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Strangpreßverfahren Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen
zum Strangpressen unter Verwendung von Pressen mit kurbeltriebartigem Verlauf der
Stempelbewegung und bezweckt eine besonders vorteilhafte Ausnützung des Arbeitshubs
solcher Pressen für die eigentliche Preßarbeit.
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Das Neue der Erfindung besteht darin, daß man niedrige Preßstempelgeschwindigkeiten
erzeugende Abschnitte der Kurbelkreisbewegung zu Beginn und am Ende des Arbeitshubs
oder nur am Ende des Arbeitshubs aus der eigentlichen Preßarbeit ausschaltet.
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Pressen mit kurbeltriebartigem Verlauf der Stempelbewegung sind dadurch
ausgezeichnet, daß die Preßstempelgeschwindigkeit bei Ingangsetzung der Kurbel in
der oberen Totpunktlage mit Null einsetzt, im ersten Drittel des Kurbelkreisquadranten
sehr gering ist und am Ende des ersten Kurbelkreisquadranten ein Maximum erreicht,
um im zweiten Kurbelkreisquadranten in umgekehrter Folge, aber nach dem gleichen
Gesetz wie im ersten Kürbelkreisquadranten wieder auf die Geschwindigkeit Null zu
sinken. Beträgt z. B. für eine bestimmte Kurbelpresse der z Graden des Kurbelkreises
entsprechende Stößelhub nach 6o° Kurbeldrehung 17 mm und bei 9o° Kurbeldrehung 2o
mm, so ist bei Beginn der Kurbelbewegung der einer Kurbelumdrehung von a Graden
entsprechende Stößelhub nur 0,4 mm, und die bei der weiteren- Vorwärtsbewegung der
Kurbel durch je z Grade der- Kurbelkreisbewegung erzeugten Stößelhübe erreichen
erst nach einer Kurbeldrehung von 30° den Wert von ro mm. Dieselben Geschwindigkeitsverhältnisse
bestehen, nur in umgekehrter Folge, für den zweiten Kurbelkreisquadranten.
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Es sind also in den beiden Kurbelkreisquadranten, die den Arbeitshub
zusammensetzen, zwei Abschnitte träger Preßstempelgeschwindigkeiten vorhanden.
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Es wurde nun gefunden, daß diese geschwindigkeitsträgen Abschnitte,
in den Preßvorgang einbezogen, die Ursache einer Reihe bei dem Strangpressen mit
Kurbelpressen auftretender Mängel sind und daß umgekehrt durch die Ausschaltung
dieser beiden Abschnitte das Strangpressen mit Kurbelpressen wesentlich verbessert
werden kann.
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Es wurde bereits vorgeschlagen, bei Kurbelstrangpressen den ganzen
Kurbelhub für den Preßvorgang auszunützen, einerseits um Gewicht und Abmessungen
der Presse möglichst niedrig zu halten, andererseits um, wie man glaubte, den Anfangsstoß
beim Aufsetzen des Preßstempels auf den Block zu verringern. Dieser Vorschlag übersieht
ein sehr wichtiges Erfordernis für das Strangpressen von erst bei höheren Temperaturen
formbaren Metallen, wie Eisen und Stahl, nämlich, daß eine gewisse Mindestanfangsgeschwindigkeit
angewendet werden muß, damit das zuerst in die Spritzdüse eintretende
Metall
nicht einfriert und so dem weiteren Ausspritzen des Blocks keinen zu großen Widerstand
bietet. Wenn aber nach dem genannten Vorschlag der geschwindigkeitsträge Abschnitt
in den Preßvorgang einbezogen wird, so hat dies zur Folge, daß der Preßvorgang mit
außerordentlich träger Geschwindigkeit eingeleitet wird. Dazu kommt noch, daß das
Ausspritzen nach dem Auftreffen des Preßstempels auf den Block ja gar nicht unmittelbar
einsetzt, weil der Block erst den Aufnehmer ausfüllen und . das Pressengestell erst
unter Spannung gesetzt werden muß.
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Ähnliche Nachteile treten ein, wenn der letzte Abschnitt des Arbeitshubs
in den Freßvorgang eingeschlossen wird. Diese machen sich dadurch geltend, daß der
Preßdruck am Ende des Hubs stark zunimmt und daß in diesem Teil des Hubs die höchst
beanspruchten Teile des Strangpreßwerkzeugs, wie der Lochdorn, die Matrize und die
Aufnehmerbüchse, ihre stärkste Abnützung erfahren.
