[0001] Die Erfindung betrifft eine hydraulische Kaltfließpresse mit Ständer und Druckflüssigkeits-Antrieb,
bei der ein auswechselbares Werkzeugteil an einer hin- und herbewegbaren Platte angebracht
ist, ein weiteres auswechselbares Werkzeugteil an einem ortsfesten Tisch sitzt, die
gegeneinander gefahrenen Werkzeugteile ein gehäuseartig geschlossenes Werkzeug bilden,
für die Hin- und Herbewegung an der Platte eine am Ständer angebrachte Kolben-Zylinder-Einrichtung
angreift, dem Tisch ein mittels einer am Ständer angebrachten Kolben-Zylinder-Einrichtung
hin- und herbewegbarer Auswerfer zugeordnet ist, eine Arbeits-Kolben-Zylinder-Einrichtung
zur Ausübung von Umformdruck am Ständer vorgesehen ist, und der Arbeits-Kolben-Zylinder-Einrichtung
ein gesteuertes Hauptventil vorgeordnet ist, wobei die an der Platte angreifende
Kolben-Zylinder-Einrichtung das Werkzeug ohne Verformung eines darin befindlichen
Werkstückes schließt und für das Kaltfließpressen geschlossen hält, und ein in das
gehäuseartige Werkzeug eindringender, das Kaltfließpressen des Werkstückes bewirkender,
auswechselbarer Preßdorn von der Arbeits-Kolben-Zylinder-Einrichtung beaufschlagt
ist.
[0002] Eine bekannte (DE-PS 21 41 980) Kaltfließpresse ist hinsichtlich des Werkzeuges mehrstufig
ausgebildet. Die an der Platte angreifende Kolben-Zylinder-Einrichtung dient auch
als Arbeits-Kolben-Zylinder-Einrichtung und schließt das Werkzeug unter Kaltfließpressen
der in dem Werkzeug befindlichen Werkstücke. Das Hauptventil wird für das Schließen
des Werkzeuges und das Kaltfließpressen geöffnet sowie geschlossen, wenn das Werkzeug
geschlossen und damit das Kaltfließpressen beendet ist. Nachteiligerweise wird das
Werkstück in mehreren Stufen umgeformt. Auch lassen sich in dieser Weise solche Werkstücke
nicht herstellen, bei denen das Material des Rohlings in Höhlungen rechtwinkelig
zum Umformdruck fließen muß.
[0003] Es ist bekannt (DE-OS 29 19 167), daß ein zweiteiliges Werkzeug ohne Verformung
eines darin befindlichen Werkstückes schließt und für ein Kaltfließpressen geschlossen
gehalten wird und daß ein in das gehäuseartige Werkzeug eindringender, das Kaltfließpressen
des Werkstückes bewirkender Preßdorn vorgesehen ist. Hierbei lassen sich formgetreue
Werkstücke bei geringster Nacharbeit mittels nur eines Kaltfließvorganges herstellen.
Auch fließt das Material des Rohlings in ausgeprägte Höhlungen rechtwinkelig zum Umformdruck.
Dieses Werkzeug und der Preßdorn werden mit einer hydraulischen Presse betätigt, wobei
die Gestaltung der hydraulischen Presse nicht näher angegeben ist.
