DE3922243A1

DE3922243A1 - Vorrichtung zur fertigung von hohlteilen, insbesondere auf drueckmaschinen oder haemmermaschinen und hydraulischen pressen

Info

Publication number: DE3922243A1
Application number: DE19893922243
Authority: DE
Inventors: Aribert Prof Dr Sc Te Schwager; Uwe Dr Ing Weissbach; Andreas Dipl Ing Frank
Original assignee: Umformtechnik Herbert Warnke VEB
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1988-07-11
Filing date: 1989-07-06
Publication date: 1990-01-18
Also published as: DD273789A1; DE3922243C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Fertigung vorzugs weise metallischer Hohlteile ausgehend von massivem Halbzeug, die in der metallverarbeitenden Industrie angewendet werden kann und insbesondere auf Drück- oder Hämmermaschinen und hy draulischen Pressen ihren Einsatz findet.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Vorrichtungen zur Durchführung des "Verfahrens zur umformenden Herstellung von Hohlkörpern aus massivem Halbzeug" (DD WP 2 45 827) sind nicht bekannt. In der Verfahrensbeschreibung wird die Stempel bewegung durch die Spannungsüberlagerung bei der Umformung, die gewissen Schwankungen unterliegt, hervorgerufen, so daß das un gleichmäßige Eindringen des Stempels zu Rißbildungen am Werkstück führt. Eine bekannte Vorrichtung zur umformenden Herstellung metallischer Buchsen von Stange gemäß SU US 7 61 095 verwendet einen feststehenden Dorn, der gegen die Stirnseite des Rohteiles gedrückt wird und ein Rollenwerkzeug zur Verbesserung der Außenform der Buchsen. Die notwendige Umformenergie zur Hohlraumbildung wird dabei nur über den Dorn eingeleitet, der dabei sehr starkem thermisch- mechanischen Verschleiß unterliegt, wodurch dessen Standmenge trotz vorgesehener Kühlung sehr gering ist. Die bekannten Vorrichtungen zum Abstreckdrücken einschließlich deren Modifikationen für hydraulische Pressen sind wegen der verfahrensbedingten axialen Relativbewegung zwischen Reduzierwerkzeug und Drückdorn nicht für den Einsatz zur Herstellung von Hohlteilen aus massivem Halbzeug geeignet.

Ziel der Erfindung

Die Erfindung hat das Ziel, eine Vorrichtung zur umformenden Fertigung von Hohlteilen höherer Genauigkeit, ausgehend von massivem Halbzeug, zu schaffen, mit der eine große Formenvielfalt auch bei kleinen Stückzahlen effektiv herstellbar ist und die Fehlerquote durch gestörten Werkstofffluß gering ist.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine flexible Vorrichtung zur Herstellung von Hohlteilen aus massivem Halbzeug zu schaffen, bei der durch gleichmäßigen Werkstofffluß eine hohe Qualität der Teile, insbesondere durch Vermeidung von Rißbildung, gewährleistet wird und die sowohl auf Drück- oder Hämmermaschinen als auch auf hydraulischen Pressen eingesetzt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß unter Verwendung eines flexiblen Reduzierwerkzeuges, eines schnell auswechselbaren Formstempels und Dreh- und Vorschubbewegungen dadurch gelöst, daß als Grund ausführung der Vorrichtung mit Hilfe von Verbindungselementen, die der Kraftübertragung dienen, eine für den Umformvorgang günstige Position der Formstempelstirn zu den Aktivelementen des Reduzier werkzeuges eingehalten wird, wodurch die sonst häufig auftretenden Risse am Werkstück verhindert werden. Auf Drück- oder ähnlichen Maschinen mit getrenntem Antrieb von Stempel und Reduzierwerkzeug, das auf dem Support befestigt ist, entsteht, durch verschiedene Einflüsse auf den Umformvorgang bedingt, keine übereinstimmende Vorschubgeschwindigkeit von Stempel und Reduzierwerkzeug, es treten Relativbewegungen zwischen beiden ein. Durch deren mechanische Kopplung werden diese Relativbewegungen verhindert, es treten jedoch in den Verbindungselementen Druck- oder Zugkräfte auf, die die zulässige Belastung insbesondere des Supportes, überschreiten können. Zur Vermeidung einer Belastung des Supportantriebes durch eine zu große Pinolenkraft (Stempelkraft) wird erfindungsgemäß das Reduzierwerkzeug auf dem Support in Vorschubrichtung ver schiebbar angeordnet, während in entgegengesetzter Richtung feste Anschläge seine Mitnahme gewährleisten.

