DE2303451C2 - Vorrichtung zum Schmieden von Kurbelwellen, Flanschwellen u.dgl. mittels einer Schmiedepresse - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Schmieden von Kurbelwellen, Flanschwellen u. dgl. mittels einer Schmiedepresse, bei der zwischen getrennten Ober- und Unterklemmwerkzeugen ein geteiltes Versetzungswerkzeug zur Herstellung einer Kröpfung angeordnet ist und die Träger Aer oberen Klemm- und Stauchwerkzeughälften an einem beweglichen, oberen Querhaupt gelagert und die Träger der unteren Klemm- und Stauchwerkzeughälften mittels Lenker am feststehenden Quer- oder Fundamentholm angelenkt sind, wobei die beiden Werkzeughälften in Klemmstellung in Formschluß miteinander treten und unter der Wirkung des sich abwärts bewegenden Querhauptes in Achsrichtung des Werkstückes zum Stauchen gemeinsam kniehebelartig angetrieben sind.

Bei einer bekannten Schmiedepresse (DT-AS 260 932) zum aufeinanderfolgenden Pressen der Hübe einer mehrhubigen Kurbelwelle aus einer glatten Stange, die zwischen den einzelnen Preßsiellen axial ver schoben und gegebenenfalls um den Winke! der Kurbelhubstellungen gedreht werden kann, sind im Schmiedepressenrahmen zwei einander gegenüberliegendc hydraulische Hauptantriebe gelagert, die auf je ein geteiltes Stauchgesenk mit Schließdruckgeber wirken. Mindestens einer der Hauptantriebe ist mit einem den Stauchdruck übertragenden Laufholm versehen, wobei zwischen den Stauchgesenken ein hydraulisch

ίο angetriebenes Biegegesenk für den Kurbelzapfen angeordnet ist. Die Hauptantriebe drücken über halbrunde Abstandshülsen auf die Stauchgesenke, wobei zur Anlage an ein Stirnende der Stange im Laufholm des einen Hauptantriebs ein einstellbarer Anschlag angebracht ist. Es handelt sich bei dieser Schmiedepresse um eine Spezialpresse ausschließlich zum Schmieden von Kurbelwellen u. dgl. Die Länge der zu schmiedenden Kurbelwelle ist dadurch beschränki:, daß der Rohling und die fertige Kurbelwelle maximal die Länge der Abstandshülsen besitzen kann. Mit solchen langen Abstandshülsen ergeben sich zugleich lange Zugstangen, die gemeins-am mit den Abstandshülsen die gesamte Zugkraft übertragen müssen, was bei diesen Längen zu erheblichen Auffederungen führt. Ferner muß die Vorrichtung für das Schmieden einer Kurbelwelle mehrmals umgebaut werden. Für das Schmieden der ersten, der mittleren und der letzten Kröpfung sind jeweils verschiedene Gesenkeinsätze notwendig. Insbesondere weist das Durchsetzungswerkzeug einen vom Stauchwerkzeug völlig unabhängigen Antrieb auf, wobei nur dadurch die Unabhängigkeit von Stauch- und Durchsetzungshub gegeben ist. Auch die DT-AS 1 049 201 beschreibt eine Schmiedepresse für Kurbelwellen, bei der es sich um eine auf Kurbelwellen abgestimmte Spezialeinrichtung handelt und nicht um eine Vorrichtung, die bei normalen Schmiedepressen verwendet werden kann. Bei d»r bekannten Kurbelwellen-Schmiedepresse wird die Unabhängigkeit von Stauch- und Durchsetzungshub durch vollkommen getrennte Antriebe mit eigener Steuerung erreich). Hierbei ist während des Pressenhubes eine Steuerung für das Verhältnis von Stauch- und Durchsetzungshub notwendig.