[0004] Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine hydraulische Kaltfließpresse der eingangs
genannten Art zu schaffen, mit der einerseits Werkstücke mittels nur eines Kaltfließpreßvorganges
formgetreu bei geringster Nacharbeit und unter Materialfluß in ausgeprägte Höhlungen
rechtwinkelig zur Umformdruckrichtung herstellbar sind und bei der andererseits die
Maßnahmen und Einrichtungen zur Anpassung an verschieden gestaltete herzustellende
Werkstücke einfach gehalten sind. Die erfindungsgemäße Kaltfließpresse ist, diese
Aufgabe lösend, dadurch gekennzeichnet, daß eine auf ein verstellbares Hauptventil
arbeitende Steuereinrichtung auf verschiedene Werte für den Umformweg und die Umformgeschwindigkeit
des Preßdornes einstellbar ist, daß die von der Kolben-Zylinder-Einrichtung beaufschlagte
Platte den Preß-Abstand voneinander aufweisender Mitnehmer-Anschläge in eine Ausgangsstellung
vor dem Umformhub schleppt, und daß die Arbeits- Kolben-Zylinder-Einrichtung in zwei
hintereinander angeordnete, auf die gleiche Kolbenstange arbeitende Arbeitseinheiten
unterteilt ist und von der der Arbeits-Kolben-Einrichtung zugeführten Druckflüssigkeit
nur ein Teil durch das Hauptventil zu der einen Arbeitseinheit geführt ist, wogegen
der andere Teil der Druckflüssigkeit zu der anderen Arbeitseinheit ohne gesteuertes
Hauptventil geführt ist.
[0005] Es wird also das Kaltfließpressen durch eindringenden Preßdorn im geschlossenen Werkzeug
auf der hydraulischen Presse praktisch brauchbar durchgeführt. Es wird ein vereinfachtes
Werkzeug ohne Zusatzeinrichtungen verwendet, das für verschiedene herzustellende
Werkstücke ausgetauscht wird. Auch das Austauschen des vom Werkzeug unabhängigen Preßdornes
ist einfach. Die Einstellung eines für verschiedene Werkstücke verschiedenen Umformweges
und einer für verschiedene Werkstücke verschiedenen Umformgeschwindigkeit lassen sich
bei einer hydraulischen Presse durch das die Arbeits-Kolben-Zylinder-Einrichtung
steuerende Hauptventil und die zugehörige Steuereinrichtung einfach erreichen. Das
Werkzeug liegt fest auf dem Tisch. Während des Schleppbetriebes muß das Hauptventil
entsprechend der Geschwindigkeit der Platte und des oberen Preßdornes vom Stellmotor
in eine Stellung, die der Schließposition der Platte entspricht, gebracht werden.
[0006] Die relativ zur Platte bewegliche Anordnung des Preßdornes ist vorteilhaft, obwohl
der Preßdorn die Schließbewegung der Platte mitmachen muß, weil der Preßdorn auf das
ortsfest angeordnete Werkzeug arbeitet und die zugehörige Arbeits-Kolben-Zylinder-Einrichtung
sich am Kopf der Maschine anbringen läßt. Der Preßdorn wird mittels der Platte in
Arbeitsstellung gebracht und aus dieser zurückbewegt, was den Betrieb der Arbeits-Kolben-Zylinder-Einrichtung
vereinfacht. Da für die Umformbewegung des Preßdornes sehr häufig ungewöhnlich große
Mengen von Druckflüssigkeit in die Arbeits-Kolben-Zylinder-Einrichtung geführt werden
müssen und das Hauptventil diese großen Mengen in der gewünschten kurzen Zeit nicht
passieren lassen kann, wird nur ein Teil der nötigen Druckflüssigkeit gesteuert. Der
ungesteuerte Druckflüssigkeits-Teil kann für sich alleine nichts bewirken und wird
nur zusammen mit dem gesteuerten Teil wirksam.
[0007] Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es, wenn die auf das Hauptventil arbeitende
Steuereinrichtung auf verschiedene Werte für die Verweilzeit des Preßdornes nach dem
Preßhub einstellbar ist. Auch dieser Wert läßt sich bei einer hydraulischen Presse
in einfacher Weise steuern und einstellen. Umformgeschwindigkeit und Verweilzeit sind
für die Güte des herzustellenden Werkstückes wichtig. Die variablen Parameter Umformweg,
Umformgeschwindigkeit und Verweilzeit sind von der hydraulischen Presse übernommen,
was mit einer stark vereinfachten Einrichtung zur Einstellung verschieden hoher Werte
verbunden ist.
