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Hydraulische Presse, insbesondere Strangpresse, für die Metallverarbeitung
Die Erfindung betrifft eine hydraulische Presse, insbesondere Strangpresse, für
die Metallverarbeitung mit einem unter dem Flüssigkeitsdruck eines Akkumulators
stehenden, mit dem Werkzeug verbundenen Preßkolben, der aus einer gewünschten Hubstellung
unter Aufrechterhaltung des Flüssigkeitsdruckes schlagartig vorgetrieben wird und
mit Kolbenflächen in starrer Verbindung steht, auf die ein der Arbeitshubrichtung
entgegengesetzter Flüssigkeitsdruck ausübbar ist.
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Bei einer bekannten hydraulischen Presse wird der Hub dadurch schlagartig
ausgelöst, daß ein Flüssigkeitsüberdruck auf die Kolben eines Verstärkers momentan
weggenommen wird, die im entgegengesetzten Sinne unter der Wirkung eines komprimierten
Gases stehen und über mit ihnen verbundene Übersetzungskolben Flüssigkeit in den
Zylinder des Preßkolbens drücken und dessen Arbeitshub erzeugen.
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Bei der hydraulischen Presse nach der Erfindung wird die oben erwähnte
Verstärkereinrichtung erspart bei rein hydraulischer Ausgestaltung der Presse, um
den Preßkolben aus einer gewünschten Hubstellung schlagartig vorzutreiben. Erfindungsgemäß
wird dies dadurch erreicht, daß der der Arbeitshubrichtung entgegengesetzte Flüssigkeitsdruck
dem Druck auf den Preßkolben bis zum Erreichen einer gewünschten Hubstellungentgegen.wirkt
und sodann augenblicklich Tiber ein Steuerventil wegn.Anibar ist.
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Bei einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Presse nach der Erfindung
sind die entgegengesetzt wirkenden Kolbenflächen an einen gemeinsamen Akkumulator
angeschlossen, und zwar die Preßkollyenfläche im wesentlichen unmittelbar, die Geg-eilkolb-enfläch@°ii
über über ein Zweiwegeventil mit einer Ablaßleitung. Dabei ist die Presse nach der
Erfindung vorteilhaft in der @@'eise ausgebildet, daß der insgesamt dem Preßkolben
entgegenwirkende, auf einen oder mehrere Kohlen verteilte Druck den von den Preßkolben
allein ausgeübten Druck überwiegt, diesem jedoch ein oder mehrere Kolben zur Überwindung
des Gegendrucks auf dein Vorlaufwege in eine gewünschte Hubstellung zugeordnet sind.
Endlich ist es vorteilhaft, daß der Preßkolben für seinen Rückhub entlastbar ist.
Einzelne Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachfolgend an Hand der Zeichnung
beschrieben. In dieser zeigt Fig. 1 eitle Anordnung des Antriebes eines hydraulischen
Preßkolbens, Fig. 2 ein Teilschema einer anderen Anordnung, Fig. 3 eine Ausführungsform
der hydraulischen Anordnung, angewandt auf einen Strangpreßvorgang und in dein Zeitpunkt,
unmittelbar bevor der Hauptpreßkolben angetrieben wird.
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Fig . 4 einen Teil der Anordnung nach Fig. 3 in einem Zeitpunkt nach
Beginn des Sti-angpreßvorganges, Fig. 5 eine Ausführungsform der Anordnung finit
einem energiesparenden Preßkolben, Fig. 6 eine Anordnung, bei der der Haltepreßkoll),en
und Hauptpreßkolben in einem einzigen Preßkolbenaufbau vereinigt sind.
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Fig. 7 eine Weiterentwicklung der in Fig. 6 dargestellten Anordnung,
Lei der die in Fig. 5 dargestellten energiesparenden Preßkolben mit dem Preßkolbenaufbau
nach Fig. 6 verbunden sind.
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In Fig. 1 ist der Zylinder 2 des Preßkolhens 1 einer livdraulischen
Press. dauernd über .°in Drosselventil 2a finit einem hydraulischen Akkumulator
3 mit Gasbelastung verbunden. Der Akkumulator ist durch Leitungen 4 und 5 über ein
Zweiwegeventil 6 auch finit den Zylindern 7 und 8 zweier Haltekolben 9 und 10 verbunden.
