DE2811745A1

DE2811745A1 - Verfahren und einrichtung zum walzschmieden von werkstuecken

Info

Publication number: DE2811745A1
Application number: DE19782811745
Authority: DE
Inventors: John G Dressel
Original assignee: Kelsey Hayes Co
Current assignee: Kelsey Hayes Co
Priority date: 1977-03-17
Filing date: 1978-03-17
Publication date: 1978-09-21
Also published as: BE865047A; FR2383725A1; JPS53116256A

Description

Verfahren und Einrichtung zum Walzschmieden von

Werkstücken

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zum Schmieden von Werkstücken, insbesondere ein verbessertes Verfahren und Gerät für das Walzschmieden.

Die US-Patentschriften 2,766,645 "Gap Rolling Method" ("Schmieden im Walzenspalt") vom 16. Oktober 1956 von Charles A„Nicholas et al und 2,939,350 "Metal Working" ("Metallverarbeitung") vom 7. Juni 1960 von Charles A.Nicholas et al zeigen und beschreiben eine Einrichtung für das Walzschmieden. Eine solche Einrichtung ist besonders nützlich für das Schmieden von Präzisionswerkstücken wie Turbinenschaufeln und dergleichen. Eine Einrichtung dieser Art umfaßt zwei Schmiedegesenke, die für das Schmieden drehbar um eine Schwenkachse gelagert sind. Die Schmiedegesenke werden normalerweise in ihre offene Stellung durch eine mit verhältnismäßig geringer Kraft arbeitende Rückholvorrichtung wie Gegengewichte zurückgefahren, wie dies in der Patentschrift 2 9 39 350 näher erläutert ist, oder wie verhältnismäßig schwache Druckluftzylinder. Bei hohem Werkstoffschwund jedoch erzeugt die Elastizität des Materials der Gesenke, die ebenfalls während des SchmiedeVorgangs zusammengepreßt werden sowie die Eigenauslenkung der Gesenkträger genügend Kraft, um einen Rücklauf der Gesenke zu verhindern.Obwohl £ur Vermeidung dieser Schwierigkeit Rückholvorrichtungen höherer Kraft verwendet werden können, kann die Anlage noch immer

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beschädigt werden.

Somit besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Einrichtung für das Schmieden zu schaffen, welche eine entsprechend leichte Freigabe der Schmiedegesenke an» Ende des Schmiede vor gangs gestattet. Weiter ist erfindungsgemäß ein verbessertes Walzschmiedeverfahren mit zugehöriger Einrichtung vorgesehen, nach welchem die Stellung der Gesenke am Ende des Schmiedeganges verändert wird, um einen Rücklauf zu erleichtern.

Die Erfindung soll nach einem Verfahren durchgeführt werden, nach welchem Werkstücke zwischen zwei Schmiedegesenken geschmiedet werden, wobei die Gesenke gegeneinander zwischen einer offenen Stellung, in welcher das zu schmiedende Werkstück zwischen den Gesenken angeordnet werden kann, und einer Schmiedestellung, in welcher die Gesenke mit dem Werkstück in Eingriff stehen und dieses schmieden, beweglich sind. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren sind auch Antriebsmittel vorgesehen, um die Gesenke zwischen einer Schmiedestellung und einer Ruhe- oder Freigabestellung hin und herzufahren, in welcher die Gesenke in genügend großem Abstand voneinander angeordnet sind, um die auf sie durch die Elastizität der Gesenke und ihrer Träger ausgeübte Kraft zu verringern. Das Verfahren umfaßt die Einführung eines zu schmiedenden Werkstückes zwischen die Gesenke, wenn diese in ihrer offenen Stellung sind, wobei die Antriebsmittel zur Bewegung der Gesenke zwischen ihrer offenen und ihrer Schmiede- oder Arbeitsstellung eingesetzt werden, und ferner auch eine Freigabevorrichtung verwendet wird, um die Gesenke

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zwischen ihrer Arbeits- und Ruhestellung hin und her zu bewegen, um die Kraft, die auf sie durch ihre und ihrer Träger Auslenkung ausgeübt wird, herabzusetzen und schließlich die Antriebsmittel dazu dienen, die Gesenke von ihrer Arbeitsstellung in ihre offene Stellung zurückzuführen.