[0008] Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es ebenfalls, wenn ein weiterer Preßdorn
den Tisch hin- und herverschiebbar durchdringt und der Auswerfer den Preßdorn rohrartig
umfaßt. Diesen Preßdorn braucht man nur im Rahmen des Arbeitshubes hin und her zu
bewegen. Es ist eine platzsparende, mit dem Preßdorn kombinierte Anordnung des Auswerfers
vorgesehen.
[0009] Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es sodann, wenn sowohl der Preßdorn beim
Tisch als auch der Preßdorn bei der Platte vorgesehen ist und die Steuereinrichtung
für Synchronlauf der beiden Preßdorne ausgelegt ist. Die beiden Preßdorne arbeiten
gegeneinander und eine Abstützung des Werkzeuges gegen die Wirkung eines Preßdornes
entfällt. Der Synchronlauf kann auf synchrone Materialverdrängung oder synchrone Geschwindigkeit
ausgelegt sein. Durch die Synchronsteuerung wird die Güte des herzustellenden Werkstückes
verbessert. Die Geschwindigkeiten der beiden Preßdorne sind aber unabhängig voneinander
beliebig einstellbar, so daß auch ein definierter Ungleichlauf der beiden Preßdorne
möglich ist.
[0010] Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es, wenn rechtwinkelig zur Bewegungsrichtung
des Preßdornes ein Umformdorn mittels einer kleineren Arbeits-Kolben-Zylinder-Einrichtung
hin- und herbewegbar am Ständer angebracht ist. Dieser im Vergleich mit dem Preßdorn
kleinere Umformdorn versieht das Werkstück mit einem Loch und benötigt nur eine relativ
kleine Arbeits-Kolben-Zylinder-Einrichtung.
[0011] Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es dabei, wenn beiderseits des Werkzeuges
je ein Umformdorn vorgesehen ist, die beiden Umformdorne in einander entgegengesetzter
Richtung wirken und die Steuereinrichtung für Synchronlauf der beiden Umformdorne
ausgelegt ist. Durch das Gegeneinanderwirken der Umformdorne wird die Verankerung
des Werkzeuges von der Krafteinwirkung des Umformdornes entlastet. Die Geschwindigkeiten
der beiden Umformdorne sind aber auch unabhängig voneinander beliebig einstellbar,
sodaß ein definierter Ungleichlauf der beiden Umformdorne möglich ist.
[0012] Besonders zweckmäßig und vorteilhaft ist es noch, wenn der Druckflüssigkeits-Antrieb
von einer Pumpe und Speicher umfassenden Einheit gebildet ist. Hier durch lassen sich
besonders hohe Umformgeschwindig keiten erreichen. Eine erfindungsgemäße Kaltfließpresse
soll z.B. Umformgeschwindigkeiten bis zu 200 m/s liefern. Der Umformvorgang dauert
in der Regel ca. 0,15 s.
[0013] In der Zeichnung ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt und
zeigt
Fig. 1 eine hydraulische Kaltfließpresse, schemattisch und teilweise im Schnitt,
Fig. 2 das Werkzeug der Kaltfließpresse gemäß Fig. 1, im Schnitt und in einem gegenüber
Fig. 1 vergrößerten Maßstab,
Fig. 3 einen Druckflüssigkeits-Antrieb für die Kaltfließpresse gemäß Fig. 1 und
Fig. 4 schematisch einen Teil einer Steuereinrichtung der Kaltfließpresse gemäß Fig.
1.
[0014] Die hydraulische Kaltfließpresse gemäß Zeichnung besitzt einen rahmenartigen Ständer
1 mit einem oberen Querstück, zwei seitlichen Säulen und einem unteren Querstück.
Beim unteren Querstück ist ortsfest ein Tisch 2 eingebaut und an den Säulen ist mittels
Führungseinrichtung 3 geführt eine Platte 4 auf- und abbewegbar. Eine genaue Führung
der Platte ist wichtig. Die Platte läßt sich mittels zwei Kolben-ZylinderEinrichtungen
5 und zwei Kolben-Zylinder-Einrichtungen 6 auf- und abbewegen, die am oberen Querstück
des Ständers 1 befestigt sind. Die Kolben-Zylinder-Einrichtungen 5 dienen nur dazu,
die Platte 4 abwärts zu fahren und in einer Klemmstellung zu halten. Die beiden Kolben-Zylinder-Einrichtungen
6 dienen einerseits dazu, die Platte 4 abwärts zu fahren und in einer Klemmstellung
zu halten, und andererseits auch dazu, die Platte wieder zurück bzw. aufwärts zu fahren.
