EP0467493A1 - Einrichtung zum Schwingschmieden - Google Patents

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EP0467493A1
EP0467493A1 EP91250177A EP91250177A EP0467493A1 EP 0467493 A1 EP0467493 A1 EP 0467493A1 EP 91250177 A EP91250177 A EP 91250177A EP 91250177 A EP91250177 A EP 91250177A EP 0467493 A1 EP0467493 A1 EP 0467493A1
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EP
European Patent Office
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piston
jaws
forging
vibratory
cylinder units
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EP91250177A
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Inventor
Ewald Feuerstacke
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Vodafone GmbH
Original Assignee
Mannesmann AG
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J7/00—Hammers; Forging machines with hammers or die jaws acting by impact
    • B21J7/02—Special design or construction
    • B21J7/18—Forging machines working with die jaws, e.g. pivoted, movable laterally of the forging or pressing direction, e.g. for swaging

Definitions

  • the invention relates to a device for vibratory forging acc. the preamble of claim 1.
  • DE-PS 1 171 245 discloses a stretch forging machine with oscillating jaws acting in opposite directions on a workpiece.
  • the vibrating jaws can be driven symmetrically by crank or eccentric drives.
  • the drive takes place via two drive links per oscillating jaw, which form a four-bar linkage, so that the oscillating jaws roll on the workpiece in the feed direction during their effective moving part.
  • a third drive link for each vibrating jaw causes the vibrating jaw and the workpiece to be advanced as well as the return stroke movement of the vibrating jaw. By shifting the suspension of the third link, the extent of the feed and return movements can be changed.
  • the movement of the vibrating jaws can be adjusted by changing the angular position, the eccentricity and the effective length of the eccentrics or cranks.
  • crank or eccentric drive proves to be disadvantageous, since the change in the movement path of the oscillating jaws is limited by the adjustment options of the cranks or eccentric.
  • the crank or eccentric drives with their drive links significantly increase the size of the forging device.
  • the play of the large number of joints negatively affects the forming result.
  • the invention has for its object to provide a device for vibratory forging with a high degree of reduction and small size, which allows a freely selectable adjustment of the path of movement of the vibrating jaws.
  • the arrangement of the piston-cylinder units designed as hydraulic cylinders between the oscillating jaws and in addition to the passage gap achieves a particularly space-saving design of the oscillating forging device.
  • the use of hydraulic cylinders in connection with a computer-aided control enables a freely selectable setting of the movement paths of the vibrating jaws that form the passage gap for the forged material.
  • the arrangement of the piston-cylinder unit with a clamping function between the other piston-cylinder units results in a minimum stroke with oscillating jaws rolling away. This results in a low power requirement for the cylinder.
  • the design of the vibratory forging device with a travel drive mounted on a guide rail enables direct hot forming (forging material temperature approx. 1000 ° C-1200 ° C) of the emerging flat product without applying disruptive forces in the direction of the resulting strand or spray material, especially in continuous casting plants or in devices for spray compacting.
  • the vibratory forging device is particularly suitable for slowly emerging flat products at speeds of around 2-6 m / min and achieves degrees of reduction of at least 60%.
  • the drive of the vibrating jaws in connection with the control enables the forming tools to be rolled in and against the direction of the forging in one work cycle. This is particularly advantageous when the forming tools are designed with circular contours.
  • the rolling motion of the oscillating jaws is particularly advantageously supported by the rolling plates arranged laterally on the oscillating jaws and engaging with one another via a bolt and an elongated hole.
  • FIG. 1 shows a side view of the oscillating forging device with two oscillating jaws 1, 1 'which are arranged in a mirror image of the direction of passage d.
  • the vibrating jaws 1, 1 'each consist of a tool carrier 2, 2' and a forming tool 3, 3 'attached to them.
  • two piston-cylinder units 5, 6 are provided on both sides for guiding the movement sequence of the oscillating jaws 1, 1 '. and a piston-cylinder unit 7 with a clamping function.
  • FIG. 1 shows a side view of the oscillating forging device with two oscillating jaws 1, 1 'which are arranged in a mirror image of the direction of passage d.
  • the vibrating jaws 1, 1 'each consist of a tool carrier 2, 2' and a forming tool 3, 3 'attached to them.
