Drückmaschine

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Drückmaschine nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 bzw. Anspruch 6.

[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, müssen an verschiedenen Umfangsstellen unterschiedliche Volumina des Hohlzylinders verdrängen. Dadurch werden beim Drücken in der Drückmaschine pulsierend hohe Kräfte und Verformungen hervorgerufen, die starke Belastungsüberhöhungen verursachen. Diese Überlastungen führen zu vorzeitigem und erhöhtem Verschleiß an der Drückmaschine.

[0003] Zur Vermeidung dieses Nachteils wird in der Literatur (DE-Z : Z. ind. Fertig. 62 (1972) S. 660-662, insbes. S. 662) an einer Maschine der gattungsbildenden Art vorgeschlagen, den Support mit den Drückrollen in einen Ober- und einen Untersupport zu teilen. Der Obersupport trägt die Drückrollen, der Untersupport ist auf dem Maschinengestell geführt. Das Oberteil ist schwimmend gelagert. Damit folgt der Obersupport der Exzentrizität des Werkstücks auf kreisförmiger Bahn und belastet somit die Spindel- und Reitstocklagerung weniger. Diese Lösung hat den Nachteil, daß der aus Festigkeitsgründen stark zu dimensionierende Obersupport erhebliche Unwuchten erzeugt, wenn er mit der Exzentrizität des Werkstücks auf einer Kreisbahn bewegt wird.

[0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Auftreten größerer Unwuchten unter Beibehaltung einer schwimmenden Lagerung zu vermeiden.

[0005] Eine erste 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 des Werkstücks. Das Zentrieren des Werkstücks erfolgt nicht durch ein Zentrieren des Abstreckdornes, sondern durch ein Zentrieren des Werkstückes selbst durch die Drückrollen. Diese Zentrierung ist während der Bearbeitung selbsteinstellend. Wenn sich die Wandstärkenunterschiede über die Länge des Werkstücks verändern, justieren die Drückrollen das Werkstück automatisch nach. Der Support ist in Querrichtung ortsfest, die von ihm getragenen Drückrollen sind auf einem zur Maschinenmitte zentrischen Kreis angeordnet.

[0006] Diese automatische Justierung erfordert eine leichte Verschiebbarkeit des Abstreckdorns in radialer Richtung. Es müssen Maßnahmen getroffen werden, um die Vorschiebbarkeit der in Anspruch 2 erwähnten Flächen gegenüber den Gleitreibungsbeiwerten bekannter Stoffe zu verbessern. Die radiale Verschiebung des Abstreckdornes gibt insofern besondere Probleme auf, als die axiale Spannkraft zur Einspannung von Abstreckdorn und Werkstück 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, sodaß der eigentliche Abstreckdorn von Aufnahmevorrichtungen getragen wird und die Flächen zur radialen Verschiebung des Abstreckdornes erst außerhalb des Abstreckdornes angeordnet werden können. Zwischen den Flächen, die die radiale Verschiebung des Abstreckdornes ermöglichen sollen, sind deshalb gem. Anspruch 3 Mittel zur Herabsetzung des Reibungsbeiwertes vorgesehen.

[0007] Bevorzugt ist dabei an eine Lösung nach Anspruch 4 gedacht.

[0008] Beim Aufstecken 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 als auch die eventuell abweichende Zentrierung des Werkstücks durch die Drückrollen zu ermöglichen, ist in Weiterbildung der Erfindung eine Ausgestaltung nach Anspruch 5 vorgesehen.

[0009] Eine alternative Lösung der eingangs gestellten Aufgabe ist in Anspruch 6 wiedergegeben. Dabei wird im Oberbegriff von einer Art kinematischer Umkehr des Gedankens nach Anspruch 1 ausgegangen. Im Gegensatz zu der gattungsbildenden vorbekannten Lösung läuft jedoch nicht der gesamte Obersupport mit der Exzentrizität um, vielmehr weichen nur die Rollen individuell aus, wobei ein Kräftegleichgewicht innerhalb des Htdrauliksystems erhalten bleibt. Bei der Lösung nach Anspruch 6 sind die Drückrollen zwar einzeln beweglich, der Werkstückdurchmesser, der von ihnen gedrückt werden kann, ist jedoch konstant. Die Drückrollen folgen dem äußeren Querschnitt des Werkstücks in ihrer Gesamtheit, jedoch ohne daß der Support der Exzentrizität des Werkstücks folgen müßte. Abgesehen von der Trägheit der Rollen und den Reibungsverlusten in den Überströmleitungen erfolgt die gemeinsame Verschiebung der Rollen ohne nennenswerte Hemmnisse.

