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Die
Erfindung betrifft eine Werkzeugmaschine, insbesondere eine Drück-/Drückwalzmaschine, gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Eine
solche Werkzeugmaschine ist ausgebildet mit mindestens einer drehbaren
Spindel, die eine Aufnahme für
ein Werkstück
aufweist, und einem Drehantrieb zum drehenden Antreiben der Spindel, wobei
die Spindel zumindest eine Heizeinrichtung aufweist, mit welcher
die Aufnahme der Spindel erwärmbar
ist.
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Die
Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Bearbeiten, insbesondere
Drücken
und/oder Drückwalzen,
eines Werkstückes
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 13. Bei einem derartigen Verfahren ist vorgesehen,
dass das Werkstück
an einer Aufnahme einer drehbaren Spindel festgelegt wird, die Spindel
mitsamt dem Werkstück
in Drehung versetzt wird, und an der Spindel eine Heizeinrichtung vorgesehen
wird und die Aufnahme mittels der Heizeinrichtung erwärmt wird.
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Aus
der gattungsbildenden
EP
0 490 756 B1 ist es bekannt, zum Warmfließformen
eines aufgeheizten Werkstückes
den Dorn, an dem das Werkstück
platziert wird, zu beheizen, um ein Abkühlen des Werkstücks zu verhindern.
Hierzu ist nach der
EP
0 490 756 B1 im Dorn ein elektrischer Heizwiderstand vorgesehen.
Zum Versorgen des Heizwiderstandes mit Strom von einer feststehenden
Quelle sind feststehende Kohlenbürsten
vorgesehen, welche an ringförmigen
Kollektoren am Dorn anliegen. Diese Art der Stromversorgung erfordert
jedoch einen vergleichsweise hohen Aufwand. Insbesondere ist ein
vergleichsweise hoher Wartungsaufwand erforderlich, da durch die
Bürsten
zusätzliche
Verschließteile
gegeben sind.
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Aus
der
DE 195 45 177
B4 ist ein Verfahren bekannt, das umzuformende Werkstück beim
Drückwalzen
direkt zu erwärmen.
Die
DE 195 45 177
B4 lehrt dabei, eine Wär memenge
mittels eines elektromagnetischen Feldes induktiv in das Werkstück einzubringen.
Diese Wärmeeinbringung
ist jedoch nicht für
alle Werkstückmaterialien
geeignet.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Werkzeugmaschine und ein Verfahren zum
Bearbeiten eines Werkstücks
anzugeben, die in besonders einfacher und zuverlässiger Weise eine Erwärmung der rotierenden
Werkzeugaufnahme ermöglichen
und somit eine besonders einfache, zuverlässige und genaue Temperaturkontrolle
des an der Spindel aufgenommenen Werkstücks beim Umformen erlauben.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
Werkzeugmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren
zum Bearbeiten eines Werkstückes
mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst. Bevorzugte Ausführungsbeispiele
sind in den jeweils abhängigen
Ansprüchen
angegeben.
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Die
erfindungsgemäße Werkzeugmaschine ist
dadurch gekennzeichnet, dass durch die Heizeinrichtung zum Erwärmen der
Aufnahme Bewegungsenergie der Spindel in Wärme umsetzbar ist.
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Ein
Grundgedanke der Erfindung kann darin gesehen werden, einen Teil
der in Spindeldrehung enthaltenen kinetischen Energie an der Spindel
in Wärmeenergie
umzusetzen und auf diese Weise die Spindel gegenüber dem Werkstück zu erwärmen. Gemäß der Erfindung
wird somit zum Erwärmen
der Spindel eine Energiequelle herangezogen, die bei einer gattungsgemäßen Werkzeugmaschine
mit drehbarer Spindel und entsprechendem Drehantrieb ohnehin vorhanden
ist. Umständliche
und wartungsaufwändige
Energieleitungen, mit welchen Energie von einer externen Energiequelle
zur rotierenden Spindel übertragen
werden muss, können
nach der Erfindung somit entfallen. Hierdurch kann eine besonders
einfach konstruierte und zugleich zuverlässige Werkzeugmaschine erhalten
werden.