Die Erfindung ist auch in einer Anlage zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens verwirklicht. Die Anlage umfaßt die Gesenke, die Träger für die Gesenke zur Durchführung ihrer Bewegungen, die Antriebsmittel und die Freigabevorrichtung,welche in der vorstehend beschriebenen Reihenfolge funktionieren.

Die Erfindung ist nachstehend näher erläutert. Alle in der Beschreibung enthaltenen Merkmale und Maßnahmen können von erfindungswesentlicher Bedeutung sein. Die Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen Seitenriß eines Teiles einer erfindungsgemäßen Walzschmiedeeinrichtung;

Fig. 2 einen Querschnitt längs der Linie 2-2 der Fig„ 1 mit Darstellung des Trägers sowie einer Freigabevorrichtung für das Schmiedegesenk;

Fig. 3 einen Querschnitt längs der Linie 3-3 der Fig. 1 mit Darstellung des Taktgebers und Antriebs für die Schmiedegesenke;

Fig. 4 einen Querschnitt längs der Linie 4-4 der Fig„ 1 mit Darstellung eines Schmiedegesenkes in seinem Träger?

Fig. 5-7 Seitenrisse, teilweise wie Fig„ 1, jedoch in kleinerem Maßstäbe mit Darstellung des Arbeitsganges;

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Fig. 5 zeigt die Einrichtung zu Beginn des Schmiedeganges ;

Fig. 6 zeigt die Einrichtung am Ende des Schmiedeganges und vor der Freigabe;

Fig. 7 zeigt die Gesenke in ihrer freien und offenen Stellung.

In den Zeichnungen ist die erfindungsgemäße Walzschmiedeeinrichtung 11 allgemein dargestellt. Sie ist für den Einsatz in einer als Presse ausgelegten Werkzeugmaschine vorgesehen, deren oberer Schlitten oder Stößel 12 nur teilweise dargestellt ist. Unterhalb des oberen Schlittens 12 ist ein Gesenkrahmen oder Gesenkständer 13 angeordnet, der durch den nicht gezeigten Sockel der Presse getragen wird. Zwei Gesenkwalzen 14 und 15 sind im Gesenkständer 13 drehbar gelagert, wie nachstehend näher erläutert wird, um zwischen ihren entsprechenden Schmiedeflächen ein Werkstück walzzuschmieden. Der Schlitten oder Stößel 12 trägt einen gehärteten Block 16, an den eine untere Mitnehmerflache 17 ausgeformt ist, die mit Gegenflächen 18 und 19 an den Mitnehmer 21 und 22 in Eingriff steht. An den entgegengesetzten Seiten der Blockfläche 17 sind zwei Zahnstangen-Zeitschaltwerke 23 und 24 angeordnet. Das Zeitschaltwerk 23 wirkt mit zwei Zeitschaltwerken 25 zusammen, die am Mitnehmer 21 auf den entgegengesetzten Seiten einer Fläche 18 angeordnet sind. Ebenso wirkt das Zeitschaltwerk 24 mit den bogenförmigen Zeitschaltwerken 26 zusammen, die am Mitnehmer 22 an den entgegengesetzten Seiten der Fläche 19 angebracht sind. Die Zeitschaltwerke 23, 25 und 24, 26 arbeiten zusammen, um das Taktverhalten der Schmiedegesenke 14 und 15 zu

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steuern, wie nachstehend näher erläutert wird. Die eigentliche Antriebskraft wird jedoch über die Flächen 17, 18 und 17, 19 übertragen.

An den unteren Flächen der Mitnehmer 21 und 22 sind allgemein zylinderförmige Nockenteile 27 und 28 ausgeformt, die in entsprechenden Ausnehmungen 29 und 31 angeordnet sind, welche in den Gesenken 14 und 15 ausgeformt sind. Die Gesenke 14 und 15 sind an entsprechenden Matrizen- oder Gesenkehaltern 32 und 33 in geeigneter Weise befestigt. Die Gesenkehalter 32 und 33 besitzen entsprechende zylinderförmige Bohrungen 34 und 35 zur drehbaren Lagerung auf Wellen 36 und 37, die nachstellbar im Walzgesenkeständer 13 in einer noch näher zu erläuternden Weise gelagert sind.

