DE1048121B - Mehrteiliger Dorn fuer das Innenformen von Werkstuecken beim Schmieden oder Pressen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen mehrteiligen Dorn für das Formen von in eine oder beide Stirnflächen auslaufenden schraubenförmigen Nuten bzw. Vertiefungen mit sich ändernder Steigung oder Nuten bzw. Vertiefungen unregelmäßigen Profils in die Innenwandungen von hohlen Werkstücken durch Aufpressen oder -schmieden auf den relativ zum Werkstück unverschiebbar geführten, Profilleisten aufweisenden Dorn.

Bei der Herstellung solcher Werkstücke wird der Dorn in das Innere des hohlen Werkstücks eingeführt und dessen Metall durch den Schmiede- oder Preßvorgang so nach innen gepreßt, daß sich entsprechende Nuten oder Vertiefungen ergeben.

Es sind bereits Dorne dieser Art bekannt, bei denen die Profilleisten in Form von Kugelgelenkketten auf den Dorn aufgelegt sind. Diese Maßnahme ermöglicht jedoch nicht eine exakte Anpassung der Innenfläche des hohlen Werkstücks an die Dornoberfläche. Vielmehr muß man mit unbeabsichtigten und unerwünschten Abweichungen von der erstrebten Form rechnen. Man ist deshalb bereits dazu übergegangen, einen Fcrmdorn zu verwenden, der in Langsrichtung des Werkstücks gezogen und dabei mit Hilfe einer entsprechenden Steuerung in Umlauf versetzt wird.

Durch die Erfindung wird ein Formdorn vorgeschlagen, mit dem es möglich ist, Nuten oder Vertiefungen unregelmäßigen Profils oder mit sich ändernder Steigung herzustellen, wobei sich das Material des zu bearbeitenden Werkstücks voll an den Formdorn anschmiegen kann.

Der erfindungsgemäße, mehrteilige Formdorn ist dadurch gekennzeichnet, daß die über wenigstens ein Ende des Dornkörpers vorstehenden Profilleisten mit dem Dornkörper lösbar verbunden und an dem oder den vorstehenden Enden verklammert sind.

Die Verbindung vom Dornkörper und Profilleiste kann über Nuten in diesen beiden Teilen zur Aufnahme von Zwischenkeilen oder -splinten erfolgen. Man kann aber die Profilleisten auf dem Dornkörper auch auflöten oder aufkleben, wobei man dann zwar einen Einzelteil weniger erhält, aber zur Lösung von Profilleisten und Dornkörper eine Wärmebehandlung in Kauf nehmen muß.

Eine andere Maßnahme, die ebenfalls weniger Einzelteile erfordert, besteht darin, die Profilleisten in ihrem Querschnitt angepaßte Nuten im Dornkörper einzusetzen. Dadurch wird allerdings entweder die Formgebung der Profilleiste komplizierter oder aber die Form der Formleiste selbst auf die Form der Nut im Dornkörper beschränkt.

Vorzugsweise ist eine Ausführungsform des Dorns nach der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

Mehrteiliger Dorn für das Innenformen von Werkstücken beim Schmieden oder Pressen

Anmelder:

Appel Process Limited,
Windsor, Ontario (Kanada)

Vertreter: Dipl.-Ing. R. H. Bahr

und Dipl.-Phys. E. Betzier, Patentanwälte,

Herne (Westf.}, Freiligrathstr. 19

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 21. Juli 1955

Gerhard Heinrich Appel, Windsor, Ontario (Kanada), ist als Erfinder genannt worden

Fig. 1 ein Längsschnitt durch einen in einem Werkstück angeordneten Dorn gemäß der Erfindung während eines Gesenk- oder Kaltschmiedevorganges,

Fig. 2 einen Schnitt nach Linie 2-2 durch den Dorn und einen Teil des Werkstücks,

Fig. 3 einen Schnitt durch eine abgeänderte Ausführungsform des Dorns,

Fig. 4 einen teilweisen Längsschnitt durch eine weitere abgeänderte Ausführungsform des Dorns, die besonders für die Bildung von unterbrochenen Rillen in den Werkstückinnenflächen geeignet ist.

