Umformvorrichtung zum Walzen und Profilieren von scheiben- und ringförmigen Teilen

Abstract

 Die Erfindung betrifft eine Umformvorrichtung zum Walzen und Profilieren von scheiben- und ringförmigen Teilen aus einem metallischen Werkstoff, zum Beispiel aus Stahl, aus Superlegierungen, Aluminiumlegierungen oder dergleichen, wobei eine ohne axialen Eigenantrieb vorgesehene Gesenkwalzvorrichtung (4-12) zum axialen Walzen als transportable und austauschfähige Baueinheit in einer üblichen Schmiedepresse (1) zwischen einem Pressenstößel (2) und dem Pressentisch (3) austauschbar anzuordnen ist. Dadurch lassen sich die Investitionskosten für die sonst üblichen Gesenkwalzmaschinen erheblich reduzieren und vorhandene Schmiedepressen ohne Umbauarbeiten auch zum Axialwalzen durch Integrieren einer Gesenkwalzvorrichtung (4-12) gemäß der Erfindung einsetzen und umfunktionieren.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Umformvorrichtung zum Walzen und Profilieren von scheiben- und ringförmigen Teilen.

[0002] Es ist durch die DE 26 11 568 A1 bekannt, ringförmige Werkstücke mit stark profilierten Querschnitten wie Vorschweißflansche oder dergleichen in einer Gesenkwalzmaschine herzustellen. Durch die Neigung des Oberwerkzeuges zum Unterwerkzeug um einen spitzen Winkel ist nur eine relativ kleine Preßkraft erforderlich, wodurch Teile sehr konturnah umgeformt werden können. Die Gesenkwalzmaschinen erfordern wegen der notwendigen besonderen Fundamente auch spürbare Investitionskosten.

[0003] Vorbekannt sind auch Schmiedepressen, zum Beispiel zum Warmschmieden von ring- oder scheibenförmigen Teilen, die erhebliche Investitionskosten erfordern.

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Umformvorrichtung der vorausgesetzten Gattung dahingehend zu verbessern, daß die Vorteile von Schmiedepressen und Gesenkwalzmaschinen miteinander vereinigt werden, ohne ihre Nachteile zu übernehmen. Insbesondere sollen die Investitionskosten, die übliche Gesenkwalzmaschinen erforderlich machen, erheblich gesenkt und die Investitionen für Schmiedepressen rationeller ausgenutzt werden.

[0005] Die Aufgabe wird durch die in Patentanspruch 1 wiedergegebenen Merkmale gelöst.

[0006] Die erfindungsgemäße Umformvorrichtung vereinigt die Vorteile einer Gesenkwalzvorrichtung und die einer Schmiedepresse, ohne deren Nachteile zu übernehmen. Die Gesenkwalzmaschine ist eine in sich geschlossene Einheit, die in eine vorhandene Schmiedepresse eingesetzt wird und zum Beispiel scheibenoder ringförmige Teile aus metallischen Werkstoffen, insbesondere aus Stahl konturnah umformt. Dabei ist die Gesenkwalzmaschine nicht mit der Schmiedepresse mechanisch verbunden, sondern erhält lediglich von der Schmiedepresse die Walzkraft in axialer Richtung. Das bedeutet also, daß die Gesenkwalzvorrichtung keinen eigenen Antrieb zum Aufbringen der axialen Walzkraft aufweist. Durch die Neigung des Oberwerkzeuges der Gesenkwalzvorrichtung von etwa 3 bis 15 Grad wird nur ein Bruchteil der sonst üblichen Preßkraft bei Schmiedepressen benötigt, um die erforderliche Umformarbeit zu leisten. Dadurch können mit relativ geringer Preßkraft Teile in dem gewünschten Maße, also konturnah, umgeformt werden. Dies hat nicht nur den Vorteil, daß sehr viel Material eingespart werden kann, sondern bei der Zerspannung wird aufgrund des konturnahen Walzens der Faserverlauf nicht unterbrochen. Damit sind die mechanischen Eigenschaften der Schmiedeteile wesentlich besser. Ein besonderer Vorteil besteht jedoch darin, daß die sonst bei üblichen Gesenkwalzmaschinen notwendigen eigenen Fundamente und Aufstellvorrichtungen vermieden werden können, da die Gesenkwalzvorrichtung gemäß der Erfindung als auswechselbare Baueinheit in die Schmiedepresse integriert wird, so daß durch ein entsprechendes Werkzeugschnellwechselsystem in relativ kurzer Zeit von einem Werkstücktyp auf den anderen umgestellt werden kann.