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Nach
der Erfindung ist die Heizeinrichtung der Spindel zugeordnet, das
heißt
die Heizeinrichtung ist nach der Erfindung so ausgebildet, dass
die Wärmeenergie
in der Spindel erzeugt wird. Es wird also die Bewegungsenergie an
der Spindel in Wärme umgesetzt.
Von dort kann die Wärmeenergie,
beispielsweise aufgrund von Wärmediffusion,
zum Werkstück
gelangen und auch dieses erwärmen.
Erfindungsgemäß wird die
Wärme somit über die
Spindel an das Werkstück
abgegeben, so dass uner wünschten
Wärmeenergieverlusten
aus dem Werkstück
in die Spindel entgegengewirkt ist.
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Bei
der Bewegungsenergie der Spindel, die in Wärme umgesetzt wird, handelt
es sich geeigneterweise um Rotationsenergie. Die Rotationsenergie der
Spindel umfasst nach der Erfindung auch die Rotationsenergie derjenigen
Teile, die mit der Spindel drehfest verbunden sind.
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Die
Heizeinrichtung kann beispielsweise für eine mechanisch erzeugte
Energieumwandlung, insbesondere durch Reibungsprozesse, ausgebildet sein.
In diesem Fall kann die Heizeinrichtung beispielsweise eine Backenbremse
und/oder eine Scheibenbremse aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann
die Heizeinrichtung auch für
eine hydraulische Energieumwandlung eingerichtet sein. Insbesondere
kann zum Erwärmen
der Spindel eine Erwärmung
herangezogen werden, die beim Vorbeiströmen eines Fluides an einem
Strömungswiderstand
entsteht. In diesem Fall kann die Heizeinrichtung beispielsweise
eine Strömungsbremse
aufweisen.
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Besonders
vorteilhaft ist es jedoch, dass die Heizeinrichtung Mittel zum Erzeugen
von Wirbelströmen,
insbesondere in der Spindel, aufweist. Gemäß dieser Ausführungsform
ist die Heizeinrichtung zum Erzeugen eines vorzugsweise stationären Magnetfeldes
eingerichtet, welches in der rotierenden Spindel Wirbelströme induziert.
Diese Ströme
erzeugen selbst wieder ein Magnetfeld, das dem Feld der Heizeinrichtung
entgegengesetzt ist. Der elektrische Widerstand der Spindel bildet
für die
Wirbelströme
einen ohmschen Verbraucher, an dem Wärmeenergie frei wird. Bei diesem
Prozess wird Bewegungsenergie der Spindel an der Spindel in Wärme umgesetzt, von
wo sie zur Aufnahme der Spindel und von dort zum Werkstück gelangen
kann. Gemäß dieser
Ausführungsform
werden somit Wirbelstromverluste der im Magnetfeld bewegten Spindel
zum Erwärmen
der Spindel und somit auch zum Abbremsen der Spindel eingesetzt.
Die Mittel zum Erzeugen von Wirbelströmen können radial innerhalb und/oder
außerhalb
der Spindel und/oder der Aufnahme angeordnet sein, wobei eine außenseitige
Anordnung der leichteren Zugänglichkeit
wegen bevorzugt sein kann.
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Besonders
vorteilhaft ist es, dass die Mittel zum Erzeugen von Wirbelströmen zumindest
eine Spule aufweisen. Durch Einstellen des durch die Spule fließenden Stromes
kann in besonders einfacher Weise das Magnetfeld an der Spindel
und somit die Erwärmungsleistung
an der Spindel reguliert werden. Eine konstruktiv besonders einfache und
zugleich im Hinblick auf die Erwärmung
wirkungsvolle Werkzeugmaschine kann dadurch erhalten werden, dass
die Spule die Spindel ringförmig
umgibt. Insbesondere können
die Spule und die Spindel koaxial angeordnet sein. Es kann aber
auch beispielsweise vorgesehen sein, die Spule versetzt zur Spindelachse
anzuordnen. Beispielsweise kann die Spulenachse radial zur Spindelachse
vorgesehen werden.