Die Pinolenkraft muß so eingestellt werden, daß der Formstempel in jedem Fall in den Werkstoff eindringen kann. Der über die zur Umformung notwendige Kraftanteil wird über die Verbindungsele mente auf das Rollenwerkzeug übertragen und darf nicht so groß wie die notwendige Vorschubkraft des Reduzierwerkzeuges sein.

Dadurch wird gewährleistet, daß unter der vollen Ausnutzung der Pinolenkraft die Vorschubgeschwindigkeit des Formstempels der des Supportes mit dem Reduzierwerkzeug entspricht und über die Länge der Verbindungselemente der für den Umformvorgang günstigste Abstand zwischen Formstempelstirn und Werkzeugaktivelementen eingestellt werden kann.

Ist eine bestimmte Kraftübertragung zwischen Support und Pinole konstruktiv vertretbar, so entfällt die axiale Verschiebbarkeit des Reduzierwerkzeuges auf dem Support, wobei zur Vermeidung einer Überbelastung des Supportantriebes die Verbindungselemente mit bekannten Überlastsicherungen, welche auf Zug- und Druck kraft ansprechen, versehen sind.

Zur Gewährleistung des gewünschten Werkstoffflusses in der An fangsphase des Umformvorganges wird erfindungsgemäß eine, von der Pinolenbewegung getrennte, axiale Verschiebbarkeit des Form stempels oder Formstempelhalters vorgesehen. Da dabei die Pino len- oder Stößelkraft nicht wirksam ist, wird das Andrücken des Formstempels an das Werkstück durch eine mechanisch, pneumatisch oder hydraulisch erzeugte Kraft hervorgerufen.

Auf Maschinen mit hydraulisch bewegter Pinole und separatem Support antrieb kann statt der mechanischen Verbindungselemente zur Gewähr leistung von übereinstimmenden Vorschubgeschwindigkeiten von Reduzierwerkzeug und Formstempel eine Regelstrecke zur Anwendung kommen. Dabei wird das Voreilen oder Zurückbleiben des Stempels gegenüber dem Reduzierwerkzeug durch Kraft- oder Wegsensoren erfaßt, das Signal verstärkt oder gewandelt und ein automatisches Druck regelventil, das den Hydraulikdruck des Ponolenzylinders regelt, so verstellt, daß jeweils der eingestellte Abstand zwischen Form stempelstirn und Werkzeugaktivelementen durch entsprechende Pinolenkraftregelung beibehalten wird.

Ausführungsbeispiele

Die Erfindung soll nachfolgend an vier Ausführungsbeispielen erläutert werden.

Die dazugehörigen Zeichnungen zeigen:

Fig. 1a und 1b Vorrichtung für Maschinen mit Support und Pinole

Fig. 2 Vorrichtung mit Pinolenkraftregelung

Fig. 3 Vorrichtung für hydraulische Pressen

Fig. 4 einige mögliche Querschnittsformen der Hohlteile.