Die Außenkonturen des Dorns 5 nach Fig. 1 entsprechen genau den Innenkonturen des fertigen Werkstücks. Er besteht aus einem langgestreckten starren Körper 6 aus Stahl oder anderem geeignetem Metall, dessen Querschnitt ähnlich dem der Grundgestalt der Bohrung des fertigen Werkstücks ist.

Der Dornkörper ist, um in dem Werkstück Innenrillen oder andere Einspränge zu bilden, mit einer oder mehreren Profilleisten 7 versehen.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Dorn bestehen die Profilleisten 7 aus einer Reihe von aufgerichteten Längsrippen oder Kanten. Mittels dieses Dorns kann ein röhrenförmiges Werkstück 8 von gegenüber dem des Dorns etwas größerem Innenquerschnitt kalt verformt werden. Dabei ergibt sich ein genau dimensioniertes röhrenförmiges Werkstück mit Rillen 9 in seiner Innenwandung, wobei die Zwischenräume 10 zwischen den Rillen der Gestalt und den Abmessungen

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des Dornkörpers 6 entsprechen. Die in der Zeichnung dargestellte besondere Rillenausbildung ist geeignet für die Herstellung von Gewehrläufen mit spiralförmigen Zügen, deren Steigung vom rückwärtigen Ende nach der Mündung des Laufes hin fortlaufend abnimmt. Das Rillenmuster kann hinsichtlich seines Querschnitts wie seiner Ausbildung in der Längsrichtung sowie der Anzahl und des Abstandes der Rillen voneinander von dem dargestellten in beliebiger gewünschter Weise abweichen.

Die Profilleisten 7 des Dorns 5 sind im Gegensatz zu bekannten Konstruktionen leicht von dem Dornkörper abnehmbar ausgebildet und bestehen aus Streifen 11 aus widerstandsfähigem, aber verhältnismäßig biegsamem Werkstoff, wie Stahl. Sie können *5 deshalb in Längsrichtung aus den Rillen 9 des Werkstücks herausgezogen werden, während der Dornkörper 6 an Ort und Stelle verbleibt. Dies ermöglicht es, mit Innenrillen verändert icher Steigung versehene Werkstücke herzustellen, die bisher durch Kaltschmiedeverfahren nicht erhalten werden konnten.

Da die Lage der Profilleisten zueinander bzw. zu dem Dornkörper genau festgelegt werden muß, wird der Dornkörper zu diesem Zwecke mit Führungsrillen od. dgl. für die Profilleisten versehen. Die Leisten können durch eine Ein- oder Aufspannvorrichtung in der Lage, die sie einnehmen sollen, gehalten und an dem Dornkörper durch Einzementieren, Löten oder in anderer, leicht von dem Dornkörper trennbarer Weise befestigt werden.

Die Profilstreifen 11 des in Fig. 1 beispielsweise dargestellten Dorns sind in JSTuten 12 des Dornkörpers 6 eingesetzt. Im Falle des Ausführungsbeispiels besitzen die Profilstreifen rechteckigen Querschnitt, und die sie aufnehmenden Rillen 12 sind kornplementär dazu gestaltet. Durch einen Profilstreifen der dargestellten Ausführungsform wird in der Innenwandung des fertigen Werkstücks eine verhältnismäßig breite flache Rille gebildet. Statt der dargestellten können auch Profilstreifen von kreisförmigem, dreieckigem oder anderem Querschnitt verwendet werden, die über ihre ganze Länge gleichförmigen Querschnitt besitzen oder sich erwünschtenfalls auch konisch verjüngen können.

Der in Fig. 1 beispielsweise dargestellte Dorn dient zur Herstellung von vier schraubenförmigen Rollen 9 von — wie aus der Zeichnung ersichtlich ist — von rechts nach links forlaufend abnehmender Steigung. Der Drall der Rillen ist, um die Erfindung besser verständlich zu machen, in der Zeichnung etwas übertrieben dargestellt. Der Dorn kann auch so ausgebildet und angeordnet werden, daß er nur eine einzige oder jede beliebige praktisch in Frage kammende Zahl von Rillen herstellt. Ferner können mittels des Darns unter entsprechender Ausbildung desselben auch gerade, sinusförmige oder schraubenförmige Rillen mit einer sich anders als fortlaufend ändernden Steigung hergestellt werden.

