Drückmaschine

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Drückmaschine (1) zum Abstreckdrücken insbesondere solcher hohlzylindrischer Werkstücke (2), die Schwankungen in der Wandstärke aufweisen. Die unbearbeiteten Werkstücke werden auf einen Abstreckdorn (8) aufgesteckt. Zum Ausgleich der Wandstarkenunterschiede kann entweder der Dorn (8) in radialer Richtung verschiebbar gelagert sein oder die Rollen (28,29,30) sind in ihrer Summe in radialer Richtung verschiebbar, während der Abstand der Rollen untereinander praktisch unverändert bleibt. Bei radialer Verschiebung des Doms sind in einer Querebene zur Drehachse (19) der Arbeitsspindel (4) parallele, ebene Flächen (22,23,24,25) vorgesehen, zwischen denen die Verschiebung des Dorns stattfindet. Der Außenmantel des Werkstücks wird bei dieser Lösung durch die Drückrollen zur Drehachse (19,21) von Maschinenspindel (4) und Reitstock (5) zentriert.
Bei radialverschiebbarer Ausbildung der Rollenhalter werden diese hydraulisch angestellt. Die kolbenstangenseitigen Kammern der Zylinder und die zylinderbodenseitigen Kammern der Zylinder sind jeweils untereinander kurzgeschlossen. Der Abstreckdorn ist starr und zentrisch zu der Drehachse und dem Reitstockzentrum eingespannt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Drückmaschine nach dem Oberbegriff von Anspruch 1).

[0002] Die abzustreckenden Hohlzylinder weisen oft eine unterschiedliche Wandstärke auf. Beim anschließenden Abstreckdrücken auf einer Drückbank, wobei der z.B. fließgepreßte Rohling mit seiner Bohrung auf einem zur Maschinenmitte zentrierten Abstreckdorn aufgenommen wird, läuft die äußere Mantelfläche des Hohlzylinders exzentrisch um. Die Drückrollen, die mit hoher Kraft den Hohlzylinder abstrecken, müßten an verschiedenen Um-fangsstellen unterschiedliche Volumina des Hohlzylinders verdrängen. Dadurch werden beim Drücken in der Drückmaschine hohe Kräfte und Verformungen hervorgerufen, die starke Belastungsüberhöhungen hervorrufen. Diese überlastungen führen zu vorzeitigem und erhöhtem Verschleiß an der Drückmaschine.

[0003] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die pulsierenden Verformungen an der Drückmaschine zu vermeiden.

[0004] Die Lösung dieser Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 wiedergegeben. Durch diese Maßnahme wird nicht, wie üblich die innere hohlzylindrische Fläche des Werkstücks auf Maschinenmitte zentriert, sondern der äußere Zylinder.

[0005] Das Zentrieren des Werkstücks erfolgt nicht durch Zentrieren des Abstreckdorns, sondern durch eine Zentrierung des Werkstücks selbst durch die Drückrollen. Diese Zentrierung ist während der Bearbeitung selbsteinstellend. Wenn sich die Wandstärkenunterschiede über die Länge des abzustreckenden Werkstücks verändern, justieren die Drückrollen das Werkstück automatisch nach.

[0006] Diese automatische Justierung erfordert eine leichte Verschiebbarkeit des Abstreckdorns in radialer Richtung. Es müssen Maßnahmen getroffen werden, um die Verschiebbarkeit der in Anspruch 2 erwähnten Flächen gegenüber den Gleitreibungsbeiwerten bekannter Werkstoffe zu verbessern. Die Radialverschiebung des Abstreckdorns gibt insofern besondere Probleme auf, als die axiale Spannkraft zum Einspannen des Abstreckdorns zwischen der Arbeitsspindel und dem Reitstock sehr groß sein muß. Die daraus resultierende Reibkraft gilt es zu überwinden, um eine radiale Verschiebung des Abstreckdornes zu erreichen. Es kommt hinzu, daß die Supporte einen großen Platzbedarf haben, so daß der eigentliche Abstreckdorn von Aufnahmevorrichtungen getragen wird und die Flächen zur radialen Verschiebung des Abstreckdorns erst außerhalb des Abstreckdorns angeordnet werden können.

