vorbestimmten Spannkraft ergebenden Sollwert
und einem vom Weggeber (20) angezeigten Istwert beeinflußbar ist.
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