Vorzugsweise ist das vordere Ende des DornkÖrpers 6 verjüngt zu einer konischen Nase 13 gestaltet. Auch das andere Ende des Dornkörpers ist durch einen Konus 14 verjüngt und geht in ein Endstück 15 von kleinerem Durchmesser über, das mit Schraubengewinde versehen ist. Die Rillen 12 erstrecken sich über die verjüngten Teile 13· und 14 und wirken dort mit Einspannvorrichtungen für die Profilstreifen zusammen, durch welche die Profilstreifen 11 während des Sehmiedevorgangs in ihrer ordnungsgemäßen Stellung an dem Dornkörper gehalten werden.

Bei einem Dorn der beschriebenen Art werden die vorderen Enden aller Profilstreifen miteinander in einem mit Außengewinde versehenen Stopfen 16 vereinigt. Der Außendurchmesser des Stopfens 16 ist so bemessen, daß er die Bohrung des hohlen Werkstücks frei passieren kann. Nach Befestigung der Profilstreifen 11 an ihm wird der Stopfen 16 über die Nase 13 des Dornkörpers verbracht und dann in das eine Ende der Werkstückbohrung eingeführt. Mit fortschreitendem Hineinbewegen des Dorns in die Bohrung werden die Profilstreifen 11 fortlaufend in die ihnen zugeordneten Nuten 12 eingelegt. Ihr gegenüber den Wandungen der Werkstückbohrung dichter Paßsitz hält sie während dieses Vorgangs in den Rillen.

Sobald der Stopfen 16 und der Nasenteil des Dornkörpers aus dem anderen, gemäß dem Ausführungsbeispiel linken Ende der Werkstückbohrung austreten, wird auf den Stopfen ein mit Innengewinde versehenes Kappenstück 17 aufgeschraubt, soweit dieser, wie aus Fig. 1 ersichtlich, aus der Bohrung vorspringt. Das Ende 18 des Stopfens kann zwecks Angriffs eines Schraubenschlüssels oder ähnlichen Werkzeugs z. B. als Vierkant gestaltet sein.

Die bei dem in Fig. 1 dargestellten Dorn verwendete Kappe 17 hat eine konische Bohrung 19, die über die in den Rillen des verjüngten Nasenteils 13 des Dornkörpers 6 befindlichen Profilstreifen 11 greift und dieses einspannt. Die Kappe 17 verhindert ferner dadurch, daß sie dem benachbarten Werkstückende anliegt, eine Rückwärtsbewegung des Dorns relativ zu dem Werkstück.

An ihren anderen Enden sind die Profilstreifen 11 mit dem Dornkörper durch eine Spannvorrichtung verbunden, die aus einer Muffe 20 besteht, deren Bohrung in ihrem vorwärtigen Teil 21 konisch gestaltet ist, so daß sie über den Konus 14 und den Gewindeabschnitt 15 des Dornkörpers sowie die Enden der sich längs des Körpers erstreckenden Profilstreifen 11 paßt. Das andere Ende 22 der Bohrung in der Muffe 20 ist ebenfalls konisch ausgebildet und weist einen konischen Stopfen 23 auf, der auf das Gewindeendstück 15 des Dornkörpers aufgeschraubt wird. Durch Aufschrauben des Körpers 23 auf das Endstück 15 preßt die Muffe 20 die Profilstreifen 11 auf den Dornkörper 6 auf.

Sobald der Dorn vollkommen in die Werkstückbohrung eingeführt ist, werden die Profilstreifen unter Spannung gesetzt, indem die Kappe 17 fest gegen das vordere Ende des Werkstücks angezogen wird. In diesem Zustand werden die Streifen durch Einschrauben des Stopfens 23 verspannt. Eine zwischen der Muffe 20 und einen Ansatz 25 an dem benachbarten Ende des Werkstücks eingesetzte Druckfeder 24 drückt den Dorn nach rückwärts und hält die Kappe 17 in Anlage am Werkstück uaid hierdurch den Dorn in seiner richtigen Stellung gegenüber dem Werkstück.