[0007] Zwischen den Flächen, die die radiale Verschiebung des Abstreckdornes ermöglichen sollen, müssen deshalb gemäß Anspruch 4 Mittel zur Herabsetzung des Reibungsbeiwertes vorgesehen sein.

[0008] Bevorzugt ist dabei an eine Lösung nach Anspruch 5 gedacht.

[0009] Während der Dorn in radialer Richtung möglichst frei bewegt werden soll, muß eine zuverlässige Drehmitnahme des _Abstreckdorns und des Werkstücks sichergestellt sein, um einen störungsfreien Ablauf des Drückvorgangs zu gewährleisten. Zu diesem Zweck ist die Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 3 vorgesehen.

[0010] Beim Aufspannen eines neuen Werkstücks und beim Einspannen muß eine gewisse Vorzentrierung des Abstreckdornes vorgenommen werden, ohne dadurch die spätere Zentrierung des Werkstücks durch die Drückrollen vorwegzunehmen. Um sowohl die Vorzentrierung und die eventuell abweichende Zentrierung des Werkstücks durch die Drückrollen zu ermöglichen ist in Weiterbildung der Erfindung eine Ausgestaltung nach Anspruch 6 vorgesehen.

[0011] Eine alternative Lösung der eingangs gestellten Aufgabe ist in Anspruch 7 wiedergegeben.-Dabei handelt es sich um eine Art kinematischer Umkehr des Lösungsgedankens von Anspruch 1.

[0012] Bei der Lösung nach Anspruch 7 sind Drückrollen einzeln zwar beweglich, der Durchmesser der von ihnen gedrückt werden kann, ist jedoch konstant. Bei einer Exzentrizität des äußeren Zylinders des Werkstücks und auf Grund dessen Rotation um die Spindelachse-können die Drückrollen in ihrer Gesamtheit der Exzentrizität des Werkstücks folgen. Bei einer Ausbildung der Lösung von Anspruch 7 entsprechend Anspruch 8 ergibt sich, daß diese " gemeinsame Verschiebung" der Drückrollen ohne nennenswerte Hemmnisse erfolgt, sieht man von der Trägheit der Rollen und von den Reibungsverlusten in den Überströmleitungen ab.

[0013] Den Lösungen von Anspruch 1 und 7 ist gemeinsam, daß sie eine pulsierende Überlastung der Supporte bzw. der gesamten Maschine vermeiden, soweit dieses Pulsieren auf ungleiche Wandstärken des abzustreckenden Hohlzylinders zurückzuführen ist.

[0014] Die Erfindung wird im weiteren anhand der schematischen Darstellung in der Zeichnung beschrieben.

[0015] Es zeigen:

Fig. 1 eine Gesamtseitenansicht der Drückmaschine in schematischer Darstellung, - teilweise im Schnitt

Fig. 2 ein Steuerungsschema der Drückrollen, ebenfalls in schematischer Darstellung.

[0016] Die in Figur 1 dargestellte Drückmaschine 1 zum Abstreckdrücken eines hohlzylindrischen Werkstücks 2 besteht aus einem Spindelkasten 50 mit einer Spindel 4, einer Aufnahmevorrichtung 52 an der Spindel 4, einem Abstreckdorn 8, mindestens 3 Drückrollen, von denen nur die Drückrolle 7 mit einem Rollenhalter 6, dargestellt ist einer weiteren Aufnahmevorrichtung 53, einem Reitstock 5 mit darin frei umlaufender Reitstockspindel 62 und einem darin befindlichen Spannzylinder 9, der die Reitstockspindel 62, die Aufnahmevorrichtung 53, dann das Werkstück 2, den Abstreckdorn 8, und die Aufnahmevorrichtung 52 gegen die Arbeitsspindel 4 drückt. Der Spindelkasten 50 und das Reitstockgehäuse 66 sind durch ein gemeinsames Maschinenbett 3 starr miteinander verbunden. Die Arbeitsspindel 4 ist im Spindelkasten 50 in Spindellagern 47,48 drehbar aufgenommen und wird mit einem Zahnrad 49, das auf der Spindel angeordnet ist drehangetrieben. Die weiteren, in dieses Zahnrad 49 eingreifenden Antriebsmittel, sowie die Steuerung der Arbeitsspindel 4 sind nicht gezeigt.