Nach Fig. 2 besitzt der Ständer oder Rahmen 13 zwei im Abstand voneinander angeordnete fluchtende Bohrungen 41 und 4 2, die durch einen Hohlraum 4 3 voneinander getrennt sind. Der Matrizenhalter 33 ist in diesem Hohlraum 43 angeordnet. Die Welle 37 besitzt zwei fluchtende zylinderförmige Teile 44 und 45, welche drehbar in den Gesenkeständerteilen 41 und 42 gelagert sind. Zwischen den Wellenteilen 44 und 45 ist ein weiteres zylinderförmiges Teil 46 ausgeformt. Dieses zylinderförmige Teil 46 ist in der Bohrung 35 des Gesenkehalters gelagert. Das zylinderförmige Teil 46 ist jedoch gegenüber den Teilen 44 und 45 exzentrisch angeordnet, wodurch eine Drehung der Welle 37 im Gesenkeständer 13 eine Einstellung der Querlage des Gesenkehalters 33 bewirkt.

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Nach den übrigen Figuren ist die den Gesenkehalter 32 lagernde Welle 36 genauso ausgelegt wie die vorstehend beschriebene Welle 37. Das heißt, die Welle 36 ist so konstruiert, daß ihre Drehung eine Querversteilung des Gesenkehalters 32 bewirkt. Um die Welle 36 in der eingestellten Lage zu halten, ist in ihr ein quadratisches Ende 51 ausgeformt, welches in einem rechteckigen Längsschlitz einer Teilkreis-Schaltscheibe 5 3 gelagert ist. Die Scheibe 53 ist axial mit Inbusschrauben 54 an der Welle 36 befestigt. Sie besitzt zwei bogenförmige Schlitze 55 und 56, durch welche Inbusschrauben 57 hindurchgeführt sind, die am Gesenkeständer 13 befestigt sind. Durch Lockerung der Schrauben 57 und Drehung der Teilkreisscheibe 53 kann die Winkelstellung der Welle 36 festgelegt werden und die Querlage des Gesenkes 14 nachgestellt werden. Eine gleiche Schaltanordnung ist auch für die Welle 37 vorgesehen, die nicht weiter beschrieben wird, um eine Anfangseinstellung des Abstandes zwischen den Gesenken 14 und 15 vornehmen zu können. Diese Anfangseinstellung bestimmt die Größe der während des Betriebes der Anlage 11 auftretenden Reduktion oder QuerschnittsVerengung.

Bei hohen ReduktionsVerhältnissen ergab es sich, daß ein Zurückziehen der Gesenke 14 und 15 schwierig ist. Die Gesenke 14 und 15 werden durch nicht gezeigte Druckluftzylinder abgehoben, die mit ihnen über biegsame Übertragungsglieder (ebenfalls nicht gezeigt) verbunden sind. Das Abheben oder Zurückfahren wird durch die elastische Kraft verhindert, die durch die Auslenkung der Gesenke 14 und 15, ihrer Halter 32 und 33, der Wellen 36 und 37 sowie des Gessnkeständers 13 ausgeübt wird, die infolge der hohen Kräfte auftritt, die sich bei großen Reduktionen ergeben.

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Die nachstehend näher beschriebene Einrichtung bewirkt ein anfängliches Abheben des Gesenkes 15, um diesen elastischen Druck freizusetzen und das Zurückfahren zu erleichtern.

Wie die Welle 36 besitzt auch die Welle 37 einen quadratischen Endteil 58, der in seine entsprechende Teilkreisscheibe 59 eingepaßt ist.Das quadratische Ende 58 ist auch in einem quadratischen Ausschnitt 61 gelagert, der in einem Hebel 6 2 ausgeformt ist. Der Hebel 6 2 ist am Wellenende 58 mit Hilfe einer Klemmplatte 63 festgeklemmt, die ihrerseits am Hebel 6 2 in bekannter Weise befestigt ist und den Ausschnitt 61 überlappt. Der Hebel 62 kann auch an der Welle 36 mit Hilfe von Inbusschrauben 64 befestigt sein.

