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Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Druckverformung von Metallen und genauer auf das Stauchwerk einer Rotations-Schmiedemaschine.
Rotations-Schmiedemaschinen werden weitgehend in Hüttenwerken sowie in Betrieben des Maschinenbaues, Gerätebaues und anderer Industriezweige verwendet, wo auf ihnen Eisen- und Buntmetalle kalt- und warmgeschmiedet werden.
Durch Rotationsschmieden werden vollwandige und hohle Rohlinge bearbeitet sowie Erzeugnisse mit profilierter Aussen- und Innenfläche wie beispielsweise Stangen, Rohre mit einem Querschnitt, dessen
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Rohre, Fahrradspeichen, Nadeln für medizinische Zwecke, Maschinennadeln und vieles anderes hergestellt.
Am erfolgreichsten kann die Erfindung zum Bearbeiten von Rohlingen aus schwerverformbaren Stählen und Legierungen, wie beispielsweise Wolfram, Molybdän, Titan u. a. verwendet werden.
Es sind Stauchwerke von Rotations-Schmiedemaschinen bekannt, in deren Gehäuse längs einer Kreislinie eine Reihe von Rollen und innerhalb derselben eine Spindel angeordnet ist, welche mindestens eine
Längsaussparung hat, in der Matrizen und Schlagstempel untergebracht sind, welche während der Arbeit des
Werkes mit den Rollen zusammenwirken, die den Druck auf die Gehäusewände übertragen.
Beim Umlauf der Spindel werden die Schlagstempel und Matrizen durch die Trägheitskräfte in radialen
Richtungen um eine gewisse Strecke in bezug auf ihre Ausgangsstellung auseinandergeschoben. Die Matrizen werden bei der Wechselwirkung der Schlagstempel mit den Rollen in die Ausgangsstellung zurückgeführt, was zur
Folge hat, dass der Rohling im Fassoneinschnitt der Matrize gestaucht wird.
Dieser aus Hin- und Herverschiebungen der Schlagstempel und Matrizen bestehende Prozess verläuft bei den bekannten Rotations-Schmiedemaschinen mit hoher Frequenz. Es werden in 1 min mehrere tausend Stauchungen durchgeführt.
Bei den bekannten Stauchwerken verrutschen während des Zusammenwirkens von Schlagstempeln und
Rollen etwas die Rollen in bezug auf ihre Lage im Augenblick, in dem die Berührung mit den Schlagstempeln stattfindet, und wälzen sich auf der Gehäuseinnenfläche in Drehrichtung der Spindel mit einer Geschwindigkeit, welche geringer als die Drehgeschwindigkeit der Spindel ist, ab, d. h. beim Betrieb des Stauchwerkes "holen" die
Schlagstempel die ganze Zeit die fortlaufenden Rollen "ein". Eine solche Erscheinung bei den bekannten
Maschinen hat zur Folge, dass die tatsächliche Anzahl der Rohlingsstauchungen kleiner als die theoretisch mögliche ist.
Es ist das Ziel der Erfindung, den erwähnten Nachteil zu beseitigen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein solches Stauchwerk einer Rotations-Schmiedemaschine zu schaffen, welches während einer Spindelumdrehung eine grössere Anzahl von Stauchungen als die bekannten
Werke bei im übrigen gleichen Bedingungen ausführt, was zum Erhöhen der Leistung der
Rotations-Schmiedemaschine beiträgt.
Gleichzeitig wird vorgesehen, dass die konzentrierten Spannungen an den Berührungsstellen im Gehäuse des
Werkes im Augenblick, in dem der Rohling gestaucht wird, geringer werden, um die Zuverlässigkeit des ganzen Werkes zu erhöhen und seine Lebensdauer zu verlängern sowie auch um die Schwingungsamplitude seines
Gehäuses und dementsprechend den Lärm während der Arbeit des Werkes zu vermindern.
Diese Aufgabe wird durch das Stauchwerk einer Rotations-Schmiedemaschine gelöst, in dessen Gehäuse längs einer Kreislinie eine Reihe von Rollen und innerhalb derselben eine Spindel angeordnet ist, welche mindestens eine Längsaussparung hat, in der Matrizen und Schlagstempel untergebracht sind, welche während der Arbeit des Werkes mit den Rollen zusammenwirken, bei dem erfindungsgemäss zwischen dem Gehäuse und der Rollenreihe konzentrisch mit der letzteren eine weitere Reihe von Tragrollen vorgesehen ist.