[0017] Die Drehachse 19 der Arbeitspindel 4 und das Zentrum 21 des Reitstocks 5 fluchten.

[0018] Die Aufnahmevorrichtung 52 besteht aus einer Druckplatte 56 und aus einem die Druckplatte umgreifenden Flansch 54. Zwischen dem Rand des Flansches 54 und dem Umfang der Druckplatte 56 sind einzelne Federelemente 15, 16 angeordnet. Die Federelemente sind am Umfang zwischen der Druckplatte und.dem Flansch verteilt. Sie bewirken eine elastische Vorzentrierung. Die Stirnseite des Flansches und die der Druckplatte bilden zwei parallele Flächen 22,23, zwischen denen eine Mehrzahl von Kugeln 26 angeordnet ist.

[0019] Die Druckplatte 56 und der Flansch 54 werden von einigen Schraubbolzen 11,12 durchgriffen, die mindestens an einer Seite Tellerfederpakete 67,68 tragen, die ein elastisches Zusammendrücken der Flächen 22,23 und somit einen Zusammenhalt der Aufnahmevorrichtung 52 bewirken, und die in dem Flansch 54 und der Druckplatte 56 winklig frei einstellbar gelagert sind.

[0020] In der Drehmitte zwischen der Druckplatte 56 und dem Flansch 54 ist eine Ausnehmung vorgesehen, in die ein hohler Mitnehmer, der die Druckplatte 56 und den Flansch 54 drehfest miteinander verbindet, eingebaut ist. Der Mitnehmer ist als _Bogenzahnkupplung 20 ausgebildet. Der Abstreckdorn 8 wird zentrisch zum Flansch 54 an die Aufnahmevorrichtung angeflanscht. Das unbearbeitete Werkstück, z.B. ein Gasflaschenrohling 2, wird auf nicht dargestellte Weise auf den Abstreckdorn 8 geschoben. Er hat, wie in der Zeichnung dargestellt, an seinem Umfang, oben und unten, unterschiedliche Wandstärken. Ein Ausstoßer 10 dient zum Lösen des Gasflaschenrohlings 2 von dem Abstreckdorn, nach erfolgter Bearbeitung. Er durchdringt Führungringe 60,70,71. In der Arbeitsspindel selbst wird der Ausstoßer durch die Führungsringe 70,71, zentriert. Der Abstreckdorn 8 wird alternativ durch den Ausstoßer oder durch die Federelemente 15,16,17,18 zentriert.

[0021] Der Rollenhalter 6 mit der Drückrolle 7 ist in Richtung der Pfeile 69 beweglich. Die Drückrolle 7 wird in radialer Richtung soweit angestellt, daß sie den Gasflaschenrohling 2 auf das gewünschte Maß abstrecken kann. Beim Abstreckdrücken wird der Rollenhalter 6 parallel zur Spindeldrehachse 19 über den Gasflaschenrohling 2 geführt, wobei sich die Drückrolle 7 auf diesem abwälzt und dabei das Material an seinem Umfang verdrängt, was zu einer Längung des Rohlings führt.

[0022] Der Boden des Gasflaschenrohlings wird zwischen der Stirnseite des Abstreckdorns und einem Gegenhalter 61 an der reitstockseitigen Aufnahmevorrichtung 53 eingespannt. Zwischen diesem Gegenhalter und der Reitstockspindel 62 befinden sich in einer Querebene zum Reitstockzentrum 21 zwei ebene parallele Flächen 24, 25 die den Flächen 22, 23 auf der Seite der Arbeitsspindel 4 entsprechen. Die Funktion ist analog zu der Aufnahmevorrichtung 52.