Diese sind derart angebracht, daß sie, wenn sie .°litsprecli; iid der dargestellten
Stellung des Zw-eiwegeventils unter Druck stehen. den Preßkolben über das Querhaupt
11 gegen die Kraft des gasbelasteten Akkumulators 3 nach innen treiben. Die Haltekolben
können den Preßlcolb:n gegen die auf ihn wirkende Kraft des hydraulischen Akkumulators
halten, bis das Zweiwegeventil auf die Ablaßstellung
ge,tellt wird,
um die Zylinder 7 und 8 mit der Ablal.llcituiig 12 in Verbindung zu setzen. Auf
diese Weise wird clieKraft des hydraulischen Akkumulators alsbald atlsschließlicli
auf den Preßkoll>en übertragen. Er wird demzufolge bedeutend beschleunigt, wobei
sich die Haltekolben unbehindert zurückbewegen. Der Inhalt des Hydraulischen Akkumulators
ist im Verhältnis zum Inhalt des Preßkolbenzylinders so groß, dali die auf den Preßkolben
wirkende Kraft während seine, gatlzeit Hubes annähernd gleich groß bleibt.
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Da- 1>ro,>elveiitil2a dient zur Steuerung der Ge-,chwin<ügkeit
des Preßkolbens. Es wird entsprechend der für den Preßvorgang erwünschten Geschwindigkeit
d:s Preßkolhens eingestellt. Wenn eine Einstellini>glichkeit nicht erwünscht ist,
ist das Drosselventil nicht erforderlich. Natürlich wird die Geschwindigkeit des
Preßkolbeils vom Durchmesser der Rohrlcitung finit bestimmt, die den hydraulisclitn
Akkumulator und den Zylinder 2 verbindet.
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Bei einer geänderten Anordnung gemäß F;-. 2 ist der Zylinder 2 des
llauptpreßkolbens 1 über ein Z-,v#:iwegevetitil 13 finit dein liydraulisclien Akkumulator
3 erbundun. In der Druckstellung des Ventils ist der Zylinder 2 direkt mit dem hydraulischen
Akkumulator Verbunden. Das Ventil ist weit genug, um ein sclin:llcs Eintreten der
Druckflüssigkeit in den Zylinder zii gestatten. Die in Fig. 2 dargestellte Stellung
des zweiwegeveitils ist die, bei der der Zylinder 2 finit der Al)-laßleitung 14
in Verbindung steht.
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Im übrigen ist diese Anordnung der in Fig. 1 dargestellten ähnlich.
Der hydraulische Akkumulator itt ebenfalls über ein zweites Zweiwegeventil, wie
in Fig. 1. finit den Zylindern der Haltekolben v°rbunden. Steht das zweite Zweiwegeventil
in Druckstellung, so t-_--iben die Haltekolben den Hauptpreßkolben in seinen Zylinder;
dabei befindet sich das erste Zweiwegeventil 13 in Offenstellung. Auch in diesem
Falle köntien die Haltekolben den Hauptpreßkolhen gegen die auf ihn wirkende Kraft
aus dem hydraulischen Akkuinulatar in seinem Zylinder zurückhalten, wenn das erste
Zweiwegeventil 13 in Druckstellung gebracht worden ist. Der insgesamt dem Preßkolben
entgegenwirkende, auf einem oder mehrere Kolben verteilte Druck überwiegt den von
den Preßkolben allein ausgeübten Druck. Das Zweiwegeventil 13 ermöglicht eine Entlastung
des Ha.uptpreßkolbens für seinen Rückweg.
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Die Vorrichtung kann nur mit einem Haltekolben ausgestattet sein,
oder es kann die Verwendung von mehr als zwei Haltekolben wünschenswert erscheinen.
Falls z. B. mehrere Haltekolben vorgesehen sind, werden deren Zylinder parallel
vom Akkumulator über das Zweiwegeventil gespeist.
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In Fig. 3 ist der Zylinder 2 von einem Querhaupt 20 getragen, das
einen Teil des Pressenkörpers bildet. Die Anordnung ist im allgemeinen dieselbe
wie die in Fig. 1 dargestellte, wobei Bestandteile des Hydraulik-Kreislaufes weggelassen
wurden. Sie können nach Fig. 1 oder in der abgeänderten Form nach Fig.2 ausgebildet
sein. Die Zylinder der Haltekopien sind in einer Grundplatte 21 angebracht, die
einen Teil des Pressenkörpers bildet und in der Mitte bei 22 eine Bohrung besitzt.