Die deutsche Gebrauchsmusterschrift 6 606 417 beschreibt eine Vorrichtung für das Stauchen länglicher Werkstücke auf Schmiedepressen, bei der zwischen zwei getrennten Ober- und Unterwerkzeugen ein weiterer Werkzeugsatz zum Biegen, insbesondere zum Herstellen von Kurbelhüben, angeordnet ist. Die Oberwerkzeuge sind über Gelenkhebel schwenkbar an einer am Pressenstößel vorgesehenen Zwischenplatte abgestützt und die Unterwerkzeuge gegenüber dem Pressentisch quer zur Richtung des Pressenstößelhubes vorn horizontal oder mittels Gelenkhebel schwenkend beweglich angeordnet. Hierbei sind die Ober- und Unterwerkzeuge als Klemmbacken mit Formschluß ausgebildet. Die Gelenkhebel sind auf der Rückseite der Oberwerkzeuge, gegebenenfalls Unterwerkzeuge und beidseitig walzenpfannenartig gelagert sowie mittels Laschen verbunden. Bei dieser bekannten Vorrichtung wird zwar die Umformarbeit sowohl für das Stauchen als auch für das Durchsetzen vom Stößel einer normalen Presse übernommen. Hierbei ist jedoch die Unabhängigkeit von Stauch- und Durchsetzungshub nicht gegeben, da die Winkelstellung der Gelenkhebel für die Zerlegung in Stauch- und Klemmkraft maßgebend ist und diese Kräfte in einem bestimmten Verhältnis zueinander stehen müssen. Das Verhältnis von Stauch- und Durchsetzungshub kann dabei nur in sehr engen Gren-

/.cn variiert werden. Für eine Veränderlichkeit von Stauch- und Durchsetzungshub sind bei der Vorrichtung der Gebrauchsmusterschrift keine baulichen Voraussetzungen geschaffen. Das Verhältnis des Stauch- und Durchsetzungshubes ist konstant Ferner ist die Anordnung so getroffen, daß für den zweiten Hub eine leistungsfähige Antriebseinheit benötigt wird, die in der Praxis auf den Anbau einer kompletten querliegenden Presse hinausläuft.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zum Schmieden von Kurbelwellen u.dgl. mittels einer Schmiedepresse zu schaffen, die für einen größeren Abmessungsrahmen durch eine einfache Einstellung des Stauch- und des Ourchsetzungshubes universell verwendbar ist und bei der die beiden Einstellungen für den Stauchhub und den Durchsetzungshub unabhängig voneinander sind. Bei der Schiniedevorrichtung der anfangs genannten Art zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, daß die Träger der oberen und unteren Klemm- oder Stauchwerkzeughälften einen direkien hydraulischen Klemmantrieb aufweisen, daß die oberen und unteren Klemm- oder Stauchwerkzeughälften gegenüber ihren Trägern horizontal verschiebbar gelagert sind und die unteren Klemm- oder Stauchwerkzeughälften mittels weiterer Lenker mit einem zusätzlichen beweglichen Hilfsquerhaupt gelenkig verbunden sind, wobei das Hilfsquerhaupt auswechselbare Zwischenstücke trägt.

Durch eine solche Ausbildung der Schmiedevorrichtung für Kurbelwellen u. dgl. kann das Verhäl'nis des Stauchhubes zum Versetzungshub beliebig geändert werden, und die beiden Einstellungen für den Stauchhub und den Durchsetzungshub sind völlig unabhängig voneinander. Die Winkellage der Lenker ist in einem sehr weiten Bereich frei wählbar, da die Klemmkraft von der Winkellage der Lenker unabhängig ist. Doppelhebel kommen in Fortfall, da die Klemmbacken durch die Träger geführt sind und somit nicht aus ihrer horizontalen Lage kippen können. Es ist die Schmiedepresse in einem größeren Abmessungsrahmen universeil verwendbar, ohne daß teure und wesentliche Vorrichtungsteile ausgewechselt werden müssen. Das zusätzliche Hilfsquerhaupt ermöglicht es, daß durch Auflegen verschieden hoher Zwischenstücke auf das Hilfsquerhaupt die Größe des Versetzungshubes auf einfaehe Weise bestimmt werden kann, ohne daß die Größe des Stauchhubes beeinflußt wird. Die Gleitflächen der verschiebbaren Klemmbacken werden nur von der Klemmkraft belastet, während die Kraft des Werkzeuges des Versetzungsträgers und die Vertikalkomponeiite der Stauchkraft von den Kniehebelgesiängen aufgenommen werden. Die Versetzungskrafi des Versetzungsträgers erzeugt in Verbindung mit den weiteren Lenkern der Kniehebelgestänge eine Horizontalkomponenle, die die Stauchkraft vergrößert, während die Vertikalkomponenten sich gegenseitig aufheben. Die unteren Klemmzylinder des Klemmantriebs erfüllen hierbei eine doppelte Funktion, nämlich das Klemmen des Werkstückes während des Stauchvorganges, und ferner läßt sich mit diesen die Größe des Stauchhubes durch Festlegung der Anfangswinkelstellung der Kniehebelgestänge bestimmen, ohne daß die Größe des Versetzungshubes beeinflußt wird. Auch die oberen Klemmzylinder des Klemmantriebs erfüllen eine Doppclfunktion, die in dem Klemmen des Werkstückes während des Stauchvorganges und in dem Niederhalten und Klemmen des Werkstückes beim Herausziehen des Versetzungswerkzeuges besteht. Dadurch ist zugleich das Rückzugsproblem auf einfache Weise gelöst, indem die Klemmbacken das Werkstück erst nach Herausziehen des Versetzungswerkzeuges freigeben. Bei der Durchführung der Kröpfung des Werkstückes bewegen sich das obere Verictzungswerkzeug und das untere Versetzungswerkzeug in senkrechter Richtung. Hierbei führt das obere Versetzungswerkzeug einen Hub aus, der dem zweifachen Weg des unteren Versetzungswerkzeuges entspricht. Dieses Versetzungswerkzeug senkt sich dabei um den Weg des Kurbelradius ab, während das obere Versetzungswerkzeug den doppelten Weg dieses Radius zurücklegt. Dadurch ist bei gegebener Uniformarbeit eine Verdoppelung des Pressenstößelweges gegeben, die eine Halbierung der benötigten Preßkraft bedeutet.