[0023] Die Reitstockspindel 62 wird im Reitstockgehäuse 66 in Wälzlagern 63, 64 zentrisch zur Drehachse 19 der Arbeitsspindel 4 gehalten. Die Reitstockspindel 62 stützt sich in axialer Richtung über ein Axiallager 65 und einen Spannzylinder 9 am Reitstockgehäuse 66 ab. Alternativ kann der ganze Reitstock verschiebbar sein.

[0024] Die Drückrolle 6 bildet mit den 2 nicht dargestellten Drückrollen eine Art Kaliber, das über diesen in einer Abwälzbewegung geschoben wird. Das Kaliber ist in radialer Richtung zur Drehachse 19 der Arbeitsspindel 4 und zum Zentrum 21 des Reitstocks 5 ortsfest. Ungleichmäßige Wandstärken des zu bearbeitenden Werkstücks werden durch eine radiale Verschiebung des Abstreckdorns 8 ausgeglichen. Die Arbeitsspindel 4 und die Reitstockspindel 62 verbleiben dabei auf ihren vorbestimmten Drehmitten. Das Werkstück verschiebt sich mit dem Abstreckdorn 8, der Aufnahmevorrichtung 51 und dem Flansch 54 auf der Seite der Arbeitsspindel und mit dem Gegenhalter 61 und dem Flansch 55 auf der Reitstockseite in radialer Richtung.

[0025] Die Verschiebung findet zwischen den Flächen 22,23 und 24,25 statt. Die Reibungsbeiwerte zwischen diesen Flächen sind durch zwischengelegte Kugeln 26,27 herabgesetzt. Bei einer durch ungleichmäßige Wandstärken bedingten radialen Verschiebung des Werkstücks und des Abstreckdornes werden die Federelemente 15,16,17,18 zwischen den Druckplatten und den Flanschen verformt. Durch die Federwirkung wird eine automatische Vorzentrierung des Abstreckdornes bewirkt. Der Ausstoßer 10 hat alternativ eine Zentrierwirkung, da er beidseitig der Flächen 22,23 in mehreren Führungsringen 60,70 und 71 zentriert wird.

[0026] Alternativ zu der Ausführung der Erfindung nach Fig. 1 kann die in Fig. 2 wiedergegebene Ausbildung vorgesehen sein. Nach dort gezeigten Lösung wird das Werkstück 2 und der diesen stützende Abstreckdorn 8 radial zur Drehachse 19 starr geführt.

[0027] Ungleichmäßige Wandstärken des Werstücks 2 werden durch eine Beweglichkeit der Drückrollen 28,29,30 ausgeglichen. Diese drei Rollen formen das Werkstück gleichzeitig und in der gleichen Querebene um. Sie stützen sich über ihre Rollenhalter 72,73,74 und Hydraulikzylinder 31,32,33 an einem nur schematisch gezeigten Joch 75 ab. Die drei gezeigten Hydraulikzylinder sind doppelt wirkend, ihre Kolben können in beide Richtungen gesteuert werden. Die entsprechenden Kammern der Hydraulikzylinder sind untereinander verbunden. Das heißt, alle kolbenstangenseitigen Kammern 36,38,40 der Zylinder sind durch eine Leitung 34 verbunden. Die zylinderbodenseitigen Kammern 35,37,39 sind ebenfalls durch eine sie verbindende Leitung 41 zusammengeschlossen.

[0028] Die Leitungen 34,41 bilden je einen geschlossenen Kreis. Sie sind aus überlastgründen zusätzlich mit je einem Druckbegrenzungsventil 42,43 abgesichert. Ein Dreiwegeventil 44 zeigt die hydraulische Schaltung in der Arbeitsstellung, in der beide Leitungen 34,41 vom Tank 46 und von der Pumpe 45 getrennt sind. Die beiden anderen Stellungen des Dreiwegeventils dienen zum öffnen und zum Zusammenfahren der Rollen 28,29,30. Der Hydromotor 45 ist in der Arbeitsphase der Drückrollen 28,29,30 mit dem Reservoir 46 kurzgeschlossen.