Das obere Ende des Hebels 62 ist gegabelt, und ein Drehstift 65 verbindet den Hebel 62 mit einem Spanner 66, der seinerseits drehbar mit der Riegelstange eines Druckluftzylinders 67 verbunden ist. Eine Betätigung des Zylinders 67 bewirkt eine Drehung des Hebels 62 und somit der Welle 36. Die äußerste Grenze dieser Bewegung wird durch einen einstellbaren Anschlag 68 gegeben,der am unteren Ende des Hebels 6 2 angeordnet ist und mit einem Festanschlag 69 zusammenwirkt, der am Gesenkeständer 13 angebracht ist.

Die Arbeitsweise der Einrichtung 11 ist anhand der Figuren 5 7 näher erläutert. Fig. 5 zeigt die Einrichtung in ihrer zurück·= gefahrenen Stellung, in welcher die Gesenke 14 und 15 zurückgefahren sind und ein nicht gezeigtes Werkstück zwischen den entsprechenden Formflächen der Gesenke 14 und 15 angeordnet werden kann. Die Winkelstellung der Wellen 36 und 37 wird durch Drehung

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der Teilkreis- oder Schaltscheiben 53 und 59 eingestellt, um den gewünschten Grad der Reduktion zu erhalten. Gleichzeitig der Zylinder 67 ausgefahren, wodurch der Hebel 6 2 nach rechts gedreht wird, um den einstellbaren Anschlag 68 mit dem Festanschlag 6 9 in Eingriff zu bringen und so den geringsten Abstand zwischen den Mittelpunkten der Exzenter der Wellen 36 und 37 innerhalb der zulässigen Grenze zu erreichen.

Nach Einführung des Werkstückes zwischen die Gesenke 14 und 15 wird die Presse betätigt, so daß der Stößel 12 abwärts fährt. Diese abwärts gerichtete Kraft geht vom Block 16 auf die Mitnehmer 21 und 22 über, um zu bewirken, daß die Gesenkehalter 32 und 33 sowie die Gesenke 14 und 15 sich in die in Fig. 6 gezeigte Stellung drehen. Die Zeitschaltwerke 23, 25 und 24, 26 sorgen für den Gleichlauf der Drehbewegungen der Gesenke 14 und 15.Während dieser Bewegung wird das Werkstück durch eine Querschnittsverengung geschmiedet und fällt von den Gesenken 14 und 15 herab. Bei einem hohen Grad von Querschnittsverengung ist die auf die Gesenke 14 und 15 sowie ihre Lagerung wirkende elastische Kraft bestrebt, die Rückfahrbewegung zu verzögern.

Um ein freies Rückfahren durch Entlastung der auf die Gesenke 14 und 15 und ihrer Lagerung wirkenden elastischen Kräfte zu ermöglichen, wird der Zylinder 67 betätigt, um den Hebel 62 und die Welle 37 in Rechtsdrehung zu versetzen (Fig. 7). Diese Drehung vergrößert den Abstand zwischen den Achsen der Exzenterteile der Wellen 36 und 37 und entfernt somit das Gesenk 15 vom Gesenke 14 in eine Rückzugsstellung. Der elastische Druck auf den Gesenken 14 und 15 und ihrer Lagerung wird entspannt, und

gleichen ein Rückfahren in eine im wesentlichen der in Fig. 5 gezeigten

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Stellung wird mit Hilfe der vorstehend beschriebenen Druckluftzylinder ermöglicht. Es sind jedoch noch immer die Wellen 36 und 37 durch die Freigabemechanik versetzt, da sich der Zylinder 67 noch in der in Fig. 7 gezeigten Stellung befindet. Als Endphase des Arbeitsganges wird der Zylinder 67 betätigt, um den Hebel 6 und die Welle 37 in die in Fig. 5 gezeigte Ausgangsstellung zurückzudrehen, um den nächsten Arbeitsgang zu ermöglichen.