Eine solche Lösung ermöglicht es, die Anzahl der Rohlingsstauchungen in den Matrizen zu erhöhen, indem die Anzahl der Wechselwirkungen zwischen den Schlagstempeln und den Rollen während einer Spindelumdrehung vergrössert wird, da durch das Anordnen von Tragrollen es möglich wird, die Verschiebungsrichtung der Rollen der Innenreihe zu ändern. Jetzt werden sie in der der Spindeldrehung entgegengesetzten Richtung, d. h. den Schlagstempeln entgegen, verschoben.
Dies wird durch die unten angeführten Nachweise bestätigt.
Die Anzahl der Stauchungen der Rotations-Schmiedemaschine wird an Hand der bekannten nachstehenden Formel bestimmt : N-f. Nt = f. n. Z, wobei N-tatsachliche Anzahl der Stauchungen in 1 min, Nt - theoretische Anzahl der Stauchungen in 1 min, n-Anzahl der Spindelumdrehungen in 1 min,
Z-Anzahl der Rollen. f-Gleitungskoeffizient der Rollen, welcher bei den bekannten Maschinen mit rotierender Spindel zwischen 0, 4 und 0, 5 liegt.
Wie aus der Formel ersichtlich ist, kann die tatsächliche Anzahl der Stauchungen durch Ändern einer der Faktoren der Formel, u. zw. durch Ändern der Spindeldrehzahl, der Rollenanzahl oder des
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Gleitungskoeffizienten, erhöht werden. Hiebei müssen die Rollenanzahl und die Spindeldrehzahl mindestens auf das Doppelte erhöht werden, was nicht immer wirtschaftlich, technisch möglich und zweckmässig ist.
Am zuverlässigsten und vorteilhaftesten ist es, den Gleitungskoeffizient"f"durch Vermindern der relativen
Abwälzgeschwindigkeit der Rollen im Gehäuse des Werkes zu erhöhen, was auch durch die Erfindung erfolgt.
Zweckmässigerweise werden die Rollen in jeder Reihe so angeordnet, dass jeweils eine Rolle der Innenreihe an zwei Tragrollen der Aussenreihe anliegt.
Auf diese Weise wird die Belastung auf eine grössere Fläche des Gehäuses als bei den Werken mit einer
Rollenreihe übertragen, wodurch letzten Endes die Lebensdauer des Werkes verlängert wird.
Gemäss einer der möglichen Bauformen der Erfindung befinden sich die Rollen der beiden Reihen in einem
Käfig, welcher radiale Vertiefungen besitzt, wobei in jeder Vertiefung zwei Tragrollen und eine Rolle der
Innenreihe untergebracht sind.
Durch eine solche Lösung wird es verhindert, dass die Rollen der Innenreihe sich zwischen den Tragrollen, insbesondere beim Vergrössern des Stauchungsgrades und der Stauchkräfte beim Bearbeiten von Rohlingen z. B. aus schwerverformbaren Metallen und Legierungen, festklemmen.
Gemäss einer andern Bauform der Erfindung wird zwischen der Aussen- und Innenreihe der Rollen ein beweglicher, mit ihnen zusammenwirkender Ring vorgesehen.
Nachstehend wird die Erfindung durch Beschreiben von drei Ausführungsformen derselben unter Hinweis auf die Zeichnungen erläutert ; es zeigt Fig. l in schematischer Darstellung das erfindungsgemässe Stauchwerk (mit abgenommenem Deckel), Fig. 2 einen Schnitt nach Linie 11-11 der Fig. l, Fig. 3 die zweite Bauform des
Stauchwerkes (mit abgenommenem Deckel) und Fig. 4 die dritte Bauform des Stauchwerkes (mit abgenommenem
Deckel).
Das Stauchwerk ist die Hauptgruppe der Rotations-Schmiedemaschine, welche zum Druckverformen von Metallen verwendet wird.
Das Stauchwerk enthält ein feststehendes Gehäuse --1-- (Fig.1), welches in Form eines stufenförmigen Hohlzylinders ausgeführt ist, in den längs seiner Achse eine Spindel --2-- eingesetzt ist, wobei sich zwischen dieser und dem Gehäuse --1-- der Käfig --3-- mit zwei konzentrischen Reihen aus den Rollen-4 und
5--befindet.
Der Käfig --3-- ist so im Gehäuse --1-- eingebaut, dass er sich in Kreisrichtung in bezug auf letzteres verschieben kann.
Die Spindel --2-- ist eine zylindrische Stufenwelle, welche im Gehäuse --1-- in Lagern --6 und 7-- (Fig. 2) liegt und den axialen Durchgangskanal--8--besitzt, durch den der zu bearbeitende Rohling "A" geschoben wird.