  • cylinders 5 to 7 arranged at the front in the drawing plane are shown.
  • the piston-cylinder units 5, 6 are articulated at the ends of their piston rods 8, 9 to the tool carrier 2 and via their cylinder housings 10, 11 to the tool carrier 3 '.
  • the articulation points of the piston-cylinder units 5, 6, viewed in the direction of passage d, are at the front and rear of the tool carriers 2, 2 '.
  • the piston cylinder 7 with clamping function is with its piston rod 12 on the tool carrier 2 and with its cylinder the housing 13 is articulated on the tool carrier 3 '.
  • Rolling plates 14, 14 ' are arranged on the side of the tool carriers 2, 2' next to and parallel to the forming tools 3, 3 '.
  • the rolling plates 14, 14 ' have the shape of right-angled triangles, the right-angled corners 15, 15' pointing to the passage gap 4 and overlapping. In the overlap area, the rolling plates 14, 14 'are connected in the area of their corners 15, 15' via a bolt 16.
  • the bolt 16 arranged on the sheet 14 engages in an elongated hole 17 running perpendicular to the tool carrier 2 in the sheet 14 '.
  • the clamping direction k of the piston-cylinder unit 7 with the clamping function cuts the passage gap 4 in the region of the bolt 16.
  • FIG. 2 shows a side view of the vibratory forging device with the driving device.
  • the piston-cylinder units 5, 6, 7 and the rolling plates 14, 14 ' are not shown.
  • the driving device essentially consists of a holding element 18 arranged laterally on the tool carriers 2, 2 'and designed as a sheet metal.
  • the holding element 18 is connected in the articulation points 22 of the piston-cylinder unit 7 with a clamping function to tool carriers 2, 2'.
  • the connection to the tool carrier 2 ' is again made via a bolt / slot connection as described in FIG. 1.
  • the holding element 18 is provided with rollers 19 between the tool carriers 2, 2 '.
  • the vibratory forging device can be moved on a guide rail 20 via the rollers 19. In the middle, the holding element 18 is connected to a reset cylinder 21 which is fixedly arranged on the guide rail 20.
  • the mode of operation of the vibratory forging device according to the invention is described below.
  • the forged product which is forcibly driven by driving rollers, enters the vibratory forging device when the forging jaws have moved apart and are opened at an angle to the incoming forging material. From this starting position, the subsequent sequence of movements can be broken down into the following steps.
  • the cycle time of the movement sequence just described is about 1-2 s. Since the guide cylinders are connected to a computer control via a path control and the clamping cylinders via a pressure control, the sequence of movements can also be changed as follows. Swinging back into the starting position without forging contact can be replaced by moving the vibrating jaws together again and then rolling them in the direction of travel. This is particularly advantageous if the contours of the oscillating jaws are in the form of a circular arc.
  • the computer control via the cylinders allows the gap-forming movement sequence of the vibrating jaws to be adapted to a wide variety of rolling conditions (rolling temperature, material type, degree of reduction, etc.).

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Forging (AREA)
  • General Preparation And Processing Of Foods (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Schwingschmieden, insbesondere zur Warmumformung von metallischen Flachprodukten, mit gegenüberliegend angeordneten, einen Durchlaufspalt für das Gut bildenden Schwingbacken mit konkav, gekrümmten Schmiedeflächen und mit Antriebsmitteln für die Schwingbacken. Um eine derartige Einrichtung mit hohem Reduktionsgrad und geringer Baugröße zu schaffen, die eine frei wählbare Einstellung der Bewegungsbahn der Schwingbacken erlaubt, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Antriebsmittel Kolben-Zylindereinheiten (5, 6, 7) sind, daß über jede Kolben-Zylindereinheit (5, 6, 7) die beiden Schwingbacken (1, 1') miteinander gelenkig verbunden sind und daß an den Schwingbacken (1, 1') ein von den Antriebsmitteln unabhängiges Halteelement (18) angeordnet ist. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Schwingschmieden gem. dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Aus der DE-PS 1 171 245 ist eine Streckschmiedemaschine mit gegenläufig auf ein Werkstück einwirkenden Schwingbacken bekannt. Die Schwingbacken sind durch Kurbel- oder Exzenterantriebe symmetrisch antreibbar. Der Antrieb erfolgt über zwei Antriebslenker je Schwingbacke, die ein Gelenkviereck bilden, so daß sich die Schwingbacken während ihres wirksamen Bewegungsteils auf dem Werkstück in Vorschubrichtung abwälzen. Ein dritter Antriebslenker je Schwingbacke bewirkt einen Vorschub der Schwingbacke und des Werkstückes sowie die Rückhubbewegung der Schwingbacke. Durch die Verlagerung der Aufhängung des dritten Lenkers läßt sich das Ausmaß der Vorschub- und Rückholbewegungen verändern. Das Bewegungsspiel der Schwingbacken ist über eine Veränderung der Winkelstellung, der Exzentrizität und der wirksamen Länge der Exzenter oder Kurbeln einstellbar.