[0010] Die Erfindung wird im weiteren anhand der schematischen Darstellung in der Zeichnung beschrieben.

[0011] Es zeigen :

Figur 1 eine Gesamtseitenansicht der Drückmaschine in schematischer Darstellung, teilweise im Schnitt

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

[0012] 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.

[0013] Die Drehachse 19 der Arbeitspindel 4 und das Zentrum 21 des Reitstocks 5 fluchten.

[0014] 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.

[0015] 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.

[0016] 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.

[0017] 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.

[0018] 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.

[0019] 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.

[0020] 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.

[0021] 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.

[0022] 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.

[0023] Alternativ zu der Ausführung der Erfindung nach Fig. 1 kann die in Fig. 2 wiedergegebene Ausbildung vorgesehen sein. Nach der dort gezeigten Lösung wird das Werkstück 2 und der diesen stützende Abstreckdorn 8 radial zur Drehachse 19 starr geführt.

[0024] Ungleichmäßige Wandstärken des Werkstücks 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.

[0025] 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.

[0026] 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 Abstreckdrücken von hohlzylindrischen Werkstücken (2), bestehend aus einem Maschinenbett (3), einer darauf angeordneten Maschinenspindel (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 mit der Spindel drehfest verbundenen Abstreckdorn (8) und Mitteln zum Einspannen (9) des Abstreckdorns zwischen Reitstock und Arbeitsspindel und mit der Möglichkeit zur Selbstzentrierung von Werkstück und Durchtrittsprofil zwischen den Rollen (7, 28, 29, 30), 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 und über das Werkstück und die Drückrollen während der 'Bearbeitung eingestellt wird.

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

3. Drückmaschine 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 sind.

4. Drückmaschine nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den in der Querebene der Spindeldrehachse angeordneten Flächen (22 ... 25) Wälzkörper (26, 27) gelagert sind.

5. Drückmaschine nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche 1 und 2, gekennzeichnet durch in zur Spindeldrehachse (19) radialer Richtung den Abstreckdorn federnd haltende Zentriermittel (15 ... 18).

6. Drückmaschine (1) zum Abstreckdrücken von hohlzylindrischen Werkstücken (2), bestehend aus einem Maschinenbett (3), einer darauf angeordneten Maschinenspindel (4), einem ebenfalls darauf angeordneten Reitstock (5), einem oder mehreren auf dem Maschinenbett verfahrbaren, zwischen Reitstock und Spindel angeordneten Supporten (6) mit gegenüber dem Maschinenbett schwimmend gelagerten, hydraulisch über Zylinder zustellbaren 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 die Drückrollen (28 ... 30) zur Erzielung der schwimmenden Lagerung durch Parallelschaltung der Hydraulikzylinder an einen gemeinsamen Versorgungskreis (34, 41) angeschlossen sind.

Claims

1. Spinning machine (1) for reducing the wall- thickness of hollow cylindrical workpieces (2), comprising a machine bed (3), a headstock spindle (4) and a tailstock (5), mounted on the bed, one or more tool slides (6), movable on the bed between headstock and tailstock, a mandrel (8), attached to the spindle and means to hold the mandrel between spindle and tailstock, the workpiece being centered relative to the passage for the workpiece formed by the set of roller tools (7, 28, 29, 30), the center (21) of the tailstock and the axis (19) of rotation of the spindle being aligned characterized in that the mandrel (8) is movable in a radial direction relative to the axis (19) of rotation, the radial position of the mandrel being contolled during the spinning operation by means of the workpiece.

2. Spinning machine according to claim 1, characterized in that on both sides of the mandrel (8) a couple of plain surfaces (22, 25) is foreseen, the latter being shiftable relative to each other in a plane rectangular to the axis (19) of rotation of the spindle.

3. Spinning machine according to claim 2, characterized in that on both sides of the mandrel (8) are foreseen two plain surfaces, shiftable relative to each other, with means (26, 27) for reduction of friction drag.