[0007] Von besonderem Vorteil ist auch, daß sich eine Gesenkwalzvorrichtung gemäß der Erfindung in bereits vorhandene Schmiedepressen einsetzen läßt. Dadurch können vorhandene Schmiedepressen auch besser ausgelastet werden als sonst üblich. Auf der anderen Seite sind wegen der geringeren Investitionskosten für eine erfindungsgemäße Gesenkwalzvorrichtung - im Gegensatz zu Gesenkwalzmaschinen mit eigenem axialen Antrieb zum Aufbringen der Preßkraft und Fundamenten - auch entsprechend geringere Investitionskosten für die Herstellung der Gesenkwalzvorrichtung erforderlich. Obere und untere Werkzeugeinheit der Gesenkwalzvorrichtung besitzen elektrische oder hydraulische bzw. elektrohydraulische Antriebe. Um die Horizontalkräfte beim Walzen aufzunehmen, können entsprechende Führungen vorgesehen werden, die jedoch mit der eigentlichen Schmiedepresse nicht verbunden sind, da die Gesenkwalzvorrichtung nur auf den Pressentisch aufgesetzt wird. Die Rückzugskraft der Vorrichtung wirkt permanent gegen den Pressenstößel. Die obere und untere Lagereinheit ist wälzgelagert und besitzt eine Ölumlaufschmierung. In der Mitte der unteren Lagereinheit kann ein Ausstoßer vorgesehen sein, der das gewalzte Teil nach der Umformung anhebt, damit ein Manipulator ihn entnehmen kann.

[0008] Was die Werkzeuge der Gesenkwalzvorrichtung anbelangt, so können diese wahlweise mit Schrauben oder mit einem Schnellwechselsystem befestigt werden. Mit einer Vorrichtung läßt sich auch das Oberwerkzeug auf das Unterwerkzeug ablegen. Beide Werkzeuge können dann vom Ausstoßer angehoben werden und sind dann mittels Manipulator entnehmbar.

[0009] Alle Energieanschlüsse für die Elektrik, Hydraulik, Kühlung, Schmierung und Steuerung können als Schnellkupplung oder Steckkupplung ausgebildet werden, so daß ein sehr schnelles und fehlerfreies Verbinden mit den geeigneten Energiezuführungen möglich ist. Ebenso schnell ist aber auch ein Entkuppeln gegeben, falls die Gesenkwalzvorrichtung aus der Schmiedepresse entnommen werden soll. Nach dem Einschalten der vorrichtungseigenen Steuerung kann mit dem Walzen begonnen werden. Zwischen Pressensteuerung und der Steuerung für die Gesenkwalzvorrichtung werden lediglich Verknüpfungssignale ausgetauscht, wozu geeignete elektrische bzw. elektronische Bauteile handelsüblicher Art eingesetzt werden. Wenn die Vorrichtung aus der Presse entfernt ist, kann mit der Schmiedepresse wieder ganz normal produziert werden.