Nach Fig. 1a ist das Reduzierwerkzeug 1, dessen Werkzeugaktiv elemente 6 als Rollen ausgebildet sind, auf dem Werkzeugträger 13 in einer Führung 14 in Vorschubrichtung 12 verschiebbar angeordnet. Der Anschlag 14 a gewährleistet die Vorschubkraft übertragung vom Werkzeugträger 13 auf das Reduzierwerkzeug 1. Am Formstempelhalter 2 sind neben dem drehbar gelagerten Form stempel 2 a Verbindungselemente 3 angebracht, die am Reduzier werkzeug 1 anliegen und deren Länge so beschaffen ist, daß der Abstand 4, der zwischen 0 und 10 mm liegen soll, eingehalten wird. Zur Gewährleistung der Rohteilspannung und des Werkstoff flusses in der Anfangsphase des Vorganges wird der Formstempel 2 a durch die Feder 16 gegen die Stirnseite des Rohteiles 11 gedrückt.

Bei der Vorrichtung gemäß Fig. 16 ist das Reduzierwerkzeug 1 fest mit dem Werkzeugträger 13 verbunden. Das Verbindungselement 3 zwischen dem Reduzierwerkzeug 1 und dem Formstempelhalter 2 besteht aus zwei, axial gegeneinander verschiebbaren Teilen, die mittels einer Überlastsicherung 15 in Form eines Scherbolzens miteinander verbunden sind.

Die Vorrichtung nach Fig. 2 besitzt anstelle der mechanischen Verbindungselemente 3 eine Regelstrecke. Hat der Abstand 4 das gewünschte Maß, so wird von dem zwischen dem Reduzierwerkzeug 1 und dem Formstempelhalter 2 angeordneten Sensor 7 kein Signal ausgelöst.

Wenn jedoch der Formstempel infolge zu groß oder zu kleiner Pinolenkraft 10 voreilt oder zurückbleibt, liefert der Sensor 7 ein Signal, das nach entsprechender Verstärkung oder Wandlung im Signalwandler 8 zu einer Veränderung des Druckes im Hydrau likzylinder 10 a mit Hilfe eines automatischen Regelventiles 9 führt, wodurch der Abstand 4 seinen Sollwert beibehält.

Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung für hydraulische Pressen. Im Stößel 17 ist die Werkstückaufnahme 15 befestigt. Das drehbar gelagerte und angetriebene Reduzier werkzeug 1 und der Formstempel 2 a sind auf dem Pressentisch 18 angeordnet. Das Verbindungselement 3 ist als Ständer für das Reduzierwerkzeug 1 ausgeführt. Die Feder 16 drückt den Form stempel 2 a in der Anfangsphase des Umformvorganges gegen das Werkstück.

Claims

1. Vorrichtung zur Fertigung von Hohlteilen, insbesondere auf Drück- oder Hämmermaschinen und hydraulischen Pressen, unter Verwendung eines Reduzierwerkzeuges in Form eines Rollen- oder Hämmerwerkzeuges, eines Formstempels und einer Einrich tung zur Werkstückspannung unter Ausnutzung von Dreh- und/ oder Vorschubbewegungen, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem an sich bekannten Reduzierwerkzeug (1) und einem dreh bar und mechanisch, hydraulisch oder pneumatisch um einen axialen Weg verschiebbar gelagertem Formstempelhalter (2) mindestens ein druck- und/oder zugkraftübertragendes Ver bindungselement (3) derart angeordnet ist, daß ein defi nierter Abstand (4) zwischen Formstempelstirn (5) und den Werkzeugaktivelementen (6) des Reduzierwerkzeuges (1) ein gehalten wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anwendung der Vorrichtung auf Maschinen mit separatem An trieb des Reduzierwerkzeuges (1) und des Formstempels (2 a) das Reduzierwerkzeug (1) in Vorschubrichtung (12) mittels einer Führung (14) verschiebbar auf dem Werkzeugträger (13) auf dem sich der Mitnahmeanschlag (14 a) für das Reduzier werkzeug (1) befindet, angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (3) mit einer Überlastsicherung (15) versehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle des Verbindungselementes (3) eine Regelstrecke, bestehend aus Kraft- und/oder Wegsensoren (7), einem Sig nalwandler (8) und einem automatischen Druckregelventil (9), angeordnet ist, so daß eine nach Zeit und Weg be stimmte Pinolenkraft (10) am Werkstück (11) anliegt.