4. Spinning machine according to one or more of the preceding claims, characterized in that roller means (26, 27) are inserted between the plain surfaces (22 ... 25), located in the plane radial to the rotation axis of the spindle.

5. Spinning machine according to one or more of the preceeding claims, characterized in elastic centering means (15 ... 18), controlling the radial position of the mandrel.

6. Spinning machine (1) for reducing the wall- thickness of hollow cilindrical workpieces (2), comprising a machine bed (3), a headstock spindle (4) and a tailstock (5), mounted on the bed, one or more tool slides (6) movable on the bed between headstock and tailstock, a mandrel (8), attached to the spindle and means to hold the mandrel between spindle and tailstock, the workpiece being centered relative to the passage for the workpiece formed by the set of roller tools (7, 28, 29, 30), the center (21) of the tailstock and the axis (19) of rotation of the spindle being aligned, the slides including roller-tools, controlled and freely supported by hydraulic cylinders characterized in that the hydraulic cylinders of the roller-tools (28 ... 30) are interconnected by a common hydraulic supply.

Revendications

1. Machine de fluotournage (1) pour le fluotournage de pièces en forme de cylindre creux (2) et comportant un bâti (3), une broche (4) et une contre-poupée (5) montées sur le bâti (3), un ou plusieurs supports (6) qui, portant les rouleaux de serrage (7), se déplacent sur ce même bâti et se trouvent situés entre la contre-poupée et la broche, un mandrin (8) non rotatif, fixé sur la broche, ainsi que des éléments de fixation (9) du mandrin permettant de maintenir celui-ci entre la contre-poupée et la broche de travail, avec la possibilité d'assurer le centrage automatique de la pièce à usiner et de l'ouverture de passage entre les rouleaux (7, 28, 29, 30), de manière que le centre (21) de la contre-poupée et l'axe de rotation (19) de la broche de travail se trouvent placés dans un même alignement, caractérisée en ce que le mandrin (8) coulisse dans le sens radial par rapport à l'axe de rotation (19) de la broche et peut être réglé pendant le processus d'usinage par rapport à la pièce à usiner et aux rouleaux de serrage.

2. Machine de fluotournage selon la revendication 1, caractérisée en ce que de chaque côté du mandrin (8) se trouvent deux surfaces (22, 25) qui, coulissant les unes par rapport aux autres, sont placées dans un plan transversal par rapport à l'axe de rotation (19) de la broche.

3. Machine de fluotournage selon la revendication 2, caractérisée en ce que de chaque côté du mandrin (8) se trouvent au moins deux surfaces qui coulissent les unes par rapport aux autres, sont placées dans un plan transversal par rapport à l'axe de rotation (19) de la broche et dont le coefficient de friction est réduit à l'aide d'éléments intercalés (26, 27).

4. Machine de fluotournage selon une ou plusieurs des revendications 1 et 2, caractérisée en ce qu'entre les surfaces (22 ... 25) placées dans le plan transversal par rapport à l'axe de rotation de la broche, se trouvent des paliers à roulement (26, 27).

5. Machine de fluotournage selon l'une ou plusieurs des revendications 1 et 2, caractérisée par des éléments de centrage (15 ... 18) qui sont placés dans le sens radial par rapport à l'axe de rotation (19) de la broche et qui assurent la suspension élastique du mandrin.

6. Machine de fluotournage (1) pour le fluotournage de pièces en forme de cylindre creux (2) et comportant un bâti (3), une broche (4) et une contre-poupée (5) montées sur le bâti (3), un ou plusieurs supports (6) qui, portant les rouleaux de serrage (7), sont maintenus dans des paliers flottant par rapport au bâti (3) et qui sont reliés à une commande hydraulique par l'intermédiaire de cylindres appropriés, un mandrin (8) et des éléments de fixation (9) et de centrage (10, 15 ... 18) du mandrin entre la contre-poupée et la broche de travail, de manière que le centre (21) de la contre-poupée et l'axe de rotation (19) de la broche de travail se trouvent dans un même alignement, caractérisée en ce que, pour réaliser la suspension par paliers flottants, les rouleaux d'appui (28 ... 30) sont reliés à un circuit d'alimentation commun (34, 41), par un branchement en parallèle des cylindres hydrauliques.

Zeichnung