[0010] Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist gemäß Patentanspruch 2 der Pressentisch in horizontaler Ebene beweglich und nimmt die Gesenkwalzvorrichtung auf, wobei ein oberes Gehäuse der Gesenkwalzvorrichtung mit einem unteren Gehäuse derselben mechanisch und zustellbar geführt und verbunden ist. Dadurch kann mittels eines Hallenkrans oder dergleichen auf den ausgefahrenen Pressentisch die als Baueinheit ausgebildete Gesenkwalzvorrichtung aufgesetzt und unter den Pressenstempel gefahren und danach durch Schnellkupplungen die Energieversorgungsleitungen angeschlossen werden, um die Umformvorrichtung in funktionsgerechte Lage zu bringen. Beim Ausbauen der Gesenkwalzmaschine wird in umgekehrter Richtung verfahren. Das heißt nach dem Lösen bzw. Unterbrechen in der Energiezuleitung wird der Pressentisch ausgefahren und die Gesenkwalzvorrichtung von diesem entnommen.

[0011] Besonders vorteilhaft ist es, wenn gemäß Patentanspruch 3 die mechanische Verbindung über mehrere, vorzugsweise über vier Führungssäulen zu dem unteren Gehäuse der Gesenkwalzvorrichtung hergestellt ist, die mit dem oberen Gehäuse der Gesenkwalzvorrichtung verbunden sind und die in entsprechenden Ausnehmungen des unteren Gehäuses gleitbeweglich geführt sind. Die Verbindung der Führungssäulen mit dem oberen Gehäuse der Gesenkwalzvorrichtung kann zum Beispiel durch Einschrumpfen, aber auch in anderer geeigneter Weise vorgenommen werden.

[0012] Patentanspruch 4 beschreibt eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung.

[0013] Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Patentansprüchen 5 und 6 beschrieben.

[0014] In der Zeichnung ist die Erfindung - teils schematisch - veranschaulicht. Es zeigen:

Fig. 1

einen vertikalen Schnitt durch eine Umformvorrichtung gemäß der Erfindung, teils in der Seitenansicht, teils abgebrochen dargestellt;

Fig. 2

eine Draufsicht zu Fig. 1, ebenfalls abgebrochen gezeichnet und

Fig. 3

eine Seitenansicht zu Fig. 1, teils im Schnitt, wobei die Gesenkwalzvorrichtung mit dem Pressentisch seitlich aus der Schmiedepresse herausgefahren dargestellt ist.

[0015] Mit dem Bezugszeichen 1 ist eine nur schematisch angedeutete Presse bezeichnet, die die übliche Ausbildung aufweist und je nach den Betriebsbedingungen ausgelegt sein kann. Da der Gesamtaufbau der Schmiedepresse 1 für die Erläuterung der Funktionsweise nicht wesentlich ist, wurde die Schmiedepresse 1 nur in Teilen angedeutet.

[0016] Das Bezugszeichen 2 zeigt den hydraulisch angetriebenen Pressenstößel. Der hydraulische Antrieb für den Pressenstößel 2 wurde nicht besonders gekennzeichnet.

[0017] Bei 3 ist ein in horizontaler Richtung beweglicher und mithin aus der Presse 1 heraus und in die Presse 1 hineinfahrbarer Pressentisch 3 veranschaulicht. Die Beweglichkeit in horizontaler Richtung dieses Pressentisches 3 ist durch einen Doppelpfeil in Fig. 1 schematisch angedeutet.

[0018] Mit dem Bezugszeichen 4 sind Säulenführungen bezeichnet, von denen insgesamt vier Stück dargestellt sind, die in den Eckbereichen eines Rechtecks oder Quadrats (Fig. 2) gleichmäßig verteilt angeordnet sind und die in entsprechende Sackbohrungen eines unteren Maschinengehäuses 5 gleitbeweglich geführt sind, wobei jeweils im Bereich der oberen Mündungsöffnungen der Sackbohrungen für die Säulenführungen 4 Lagermuffen angeordnet sind, die auch die Säulenführung nach außen gegen Schmutz und Feuchtigkeit abdichten. Das untere Maschinengehäuse 5 nimmt ein unteres Umformwerkzeug 6 einer Gesenkwalzvorrichtung auf, das die geeignete Kontur des zu walzenden Werkstückes besitzt. Das untere Umformwerkzeug 6 ist in dem unteren Maschinengehäuse 5 auswechselbar angeordnet, wobei axial beabstandete Wälzlager 7 die untere Walzeinheit, bestehend aus dem unteren Umformwerkzeug 6 und einem Lagerteil 15, lagern.