Bei Verwendung des in der erfindungsgemäßen Weise ausgebildeten Dorns bei der Formgebung eines Werkstücks der beschriebenen Art mittels einer Kaltschmiedemaschine wird das. Ende des Werkstücks 8 mit einer Kerbe26 versehen und mit dem in ähnlicher Weise eingekerbten Ende 27 eines einen Teil der Maschine bildenden Spannfutters 28 gekuppelt, so daß das Werkstück bei seiner Hindurchführung durch die Schmiedebacken 30 der Maschine in Drehung versetzt werden kann. Zu diesem Zweck ist das Spannfutter 28 mit einem Zahnkranz 31 versehen, an dem der Antrieb angreift. Es weist ferner eine mittlere Bohrung 32 auf, durch die sich der Dorn hindurch

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erstreckt, so daß eine im Zuge seiner Verformung geringfügig erfolgende Längung des Werkstücks 8 ausgeglichen werden kann. Der Stopfen 23 weist zwecks kraftschlüssiger Verbindung mit einem damit zu kuppelnden Antriebsteil einen Zahnkranz 33 auf. Während des Durchgangs des Werkstücks 8 durch die Schmiedewerkzeuge 30 wird das Metall desselben nach innen auf den Dorn 5 zu verdrängt, so daß, wie dies in Fig. 1 am linken Ende des Werkstücks dargestellt ist, die Werkstückbohrung die genauen Abmessungen und Gestaltung des Dornkörpers erhält. Nach seinem Hindurchlaufen durch die Matrizen wird das fertige Werkstück von dem Spannfutter gelöst und aus der Maschine entfernt. Anschließend werden die Kappe 17 und die Muffe 20 abgenommen und die Profilstreifen 11 von dem sie haltenden Stopfen 16 gelöst, um ihre Entfernung aus dem Werkstück zu ermöglichen. Die Entfernung der Profilstreifen erfolgt, während der Dornkörper 6 innerhalb des Werkstücks verbleibt. Dabei werden die Streifen in Längsrichtung aus den in dem Werkstück gebildeten und den damit zusammenwirkenden Rillen in dem Dornkörper herausgezogen. Die Profilstreifen müssen aus einem hinreichend festen und zähen Werkstoff bestehen, um eine solche Behandlung ohne merkliche Änderung ihrer Abmessungen auszuhalten, und außerdem in hinreichendem Maße biegsam sein, um den Krümmungen der Rillen folgen zu können. Ein für diesen Zweck geeigneter Werkstoff für die Streifen ist Federstahl oder Klaviersaitendraht. Um das Herausziehen der Streifen nach dem Schmiedevorgang zu erleichtern, können sie mit einem geeigneten Fett oder Öl geschmiert werden, wenn der Dorn in die Werkstückbohrung eingeführt wird. Bei der abgeänderten Ausführungsform des Dorns, die in Fig. 3 dargestellt ist, werden die Profilleisten 7a an dem Dornkörper 6 α durch Keile oder Splinte 35j z. B. von kreisförmigem Querschnitt, in Gestalt von einfachen Draht- oder Stababschnitten gehalten. Diese Splinte liegen in halbkreisförmigen Keilnuten oder Rillen 12 a des Dornkörpers 6 α und dazu komplementär gestalteten Keilnuten oder Rillen 36 in den Profilleisten 7 a. Wahlweise können auch Splinte 37 von rechteckigem Querschnitt verwendet werden. In diesem Falle werden in dem Dornkörper 6 α und den Profilleisten 7a Keilnuten oder Rillen 12 & und 38 für die Aufnahme der Splinte mit verhältnismäßig dichter Passung vorgesehen. Aus Fig. 3 ist ferner ersichtlich, daß die Innenflächen der Profilleisten Ta so gestaltet sind, daß sie bündig auf den Dornkörper 6 α aufgepaßt sind. Die Leisten Ta können mechanisch an ihrer Stelle gehalten werden, bis der Dorn in der oben beschriebenen Weise in die Werkstückbohrung eingeführt worden ist. Sie können aber auch durch ein Bindemittel, wie einen klebenden Zement, oder ein schmelzbares Metall oder eine Metallegierung durch Löten vorübergehend mit dem Dornkörper verbunden werden. Sobald die in dieser Weise befestigten Leisten sich an Ort und Stelle befinden, kann ihre Verbindung mit dem Dornkörper durch Wärmeeinwirkung wieder getrennt werden. Falls diese zeitweilige Verbindung durch ein schmelzbares Metall erfolgt, kann die erforderliche Wärme am zweckmäßigsten durch Induktionserhitzung zugeführt werden. Wenn die durch die Profilleisten 7 a gebildeten Rillen sich über die Gesamtlänge des Werkstücks erstrecken, können die Splinte 35 oder 37 oder die Profilleisten 7 a, gegebenenfalls auch beide, solche Abmessungen erhalten, daß sie über die Enden des Dorns überstehen und, wie vorstehend in Verbindung mit den in Fig. 1 dargestellten Profilstreifen 11 erläutert wurde, an Ort und Stelle verspannt werden. Nach Fertigstellung des Werkstücks und Wiederlösen der Verbindung der Leisten mit dem Dorn, falls eine solche erfolgte, können die Splinte in ihrer Längsrichtung herausgezogen werden. Darauf werden die Profilleisten 7 a oder der Dornkörper 6 a in zweckmäßiger Aufeinanderfolge aus dem Werkstück herausgezogen. Fig. 4 zeigt eine weitere, abgeänderte Ausführungsform des Dorns, bei welcher der Dornkörper 6 b von seinem einen zu seinem anderen Ende gleichmäßig konisch gestaltet ist. Auch die Profilleisten 7 b, von denen in der Zeichnung nur zwei dargestellt sind, sind hierbei konisch ausgebildet. Ihre Enden Tc liegen kurz vor dem Ende des Werkstücks 8 und des Dornkörpers 6 b. Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform springen die Profilelemente Tb an einem Ende des Werkstücks über dieses vor und werden wie vorstehend beschrieben verspannt. Auch die beiden Enden der Profilleisten 7 b können innerhalb des Werkstücks enden, falls dies wünschenswert oder erforderlich ist. In diesem Falle sind der Endteil oder Teile der Werkstückbohrung entsprechend dem Teil bzw. Teilen des Dornkörpers gestaltet. Bei Verwendung solcher Dorne werden die Leisten zweckmäßig in der vorstehend erläuterten Weise vorübergehend mit dem Dornkörper verbunden. P \ ! !·. N Γ \ X S I'll I'C H E:

