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Verfahren zur Herstellung von Hohlbolzen, insbesondere hohlen Lokomotivstehbolzen
Den Gegenstand der Erfindung bildet ein Verfahren und ein Gesenk zur Herstellung
von Hohlbolzen, insbesondere von hohlen Lokomotivkesselstehbolzen, mit durch Pressen
gebildeten zylindrischen Köpfen an .den Enden, die mit Außengewinde versehen werden.
Der Leitgedanke für die neu vorgeschlagene Arbeitsweise ist, einmal mit .dem zur
Verarbeitung gelangenden Baustoff so sparsam als möglich zu wirtschaften, d. h.
mit einer geringeren Verspanung als bei den bisher angewandten Verfahren auszukommen,
und zum anderen den auf die Herstellung der Stücke entfallenden Arbeitskostenanteil
herabzumindern, was gemäß der Erfindung durch Zusammenziehung mehrerer bisher nacheinander
vorgenommener Arbeitsgänge in einen einzigen geschieht.
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Die Erfindung besteht darin, daß in einem Arbeitsgang beide Köpfe
des auf gotglut erwärmten Bolzens in mit Innengewinde versehenen, axial geteilten
Gesenkbüchsen in an sich bekannter Weise durch Aufdornen mit dem Außengewinde versehen
werden und mittels der hierzu dienenden Dorne sowohl das Versenken der Bohrungsränder
als auch für die nachfolgende Bearbeitung des Bolzens auf der Drehbank das Einpressen
.der Mitnehmernuten erfolgt. Gegebenenfalls wird beim Schließen des zur Ausführung
des Verfahrens dienenden Gesenks mittels einer mit Markierzeichen versehenen, ebenfalls
axial geteilten Gesenkbüchse der Bolzenschaft mit der Markierung versehen. Sodann
besteht die Erfindung noch in weiteren vorteilhaften Gesenken zur Ausführung des
-Verfahrens.
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Gegenüber denjenigen bisher angewandten Herstellungsverfahren, bei
denen das Gewinde auf .der Drehbank an die Köpfe angeschnitten wurde, zeichnet sich
der neue Vorschlag dadurch aus, daß ein Verlust an Baustoff durch die Gewindeschneidarbeit
fast vollkommen entfällt; ein solcher Verlust entsteht lediglich in ganz geringem
Umfange beim Nacharbeiten des Gewindes an den Bolzenköpfen. Gegenüber denjenigen
Herstellungsverfahren, bei denen das Bolzengewinde .durch Walzen erzeugt wird, besitzt
das neue Verfahren den Vorteil, daß der das Gewinde erzeugende Druck radial von
innen nach außen gerichtet ist. Dadurch ergibt sich infolge des gleichmäßigen Druckes
nach außen selbst bei dünner Wandstärke stets ein am Umfange vollkommen rundes Gewinde.
Dagegen setzt das bekannte Gewindewalzverfahren- mit nach innen gerichtetem Radialdruck
der Walzen eine gewisse Wandstärke des Stehbolzens, also einen bestimmten Bolzendurchmesser
voraus, damit der Baustoff dem Walzendruck widerstehen und das Gewinde im Umfange
nicht unrund wird. _ Ein weiterer Vorzug der neuen Herstellungsweise liegt auf kristallographischem
Gebiet.
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Das neue Verfahren ist nur in seiner Gesamtheit unter Schutz gestellt,
denn Einzelzüge dieses Verfahrens sind an sich bekannt.
So ist es
z. B. nicht neu, Gewinde an Hohlkörpern durch Aufdornen in einteiligen Matrizen
herzustellen. Im Gegensatz dazu handelt es sich beim neuen Vorschlag um die Herstellung
eines über die ganze Bolzenlänge fortlaufenden, wenn auch im Mittelteil unterbrochenen
Gewindes; auch können nur zweiteilige Gewindebüchsen zur Verwendung kommen, da einteilige
Matrizen infolge der abgesetzten Form der Hohlbolzen nicht verwendbar wären. Ferner
gehen bereits ältere Vorschläge dahin, bei Wagenachsen die an den Enden der Achsen
befindlichen Lagersitze .durch Nachaußendrängen des Werkstoffes mittels in Bohrungen
eingeführter Dorne gleichzeitig herzustellen und gleich= zeitig mit dem Aufweitvorgang
an den Dornen vorgesehene Körnerspitzen in die Werkstückstirnseiten einzudrücken.