[0019] Bei 8 ist ein Unterwerkzeugantrieb angedeutet, der die von Gesenkwalzmaschinen übliche Ausbildung als Elektromotor oder als Hydromotor oder als Getriebemotor aufweisen kann.

[0020] Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist außerdem ein oberes Umformwerkzeug 9 vorgesehen, das unter einem spitzen Winkel zum unteren Umformwerkzeug 6 von zum Beispiel 3 bis 15 mit seiner Umformkontur geneigt und das in einem oberen Maschinengehäuse 10 auswechselbar angeordnet ist.

[0021] Bei 11 sind axial beabstandete Wälzlager zur Lagerung der oberen Walzeinheit, bestehend aus dem oberen Umformwerkzeug 9 und einem oberen Lagerteil 16 vorgesehen. Die obere Walzeinheit wird über einen Oberwerkzeugantrieb 12 angetrieben, der ebenfalls die von Gesenkwalzmaschinen übliche Ausbildung aufweisen kann.

[0022] Der Pressentisch 3 der hydraulischen Presse 1 ist auf einem unteren Pressenquerhaupt 13 querverschieblich, ggf. über nicht dargestellt Lager, angeordnet.

[0023] Mit 14 ist eine Anhebevorrichtung bezeichnet, die zum Beispiel ein Lastgeschirr sein kann, das mit einem nur schematisch angedeuteten Kranhaken zu kuppeln ist und über welchen sich die Baueinheit, bestehend aus unterem Maschinengehäuse 5, Säulenführungen 4, unteren Lagerteil 15, unteren Umformwerkzeug 6, oberen Maschinengehäuse 10, oberem Lagerteil 16 mit oberem Umformwerkzeug 9 und sämtlichen Antrieben und einem motorisch antreibbaren Ausstoßer 17 insgesamt von dem Pressentisch 3 abheben bzw. auf diesen aufsetzen läßt. Dadurch ist ein leichtes Auswechseln der gesamten Gesenkwalzvorrichtung möglich, woraufhin nach dem Wiedereinfahren des Pressentisches 3 in die Presse 1 sich diese in üblicher Weise betreiben läßt, während beim Anordnen der Gesenkwalzvorrichtung in der Presse die axiale Walzkraft durch den Pressenstößel 2 und als Reaktionskraft durch den Pressentisch 3 auf die Umformwerkzeuge 6 und 9 aufbringen läßt.

[0024] Wie ersichtlich ist, kann auf diese Art und Weise auf ein eigenes Fundament oder ein Aufstellgerüst für die Gesenkwalzvorrichtung verzichtet werden, da im Bedarsfalle die Gesenkwalzvorrichtung in der Schmiedepresse integriert wird. Die Schnellkupplungen zur Herstellung der Energiezuleitungen für die Antriebe der Gesenkwalzvorrichtung sind aus Gründen der Vereinfachung nicht dargestellt. Nicht dargestellt sind aus Gründen der Einfachheit auch die Steuerungsmittel und die Steuerungsleitungen, um die Bewegungen der Gesenkwalzvorrichtung einerseits und der Schmiede 1 andererseits aufeinander abzustimmen.

[0025] Die Arbeitsweise der aus der Zeichnung ersichtlichen Umformvorrichtung ist folgende:

[0026] Die als Baueinheit insgesamt handzuhabende Gesenkvorrichtung wird mittels eines Hallenkrans oder dergleichen auf den ausgefahrenen Pressentisch 3 (Fig. 3) aufgesetzt. Das obere Maschinengehäuse 10 ist zu diesem Zweck mit dem unteren Maschinengehäuse 5 mechanisch über die Säulenführungen 4 und einer mechanischen Sicherung zwischen dem oberen (10) und unteren Maschinengehäuse (5) verbunden. Die Säulenführungen 4 sind mit dem oberen Maschinengehäuse 10 durch Schrumpfen oder dergleichen fest, aber auswechselbar, verbunden.