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In der Zeichnung sind in den Abb. i bis q. bekannte Arten der Ausnützung
des Arbeitshubs von Kurbelpressen für die Preßarbeit (Abb. r und 2) solchen nach
der Erfindung (Abb. 3 und 4) gegenübergestellt. Die Kreise stellen die Kurbelkreise
dar. Die verschiedene Länge der Radien dieser Kreise ist durch die Art der Ausnützung
des Arbeitshubs für die Preßarbeit bedingt. DieKurbelkreisabschnitte, welche für
die Preßarbeit ausgenützt werden, 'sind in zehn gleiche Sektoren geteilt. Unter
den Kurbelkreisen sind die zu vierpressenden Blöcke, die für sämtliche ¢ Abbildungen
als gleich groß vorausgesetzt sind, im Schnitt dargestellt. Den io Sektoren des
Kurbelkreises. entsprechen io Blockabschnitte, d. h. diese stellen die den Sektoren
entsprechenden Hubabschnitte dar.
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In Abb. i sind die Verhältnisse an einer Kurbelpresse veranschaulicht,
bei welcher der Hauptteil der Kurbelkreisbewegung im zweiten Kurbelkreisquadranten
für die Preßarbeit ausgenützt wird. Diese bei Kurbelstrangpressen häufig verwendete
Ausnützung des Kurbelhubs bedingt bei sehr einfacher Bauart der Fresse einen sehr
großen Kurbelkreisradius. Abb. i zeigt, daß der letzte dem letzten Sektor der Kurbelkreisbewegung
entsprechende Blockabschnitt sehr kurz, oder mit anderen Worten, daß die Preßgeschwindigkeit
in dem letzten Blockteil außerordentlich gering ist.
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In Abb. 2 sind die Verhältnisse bei einer Kurbelstrangpresse mit vollständiger
Ausnützung des Kurbelhubs für die Preßarbeit dargestellt. Der Kurbelkreisradius
ist gegenüber dem der Abb. i nur halb so groß, ein Vorteil, dem der Nachteil einer
erheblich komplizierteren Bauart der Presse gegenübersteht. Was aber praktisch noch
mehr ins Gewicht fällt, ist, daß - wie aus Abb. 2 hervorgeht - nun auch der dem
ersten Sektor der Kurbelkreisbewegung entsprechende Blockabschnitt sehr kurz ist,
daß also nicht nur am Ende, sondern auch am Anfang der Preßoperation eine außerordentlich
träge Preßstempelgeschwindigkeit besteht, die, um eine unzulässige Verlängerung
der Gesamtausspritzzeit zu verhindern, durch übergroße Geschwindigkeiten in den
anderen Sektoren ausgeglichen werden muß, wie dies ja auch aus einem Vergleich der
Blockabschnitte der Abb. i und 2 deutlich zu entnehmen ist.
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In Abb. 3 sind die Verhältnisse bei einer Strangpresse gemäß der Erfindung
dargestellt, bei der eine möglichst vollkommene Ausnützung des Kurbelhubs, jedoch
unter Ausschaltung der geschwindigkeitsträgen Abschnitte, sowohl zu Beginn als auch
am Ende des Kurbelhubs angestrebt ist. Vergleicht man die Kurbelkreise der Abb.
3 und Abb. 2, so ergibt sich, daß nur eine verhältnismäßig geringe Vergrößerung
des Kurbelkreisradius gegeriüber Abb. 2 notwendig ist. Aus dem Vergleich der Blockabschnitte
der Abb. 3 und Abb. 2 ergibt sich ferner, daß in Abb. 3 die Länge der einzelnen
Blockabschnitte eine ziemlich weitgehende Angleichung gefunden hat, daß mit anderen
Worten in Abb. 3 nicht die beträchtlichen Unterschiede in den Ausspritzgeschwindigkeiten
der verschiedenen Blockabschnitte bestehen wie in Abb. 2.
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Das angeführte Erfindungsbeispiel genügt, um z. B. erkennen zu lassen,
daß auch bei Ausschaltung des geschwindigkeitsträgen Abschnitts am Ende des Hubs
in Abb. i der erhebliche Unterschied in den Preßgeschwindigkeiten zu Beginn und
am Ende des Preßvorgangs wesentlich herabgesetzt werden kann.