Der Aufnehmer 23 ist auf der Grundplatte 21 angebracht. Das Querhaupt 11 ist finit
einem Druckstempel 24 und einem Dorn 25 versehen. Soll nun aus einem kalten Aluminiumknüppel
ein sehr dünnes Rohr stranggepreßt werden, so wird ein Knüppel 26 von ringförmigem
Querschnitt in Bekannter Weise in den Aufnehmer gesteckt. Die verwendeten Werkzeuge
sind die bei hydraulischen Strangpr,ess2n üblichen. Statt eiii-es gleichmäßigen
Drucks über den Preßkolben, der ein verhältnismäßig langsames stetiges Strangpressen
des Knüppels zur Folge hat, gelangt bei der gezeigten Anordnung die Kraft des Preßkolbens
augenblicklich zur Wirkung, wodurch der 5 Knüppel bis auf den üblichen Preßrest
äußerst schnell stranggepreßt wird. Zu diesem Zweck wird der Preßkolben derart eingestellt,
daß sich der Druckstempel vor dem Strangpreßvorgang in einem geeigneten Abstand
IS von dem Knüppel befindet. Dieser Allstand io IS kann als Stoßhub bezeichnet werden.
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Beim Einstellen des Abstandes IS ist zu beachten. daß der Druckstempel
bereits in die Öffnung des Behälters eingetreten ist, um diese zu verschließen,
sonst könnte bei Beginn des Strangpreßvorgangs ein Teil 15 des `Werkstoffes aus
dein Aufnehmer herausspritzen. Vor dein Strangpressen wird das Flüssigkeitsdrucksvstem
der Presse schon in Arbeitsbereitschaft unter Spannung gehalten, da der Zylinder
des Ilauptpreßkolbens, wie beschrieben, mit dem Akkumulator in 29 Verbindung steht.
Da sich der Hauptpreßkoll--,en hei I# reigabe ungehindert über die Strecke IS bewegen
kann, wird er natürlich eine kinetische Energie erlangen, die auf den Knüppel 26
wirkt Bei der dargestellten Anordnung wird das Rohr 25 nach unten durch die Bohrung
22 in der Grundplatte 21 (Fig.4) ausgepreßt. In einem praktischen Fall wurde unter
Anwendung des direkten Strangpreßverfahrens aus einem kalten Knüppel ein dünnes
Aluininiumrohr von etwa 3 m Länge und 10,4 mm äuße-3o rem Durchmesser bei 10,2 mm
innerem Durchmesser stranggepreßt, was einer Wandstärke voll 0,1 nim Cutspricht.
Die für den eigentlichen Strangpreßvorgang gebrauchte Zeit betrug 1/5 Sekunde. Die
statische Kraft der Presse betrug 87 t.
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35 Statt den Preßstempel auf Abstand vorn Knüppel einzustellen, kann
er auch am Knüppel liegen, so daß das Strangpressen des Knüppels direkt nach Freigabe
des Hauptpreßkolbens beginnt.
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Selbstverständlich braucht der Hauptpreßkolhen 40 während des Vorlaufhubes
viel weniger Kraft als während des Arbeitshubes. Die in Fig.5 dargestellte Presse
ist zusätzlich zum Preßkolben initHilf skolben versehen. Im übrigen entspricht die
Anordnung der in Fig.4 dargestellten. In dem festen Querhaupt 20, das den 45 Hauptzylinder
2 trägt, sind zwei kleide Zylinder 30 und 31 angebracht. Diese enthalten die Hilfskolben
32 und 33, die am Querhaupt 11 angreifen und mit diesem verbunden sind. Diese Hilfskolben
32 und 33 sind nachfolgend als Vorlaufkolben bezeichnet. Die Zvlin-5o der 30 und
31 sind durch die Rohre 34 und 35 mit einem Steuerventil verbunden, das mit einem
Druckflüssigkeitseinlaßrohr 37 und mit einem Ablaßrohr 38 versehen ist.