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Alternativ
oder zusätzlich
kann vorgesehen sein, dass die Mittel zum Erzeugen von Wirbelströmen zumindest
einen Permanentmagneten aufweisen. Hierdurch wird eine konstruktiv
besonders einfache Werkzeugmaschine zur Verfügung gestellt.
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Eine
weitere bevorzugte Ausführungsform der
Erfindung besteht darin, dass die Mittel zum Erzeugen von Wirbelströmen relativ
zur Spindel verschiebbar gelagert sind. Durch eine Verschiebung der
Mittel zum Erzeugen von Wirbelströmen relativ zur Spindel kann
ebenfalls eine Feldstärkenveränderung
an der Spindel hervorgerufen werden und somit die Erwärmungsleistung
variiert werden. Diese Ausführungsform
ist besonders vorteilhaft, wenn die Mittel zum Erzeugen von Wirbelströmen mit
Permanentmagneten ausgebildet sind, da in diesem Fall eine Feldstärkenveränderung
durch Variation eines Spulenstromes nicht möglich ist. Zum aktiven Verschieben
der Mittel zum Erzeugen von Wirbelströmen relativ zur Spindel ist
geeigneterweise zumindest ein Stellglied vorgesehen.
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Besonders
vorteilhaft ist es, dass die Mittel zum Erzeugen von Wirbelströmen relativ
zur Spindel axial verschiebbar gelagert sind, wobei unter der Axialrichtung
insbesondere die Richtung der Spindelachse zu verstehen ist. Durch
diese Ausführungsform
ist eine besonders kompakte Werkzeugmaschine gegeben. Überdies
erlaubt es eine axiale Verschiebbarkeit, den Ort der Wärmeumwandlung
längs der
Spindel gezielt zu variieren, so dass eine besonders hohe Einsatzvielfalt
gegeben ist. Insbesondere kann nach der Erfindung vorgesehen sein,
die Mittel zum Erzeugen von Wirbelströmen mit zunehmendem Umformfortschritt
des Werkstückes
relativ zur Spindel zu verschieben, so dass der Ort der Wärmeumwandlung
in der Spindel entsprechend dem Umformfortschritt angepasst wird.
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Insbesondere
bei vergleichsweise hohen Arbeitstemperaturen kann es vorteilhaft
sein, dass die Mittel zum Erzeugen von Wirbelströmen eine Kühleinrichtung aufweisen. Beispielsweise
kann die Kühleinrichtung
dafür eingerichtet
sein, die Spule und/oder einen Außenmantel der Mittel zum Erzeugen
von Wirbelströmen
abzukühlen.
Hierdurch ist eine besonders hohe Betriebszuverlässigkeit gegeben.
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Um
unerwünschte
Wechselwirkungen der Mittel zum Erzeugen von Wirbelströmen mit
sonstigen Maschinenteilen der Werkzeugmaschine zu vermeiden, kann
vorgesehen sein, dass ein Gehäuse und/oder
Anschlussbauteile der Werkzeugmaschine in einem Abstand zu den Mitteln
angebracht sind und/oder aus einem nicht magnetisierbaren Werkstoff
ausgeführt
sind, wie beispielsweise Aluminium oder Keramik.
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Eine
weitere bevorzugte Ausführungsform der
Erfindung besteht darin, dass die Spindel zum Aufnehmen von Wirbelströmen einen
Ankerring aufweist. Dieser Ankerring ist vorzugsweise koaxial zur Spindelachse
und/oder außenseitig
an der Spindel angeordnet. Gemäß dieser
Ausführungsform
sind die Mittel zum Erzeugen von Wirbelströmen zumindest zeitweise im
Bereich des Ankerringes angeordnet, so dass in diesem Wirbelströme induziert
werden. An Stelle eines Ankerringes kann auch eine Ankerscheibe,
beispielsweise eine Kreisscheibe, oder ein anders geformtes Ankerelement
vorgesehen werden.