1. Mehrteiliger Dorn für das Formen von in eine oder beide Stirnflächen auslaufenden schraubenförmigen Nuten oder Vertiefungen mit sich ändernder Steigung oder Nuten oder Vertiefungen unregelmäßigen Profils in die Innenwandungen von hohlen Werkstücken durch Aufpressen oder -schmieden auf den relativ zum Werkstück unverschiebbar geführten, Profilleisten aufweisenden Dorn, dadurch gekennzeichnet, daß die über wenigstens ein Ende des Dornkörpers (6) vorstehenden Profilleisten (7) mit dem Dornkörper (6) lösbar verbunden und an dem oder den vorstehenden Enden verklammert sind.

2. Dorn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dornkörper (6 a) und die Profilleisten (7 a) Nuten (12 a, 12 & bzw. 36, 38) zur Aufnahme von Zwischenkeilen oder -Splinten (35, 37) zur gegenseitigen Fixierung von Dornkörper (6 a) und Profilleisten (7 a) aufweisen.

3. Dorn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilleisten (7) auf den Dornkörper (6) aufgelötet oder aufgeklebt sind.

4. Dorn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilleisten (7) in ihrem Querschnitt angepaßte Nuten (12) des Dornkörpers (6) eingesetzt sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 916 485, 107 397, 90 854.

In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsches Patent Nr. 947 942.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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