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Was nun die praktische Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung
betrifft, so sind, um den geschwindigkeitsträgen Abschnitt zu Beginn der Kurbelkreisbewegung
aus der Preßarbeit auszuschalten, keine bebesonderen Einrichtungen nötig; es kann
sich nur darum handeln, bei gegebener Blocklänge entweder den Hub der Presse zu
vergrößern oder bei gegebenem Kurbelhub die Blockhöhe zu vermindern.
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Um jedoch den geschwindigkeitsträgen Abschnitt am Ende des Kurbelarbeitshubs
aus der Preßarbeit auszuschalten, müssen die Pressenkonstruktionen dein Erfindungszweck
erst angepaßt werden.
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In der Zeichnung sind in den Abb. .4 bis 1o Ausführungsbeispiele von
Pressenbauarten dargestellt, die zur Ausführung der Verfahren nach der Erfindung
geeignet sind und die insbesondere gestatten, den geschwindigkeitsträgen
Abschnitt
am Ende des Arbeitshubs aus der Preßarbeit auszuschalten, und zwar ist in den Abb.4
bis 5 eine Kurbels.trangpresse einfachster Bauart gezeigt, bei der eine gleichgerichtete
Bewegung von Matrize und Preßstempel nach Beendigung der Preßarbeit dadurch ermöglicht
wird, daß die Matrize auf dem Kolben einer im Pressentisch angeordneten hydraulischen
Vorrichtung befestigt ist, sowie daß in der Druckflüssigkeitszu- und -ableitung
dieser hydraulischen Vorrichtung ein Ventil eingebaut ist, welches nach. Beendigung
der Preßarbeit durch besondere-Schaltmittel geöffnet wird und Druckflüssigkeit austreten
läßt, so daß die Matrize im- letzten Hubabschnitt der Bewegung des Preßstempels
folgen kann.
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Abb. 4 stellt eine Seitenansicht der Presse, teilweise im Schnitt,
unmittelbar nach Beendigung der Preßarbeit dar.
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Abb. 5 ist eine ähnliche Ansicht der Presse wie in Abb. 4 und zeigt
die Presse in der unteren Totpunktlage der Kurbel.
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In dem Kopfteil des Pressengestells i ist der Kurbelbetrieb 2, 3,
4 angeordnet und mittels des Kugelgelenks 5 mit dem Pressenstößel 6 verbunden, der
in bekannter. Weise im Rahmen des Pressengestells geführt ist. An dem Pressenstößel
6 ist der Preßstempel 7 und an diesem der Lochdorn 8 befestigt.
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Auf dem Pressentisch g ist der Druckwasserzylinder io befestigt. Der
Werkzeugträger i i bildet den zu dem Druckwasser.-zvlinder io gehörigen Kolben und
ist mit einem ringförmigen Ansatz versehen, der in Verbindung mit einem mittels
der Schrauben 16 auf dem Druckwasserzylinder io befestigten Flanschring 15 den Hub
des Werkzeugträgers nach oben begrenzt. Auf dem Werkzeugträger ii ist mittels der
Schrauben r2 der Aufnehmer 13, in dessen Bohrung die Matrize 14. enthalten ist,
befestigt.
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Die Druckwasserzu- und -ableitung 17 des Druckwasserzvlinders io gabelt
sich in die Leitungen 18 und ig, von denen die Leitung 18 an -ein Sicherheitsventil
angeschlossen ist, während die Leitung ig mit dem unteren Hohlraum 2o des Ventilgehäuses
21 eines am Pressenrahmen befestigter- gesteuerten Rückschlagventils verbunden ist.
Das Ventilgehäuse 21 ist durch eine eine zentrale Bohrung enthaltende horizontale
Zwischenwand in den unteren Hohlraum 2o und den oberen Hohlraum 22 geteilt. In dein
Ventilgehäuse 21 ist der Ventilstößel 23 vertikal so angeordnet, daß der Ventilteller
24 sich im unteren Hohlraum 2o befindet und der Ventilschaft durch eine Bohrung
der oberen Ventilgehäusewand aus dem Ventilgehäuse herausragt. An dem freien Ende
des Ventilschafts ist eine Scheibe 25 befestigt, die als Gegenlager für eine Druckfeder
26 dient, welche bestreb ist, den Ventilteller an den Ventilsitz in der Zwischenwand
des Ventilgehäuses zu pressen.