Das Hilfsquerhaupt ist vorteilhaft als geschlossener Rahmen ausgebildet und wird längs von Vertikalführungen geführt. Hierbei können die Säulen der Schmiedepresse zugleich die Vertikalführungen für das Hilfsquerhaupt abgeben. Das Hilfsquerhaupt kann aber auch an selbständigen Vertikalführungen angeordnet sein. Die Zwischenstücke werden zweckmäßig mittels der Vertikalführungen bzw. Säulen geführt und werden dadurch in ihrer Lage gesichert. Die oberen Träger können außenliegende Anschläge für die oberen Klemm- oder Stauchwerkzeughälften aufweisen, was an sich bekannt ist (US-PS 3 373 593).

Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels nachstehend erläutert.

F i g. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung gemäß der Erfindung auf einer Schmiedepresse in Ansicht, zum Teil im Schnitt und im Schema;

F i g. 2 bis 6 stellen die Schmiedepresse und die Vorrichtung der F i g. I in verschiedenen Arbeitsphasen dar, wobei die F i g. 1 bis 4 die Presse bei Absenken des Pressenstößels und F i g. 5 und 6 die Schmiedepresse in zwei verschiedenen Phasen der Rückzugsbewegung des Pressenstößels veranschaulichen;

F i g. 7 stellt eine Seitenansicht der Schmiedepresse entsprechend der Stellung der F i g. 4 schematisch dar.

Die Schmiedepresse zum Schmieden von Kurbelwellen u.dgl. ist eine hydraulische Vier-Säulen-Presse mit den Säulen la, ib. lc, id und einem oberen Querhaupt 2, das mit dem (nicht dargestellten) Pressenstößel fest verbunden ist, sowie mit einem unteren Querhaupt 3. das fest auf einem (nicht dargestellten) Pressentisch montiert ist. Das obere Querhaupt 2 ist längs der Säulen la bis id in bekannter Weise gleitend geführt. Das obere Querhaupt 2 weist hydraulische Zylinder 4a, \b auf, in denen Kolben 5a, 5b hydraulisch betätigt werden, mit denen der Träger 6 für die Werkzeuge fest verbunden ist. Dieser Träger trägt Klemm- und Stauchwerkzeughälften 7a, 7b, die zu dem Träger 6 quer verschiebbar sind. Mit dem Querhaupt 2 ist das Versetzungswerkzeug 8 fest verbunden. Vorteilhaft ist das Versetzungswerkzeug an dem Querhaupt 2 auswechselbar angeordnet. Die untere Stellung des Trägers 6 isi durch eine (nicht dargestellte) Hubbegrenzung, ζ. Β einen Anschlag, festgelegt.

Das untere fest gelagerte Querhaupt 3 weist ebenfalls Zylinder 9a, 9b auf, in denen Kolben 10, 10a vorgesehen sind, mit denen der untere Träger 11 für die Werkzeughälfien fest verbunden ist. Dieser Traget trägt Klemm- und Stauchwerkzeughälften 12a und 12Ö die wie die oberen Werkzeughälften auf Gleitflächer 13 quer verschiebbar gelagert sind. Mit dem unterer Träger 11 ist der untere Teil des Versetzungswerkzeu-

ges, d. h. der Amboß 14, fest verbunden, der mit dem Träger 11 ein Stück bilden kann.