Im Kopf--9--der Spindel--2--ist eine axiale durchgehende Längsaussparung vorgesehen, in der zwei Schlagstempel --10-- und zwischen ihnen zwei Matrizen--11--eingesetzt sind. An den Berührungsflächen der Matrizen --1-- sind Fassonrinnen ausgeführt, welche symmetrisch zur Achse der Spindel--2--liegen und den Fassoneinschnitt--12--bilden, in denen der Rohling "A" gestaucht wird.
Der Käfig --3-- besitzt radiale Vertiefungen--13--, wobei in jeder Vertiefung eine zur Innenreihe gehörige Rolle-4--, welche mit den Schlagstempeln --10-- in Berührung gelangt, und zwei Tragrollen --5-- mit kleinerem Durchmesser, welche gleichzeitig die Rollen--4--der Innenreihe und die Innenfläche des Gehäuses --1-- des Werkes berühren, eingesetzt sind.
Auf diese Weise wird die durch die Rollen --4-- der Innenreihe erzeugte Kraft auf eine grössere Fläche des Gehäuses --1-- übertragen, wodurch die konzentrierten Spannungen an den Berührungsstellen im Gehäuse --1-- sowie die Schwingungsamplitude des Gehäuses vermindert werden.
Auf der Stirnseite ist das Gehäuse --1-- durch einen Deckel --14-- geschlossen, welcher eine axiale Durchgangsöffnung zum Einschieben des Rohlings in den Fassoneinschnitt-12-der Matrizen-11-hat.
Am Schaft der Spindel --2-- ist die Scheibe --15-- des Antriebes der Spindel --2-- befestigt.
Das Stauchwerk arbeitet folgendermassen.
In der Ausgangsstellung des Werkes sind die Matrizen --1-- geschlossen, während die Schlagstempel --10-- an ihnen anliegen, wobei die profilierten Köpfe der Schlagstempel --10-- über die Oberfläche der Spindel--2--herausragen und die Rolle--4--der Innenreihe berühren.
Beim Umlaufen der Spindel --2-- werden die Schlagstempel--l0-- und die Matrizen --11-- durch die Trägheitskräfte und die beim Stauchen des Rohlings" A" (welcher in den Fassoneinschnitt-12-- zwischen den Matrizen eingeführt wird) auftretenden Kräfte in radialen Richtungen um eine gewisse, von der Konstruktion abhängige Strecke von der Spindel--2--fortgeschoben. In allen Zeichnungen ist die Verschiebung der Elemente des Werkes durch Pfeile angedeutet.
Wenn die Schlagstempel --10-- auf die Rollen--4--der Innenreihe auflaufen, schieben letztere die Schlagstempel --10-- in die Aussparung der Spindel--2--, wobei die Schlagstempel wieder auf die
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zusammenwirken, entstehen an den Berührungsflächen der Rollen --4-- Reibungskräfte, die ein Drehmoment erzeugen, welches die Rollen--4--um ihre Achsen in den Vertiefungen des Käfigs --3-- in der Richtung
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Eine derartige Gegenbewegung der Schlagstempel --10-- und der Rollen--4--der Innenreihe erhöht die Anzahl ihrer Wechselwirkungen und dementsprechend die Anzahl der Stauchungen des Rohlings "A" während einer Umdrehung der Spindel--2--.
In Fig. 3 ist die zweite Bauform des erfindungsgemässen Stauchwerkes dargestellt, bei der jede Rolle --16-- der Innenseite an zwei Tragrollen --17-- anliegt, während jede Tragrolle--17--mit zwei Rollen --16-- der Innenreihe zusammenwirkt.
Diese Bauform des Stauchwerkes arbeitet analog wie die oben beschriebene erste Bauform.
Fig. 4 enthalt die dritte Bauform des erfmdungsgemässen Stauchwerkes, bei dem zwischen den Rollen --18-- der Innenreihe und den Tragrollen--19--ein beweglicher Ring--20--angeordnet ist. Das Arbeitsprinzip dieser Bauform ist dasselbe wie bei den oben beschriebenen Bauformen.
Das erfindungsgemässe Stauchwerk erhöht die Leistung der Rotations-Schmiedemaschine um mehr als das Dreifache, verlängert gleichzeitig ihre Lebensdauer und verbessert die Arbeitsbedingungen des Bedienpersonals.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Stauchwerk einer Rotations-Schmiedemaschine, in dessen Gehäuse längs einer Kreislinie eine Reihe von Rollen und innerhalb derselben eine Spindel angeordnet ist, welche mindestens eine Längsaussparung hat, in der Matrizen und Schlagstempel untergebracht sind, welche während der Arbeit des Werkes mit den Rollen
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