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An dem Stößel 6 ist mittels der Schrauben 27 ein Winkelstück 28 befestigt.
An dem über den Pressenrahmen hinausragenden Schenkel 28' dieses Winkelstücks ist
eine Stellschraube 2,9 befestigt, deren Achse mit der Achse des Ventilstößels 23
zusammenfällt. Seitlich aus dem oberen Hohlraum 22 führt eine Leitung
30 in den Hohlraum 31 eines Druckflüssigkeitsspeichers 32. 33 ist der zu
dem Druckwasserspeicher 32 gehörige Kolben, dessen Stange 34, durch eine -Bohrung
des Speicberdeckels 35 führend, mit den Gewichten 36 belastet ist, die einen konstanten
Flüssigkeitsdruck im Druckspeicher erzeugen.
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Die Wirkungsweise der Presse ist wie folgt: Nachdem die Kurbel 2,
3, 4 die in Abb. 4 gezeigte Stellung erreicht hat, wobei der Block bis auf einen
geringen Preßrest b zu dem Rohr c ausgepreßt ist, trifft die Stellschraube 29 auf
den Ventilstößel 23, wobei dieser gegen den Druck der- Druckfeder 26 und der im
Druckwasserraum des Zylinders io befindlichen Druckflüssigkeit gesenkt wird. Bei
der weiteren Abwärtsbewegung des Stößels 6 kann sich nunmehr der die Matrize 14
und den Aufnehmer 13 tragende Werkzeugträger i i zusammen mit dem Preßstempel 7
nach abwärts bewegen, bis die Kurbel ihre aus Abb. 5 ersichtliche Totpunktstellung
erreicht hat. Die dabei aus dem Druckwasserraum des Zylinders i o verdrängte Druckflüssigkeit
fließt durch die Hohlräume des Ventilgehäuses 21 und durch die Leitung 30 in den
Flüssigkeitsraum 31 des Druckspeichers 32. Die Druckbelastung 36 des Druckspeichers
32 ist so groß bemessen, daß, wenn der Stößel 6 im Rückhub in seine Ausgangsstellung
zurückkehrt, der Werkzeugträger i i durch die Wirkung des Druckspeichers in die
aus Abb.4 ersichtliche oberste Stellung zurückkehrt.
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Man kann die hydraulische Vorrichtung statt mit dem Pressentisch auch
mit dem Pressenstößel verbinden, mit der Wirkung, daß nach Beendigung der Preßarbeit
der Preßstempel und der Lochdorn der weiteren Bewegung des Stößels 6 in die untere
Totpunktlage nicht folgen, sondern stehenbleiben.
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In den Abb.6 bis io ist der Erfindungsgedanke an einer Pressenbauart
dargestellt, bei der die Matrize mit dem Block gegen den Preßstempel bzw. gegen
Preßstempel und Lochdorn und der Preßstempel bzw. Preßstempel und Lochdorn entgegengesetzt:
zur Bewegungsrichtung der Matrize bewegt werden und, nachdem beide Werkzeuge in
die
Aüsspritzstellung gelangt sind, eines der Werkzeuge stillsteht,
während das andere zum Zweck des Ausspritzens seine Bewegung fortsetzt, und zwar
stellt Abb. 6 eine Seitenansicht der Presse, -teilweise im Schnitt, in der Ausgangsstellung
dar.
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Abb. 7 ist eine ähnliche Ansicht der Presse, teilweise im Schnitt,
in der Stellung unmittelbar nach Beendigung des Lochens und vor Beginn der Preßarbeit.
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Abb. 8 ist eine Seitenansicht der Presse wie Abb. 6 und 7 und zeigt
die Stellung der Presse unmittelbar nach Beendigung der Preßarbeit.
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Abb. 9 ist eine Ansicht der Presse von der der Abb.8 entgegengesetzten
Seite in der gleichen Arbeitsstellung wie Abb. B.
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Abb. io ist eine Seitenansicht der Presse, teilweise im Schnitt, in
der Stellung, nachdem die Kurbel die untere Totpunktlage erreicht hat.
