| JP01066012 | MANUFACTURE OF CAPILLARY TUBE |
| JP05293532 | METHOD FOR DRAWING STEEL WIRE EXCELLENT IN FATIGUE CHARACTERISTIC |
| JP2009028754 | METHOD FOR PRODUCING WIRE |
HÖFINGHOFF, Wolfgang (Kastanienweg 19, Hagen, 58093, DE)
Patentansprüche:
1. Ziehverfahren zum Umformen von Werkstücken aus metallischen Werkstoffen, wobei das Werkstück (3) durch eine in Ziehrichtung (4) verengte Werkzeugöffnung (2), insbesondere ein Ziehhol, gezogen wird und damit im Wege eines Zugdruckumformens im Querschnitt vermindert und in der Länge vergrößert wird , beispielsweise Drahtziehverfahren, Stabziehverfahren oder Flachziehverfahren von Vollkörpern oder Gleitziehen von Hohlkörpern im Wege des Druckziehens, Stopfenziehens, Stangenziehens oder des Gleitziehens über einen fliegenden oder schwimmenden Dorn,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Werkstück (3) und/oder Ziehwerkzeug (1 ) während des Ziehvorgangs pendelnd um eine quer oder geneigt zur Ziehrichtung (4) verlaufende Achse (5) bewegt wird.
2. Ziehverfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (3) und/oder Ziehwerkzeug (1 ) um eine rechtwinkelig zur Ziehrichtung (4) verlaufende Achse (5) bewegt wird.
3. Ziehverfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (3) und/oder Ziehwerkzeug (1 ) um zwei rechtwinkelig zur Ziehrichtung (4) verlaufende und rechtwinkelig zueinander gerichtete Achsen (5,6) pendelnd bewegt wird.
4. Ziehverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die pendelnde Bewegung um eine Achse (5 oder 6) oder um zwei Achsen (5,6) erfolgt, deren eine oder die beide die Ziehrichtung (4) kreuzen.
5. Ziehverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ziehgeschwindigkeit und/oder die Frequenz der pendelnden Bewegung und/oder die Amplitude der pendelnden Bewegung variiert wird.
6. Ziehverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Variation während des Ziehvorganges erfolgt.
7. Ziehverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellung der Parameter vor Beginn des Ziehvorgangs erfolgt und über den Ziehvorgang konstant gehalten wird.
8. Ziehverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Ziehwerkzeug (1 ) mittels eines Antriebes einachsig oder mehrachsig pendelnd bewegt wird.
9. Ziehverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (3) mittels eines Antriebes einachsig oder mehrachsig pendelnd bewegt wird.
10. Ziehverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass einer einachsigen Pendelbewegung um eine Achse (5) eine zweite Pendelbewegung um eine zweite Achse (6) überlagert wird, so dass eine zur Ziehrichtung (4) pendelnde und um die Ziehachse (4) drehende Bewegung erzeugt wird.
1 1 . Ziehvorrichtung zum Umformen von Werkstücken (3) aus metallischen Werkstoffen, bestehend aus einem Ziehaggregat, an dem das Werkstück (3) gehalten ist, einem Werkzeug (1 ) mit einer in Ziehrichtung verengten Werkzeugöffnung (2), durch die das Werkstück (3) gezogen wird, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (1 ) und/oder das Werkstück (3) mit einem Pendelantrieb gekoppelt ist, mittels dessen das Werkzeug (1 ) und/oder das Werkstück (3), um eine quer zur Ziehrichtung (4) des Ziehaggregats gerichtete Achse (5) pendelnd beweglich ist.
12. Ziehvorrichtung nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (1 ) und/oder das Werkstück (3) mittels des Pendelantriebs um eine rechtwinkelig zur Ziehrichtung (4) des Ziehaggregats gerichtete Achse (5) beweglich ist.
13. Ziehvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug (1 ) und/oder das Werkstück (3) mittels des Pendelantriebs um zwei rechtwinklig zur Ziehrichtung (4) des Ziehaggregats und rechtwinklig zueinander gerichtete Achsen (5,6) beweglich ist.
14. Ziehvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine durch den Pendelantrieb realisierte Pendelachse (5 oder 6) die Ziehrichtung (4) des Ziehaggregats kreuzend gerichtet verläuft.
15. Ziehvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Pendelantrieb eine Steuerung für die Amplitude und/oder Frequenz der Pendelbewegung aufweist. |
Ziehverfahren zum Umformen von Werkstücken aus metallischen Werkstoffen sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
Die Erfindung betrifft ein Ziehverfahren zum Umformen von Werkstücken aus metallischen Werkstoffen, wobei das Werkstück durch eine in Ziehrichtung verengte Werkzeugöffnung eines Ziehwerkzeugs, gezogen wird und damit im Wege eines Zugdruckumformens im Querschnitt vermindert und in der Länge vergrößert wird, beispielsweise Drahtziehverfahren, Stabziehverfahren oder Flachziehverfahren von Vollkörpern, oder Gleitziehen von Hohlkörpern im Wege des Druckziehens, Stopfenziehens, Stangenziehens oder des Gleitziehens über einen fliegenden oder schwimmenden Dorn.
Derartige Ziehverfahren sind bekannt. Hierbei wird im Wege des Umformens ein metallischer Werkstoff umgeformt, indem das Fließen des Werkstoffes durch das Zusammenwirken von Zug- und Druckbeanspruchungen erfolgt. Bei dem hier in Betracht kommenden Durchziehen wird ein Stab, eine Stange oder ein Draht durch eine sich in Ziehrichtung verengende feststehende öffnung des Ziehwerkzeugs (Matrize) durch eine äußere Zugkraft, die an der Matrize Druckkräfte entstehen lässt, bewegt, wobei sich der Querschnitt des Werkstückes vermindert und die Länge vergrößert. Mit Hilfe von Innenwerkzeugen, wie beispielsweise Stopfen, Stangen, Dornen, die sich in der Matrize befinden, können auch Hohlquerschnitte, zum Beispiel Rohre, durch Ziehen verformt werden. Es handelt sich hierbei um einen Kaltumformprozess, der den Vorteil großer Maßgenauigkeit und enger Toleranzen besitzt. Da der Werkstoff sich durch die Kaltumformung verfestigt, kann sich sein Formänderungsvermögen erschöpfen. Je nach Werkstoff muss dann, wenn weiter gezogen werden soll, eine Wärmebehandlung in Form
einer Zwischenglühung vorgenommen werden, um das Formänderungsvermögen wieder zu steigern. Beim Stangenziehen auf Stangenziehbänken ist ein Ziehwagen vorgesehen, der das Werkstück (den Stab) erfasst und durch das Werkzeug zieht. Beim Ziehen von Rohren wird das Rohr beispielsweise über einen in der Matrize feststehenden Stopfen oder Dorn oder über eine mit durch die Matrize laufenden Stange verformt. Beim Drahtziehen erfolgt das Ziehen mit Hilfe von Ziehmaschinen. Hierbei wird der entzunderte Draht aufgehaspelt, durch Walzen oder Hämmern angespitzt und durch das Ziehhol gesteckt. Nach Befestigung auf der Ziehtrommel wird diese gleichmäßig in Drehung versetzt, wodurch der Draht durch die Matrize gezogen wird.
Durch Anwendung von Schmiermitteln wird die Reibung in der Matrize beziehungsweise an der Ziehdüse vermindert. Bei Verwendung von organischen oder synthetischen Fetten spricht man von Schmierzug. Bei der Verwendung von Natriumseifen von Trockenzug. Beim Nasszug liegen die Ziehsteine in einem Flüssigkeitsbad. Solche Ziehverfahren sind im Prinzip anwendbar auf sämtliche Metalle, sowie auch auf Supraleiter. Es können unterschiedlichste Formen erzeugt werden, so beispielsweise Rohre, Stäbe, Drähte oder auch Läufe für Waffen.