  • Der Antrieb der Streckschmiedemaschine durch einen Kurbel- oder Exzenterantrieb erweist sich als nachteilig, da die Änderung der Bewegungsbahn der Schwingbacken durch die Einstellmöglichkeiten der Kurbeln oder Exzenter begrenzt ist. Die Kurbel- oder Exzenterantriebe mit ihren Antriebslenkern erhöhen die Baugröße der Schmiedeeinrichtung wesentlich. Außerdem beeinflußt das Spiel der Vielzahl der Gelenke das Umformergebnis negativ.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Schwingschmieden mit hohem Reduktionsgrad und geringer Baugröße zu schaffen, die eine frei wählbare Einstellung der Bewegungsbahn der Schwingbacken erlaubt.
  • Gelöst wird die Aufgabe durch eine gattungsgemäße Einrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1. Die kennzeichnenden Merkmale der Unteransprüche 2 bis 6 stellen vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Einrichtung dar.
  • Erfindungsgemäß erzielt die Anordnung der als Hydraulikzylinder ausgebildeten Kolben-Zylindereinheiten zwischen den Schwingbacken und neben dem Durchlaufspalt eine besonders platzsparende Ausgestaltung der Schwingschmiedeeinrichtung. Die Verwendung von Hydraulikzylindern in Verbindung mit einer rechnergestützten Steuerung ermöglicht eine frei wählbare Einstellung der den Durchlaufspalt für das Schmiedegut bildenden Bewegungsbahnen der Schwingbacken. Aus der Anordnung der Kolben-Zylindereinheit mit Klemmfunktion zwischen den weiteren Kolben-Zylindereinheiten ergibt sich ein Minimum an Hub bei sich abwälzenden Schwingbacken. Hieraus resultiert ein niedriger Leistungsbedarf des Zylinders.
  • Die Ausgestaltung der Schwingschmiedeeinrichtung mit einem Fahrantrieb reitend auf einer Führungsschiene ermöglicht insbesondere bei Stranggießanlagen oder bei Einrichtungen zum Sprühkompaktieren eine direkte Warmumformung (Schmiedeguttemperatur etwa 1000°C-1200°C) des austretenden Flachproduktes ohne störende Kräfte in Richtung des entstehenden Stranges oder Sprühgutes aufzubringen. Die Schwingschmiedeeinrichtung eignet sich besonders für langsam austretende Flachprodukte bei Geschwindigkeiten von etwa 2-6 m/min und erzielt Reduktionsgrade von mindestens 60 %. Der Antrieb der Schwingbacken in Verbindung mit der Steuerung ermöglicht ein Abwälzen der Umformwerkzeuge in und gegen Durchlaufrichtung des Schmiedegutes in einem Arbeitszyklus. Dies ist besonders von Vorteil, wenn die Umformwerkzeuge mit kreisbogenförmigen Konturen ausgebildet sind. Die Abwälzbewegung der Schwingbacken wird besonders vorteilhaft von den seitlich an den Schwingbacken angeordneten, über einen Bolzen und ein Langloch ineinandergreifenden Abrollblechen unterstützt.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1 eine Seitenansicht der Schwingschmiedeeinrichtung,
    • Figur 2 eine Seitenansicht der Schwingschmiedeeinrichtung mit der Fahrvorrichtung.