Bei diesen Werkstücken handelt es sich somit nicht um solche, die beim Aufweiten
mit Gewinde versehen werden. Wagenachsen müssen ferner nach dem Pressen nochmals
überdreht werden, was beim neuen Vorschlag gerade vermieden werden soll. Weiterhin
ist es auch schon bekannt, Gesenke zur Kaltverformung von Werkstücken in ihrer Längsrichtung
zu teilen und sie durch Zwischenschaltung entsprechender Beilagen verschiedenen
Werkstücklängen anzupassen. Demgegenüber erfüllen die bei der Erfindung zwischen
die Gesenkbüchsen eingeschalteten Beilagen neben der Anpassungsmöglichkeit an die
verschiedenen Werkstückgrößen noch den besonderen Zweck, der beim Erwärmen eintretenden
verschiedenen Längenausdehnung von Bolzen aus verschiedenartigen Werkstoffen Rechnung
zu tragen.
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In den Zeichnungen ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht.
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Abb. i zeigt einen Längsschnitt durch den wesentlichen Teil der zum
Einpressen des Gewindes dienenden Einrichtung mit einem eingelegten Bolzen vor der
Erzeugung des Gewindes.
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Abb.2 gibt die gleiche Einrichtung nach der Einpressung des Gewindes
in die Bolzenköpfe wieder.
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Abb.3 und q. zeigen in einem größeren Maßstab einen Längsschnitt durch
den in Abb. i und 2 rechtsseitigen Teil der Einrichtung samt Bolzen vor und nach
der Gewindeherstellung.
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Abb.5 stellt im Längsschnitt einen vorgepreBten Bolzen ohne Gewinde
und Abb.6 einen solchen mit eingedrücktem Gewinde dar.
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Gemäß den Abb. i bis 4 besteht die Einrichtung zur Einpressung des
Gewindes in die Bolzenköpfe aus einem in der waagerechten Ebene I-I geteilten Gelenk
mit dem Oberteil i' und dem Unterteil i", .die mittels Zentrier- und Führungsleisten
in an sich bekannter und daher nicht dargestellter Weise gegeneinander ausgerichtet
sind. In einer längs durchgehenden Aussparung 2 des Gelenkes i', i" sitzen nebeneinander
zwei eben-'falls in der waagerechten Ebene I-I unterteilte zweiteilige Buchsen 3',
3". In einer zur Aussparung 2 zentrischen Längsbohrung q. der Buchsen 3', 3" sitzen
in der Mitte zwei gleichfalls zweiteilige Einlagen 5', 5" und beiderseits dieser
je zwei weitere geteilte Einlagen 6', 6". Davon weisen die Einlagen 5" j e eine
bis zur Mittelbohrung i i durchgehende Ausnehmung 7 auf, in .die Markiertypen 8
eingesetzt sind, die durch eine Druckschraube io und eine Unterlagplatte 9 in ihrer
Lage festgestellt werden. Die Einlagen 6', 6" weisen eine zu den Bohrungen -9 und
4 konzentrische Bohrung 12, auf, die an dem an die Einlagen 5', 5" anschließenden
Stück genau eingeschnittenes Muttergewinde 13 besitzt. In der Bohrung 12 sind in
Richtung ihrer Längsachse Runddorne 1.4 gleitbar angeordnet, deren vorderer Teil
14' doppelt abgesetzt ist. In die Mittelbohrung ii kommt der in Abb.5 wiedergegebene
vorgepreßte Hohlbolzen 15 zu liegen, der aus den angestauchten Kopfteilen
15' und dem Schaft 15" nebst durchgehender Bohrung 16 besteht. Er wird durch
entsprechende Ausbildung der Einlagen 5', 5" unverrückbar festgehalten.
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Bei der eben beschriebenen Einrichtung lassen sich zur Erzielung eines
nach dem Erkalten maß- und lehrenhaltigen Werkstückes zwischen .die in senkrechter
Richtung unterteilten Büchsen 3', 3" und Einlagen 5', 5" bei -D Ringscheiben E von
entsprechender Stärke einschalten; ebenso sind bei A und B i an der
mittleren Ausnehmung der Außenbüchsenteile i', i" entsprechend stark bemessene Beilagringe
C einzufügen, um den zwischen der Schulter der Ausnehmung und den Rändern der Büchsen
3', 3" verbleiben- i den freien Raum auszufüllen. Auf diese Weise rücken die das
Muttergewinde 13 tragenden Einlagen 6', 6" um einen solchen Betrag nach außen, wie
er dem Kürzerwerden des Bolzens beim Erkalten nach dem Herausnehmen aus dem Gesenk
entspricht. Die Stärke der Beilagen E und C richtet sich nach der Länge des Werkstückes,
seinem Werkstoff und seiner Bearbeitungstemperatur.