Außer dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel sind noch weitere möglich, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

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Claims

Patentanwälte Dipl. Ing. H. Hauok Dipl. Fhys. V/. E-bmitz Dipl. Ing. E. Graalis Dipl. Ing. IV. VV ο hi n ort Dipl. Fhys. W. Carstens Dr.-Ing. VV. Döring Mozarts IraQe 23 80 0 0 München 2 Kelsey-Hayes Company 38481 Huron River Drive Anwaltsakte M-4549 Romulus, Mich. 48174 (USA) 8. März 1978 Verfahren und Einrichtung zum Walzschmieden von Werkstücken Patentansprüche:

1. Verfahren zum Schmieden von Werkstücken zwischen zwei Schmiedegesenken, wobei die Gesenke relativ zueinander zwischen einer offenen Stellung, in welcher das zu schmiedende Werkstück zwischen den Gesenken angeordnet werden kann und einer Schmiedestellung, in welcher die Gesenke mit dem Werkstück in Eingriff stehen und dieses schmieden, beweglich sind, dadurch gekennzeichnet, daß Antriebseinrichtungen zur Bewegung der Gesenke zwischen diesen Stellungen vorgesehen sind und von diesen unabhängige Freigabevorrichtungen zur Bewegung der Gesenke zwischen einer Schmiedestellung und einer Freigabestellung, in welcher die Gesenke genügend voneinander abstehen, um die auf diese durch die Elastizität der Gesenke und ihrer Lagerung ausgeübte Kraft zu verringern, ferner dadurch, daß ein zu schmiedendes Werkstück zwischen die Gesenke einge-

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führt wird, wenn diese in ihrer offenen Stellung sind, und daß die Antriebseinrichtungen betätigt werden, um die Gesenke von ihrer offenen Stellung in die Schmiedestellung bewegen, um das zwischen ihnen angeordnete Werkstück zu schmieden,sowie dadurch, daß die Freigabeeinrichtung betätigt wird, um die Gesenke aus ihrer Schmiedestellung in die Freigabestellung zu bewegen, um die auf die Gesenke wirkende Kraft zu entspannen und schließlich dadurch, daß die Gesenke in ihre offene Stellung durch Betätigung der Antriebsmittel zurückgeführt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Freigabeeinrichtung betätigt wird, um die Gesenke von ihrer Freigabestellung in ihre normale Stellung zurückzufahren,nachdem die Antriebsvorrichtung die Gesenke in ihre offene Stellung zurückgeführt hat.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Freigabeeinrichtung die Gesenke in einer anderen Richtung als die Antriebseinrichtung bewegt.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesenke zur Ausführung einer Schwenkbewegung zwischen ihrer offenen Stellung und ihrer Schmiedestellung drehbar gelagert sind.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Freigabeeinrichtung dazu dient, die Drehachse einer der Gesenke zu bewegen, um deren Freigabe zu bewirken.

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6. Einrichtung für das Schmieden von Werkstücken mit zwei Schmiedegesenken, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ständer(13) die Gesenke (14, 15) für eine gegenseitige Relativbewegung zwischen einer offenen Stellung (Fig. 5), in welcher das zu schmiedende Werkstück zwischen den Gesenken (14, 15) angeordnet werden kann, und einer Schmiedestellung, in welcher die Gesenke (14, 15) mit dem Werkstück in Eingriff kommen und dieses schmieden, lagert, weiter dadurch, daß eine Antriebsvorrichtung (21, 22) die Gesenke (14, 15) zwischen ihren Stellungen hin und herbewegt und eine Freigäbevorrichtung (67, 62) die Gesenke (14, 15) unabhängig von der Antriebsvorrichtung (21, 22) zwischen ihrer Schmiedestellung und einer Freigabestellung hin und herbewegt, in welcher die Gesenke (14, 15) genügend voneinander Abstand haben, um die auf sie (14, 15) durch ihre Elastizität und die ihrer Lagerung (13) ausgeübte Kraft zu verringern.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Freigabevorrichtung (67, 62) die Gesenke (14, 15) in einer anderen Richtung bewegt als die Antriebsvorrichtung (21, 22)„

8. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesenke (14, 15) drehbar gelagert sind, um eine Schwenkbewegung zwischen ihrer offenen Stellung (Fig. 5) und ihrer Schmiedestellung (Fig. 6) auszuführen.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Drehachsen (37) in Querrichtung gegenüber der anderen (36) einstellbar ist sowie dadurch, daß die Frei-

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gabevorrichtung (67, 62) zur Drehung der einen Schwenkachse (37) dient.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine Drehachse (37) durch eine Exzenterwelle (46) bestimmt ist.

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