DE3325661A1 - Funktionssimulator zur reibungs- und verschleisspruefung von formgebungswerkzeugen - Google Patents

Description

Vysokä skola technickä Kosice, CSSR

Funktionssimulator zur Reibungs- und Verschleißprüfung von Formgebungswerkzeugen

Die Erfindung betrifft einen Funktionssimulator zur Reibungs- und Verschleißprüfung von Formgebungsbzw. Verformungswerkzeugen zur insbesondere Kaltverformung von Werkstücken, wobei die Größe und der Verlauf des Andrucks und der Schlupfbahn eines Werkzeugs gegen ein Werkstück simuliert und anschließend erfaßt werden.

Bisher bekannte Einrichtungen zur Reibungs- und Verschleißprüfung von Formwerkzeugen ermöglichen nur das Erfassen von relativen Reibungs- und Verschleißwerten der Werkstoffpaare unter bestimmten Prüfungsbedingungen. Einrichtungen, die die Größe und den Ver-

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lauf des Andruckes und die Größe der Schlupfbahn bei einem konkreten Verformungsprozeß simulieren bzw. modellieren, existieren nicht. Es ist lediglich eine Einrichtung bekannt, die den Maximaldruck auf der Zugkante einer .Zugstange modelliert, ohne daß auch der Verlauf und die Schlupfbahn berücksichtigt würden.

. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einrichtung zur Simulation von praxisnahen Verschleißerscheinungen von Werkstoffpaaren, insbesondere von Zieh- und Biegewerkzeugen der Kaltumformung, zu schaffen, die genauere Voraussagen über die im praktischen Einsatz auftretenden Verschleißbedingungen ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Andrucksegment auf einem Querholm befestigt ist, der an dem auf einer Antriebswelle befestigten Probestück anliegt, daß ein Gesamtgetriebe vorgesehen ist, daß das Andrucksegment mit einer Hebescheibe fest verbunden ist, die an einen auf der Antriebswelle,befestigten Modelliernocken angedrückt ist, daß der an Führungsstangen verschiebbar gelagerte Querbalken eine verschiebbar gelagerte und einstellbare Andruckscheibe mit Druckfedern aufweist, daß auf einem Rahmen eine mit der Antriebswelle über ein Getriebe verbundene Schrittscheibe drehbar gelagert ist, daß auf den Führungsstangen eine Platte verschiebbar gelagert ist, an welcher der Kolben eines Anpreßzylinders angreift und daß ein Modellierdruckzylinder an den Anpreßzylinder angeschlossen ist, gegen dessen Kolben ein auf der Abtriebswelle des Gesamteinrichtungsgetriebes fest aufgesetzter Druckmodelliernocken angepreßt wird.

Der Funktionssimulator ermöglicht die Erzeugung von konkreten Reibungsbedingungen auf einem Verformungswerkzeug. Die damit erzeugten und gemessenen Verschleißwerte liegen sehr nahe dem wirklich aufgetretenen Verschleiß von Verformungswerkzeugen. Dies ermöglicht den Einsatz des Funktionsgenerators bei der Erstellung von Instandhaltungs- und Wartungs-Plänen für die in der Produktion eingesetzten Verformungswerkzeuge· Ferner können durch den Funktionssimulator gemäß der Erfindung Erkenntnisse über den Einfluß der Werkzeugkonstruktion, der Werkstoffart, der Verarbeitung und der Oberflächengüte auf den Ablauf von Verformungsprozessen gewonnen werden.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung im einzelnen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild der Einrichtung,

Fig. 2 die Durchführung ihres Funktionssimulatorkomplexes. .

Die Einrichtung gemäß Fig. 1 besteht aus drei Grundteilen, nämlich einem Elektromotor 1, einem Gesamtgetriebe 2 und einem Simulator 3. Der Elektromotor 1 ist über eine Kupplung 5 an das Gesamtgetriebe 2 angeschlossen, dessen Antriebswelle 4 mit einem Dynamometer 6 versehen ist. An die Antriebswelle 4 und die Abtriebswelle 7 des Gesamtgetriebes 2 ist der Simulator 3 angeschlossen.

Gemäß Fig. 2 wirkt ein mit der Abtriebswelle 7 fest verbundener Druckmodelliernocken 17 mit einem Stellglied

zusammen, dessen Gehäuse 15 an einem Rahmen 10 befestigt und über eine Druckleitung 16 mit einem Druckzylinder 14 verbunden ist. Die Kolbenstange 28 des Druckzylinders 14 ist mit einer verschiebbaren Platte 13 fest verbunden, die an Führungsstangen 18 mit Federn 12 geführt ist. Die Federn 12 drücken mit ihrem anderen Ende gegen ein Querhaupt 11, an dem ein mit einer Hebescheibe 25 fest verbundenes Andrucksegment 9 befestigt ist. In einem abgewinkelten Schenkel des Querhaupts 11 ist eine Andruckscheibe 23 in einem Langloch verschiebbar gelagert und. kann gegen die Spannkraft von Druckfedern 21 durch Stellschrauben 22 eingestellt werden.

Im Langlqch ist ferner eine Schrittscheibe 24 gelagert und durch ein Getriebe 26, z. B. ein Endlosseil, mit der Antriebswelle 4 verbunden, auf welcher auch ein . Mode liier nocken 27 der Schlupf bahn starr befestigt ist-.