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Beim Betrieb der in Fig.5 dargestellten Pr°ss.; 55 wirkt in Bereitschaftsstellung
der Presse dein auf den Hauptpreßkolben 1 wirkenden Druck, wie beschrieben, der
auf die Haltekolben 9 und 10 wirkende mit einem Überdruck entgegen. Soll der Hauptpreßkolben
den Vorlaufhub ausführen. so wird das Zweiwegeventil 36, 6o das die Vorlaufkolben
32 und 33 steuert, derart geschaltet, daß ein über den Überdruck hinausgehender
Druck auf die Vorlaufkolben wirkt. Diese pressen dann die Haltekolben zurück und
bewirken den Vorlauf des Hauptpreßkolbens. Die Flüssigkeit in den 65 Zylindern der
Haltekolben wird demzufolge in den Akkumulator zurückgepreßt. Nach Beendigung des
Vorlaufhubes wird das die Haltekolben steuernde Z@veiwegeventil auf Ablaß gestellt,
und d,--r ganze Druck des Akkumulators wirkt augenblicklich auf den 70 Hauptpreßkolhen,
der darin deal Arbeitshub ausführt.
Während des Arbeitshubes kann
das Steuerventil 36 für die Vorlaufkolben auf Druck- oder Ablaßstellung st-elien.
Für den Rückhub des Hauptpreßkolll.ens muß dieses Ventil auf Ablassen gtstellt sein,
während das Steuerventil für die Haltekolben auf Druck gestellt wird. Der Hauptpreßkolben
wird dann durch den Überdruck zurückgezogen, und der Arbeitsablauf kann sich wiederholen.
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In Fig.6 ist eine Presse dargestellt, in der die Funktionen des Hauptpreßkolbens
und der Haltekolben in einem einzigen Kolbenaufbau vereinigt sind. Die Vorrichtungen
für die Zufuhr und Steuerung der Druckflüssigkeit sind in Fig.6 weggelassen worden;
;ie sind ähnlich wie die in Fig. 1 oder 3 dargestellten zu denken.
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Der Pressenkörper 40 ist mit einem Tisch 41 verselien, auf dem der
Aufnehmer 42 angebracht werden kann. Sowohl der Tisch41 wie der Aufilehmer sind
finit z2iiier Atialbohrung 43 bzw. 44 für den Austritt des Stranges versehen. Das
obere Ende des Pressenkörpers trägt einen Zylinder 45, und der mittlere Abschnitt
ist mit Führungsflächen 46 für ein Querhaupt 47 versehen. Die an ihm angreifende
Kolbenstange 48 reicht in den Zylinder 45 und trägt dort einen Kolben 49. Die Kolb-ei;stange
erstreckt sich über den Kolben 49 hinaus in Form einer Leitstange 50. Ein Rohr 51
leiten die Druckflüssigkeit am oberen Ende zum Zylinder 45. Ein zweites Rohr 52
leitet Druckflüssigkeit am unteren Ende zum Zylinder und verbindet diesen über ein
nicht dargestelltes Zweiwegeventil mit dein Ablaß. Die untere Fläche des Querhauptes
47 trägt den Preßstenipel24, der in seiner Lage bei Beginn des Strangpressens dargestellt
ist, in der er in den Aufnelnner eingetreten ist und den Knüppel berührt. Es kann
in manchen Fällen erwünscht sein, daß der hollleilaufltau direkt auf den Werkzeugträger
wirkt.
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In der nachfolgenden Erläuterung ist die dem Innendurchmesser des
Zylinders 45 entsprechende Fläche kurz A, die des Querschnittes der Leitstange 50
kurz C und die des Quersichnittes der Kolbenstange 48 kurz D genannt. Die Fläche
C ist um einen Differenzhetrag, der kurz X genannt ist, größer gehalten als die
Fläche D.
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Beim Betrieb der Presse wird dem Zylinder 45 über die Zuführrohre
51 und 52 Druckflüssigkeit aus dem Akkumulator -zugeführt. Der Druck auf die untere
ringförmige Fläche A - D ist größer als auf die obere ringförmige Fläche
A - C, und der Preßkolben wird daran gehindert, nach unten zu drücken. Für das Strangpressen
wird das nicht dargestellte Zweiwegeventil im Rohr 52 auf Ablaß gestellt, so daß
der gesamte Druck von oben auf den Pneßkolben wirkt, der augenblicklich heruntergeht.