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Zn dem Kopf des Pressengestells i ist der Kurbelbetrieb 2, 3, 4 angeordnet,
der mittels des Kugelgelenks 5 mit dem Lochdornträger 37 verbunden ist, an dem der
Lochdorn 8 befestigt ist. Der hohle, den Lochdorn führende Preßstempel7 ist an dem
Preßstempelträger 38 befestigt, der als zylindrisches, oben offenes Gefäß ausgebildet
ist, das im Pressenrahmen geführt ist und in seiner zylindrischen Bohrung den Lochdornträger
37 führt. Ein Stahlring 39, der, mit Schrauben 4o befestigt, auf dem Preßstempelträger
aufgesetzt ist, und der Boden 41 des Preßstempelträgers 38 begrenzen Relativbewegungen
des Preßstempelträgers gegenüber dem Lochdornträger.
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9 ist der Pressentisch, 42 ist der in dem Pressenständer geführte
Träger des Werkzeugunterteils, auf dem mittels der Schrauben 12 der Aufnehmer 13
befestigt ist, der in seiner Bohrung die Matrize 14 aufnimmt. 43, 44 und 43', 44@
ist ein Kniehebelgelenkpaar, dessen eines Schenkelpaar 43, 43' mit dem Werkzeugunterteilträger
42 und dessen winkliges Schenkelpaar 44, 44' mit dem Pressenständer gelenkig verbunden
ist. Die Enden 45, 45' des winkligen Schenkelpaares 44, 44' sind ebenfalls gelenkig
mit den Verbindungsarmen 46, 46' verbunden, die auf eine Schubstange 47 wirken.
Die Schubstange ist im Lager 48 geführt und mit dem anderen Ende an der als Rollenträger
ausgebildeten Kapsel 49 befestigt. So, So' sind auf Zapfen der Kapsel49 laufende
Rollen, auf welche die auf der Kurbelwelle befestigte Kurvenscheibe 51 einwirkt.
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Die Wirkungsweise der Presse ist wie folgt: Die Kurvenscheibe
5, ist so ausgebildet und auf der Kurbelwelle angeordnet, daß die Presseaus
einer Stellung der Kurbel vor der oberen Totpunktlage in Gang gesetzt werden kann
(Abb. 6). Diese Anordnung hat den Vorteil, daß ein Teil des Rückhubs der Kurbel
ausgenützt wird, um den Pressentisch anzuheben. Bei der Bewegung der Kurbel aus
ihrer Stellung vor der oberen Totpunktlage in diese erfahren Preßstempel und Matrize
zwar eine gleichgerichtete Bewegung. Da aber durch die für die Tischbewegung gewählten
Übertragungselemente (Kurvenscheibe und Kniehebel) die Matrize erheblich rascher
bewegt wird wie der Preßstempel, so wird schon in diesem Bewegungsabschnitt der
Kurbel die angestrebte Annäherung von Stempel und Matrize zum Teil erreicht.
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Bei der in Abb.7 gezeigten Stellung der Kurbel 2, 3, 4 und der Kurvenscheibe
5i sind die Kniehebelgelenkpaare 43, 44 und 43', 44' vollkommen gestreckt und der
Block a gelocht. Bei der weiteren Bewegung der Kurbel in die Stellung der Abb. 8
bleiben die Kniehebelgelenkpa.are 43, 44 und 43', 44' gestreckt, während der Preßstempel
die Preßarbeit verrichtet, indem der von der Kurbel angetriebene Lochdornstößel
37 den Preßstempelträger 38 mit dem Preßstempel 7 vorwärts bewegt.
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In der Stellung der Abb. 8 und 9 hat die Kurbel die untere Totpunktlage
noch nicht erreicht. Damit nun der Preßstempel_ im letzten Hubabschnitt seine Bewegung
fortsetzen kann, ist es erforderlich, den Werkzeugträger i i unmittelbar beim Eintritt
der Kurbel in den letzten Hubabschnitt zu senken. Zu diesem Zweck ist die Kurve
5 i so ausgebildet, daß unmittelbar nach Beendigung des Auspressens die' Kapsel
49 gehoben wird. Das Anheben der Kapsel 49 hat zur Folge, daß die Kniehebelgelenkp-aare
43, 44, 43', 44' aus der Strecklage herausgebogen werden, wobei der Werkzeugunterteilträger
mit der Matrize gesenkt wird. Durch zweckentsprechende Ausbildung der Kurvenscheibe
kann man es einrichten, daß die Geschwindigkeit der rückläufigen Bewegung der Matrize
gleich oder größer ist als die Geschwindigkeit, mit der der Preßstempel seine Bewegung
im letzten der Preßarbeit folgenden Hubteil ausführt.