[0029] Bei beiden Lösungen, sowohl der nach Fig. 1, als auch der nach Fig. 2 wird eine größere radiale Belastung der Arbeitsspindel 4 und des Reitstocks 5 bei ungleichmäßiger Wandstärke des Gasflaschenrohlings 2 dadurch vermieden, daß entweder das Rollenkaliber oder das Werkstück 2 in radialer Richtung ausweichen können, wobei der Durchtrittsquerschnitt des Rollenkalibers unverändert bleibt.

Ansprüche

1) Drückmaschine (1) zum Abstrecken von hohlzylindrischen Werkstücken (2), bestehend aus einem Maschinenbett (3), einer darauf angeordneten Arbeitsspindel (4), einem ebenfalls darauf angeordneten Reitstock (5), einem oder mehreren auf dem Maschinenbett verfahrbaren, zwischen Reitstock und Spindel angeordneten Supporten (6) mit Drückrollen (7), einem Abstreckdorn (8) und Mitteln zum Einspannen (9) und Zentrieren (10,15...18) des Abstreckdorns zwischen Reitstock und Arbeitsspindel, wobei das Zentrum (21) des Reitstocks und die Drehachse (19) der Arbeitsspindel fluchten,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Abstreckdorn (8) radial zur Spindeldrehachse (19) verschiebbar ist.

2) Drückmaschine nach Anspruch 1), dadurch gekennzeichnet, daß beidseits des Abstreckdorns (8) je zwei in einer Querebene der Spindeldrehachse (19) relativ zueinander verschiebbare Flächen (22,25) angeordnet sind.

3) Drückmaschine nach den Ansprüchen 1) und 2), dadurch gekennzeichnet, daß zur Übertragung des Drehmomentes ein formschlüssiger Mitnehmer (20) zwischen Arbeitsspindel (4) und Abstreckdorn (8) vorgesehen ist.

4) _Drückmaschine (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß beidseits des Abstreckdorns (8) mindestens je zwei in einer Querebene der Spindeldrehachse (19) relativ zueinander verschiebbare Flächen vorgesehen sind, deren Reibwert durch zwischengeschaltete Mittel (26,27) herabgesetzt ist.

5) Drückmaschine (1) nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den in der Querebene der Spindeldrehachse angeordneten Flächen (22...25), Wälzkörper (26,27) gelagert sind.

6) _Drückmaschine (1) nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch in zur Spindeldrehachse (19) radialer Richtung den Abstreckdorn federnd haltende Zentriermittel (15...18).

7) Drückmaschine (1) zum Abstrecken von zylindrischen Werkstücken (2), bestehend aus einem Maschinenbett (3), einer Arbeitsspindel (4), einem Reitstock (5), mit mindestens zwei Supporten (6), mit Drückrollen (7), einem Abstreckdorn und Mitteln zum Einspannen (9) und Zentrieren (10,15...18) des Dorns zwischen Reitstock und Arbeitsspindel (4), wobei die Aufnahme des Abstreckdorns (8) am Reitstock (5)und an der Arbeitsspindel (4) und die Drehachse (19) der Arbeitsspindel (4) fluchten, dadurch gekennzeichnet, daß die Drückrollen (28...30) schwimmend gelagert sind.

8) Drückmaschine nach Anspruch 7), mit über doppeltwirkende Hydraulikzylinder (31,32,33) angestellten Drückrollen (28,29,30), dadurch gekennzeichnet, daß alle Hydraulikzylinder zum Anstellen der Drückrollen, untereinander durch je zwei Hydraulikleitungen (34,35) verbunden sind, die jeweils entsprechende Kammern (35...40) der Zylinder untereinander verbinden.

Zeichnung