Beim Ziehen von entsprechenden Werkstücken ist die Umformung, die pro Arbeitsgang erzeugt wird, unter anderem dadurch beschränkt, dass der durch ein entsprechendes Schmiermittel aufgebrachte Schmierfilm reißt, was zu Fehlern des Werkstückes führen würde. Insbesondere bei komplexen Querschnittsformen, beispielsweise mit Längsnut versehenen Stäben oder Rohren, ist die pro Arbeitsgang mögliche Umformung relativ gering, da durch die entsprechende Umformung von Längsnuten oder dergleichen bei hohen Umformgraden ein Abreißen des Schmierfilmes zu erwarten ist.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Ziehverfahren gattungsgemäßer Art zu schaffen, bei dem pro Arbeitsgang hohe Umformungen erreichbar sind und wobei gegebenenfalls besonders bevorzugte mechanische Eigenschaften des Werkstückes während des Ziehvorganges erzeugt werden können.
Zur prinzipiellen Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, dass das Werkstück und/oder Ziehwerkzeug während des Ziehvorgangs pendelnd um eine Achse bewegt wird , die zur Ziehrichtung geneigt ist und insbesondere quer zur Ziehrichtung verläuft.
Bei einem erfindungsgemäßen Ziehvorgang wird somit das Werkstück nicht nur in Ziehrichtung durch das Ziehwerkzeug gezogen. Gleichzeitig findet eine Relativbewegung des Ziehwerkzeugs zu dem Werkstück statt. Beide Bewegungen und die dabei auf das Werkstückeinwirkenden Kräfte bewirken die Umformung des Werkstücks.
Es hat sich unerwartet gezeigt, dass es durch das erfindungsgemäße Ziehverfahren möglich ist, kleinere Werkstücke und Werkstücke mit kleineren Radien zu ziehen. Insbesondere ist es nun möglich geometrische Formen zu Erzeugen, die mit den bisherigen Ziehverfahren nicht erreicht werden können.
Das erfindungsgemäße Ziehverfahren kann mit allen dazu eingerichteten Ziehvorrichtungen durchgeführt werden. So können zum Beispiel alle heute bekannten Ziehmaschinen insbesondere Geradeausziehmaschinen, Trommelziehmaschinen, Konti-
Ziehmaschinen und jegliche Art von Drahtziehmaschinen für das erfindungsgemäße Verfahren eingerichtet werden.
Wird beispielsweise ein Werkstück in Form einer Stange oder eines Stabes beziehungsweise eines Drahtes erzeugt, welches im Wege des Ziehvorganges eine Längsnut erhält, so wird durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise eine Umformung des Werkstoffes nicht nur durch die in Ziehrichtung auftretenden Kräfte bewirkt, sondern zusätzlich durch die Pendelbewegung des Werkstückes oder vorzugsweise des Ziehwerkzeuges, durch die eine quasi hämmernde Bewegung beispielsweise im Bereich der zu erzeugenden Längsnut durchgeführt wird. Dadurch wird beispielsweise das Material im Bereich der zu erzeugenden Nut zusätzlich taumelnd gestaucht, wobei andererseits durch die taumelnde Bewegung beim Zurücktaumeln die Kapillaröffnung für den Durchtritt von Schmiermittel vergrößert wird und somit der Durchsatz von Schmiermittel sichergestellt ist, ohne dass der Schmierfilm bei der Durchführung des Ziehverfahrens abreißt. Es ist durch eine solche pendelnde Bewegung eine höhere Umformung pro Arbeitsgang möglich, wobei durch die pendelnde Bewegung auch veränderte mechanische Eigenschaften bezüglich des Werkstückes erreicht werden.
Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, dass das Werkstück und/oder Ziehwerkzeug um eine Achse bewegt wird, die in einer zur Ziehrichtung senkrechten Ebene liegt. Insbesondere das Werkstück und/oder Ziehwerkzeug um eine rechtwinkelig zur Ziehrichtung verlaufende Achse bewegt werden.