[0027] Daraufhin wird der Pressentisch 3 in die Pressenmitte der Presse 1 hineingefahren. Danach werden alle Energieanschlüsse gesteckt bzw. verbunden, und zwar für Elektrik, Hydraulik, Kühlung und Schmierung. Nach dem Einschalten der vorrichtungseigenen Steuerung kann mit dem Walzen begonnen werden. Zwischen Pressensteuerung einerseits und Steuerung der Gesenkwalzvorrichtung andererseits werden Verknüpfungssignale ausgetauscht. Wenn die Gesenkwalzvorrichtung aus der hydraulischen Presse 1 entfernt ist, kann mit der Presse 1 wieder wie üblich produziert werden.

[0028] Die in der Zusammenfassung, in den Patentansprüchen und in der Beschreibung beschriebenen sowie aus der Zeichnung ersichtlichen Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebigen Kombinationen für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.

Bezugszeichenliste

[0029] 

1

Presse, hydraulische, Schmiedepresse

2

Pressenstößel

3

Pressentisch

4

Säulenführung und Rückzug

5

Maschinengehäuse, unteres

6

Umformwerkzeug, unteres

7

Lager der unteren Walzeinheit

8

Unterwerkzeugantrieb

9

Umformwerkzeug, oberes

10

Maschinengehäuse, oberes

11

Lager der oberen Walzeinheit

12

Oberwerkzeugantrieb

13

Pressenquerhaupt, unteres

14

Anhebevorrichtung, Hallenkran oder dergleichen

15

Lagerteil, unteres

16

Lagerteil, oberes

17

Ausstoßer

Ansprüche

1. Umformvorrichtung zum Walzen und Profilieren von scheiben- und ringförmigen Teilen, wobei eine Gesenkwalzvorrichtung (4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12) ohne eigenen axialen Walzantrieb zum axialen Walzen als transportable und austauschbare Baueinheit in einer üblichen Schmiedepresse (1) zwischen einem Pressenstößel (2) und einem Pressentisch (3) austauschbar angeordnet ist, wobei die Presse (1) die axiale Walzkraft aufbringt.

2. Umformvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Pressentisch (3) in horizontaler Ebene beweglich ist und die Gesenkwalzvorrichtung (4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12) aufnimmt und daß ein oberes Maschinengehäuse (10) der Gesenkwalzvorrichtung (4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12) mit einem unteren Maschinengehäuse (5) derselben mechanisch und zustellbar geführt und verbunden ist.

3. Umformvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Verbindung über mehrere, vorzugsweise über vier Säulenführungen (4) mit Rückzug hergestellt ist, die mit dem oberen Maschinengehäuse (10) der Gesenkwalzvorrichtung (4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12) fest verbunden sind und die in entsprechenden Ausnehmungen des unteren Maschinengehäuses (5) gleitbeweglich geführt sind.

4. Umformvorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sämtliche Energieversorgungsleitungen für die Gesenkwalzvorrichtung (4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12) für elektrische Energie, hydraulische Energie, für Kühlung und Schmierung sowie für die Steuerung durch Schnellkupplungen, beispielsweise durch Steckkupplungen, herstellbar sind.

5. Umformvorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesenkwalzvorrichtung (4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12) eine eigene Steuerung und Hydraulik besitzt und lediglich über Signale mit der Presse (1) verknüpft ist, derart, daß die Presse (1) auch ohne Integration der Gesenkwalzvorrichtung (4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12) voll funktionsfähig ist.

6. Umformvorrichtung nach Anspruch 1 oder einem der darauffolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Abhängigkeit von der im Walzspalt gemessenen Werkstücktemperatur der Vorschub des Pressenstößels (2) derart regelbar ist, daß die Umformtemperatur über den gesamten Walzprozeß konstant oder annähernd konstant, insbesondere bei hochwarmfesten Werkstoffen, zum Beispiel Stahllegierungen, Superlegierungen bzw. Aluminiumlegierungen, gehalten ist.

Zeichnung