[0015] Diesen Kolben-Zylinder-Einrichtungen 6 wird zum Rückzug Druckflüssigkeit mittig
über eine Teleskopstange zugeführt. Durch die vier Kolben-Zylinder-Einrichtungen
5, 6 wird die Platte 4 verkantungsfrei in die Klemmstellung gefahren.
[0016] Am oberen Querstück ist mittig eine Antriebs-Kolben-Zylinder-Einrichtung 7 vorgesehen,
die zwei Arbeitseinheiten 8, 9 umfaßt, die beide auf die gleiche Kolbenstange 10
wirken, die an einem Ende einen Preßdorn 11 trägt, der durch die Platte 4 ragt. Um
den Preßdorn 11 zu einem Umformhub zu bewegen, wird der einen Arbeitseinheit 8 über
ein Hauptventil 12 bzw. Servoventil von einer Zweigleitung 13 her Druckflüssigkeit
zugeführt und wird der anderen Arbeitseinheit 9 von einer Zweigleitung 14 her Druckflüssigkeit
zugeführt. Wenn die Antriebs-Kolben-Zylinder-Einrichtung 7 zurückfährt, dann entleeren
sich die Antriebseinheiten 8, 9 jeweils über ein gesteuertes Ventil 15 in den Tank,
wobei den Kolben der beiden Antriebseinheiten 8, 9 Druckflüssigkeit von unten zugeführt
wird.
[0017] Am unteren Querstück ist mittig ebenfalls eine Antriebs-Kolben-Zylinder-Einrichtung
16 vorgesehen, die ebenfalls in zwei Antriebseinheiten 17, 18 unterteilt ist, die
beide auf die gleiche Kolbenstange 19 wirken, die an einem Ende einen Preßdorn 20
trägt, der durch den Tisch 2 ragt. Die hydraulische Betätigung der Antriebs-Kolben-Zylinder-Einrichtung
16 ist so wie die der anderen Antriebs-Kolben-Zylinder-Einrichtung 7. Jedoch wird
die zuletzt genannte Einrichtung nicht nur zum Umformhub des Preßdornes 11, sondern
auch leer mit der Platte 4 bewegt. Für die Leerbewegung weist die Kolbenstange 10
an der Rückseite der Platte 4 einen Anschlag 21 auf, der zwischen zwei auf Abstand
voneinander angeordneten Mitnehmer-Anschlägen 22, 23 hin- und herbewegbar ist, die
mit der Platte 4 fest verbunden sind.
[0018] Die Kolbenstange 19 ist von einem rohrartigen Auswerfer 24 führend umfaßt, der in
dem Tisch 2 geführt hin- und herbewegbar ist und mittels einer Kolben-Zylinder-Einrichtung
25 verschiebbar ist, die unter dem Tisch 2 angeordnet ist. An jeder Säule des Ständers
1 sind relativ nahe dem Tisch 2 zwei Umformdorne 26 vorgesehen, von denen nur einer
gezeigt ist und die jeweils mittels einer kleineren Arbeits-Kolben-Zylinder-Einrichtung
27 betätigbar sind, der über ein Hauptventil 28 Druckflüssigkeit zugeführt wird. Diese
Umformdorne 26 bilden in dem herzustellenden Werkstück Löcher und werden in der Regel
paarweise gegeneinander wirkend vorgesehen, wobei auf jeder Seite nach Bedarf ein,
zwei oder mehr Umformdorne vorgesehen sind.