Zu Beginn einer Messung wird ein Ausgangsdruck durch die Federn 12 mittels der Schrauben 19 eingestellt, der dem bei einem tatsächlichen Verformungsvorgang an den Werkzeugen auftretenden Ausgangsdruck entspricht. Der weitere Druckverlauf und dessen Größe wird von der Exzentrizität oder der Form des Modelliernockens 17 bestimmt. Die Schlupfbahngröße, d. h. die Strecke, auf welcher sich das Andrucksegment 9, das Probestück 8 und die Blechbahn 20 berühren, ergibt sich durch die Exzentrizität oder durch die Form des Modelliernockens 27, welcher die Hebescheibe 25 betätigt und dadurch die Schlupfe bahngröße bestimmt. Die Schlupfrelativgeschwindigkeit ist durch die Drehzahl des Elektromotors 1 stufenlos regelbar. Die Dauer eines Meßzyklus eines simulierten Verformungs-

Vorgangs wird durch das Getriebe 2 geregelt. Die Funktion des geprüften Paares erfüllt das auf der Antriebswelle befestigte Probestück 8 sowie das Andrucksegment 9, auf welches die Drücke gemäß der Exzentrizität oder der Form des auf der Abtriebswelle 7 befestigten Druckmodelliernockens 17 mittels des Druckzylinders 15, der Druckleitung 16, des Preßzylinders 14, der verschiebbaren Platte 13 und des Querjochs 11 einwirken. Die Schlupfbahn des Reibungspaares wird durch die gemeinsame Lage des Modelliernockens 27 und der Hebescheibe 25 des Querhaupts 11 geregelt. Die Kontinuität des Verformungsprozesses, z. B. beim Ziehen und Biegen, ist durch die Bewegung der Blechbahn 20 sichergestellt, die durch die Schrittscheibe 24 und die Andruckscheibe 23 realisiert ist.

Nach einer bestimmten Zahl von den Meßzyklen wird die Verschleißmessung des Probestücks 8 durch den Koeffizienten des Massen- oder Linearverschleißes durchgeführt. Die gemessene Abnutzung entspricht der Preßlingschlupfbahn auf dem geprüften Funktionsteil des Verformungswerkzeuges bei den eingestellten und regulierbaren Parametern des Verformungsprozesses, die durch eine bestimmte Größe und einen Kontaktdruckverlauf, eine Schlupfgeschwindigkeit, einer Schlupfbahn und die Reibungsbedingungen charakterisiert sind. Die Größe und der Verlauf des Gleitreibungskoeffizienten wird aus dem mittels des Dynamometers 6 gemessenen Drehmoment ausgewertet.

Mittels der erfindungsgemäßen Einrichtung wird der Verschleiß eines bestimmten aktiven Teiles des Formwerkzeuges (Matrize, Niederhalter, Stempel) geprüft, um in

der Praxis den Verschleiß beurteilen zu können und die Materialwahl und die Wärmebehandlung des Werkzeugteiles im Hinblick auf die verlangte Lebensdauer zu optimalisieren. Die Einrichtung simuliert ein tribologisches Arbeitssystem für das Werkzeug unter konkreten Betriebsbedingungen, und zwar bezüglich des verarbeiteten Materials, der Größe und des Verlaufs des Drucks am aktiven Werkzeugteil, der Schlupfgeschwindigkeit, der Schlupfstrecke, der Schmierung und des Materials sowie der Wärmeverhältnisse. Diese für einen plastischen Verformungsvorgang relevanten Parameter werden mit dem Funktionssimulator erfaßt und rechnerisch ausgewertet. Auf Grund der Ähnlichkeitsgesetze können gleiche Nocken für ähnliche plastische Verformungsvorgänge angewendet werden.

Geprüft werden insbesondere die Werkstoffe für Kaltumformungsvorgänge, d. h. legierte, wärmebehandelte Stähle. Im Prinzip kann der Verschleiß eines beliebigen Materials geprüft werden.

Claims (1)

1. Anspruch

   FunktionsSimulator zur Reibungs- und Verschleißprüfung von Formgebungswerkzeugen,

   gekennzeichnet durch

   ein Andrucksegment (9), das an einem Querhaupt (11) befestigt ist, das an dem auf einer Antriebswelle (4) befestigten Probestück (8) anliegt,

   ein Getriebe (2) ,

   eine mit dem Andrucksegment (9) fest verbundene Hebescheibe (25), die mit dem auf der Antriebswelle befestigten Modelliernocken (27) zusammenwirkt, wobei der an Führungsstangen (18) verschiebbar gelagerte Querbalken (11) eine verschiebbar gelagerte gesteuerte Andruckscheibe (23) und Druckfedern (21) aufweist,

   eine an einem Rahmen (10) gelagerte Schrittscheibe (24), die mit der Antriebswelle (4) über ein Getriebe (26) verbunden ist,

   eine an den Führungsstangen (18) verschiebbare Platte (13), an der ein Kolben (28) eines AnpreßZylinders (14) angreift, und durch

   einen Modellierdruckzylinder (15), gegen dessen Kolben ein auf der Abtriebswelle (7) des Getriebes (2) fest aufgezogener Druckmodelliernocken (17) gepreßt wird.

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