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In die Bohrung 16 des in bekannter und ; daher nicht dargestellter
Weise vorgepreßten, entsprechend erwärmten Bolzens -i 5 dringt nach Einsetzen in
die Einlagen 5', 5", 6', 6" und deren Verschluß beiderseitig der vordere, abgesetzte
Teil 1q.' der zwei sich nach der Mitte der Einrichtung zu bewegende Dorne 14 ein.
Durch die eigentümliche
Form der Dornenden 14' werden die Bolzenköpfe
15' aufgedornt, wobei deren Werkstoff gleichmäßig radial nach außen in das
Muttergewinde 13 an den Einlagen 6', 6" gedrängt wird, das sich so in die Bolzenköpfe
einprägt. Da die beiden Einlagen 5', 5" und 6', 6" nebst Gewinde 13 genau zueinander
passen, entsteht an den Trennfugen dieser Teile nur ein geringer Grat, der nach
Herausnehmen des fertiggepreßten Bolzens aus dem Gesenk in dem darauffolgenden Arbeitsgang,
dem Überdrehen des Gewindes, leicht entfernt werden kann. Zur Schonung des empfindlichen
Schlichtstrehlers wird der Bolzen zuerst mit einem Vorstrehler vorgeschnitten und
sodann im gleichen Arbeitsgang geschlichtet. Da dieser Arbeitsgang ebenfalls an
sich bekannt ist, ist er nicht näher durch Darstellungen erläutert. Die dabei auftretende
geringfügige Verspanung ist der einzige Baustoffverlust, .der bei der Bearbeitung
- abgesehen von den immer entstehenden Verlusten beim Abschneiden von der Stange
- vorkommt.
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Da die das Aufweiten der Bolzenköpfe i i' bewirkenden Dorne 14 genau
gegenüber den übrigen Teilen der gesamten Einrichtung zentriert sind, findet bei
diesem Arbeitsgang gleichzeitig auch ein genaues Ausrichten des von ihnen erfaßten
Bolzens 15 statt. Ferner kann man an den Dornen 14 oder an deren abgesetzten Enden
i4' noch in den Zeichnungen fortgelassene Kappen und Nasen anbringen, die die Versenkungen
17 und den Mitnehmer 18 am Ende der Bolzenbohrungen 16 (Abb.6) während des Aufdornens
einprägen. Schließlich drücken sich durch das Aufeinanderbringen der beiden Gesenkteile
i', i" samt allen darin befestigten anderen Teilen .die Zahlenstempel 8 in den Bolzenschaft
15" ein. Die Anordnung kann auch dahin abgeändert werden, daß die Zahlenstempel
auswechselbar an einem der Dorne 14 angebracht werden und die Markierungen in die
entsprechende Stirnfläche des Stehbolzens einprägen.
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Für alle Bolzenabmessungen wird nur eine einzige Außenbüchse i', i"
benötigt, während die inneren Büchsen allen vorkommenden Bolzenabmessungen angepaßt
werden können. Für jede Bolzenlänge werden die entsprechenden Buchsen 3', 3" mit
dazu passenden Einlagen 5', 5" und 6', 6". eingebaut. Ebenso können den verschiedenen
Bolzendurchmessern, -gewinden und -bohrengen entsprechend die Einlagen 5', 5" und
6', 6" ausgewechselt und andere Dorne 14 oder Dornenden i4' eingesetzt werden. Durch
die Verwendung je zweier Buchsen 3', 3" und Einlagen 5', 5" sowie der Beilageringe
E und C kann der verschiedenen Längenausdehneng von Bolzen aus verschiedenen Werkstoffen
Rechnung getragen werden.
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Da mitunter die Bolzenbohrung 16 an den Köpfen 15' ein bestimmtes
Maß nach dem Aufdornen nicht überschreiten, also nur mit einem entsprechenden Dornende
14' gearbeitet werden darf, dann aber der nach außen ge-.drängte Bolzenwerkstoff
nicht -zur scharfen Ausprägung eines Gewindes von bestimmtem Außendurchmesser ausreichen
würde, ' so wählt man in solchen Fällen einen Kopfaußendurchmesser F (Abb. 5) für
den v orgepreßten Bolzen, der um einen gewissen Betrag den Kerndurchmesser F' (Abb.
6) des Gewindes am fertiggepreßten Bolzenkopf 15' übersteigt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren und die zugehörigen Gesenke lassen
sich nicht nur zur Herstellung von Lokomotiv kesselstehbolzen, sondern zur Herstellung
auch anderer Hohlbolzen verwenden, die am Kopfende mit Gewinde zu versehen sind.