An den Säulen la, 16, lc, Idist ein Hilfsquerhaupi 15 gleitend gelagert, das über Kniehebelgestänge 16;i, 166 bzw. 17.-ι, 176 mit dem unteren fest angeordneten Querhaupt 3 in Verbindung steht. Die Lenker 16./, 16b bzw. 17;i, 176 der Kniehebelgestänge sind um eine gemeinsame Achse 18 bzw. 19 gelagert und in den unteren Klemmbacken 12 und 126 gemeinsam angelcnkt. Die oberen Lenker 16a und 17a sinJ bei 20 und 21 in dem Hilfsquerhaupt 15 und die unteren Lenker 166 und 176 bei 22 und 23 in dem unteren fest angeordneten Querhaupt 3 schwenkbar gelagert. Mit 24a und 246 sind Zwischenstücke bezeichnet, die auf das Hilfsquerhaupt 15 aufgesetzt werden können und zweckmäßig durch die Säulen geführt weiden. Die Zwischenstücke sind auswechselbar angeordnet und können durch unterschiedlich hohe, andere Zwischenstücke ersetzt werden.

Ausgehend von der Stellung der Teile der F i g. 1 befindet sich das obere Querhaupt 2 in seiner oberen Stellung, und die oberen Kolben 5a. 56 der Klemmzylindcr 4a, 46 sind ausgefahren. Die oberen Klemmbacken 7a, 76 liegen an ihren Anschlägen 6c, 6c/ an, die verstellbar, z. B. mittels einer Schlittenführung od. dgl., angeordnet sein können. Die Kolben 10a, 106 der unteren Klemmzylindcr 9a, 96 sind ebenfalls auf ein vorbestimmtes Maß ausgefahren. Die Höhenlage des unteren Trägers 11 bestimmt im Zusammenwirken mit den Knichcbelgestängen 16a, 166: 17a, 176 sowohl die horizontale als auch die vertikale Lage der unteren Klemm- und Stauchwerkzeughälften 12a, 126. In diesen ist der zu bearbeitende Rohling 25 eingelegt, der bereits ein gekröpftes Teil 25a besitzt. Die dargestellte Ausgangsstellung der unteren Klemmzylinder 9a, 10a; 96. 106 bestimmt die Größe des Stauchhubes.

Danach wird das obere Querhaupt 2 durch den Pressenstößel abgesenkt. Die oberen Klemm- und Stauchwerkzcughälftcn 7a, 76 greifen in die unteren Klcmm- und Stauchwerkzeughälftcn 12. 126 formschlüssig ein und klemmen das Werkstück 25 fest (F i g. 2).

Durch weiteres Absenken des oberen Querhauptes 2 setzt das Versetzungswerkzeug 8 auf das Werkstück 25 auf und beginnt mit dem Versetzen an dem mittleren eingespannten Teil des Werkstückes 25. Außerdem setzt das obere Querhaupt 2 auf die Zwischenstücke 24a, 246 auf, die von dem an den oberen Lenkern 16a, 17a der Kniehebelgestänge befestigten Hilfsquerhaupt 15 getragen werden. Es wird nunmehr das Hilfsquerhaupt 15 durch das obere Querhaupt 2 mitgenommen. wobei das Hilfsquerhaupt 15 seinerseits die Kniehebelgestänge 16a, 166; 17a, 176 betätigt. Dadurch werden die Klemm- und Stauchwcrkzcughälfien 7a, 12a und 76, 126 gegeneinander zusammengeführt, wobei die oberen Werkzcughälften 7a, 76 durch entsprechenden Eingriff in die unteren von den unteren Werkzcughälften 12a, 126 mitgenommen werden. Auf diese Weise kommt der Stauchhub zustande, wobei zugleich die gesamte Kröpfung mit dem Hubzapfen und den beiden Wangen erzeugt wird. Der Beginn der Stauchbewegung hängt bei gegebener Stellung der Kniehebelgestänge 16a. 166: 17a, 176 somit von der Dicke der Zwischenstücke 24a, 246 ab, während die Größe des Stauchhubes nur von der Stellung der Klemmzylindcr 9a. 10a; 96. 106 abhängig ist. Die Größe des Versetzungshubes mittels der Versetzungswerkzeuge 8. 14 steht in Abhängigkeit von der Dicke der Zwischenstükke 24a. 246.