[0019] Fig. 2 verdeutlicht ein Werkzeug 29, das aus zwei Werkzeugteilen 30, 31 besteht,
von denen eines 30 am Tisch 2 auswechselbar angeschraubt ist und das andere 31 an
der Platte 4 auswechselbar angebracht ist. Der in der Platte 4 geführte Preßdorn ragt
in eine Bohrung des Werkzeuges 29 und der im Tisch 2 geführte Preßdorn 20 ragt ebenfalls
in eine Bohrung des Werkzeuges, wobei die beiden Preßdorne koaxial angeordnet sind
und gegeneinander wirken. Fig. 2 zeigt ein aus einem Rohling hergestelltes Werkstück
32 und in der Teilungsebene zwischen den Werkzeugteilen 30, 31 verlaufende Bohrungen
33, durch welche die Umformdorne auf das Werkstück wirken. Die einander gegenüber
angeordneten Umformdorne sind koaxial angeordnet und wirken gegeneinander.
[0020] Ein Druckflüssigkeits-Antrieb 34 für die Antriebs-Kolben-Zylinder-Einrichtungen
7, 16, 27 umfaßt gemäß Fig. 3 eine Pumpe 35 mit Motor. Die Pumpe 35 ist über ein Rückschlagventil
36 mit einem Speicher verbunden, an den andererseits Gasflaschen 38 und ein Sicher
heitsventil 39 angeschlossen sind. Die von der Pumpe 35 in dem Speicher 37 gelieferte
Druckflüssigkeit gelangt in eine gemeinsame Leitung, die sich in zwei Zweigleitungen
13, 14 teilt, in denen jewiels ein Zu5 schaltventil 40 vorgesehen ist, das schlagartig
öffnet, wenn der Speicher voll ist.
[0021] Die Steuereinrichtung gemäß Fig. 4 umfaßt einen Computer bzw. Rechner 41, dem mittels
eines Wegmeßgerätes 42 die jeweilige Stellung des oberen Werkzeugteiles 31 zugeführt
wird und über ein Wegmeßgerät 43 die jeweilige Stellung des Auswerfers 24 zugeführt
wird. Ein Druckmeßgerät 44 mißt den Druck für den oberen Preßdorn 11 stangenseitig
und ein Druckmeßgerät 45 mißt den Druck für den unteren Preßdorn 20 stangenseitig.
Druckmeßgeräte 46 und 47 messen für den oberen Preßdorn 11 und den unteren Preßdorn
20 den Druck jeweils bodenseitig. Die Steuerung der Bewegung der Preßdorne erfolgt
über einen Vergleich der stangenseitigen und bodenseitigen Druckwerte. Über ein Druckmeßgerät
48 läßt sich der Schließdruck des Werkzeuges feststellen. Ein weiteres Druckmeßgerät
49 führt dem Rechner den von dem Druckflüssigkeits-Antrieb gemäß Fig. 3 abgegebenen
Druck zu.
[0022] Der Rechner arbeitet für die Umformung auf den Stellmotor 50 des Hauptventils bzw.
Servoventils des oberen Preßdornes und auf den Stellmotor 51 des Hauptventils des
unteren Preßdornes. Ebenso wird über einen Ventil-Stellmotor 57 die Geschwindigkeit
des oberen Werkzeugteiles beim Schließen und Öffnen gesteuert. Für jeden der vier
seitlichen Umformdorne ist ein Stellglied 52 vorgesehen, das die Bewegung des Umformdornes
in ein Schließen des diesem zugeordneten Hauptventiles umsetzt. Es ist auch ein Eingabegerät
56 für die jeweils gewünschte Betriebsweise vorgesehen, mit dem der Rechner z.B. auf
verschiede ne Werte von Umformweg, Umformgeschwindigkeit und Verweilzeit der Preßdorne
und Umformdorne einstellbar ist.