Um den Preßkolben in die Ausgangsstellung zurückzuführen, wird durch das besagte
Z,.veilvegeventil der Ablaß verschlossen; Druckflüssigkeit tritt wieder in den unteren
Teil des Zylinders ein und drückt den Preßkolben mit dem sich aus der Fläche X ergebenden
Überdruck nach oben.
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Die unter Bezugnahme auf Fig. 6 beschriebene Presse kann weiterentwickelt
werden, um die an Hand der Fig.5 erläuterte Energieersparnis während des Vorlaufhubes
des Preßkolbens mitzuerzielen. Eine entsprechende Anordnung ist in Fig. 7 dargestellt,
in der die Leitstange 50 des Preßkolbens, der sonst dein in Fig.6 dargestellten
ähnlich ist, unter Bildung eines Zylinders 53 ausgebohrt ist. Dieser ist fü:r einen
Zusatzkolben 60 vorgesehen, der als energiesparender Vorlaufkolben dient. Der Vorlaufkolben
60 selbst ist finit einer AYi.albohrung 61 versehen, die am unteren Ende in den
Zylinder 53 mündet und am oberen Ende über ein Rohr 62, das ein Steuerventil 63
enthält, mit dem Akkumulator in Verbindung steht. Der Vorlaufkolben 60 ist an einem
Joch 64 befestigt, das über den Zylinder 45 des Hauptaufbaus hinausragt. Der Hauptpreßkolben
ist in der oberen Endstellung dargestellt.
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Soll der mit AS bezeichnete Vorlaufhub durchgeführt werden, so wird
dem Zylinder 53 des Vorlaufkolbens Druckflüssigkeit zugeführt und dieser mit einem
Überdruck belastet, der etwas größer ist als derjenige, den die Differenzfläche
X hervorbringt. Hierdurch wird der Hauptpreßkolben entgegen dem Rücklauf- und Haltedruck
gesenkt, wobei die Druckflüssigkeit im unteren Teil des Hauptzylinders 45 über das
Rohr 52 in den Akkumulator zurück und damit zur oberen Fläche des Kolbens 49 geführt
wird. Da der Vorlaufkolben 60 selbst sich nicht bewegen kann, so zwingt die Zufuhr
von Druckflüssigkeit zu dessen Zylinder 53, der einen Teil des Hauptpreßkolbens
bildet, diesen zum Herabgehen. Die Senkgeschwindigkeit kann leicht gesteuert und
das Senken für das Einrichten der Werkzeuge schrittweise vorgenommen werden.
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.Natürlich kann sich der Verlauf, der z. B. in dem an Hand von Fig.6
beschriebenen Beispiel bis zur Stirnseite des Knüppels geht, bis zu jedem beliebigen
Punkt vor der Knüppelstirnfläche erstrecken und so einen Zwischenabstand übriglassen,
der einen Stoßhubabstand IS (Fig. 3) bildet.
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Bei den beschriebenen Strangpressen sind ortsfeste Aufnehmer angenommen
worden. Die Anordnung kann aber auch für bewegliche Aufnehmer verwendet werden.
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Obgleich in dem vorn angeführten Beispiel des Strangpressens eines
Aluminiumknüppels ein kalter Knüppel erwähnt wurde, ist dieses Beispiel nur angeführt
worden, um die Leistungsfähigkeit einer Presse aufzuzeigen. Bedeutend weniger Kraft
ist erforderlich, um einen vorerwärmten Knüppel, der eine dementsprechende niedrigere
Fließgrenze hat, strangzupressen. In Fällen in denen es sich um ein Metall handelt,
bei dem ein Verzundern keine nachteiligen Folgen hat, können die Knüppel über die
Verzunderungstemperatur erhitzt werden, wodurch eine sehr wesentliche Erniedrigung
der Fließgrenze eintritt. Wenn ein Verzundern vermieden werden muß, kann Energie
eingespart werden, indem die Knüppel auf Temperaturen erhitzt werden, die ausreichen,
um die Fließgreime wesentlich zu senken, jedoch unter der Verzurid,eru,ngstemperatur
liegen.