In Fig.4 ist die Stellung der Teile veranschaulicht, bei der der Pressenstößel und damit das obere Quer-

ao haupt 2 die tiefste Stellung erreicht haben. Der Preßvorgang ist beendet. Die Klemm- und Stauchwerkzeughälften 7a, 12a und 76, 126 sind am Amboß 14 angefahren. Nunmehr werden die unteren Klemmzylindcr 9a. 10a, 96,106 entspannt.

Daraufhin fährt das obere Querhaupt 2 nach oben und zieht das Versetzungswerkzeug 8 aus der neugeschmicdcten Kröpfung der Kurbelwelle heraus, während die oberen Kiemmzylindcr 4a, 5a, 46. 56 durch entsprechende Regelung des Hydraulikdruckes das Werkstück weiterhin eingespannt halten. Sie wirken gleichzeitig als Niederhalter, indem sie die Klemmbakken 7a, 76 in ihrer unteren Stellung halten (F i g. 5).

Erst nach Herausziehen des Vcrseizungswerkzeuges 8 erreichen die oberen Klemmzylindcr 4a. 5a, 46. 56 ihre Endstellung. Bei weiterem Hochfahren des oberen Querhauptes 2 geben die oberen Werkzcughälften 7a, 76das Werkstück frei (F i g. 6).

Das Werkstück wird nunmehr aus der Schmiedepresse herausgenommen und nach Aufwärmen tür die Herstellung einer weiteren Kurbclkröpfung in die Schmiedepresse bei der Stellung der Teile nach F i g. I mit entsprechender Versetzung eingelegt, wobei die Werkzcughälften 7a. 76 jeweils nach außen an die Anschläge 6c. 6d zurückgeführt worden sind. Das Arbeitsspiel kann dann von neuem beginnen..

Bei geeigneter Größe der Klemmzylinder kann die beim Preßvorgang durch die Kolben der Klemmzylinder verdrängte Hydraulikflüssigkeit dem System der Presse zugeführt werden, um Energie in gewissem MaH zurückzugewinnen.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

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Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Schmieden von Kurbelwellen, Flanschwellen u.dgl. mittels einer Schmiedepresse, bei der zwischen getrennten Ober- und Untcrklemmwerkzeugen ein geteiltes Versetzungswerkzeug zur Herstellung einer Kröpfung angeordnet ist und die Träger der oberen Klemm- und Stauchwerkzeughälften an einem beweglichen, oberen Querhaupt gelagert und die Träger der unteren Klemm- und Stauchwerkzeughälften mittels Lenker am feststehenden Quer- oder Fundamentholm angelenkt sind, wobei die beiden Werkzeughälften in Klemmstellung in Formschluß miteinander treten und unter der Wirkung des sich abwärts bewegenden Qnerhauptes in Achsrichtung des Werkstückes zum Stauchen gemeinsam kniehebelartig angetrieben sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Träger (6, 11) der oberen und unteren Klemmoder Stauchwerkzeughälften (7a, 7b, 12a, 126) einen direkten hydraulischen Klemmantrieb (4a, 5a und Ab, 5b sowie 9a, 10a und 9b, 106) aufweisen, daß die oberen und unteren Klemm- oder Stauchwerkzeughälften (7a, 7b, 12a, 126) gegenüber ihren Trägern (6, 11) horizontal verschiebbar gelagert sind und die unteren Klemm- oder Stauchwerkzeughälften (12.3, t2b) mittels weiterer Lenker (16a, 17a) mit einem zusätzlichen beweglichen Hilfsquerhaupt (15) gelenkig verbunden sind, wobei das Hilfsquerhaupt (15) auswechselbare Zwischenstücke (24a, 24b) trägt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hilfsquerhaupt (15) als geschlossener Rahmen ausgebildet und längs von Vertikalführungen geführt ist, wobei die Säulen (la, \b, lc, Id) der Schmiedepresse als Vertikalführungen verwendbar sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenstücke (24a, 246) mittels der Vertikalführungen bzw. Säulen geführt und in ihrer Lage gesichert sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die oberen Träger (6) außenliegende Anschläge (6c, 6d) für die oberen Klemm- oder Stauchwerkzeughälften (7a, 7b) aufweisen.