  • In Figur 1 ist eine Seitenansicht der Schwingschmiedeeinrichtung mit zwei etwa zur Durchlaufrichtung d spiegelbildlich angeordneten Schwingbacken 1, 1' dargestellt. Zur besseren Übersichtlichkeit Ist in dieser Figur die Fahrvorrichtung nicht dargestellt. Die Schwingbacken 1, 1' bestehen jeweils aus einem Werkzeugträger 2, 2' und einem daran befestigten Umformwerkzeug 3, 3'. Die Umformwerkzeuge 3, 3' begrenzen mit ihren konkav gekrümmten Schmiedeflächen einen Durchlaufspalt 4. An den Werkzeugträgern 2, 2' sind in Durchlaufrichtung d gesehen an beiden Seiten jeweils zwei Kolben-Zylindereinheiten 5, 6 für die Führung des Bewegungsablaufs der Schwingbacken 1, l' und eine Kolben-Zylindereinheit 7 mit Klemmfunktion angeordnet. In der Figur 1 sind nur die in der Zeichenebene vorne angeordneten Zylinder 5 bis 7 dargestellt. Die Kolben-Zylindereinheiten 5, 6 sind mit den Enden ihrer Kolbenstangen 8, 9 mit dem Werkzeugträger 2 und über ihre Zylindergehäuse 10, 11 mit dem Werkzeugträger 3' gelenkig verbunden. Die Anlenkpunkte der Kolben-Zylindereinheiten 5, 6 liegen in Durchlaufrichtung d gesehen vorne und hinten an den Werkzeugträgern 2, 2'. Der Kolben-Zylinder 7 mit Klemmfunktion ist mit seiner Kolbenstange 12 an dem Werkzeugträger 2 und mit seinem Zylindergehäuse 13 an dem Werkzeugträger 3' gelenkig angeordnet. An den Werkzeugträgern 2, 2' sind neben und parallel zu den Umformwerkzeugen 3, 3' seitlich Abrollbleche 14, 14' angeordnet. Die Abrollbleche 14, 14' haben die Form rechtwinkliger Dreiecke, wobei die rechtwinkligen Ecken 15, 15' zum Durchlaufspalt 4 hinweisen und sich überlappen. In den Überlappungsbereich sind die Abrollbleche 14, 14' im Bereich ihrer Ecken 15, 15' über einen Bolzen 16 verbunden. Der an dem Blech 14 angeordnete Bolzen 16 greift in ein senkrecht zum Werkzeugträger 2 im dem Blech 14' verlaufendes Langloch 17 ein. Die Klemmrichtung k der Kolbon-Zylindereinheit 7 mit Klemmfunktion schneidet den Durchlaufspalt 4 in Bereich des Bolzens 16.
  • Figur 2 zeigt eine Seitenansicht der Schwingschmiedeeinrichtung mit der Fahrvorrichtung. Die Kolben-Zylindereinheiten 5, 6, 7 und die Abrollbleche 14, 14' sind nicht dargestellt. Die Fahrvorrichtung besteht in wesentlichen aus einem seitlich an den Werkzeugträgern 2, 2' angeordneten als Blech ausgebildeten Halteelement 18. Das Halteelement 18 ist in den Anlenkpunkten 22 der Kolben-Zylindereinheit 7 mit Klemmfunktion mit Werkzeugträgern 2, 2' verbunden. Die Verbindung mit dem Werkzeugträger 2' erfolgt wiederum über eine wie in Fig. 1 beschriebene Bolzen/Langloch-Verbindung. Zwischen den Werkzeugträgern 2, 2' ist das Halteelement 18 mit Rollen 19 versehen. Über die Rollen 19 ist die Schwingschmiedeeinrichtung auf einer Führungsschiene 20 verfahrbar. In der Mitte ist das Halteelement 18 mit einem fest an der Führungsschiene 20 angeordneten Rücksetzzylinder 21 verbunden.
  • Nachfolgend wird die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Schwingschmiedeeinrichtung beschrieben. Das insbesondere über Treibrollen zwangsangetriebene Schmiedegut tritt bei auseinandergefahrenen und in Winkelstellung zum einlaufenden Schmiedegut hin geöffneten Schmiedebakken in die Schwingschmiedeeinrichtung ein. Aus dieser Ausgangsstellung heraus läßt sich der anschließende Bewegungsablauf in die folgenden Schritte aufgliedern.