1. Hydraulische Kaltfließpresse mit Ständer und Druckflüssigkeits-Antrieb, bei der
ein auswechselbares Werkzeugteil an einer hin- und herbewegbaren Platte angebracht
ist, ein weiteres auswechselbares Werkzeugteil an einem ortsfesten Tisch sitzt, die
gegeneinander gefahrenen Werkzeugteile ein gehäuseartig geschlossenes Werkzeug bilden,
für die Hin- und Herbewegung an der Platte eine am Ständer angebrachte Kolben-Zylinder-Einrichtung
angreift, dem Tisch ein mittels einer am Ständer angebrachten Kolben-Zylinder-Einrichtung
hin und herbewegbarer Auswerfer zugeordnet ist, eine Arbeits-Kolben-Zylinder-Einrichtung
zur Ausübung von Umformdruck am Ständer vorgesehen ist, und der Arbeits-Kolben-Zylinder-Einrichtung
ein gesteuertes Hauptventil zugeordnet ist, wobei die an der Platte angreifende
Kolben-Zylinder-Einrichtung das Werkzeug ohne Verformung eines darin befindlichen
Werkstükkes schließt und für das Kaltfließpressen geschlossen hält, und ein in das
gehäuseartige Werkzeug eindringender, das Kaltfließpressen des Werkstückes bewirkender,
auswechselbarer Preßdorn von der Arbeits-Kolben-Zylinder-Einrichtung beaufschlagt
ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine auf ein verstellbares Hauptventil (12, 28) arbeitende Steuereinrichtung
(41) auf verschiedene Werte für den Umformweg und die Umformgeschwindigkeit des Preßdornes
(11, 20, 26) einstellbar ist, daß die von der Kolben-Zylinder-Einrichtung (5, 6) beaufschlagte
Platte (4) den Preßdorn (11) mittels Abstand voneinander aufweisender Mitnehmer-Anschläge
(22, 23) in eine Ausgangsstellung vor dem Umformhub schleppt, und daß die Arbeits-Kolben-Zylinder-Einrichtung
(7) in zwei hintereinander angeordnete, auf die gleiche Kolbenstange (10) arbei
tende Arbeitseinheiten (8, 9) unterteilt ist und von der der Arbeits-Kolben-Zylinder-Einrichtung
(7) zugeführten Druckflüssigkeit nur ein Teil durch das Hauptventil (12) zu der einen
Arbeitseinheit (8) geführt ist, wogegen der andere Teil der Druckflüssigkeit zu der
anderen Arbeitseinheit (9) ohne gesteuertes Hauptventil geführt ist.
2. Kaltfließpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf das Hauptventil (12, 28) arbeitende Steuereinrichtung (41) auf verschiedene
Werte für die Verweilzeit des Preßdornes (11) nach dem Preßhub einstellbar ist.
3. Kaltfließpresse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Preßdorn (20) den 15 Tisch hin- und herverschiebbar durchdringt
und der Auswerfer (24) den Preßdorn (20) rohrartig umfaßt.
4. Kaltfließpresse nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der Preßdorn (20) beim Tisch als auch der Preßdorn (11) bei der Platte
(4) vorgesehen ist und die Steuereinrichtung (41) für Synchronlauf der beiden Preßdorne
(11, 20) ausgelegt ist.
5. Kaltfließpresse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß rechtwinkelig zur Bewegungsrichtung des Preßdornes (11, 20) ein Umformdorn (26)
mittels einer kleineren Arbeits-Kolben-Zylinder-Einrichtung (27) hin- und herbewegbar
am Ständer (1) angebracht ist.
6. Kaltfließpresse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß beiderseits des Werkzeuges (29) je ein Umformdorn (26) vorgesehen ist, die beiden
Umformdorne in einander entgegengesetzter Richtung wirken und die Steuereinrichtung
(41) für Synchronlauf der beiden Umformdorne ausgelegt ist.
7. Kaltfließpresse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckflüssigkeits-Antrieb (34) von einer Presse (35) und Speicher (37)
umfassenden Einheit gebildet ist.
8. Kaltfließpresse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (4) einerseits von vier Kolben-Zylinder-Einrichtungen (5, 6) beaufschlagt
ist und andererseits den Preßdorn (11) führt.