Die Achse kann mit Abstand zur durch die Ziehrichtung gebildeten Achse angeordnet sein, ist aber vorzugsweise rechtwinklig zu dieser ausgerichtet. D. h. insbesondere, dass die Achse windschief zur Ziehrichtung verläuft oder die Ziehrichtung kreuzt.
Sofern nicht nur eine einachsige pendelnde Bewegung erzeugt werden soll, sondern eine mehrachsige pendelnde Bewegung, so ist vorzugsweise vorgesehen, dass das Werkstück und/oder Ziehwerkzeug um zwei, vorzugsweise in einer rechtwinkelig zur Ziehrichtung verlaufenden Ebene und vorzugsweise rechtwinkelig zueinander gerichtete Achsen pendelnd bewegt wird.
Es kann bevorzugt vorgesehen sein, dass die pendelnde Bewegung um eine Achse oder um zwei Achsen erfolgt, deren eine oder die beide die Ziehrichtung kreuzen.
Durch eine solche Ausbildung ist es möglich, beispielsweise ein Werkstück mit rundem Querschnitt umlaufend zu verformen, wobei der durch die Ziehbewegung bewirkten Verformung durch die mehrachsige pendelnde Bewegung eine weitere Umformung überlagert wird, die eine höhere Umformung pro Arbeitsgang ermöglicht und verbesserte mechanische Eigenschaften des Werkstückes bewirkt.
Obwohl eine Bewegung des Werkzeuges einfacher zu realisieren ist, ist auch eine Bewegung des Werkstückes in entsprechender Form möglich.
Besonders bevorzugt ist vorgesehen, dass die Ziehgeschwindigkeit und/oder die Frequenz der pendelnden Bewegung und/oder die Amplitude der pendelnden Bewegung variiert wird.
Hierbei kann vorgesehen sein, dass die Variation während des Ziehvorganges erfolgt.
Auch kann vorgesehen sein, dass die Einstellung der Parameter vor Beginn des Ziehvorgangs erfolgt und über den Ziehvorgang konstant gehalten wird.
Die erfindungsgemäße Ausbildung ermöglicht eine kombinierte, der Ziehbewegung überlagerte Bewegung, wobei die Parameter für die Bewegungen im laufenden Prozess oder pro Arbeitsgang variiert werden können. Diese Parameter sind die Ziehgeschwindigkeit der Ziehbewegung, die Taumelfrequenz und die Taumelamplitude der Pendelbewegung. Sofern man die Ziehrichtung als z-Achse definiert, sind die beiden Bewegungsachsen für die zusätzliche Pendelbewegung - ein kartesisches Koordinatensystem vorausgesetzt, die y-Achse und die x-Achse. Durch entsprechende Einstellungen des Antriebes ist in einfacher Weise die Ziehgeschwindigkeit zu variieren aber auch die Frequenz und Amplitude der Bewegung um die x-Achse ebenso wie die Frequenz und Amplitude der pendelnden Bewegung um die y-Achse.
Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass das Ziehwerkzeug mittels zumindest eines Antriebes einachsig oder mehrachsig pendelnd bewegt wird.
Auch kann vorgesehen sein, dass das Werkstück mittels zumindest eines Antriebes einachsig oder mehrachsig pendelnd bewegt wird .
Zudem kann vorgesehen sein, dass einer einachsigen Pendelbewegung um eine Achse eine zweite Pendelbewegung um eine zweite Achse überlagert wird, so dass eine zur Ziehrichtung pendelnde und um die Ziehachse pendelnde Bewegung erzeugt wird. Die zweiachsige Pendelbewegung wird nachfolgend auch als Taumelbewegung bezeichnet.
Als Antrieb sind sämtliche üblichen Antriebe einsetzbar, beispielsweise mechanische Antriebe, hydraulische Antriebe, elektrische Antriebe oder dergleichen. Das Ziehverfahren kann auf beliebige Produkte angewandt werden. Vorzugsweise kann das erfindungsgemäße Verfahren aber bei Antriebselementen, Zahnwellen, Keilwellen und bei Produkten für die Waffentechnik, beispielsweise gezogenen Rohren, Anwendung finden.
Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Ziehvorrichtung zum Umformen von Werkstücken aus metallischen Werkstoffen, bestehend aus einem Ziehaggregat, an dem das Werkstück gehalten ist, einem Werkzeug mit einer sich in Ziehrichtung verengten Werkzeugöffnung, durch die das Werkstück gezogen wird , insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10.
Zur Lösung der oben definierten Aufgabe ist hierbei vorgesehen, dass das Werkzeug und/oder das Werkstück mit zumindest einem Pendelantrieb gekoppelt ist, mittels dessen das Werkzeug und/oder das Werkstück, um eine quer zur Ziehrichtung des Ziehaggregats gerichtete Achse pendelnd beweglich ist.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung kann eine Steuer- und/oder Regelungsmittel aufweisen, mit welchem der Antrieb oder die Antriebe verbunden sind. Mittels des Steuer- und/oder Regelungsmittels können die Geschwindigkeit der Ziehbewegung und/oder die Amplitude und Frequenz der Pendel- bzw. Taumelbewegung gesteuert bzw. geregelt werden.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Ansprüchen 12 bis 15 angegeben.
Das erfindungsgemäße Ziehverfahren ist anhand einer Zeichnung verdeutlicht.
In Figur 2 ist ein Ziehverfahren nach Stand der Technik dargestellt. Es ist dort ein Ziehwerkzeug 1 mit einem Ziehhol 2 dargestellt. Das Werkstück 3 in Form eines Rundstabes wird in Richtung der z-Achse 4 durch das Werkzeug gezogen und dabei umgeformt, wie aus der Darstellung ersichtlich.
In Figur 1 ist eine analoge Darstellung unter Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens gezeigt. Auch hierbei wird das Werkstück 3 durch das Ziehhol 2 des Werkzeuges 1 gezogen, wobei die Ziehrichtung durch den Pfeil 4 angegeben ist, die quasi die z- Achse eines mehrachsigen Bewegungssystems darstellt. Dieser Ziehbewegung in Richtung der z-Achse kann eine Pendelbewegung um die x-Achse entsprechend dem Bewegungspfeil 5 überlagert werden, so dass das Werkzeug 1 entsprechend dem Bewegungspfeil 5 bewegt wird. Hierdurch wird eine einachsige Pendelbewegung auf das Werkstück 3 im Bereich des Ziehholes 2 ausgeübt, so dass eine weitere Umformrichtung quer zur Ziehrichtung zur Verfügung steht. Darüber hinaus ist auch eine Pendelbewegung um die y-Achse 6 möglich, die in der Zeichnungsfigur 1 oben angedeutet ist. Bei überlagerung der Bewegungen des Werkzeuges 1 um die x-Achse und um die y-Achse kann eine taumelnde Bewegung des Werkzeuges 1 relativ zum durchgezogenen Werkstück 3 erfolgen, wodurch höhere Umformgrade pro Arbeitsgang realisierbar sind und bessere mechanische Eigenschaften bezüglich des gezogenen Produktes erreicht werden.
Am einfachsten ist die pendelnde Bewegung realisierbar, wenn das Werkzeug 1 entsprechend bewegt wird . Es ist allerdings auch möglich, das Werkstück 3 pendelnd zu bewegen und/oder beide
Elemente, also das Werkzeug 1 und das Werkstück 3 entsprechend pendelnd zu bewegen, um die gewünschte Umformung und die Verbesserung der mechanischen Eigenschaften des Werkstückes zu erreichen.
Die Achsen x, y und z müssen sich nicht in einem Punkt kreuzen, sondern die Achsen können auch Abstand voneinander aufweisen, d. h. windschief zu einander sein, wobei sie allerdings dennoch zueinander jeweils quergerichtet, vorzugsweise rechtwinklig zueinander gerichtet verlaufen.
Die Erfindung ist nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern im Rahmen der Offenbarung vielfach variabel.
Alle neuen, in der Beschreibung und/oder Zeichnung offenbarten Einzel- und Kombinationsmerkmale werden als erfindungswesentlich angesehen.