    • - Zusammenfahren der Schwingbacken unter Verformung des Schmiedegutes
    • - Abwälzen der Schwingbacken auf dem Schmiedegut gegen die Durchlaufrichtung desselben
    • - Auseinanderfahren der Schwingbacken
    • - Verfahren der Schwingschmiedeeinrichtung gegen die Durchlaufrichtung
    • - Zurückschwingen der Schmiedebacken in die Ausgangsstellung ohne Kontakt mit dem Schmiedegut.
  • Die Zykluszeit des gerade beschriebenen Bewegungsablaufs beträgt etwa 1-2 s. Da die Führungszylinder über eine Wegregelung und die Klemmzylinder über eine Druckregelung mit einer Rechnersteuerung verbunden sind, läßt sich der Bewegungsablauf auch wie folgt abändern. Das Zurückschwingen ohne Schmiedegutkontakt in die Ausgangsstellung kann durch ein erneutes Zusammenfahren der Schwingbacken und einem darauffolgenden Abwälzen in Durchlaufrichtung ersetzt werden. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn die Konturen der Schwingbacken kreisbogenförmig sind. Außerdem erlaubt die Rechnersteuerung über die Zylinder den spaltbildenden Bewegungsablauf der Schwingbacken beliebig an die verschiedensten Walzbedingungen (Walztemperatur, Werkstoffart, Reduktionsgrad usw.) anzupassen.

Claims (6)

1. Einrichtung zum Schwingschmieden, insbesondere zur Warmumformung von metallischen Flachprodukten, mit gegenüberliegend angeordneten, einen Durchlaufspalt für das Gut bildenden Schwingbacken mit konkav gekrümmten Schmiedeflächen und mit Antriebsmitteln für die Schwingbacken,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Antriebsmittel Kolben-Zylindereinheiten (5, 6, 7) sind, daß über jede Kolben-Zylindereinheit (5, 6, 7) die beiden Schwingbacken (1, 1') miteinander gelenkig verbunden sind und daß an den Schwingbacken (1, 1') ein von den Antriebsmitteln unabhängiges Halteelement (18) angeordnet ist.
2. Einrichtung zum Schwingschmieden nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß Kolben-Zylindereinheiten (5, 6,) zur Führung des Bewegungsablaufes in Durchlaufrichtung (d) gesehen seitlich und in den Eckpunkten der Schwingbacken (1, 1') angeordnet sind und daß außerhalb des Durchlaufspalts (4) zwischen den Kolben-Zylindereinheiten (5, 6) Kolben-Zylindereinheiten (7) mit Klemmfunktion angeordnet sind.
3. Einrichtung zum Schwingschmieden nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kolben-Zylindereinheiten (7) mit Klemmfunktion derart zwischen den Kolben-Zylindereinheiten (5, 6) angeordnet sind, daß ihr Kolbenhub während des Bewegungsablaufes der Schwingbacken (1, 1') minimal ist.
4. Einrichtung zum Schwingschmieden nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schwingbacken (1, 1') aus Werkzeugträgern (2, 2') und daran befestigten Umformwerkzeugen (3, 3') bestehen, daß die Kolben-Zylindereinheiten (5, 6) und die Kolben-Zylindereinheiten (7) mit Klemmfunktion jeweils einerseits über ihre Kolbenstangen (8, 9, 12) und andererseits über ihr Zylindergehäuse (10, 11, 13) mit den Werkzeugträgern (2, 2') verbunden sind.
5. Einrichtung zum Schwingschmieden nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß in Durchlaufrichtung (d) gesehen an beiden Seiten der Schwingbacken (1, 1') Abrollbleche (14) parallel zueinander angeordnet sind, daß die Abrollbleche (14, 14') in Höhe des Durchlaufspalts (4) über einen Bolzen (16) und ein Langloch (17) miteinander verbunden sind.
6. Einrichtung zum Schwingschmieden nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Halteelement (18) in den Anlenkpunkten (22) der Kolben-Zylindereinheit (7) mit Klemmfunktion gelenkig mit den Werkzeugträgern (2, 2') verbunden ist, daß das Blech (18) zwischen den Werkzeugträgern (2, 2') mit Rollen (19) versehen ist und daß die Rollen (19) auf einer Führungsschiene (20) verfahrbar sind.
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ATE102515T1 (de) 1994-03-15
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