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Das
geeigneterweise als Ankerring ausgebildete Ankerelement weist vorzugsweise
ein Metallmaterial auf. Für
eine besonders hohe Bremswirkung weist das Ankerelement zweckmäßigerweise
eine hohe spezifische Leitfähigkeit
auf. Insbesondere kann die spezifische Leitfähigkeit des Ankerelementes
größer sein
als die spezifische Leitfähigkeit
benachbarter Spindelbereiche. Beispielsweise kann das Ankerelement
aus Kupfer und/oder Aluminium gefertigt sein. Benachbarte Spindelbereiche
können hingegen
aus Stahl gefertigt sein.
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Beispielsweise
um eine besonders genaue Kontrolle der Werkstücktemperatur zu gewährleisten und/oder
um unerwünschte
Temperaturgradienten in der Spindel beim Heizen zu vermeiden, kann
nach der Erfindung vorgesehen sein, dass die Spindel im Bereich
der Aufnahme zumindest bereichsweise ein Material aufweist, das
eine höhere
Wärmeleitfähigkeit
aufweist als das Material verbleibender Spindelbereiche. Beispielsweise
kann die Spindel in einem vorderen Spindelbereich zwischen der Aufnahme und
dem Ankerelement eine höhere
Wärmeleitfähigkeit
aufweisen als in einem rückwärtigen Hauptspindelbereich,
der den vorderen Spindelbereich mit dem Drehantrieb verbindet. Hierdurch
wird zwischen der Aufnahme und dem Ankerelement ein guter Wärmeübergang
geschaffen, wodurch die Ableitung der im Ankerelement er zeugten
Wärme zur
Aufnahme verbessert wird. Gleichzeitig wird einer unerwünschten Wärmeableitung über den
rückwärtigen Spindelbereich
entgegengewirkt.
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Insbesondere
um die Wärmekopplung
zwischen dem Ankerelement und der Aufnahme weiter zu verbessern
und somit eine schnelle und gleichmäßige Erwärmung der Aufnahme zu erreichen,
ist es weiterhin besonders vorteilhaft, dass die Spindel im Bereich
der Aufnahme zumindest eine Ausnehmung aufweist, in der ein Wärmeträgerelement
mit erhöhter Wärmeleitfähigkeit
angeordnet ist. Unter erhöhter Wärmeleitfähigkeit
wird dabei eine Leitfähigkeit
verstanden, die größer ist
als die der Umgebung. Beispielsweise kann vorgesehen sein, an der
Spindel, insbesondere auf dem Umfang der Aufnahme, Wärmeleitbohrungen
einzubringen und diese mit Wärmeträgerelementen
auszufüllen.
Ein Wärmeträgerelement
kann stabförmig
oder beispielsweise auch als geschlossener Kreisring ausgebildet
sein. Das Wärmeträgerelement
kann aus einem oder mehreren festen, flüssigen und/oder gasförmigen Stoffen
bestehen. Beispielsweise kann das Wärmeträgerelement aus Aluminium und/oder
Kupfer bestehen.
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Um
einen unerwünschten
Wärmeabfluss
in rückwärtige Bereiche
der Spindel zu vermeiden, kann es vorteilhaft sein, dass die Spindel
in einem Bereich zwischen der Hauptspindel und der Aufnahme einen
Zwischenbereich, insbesondere einen Zwischenflansch, aufweist, der
verglichen mit benachbarten Spindelbereichen eine geringere Wärmeleitfähigkeit
aufweist. Insbesondere kann das Ankerelement vorderseitig an diesem
Zwischenbereich angeordnet sein. Der Zwischenbereich kann auch Kühlelemente
aufweisen und insbesondere als Kühlflansch ausgebildet
sein.
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Weiterhin
ist es besonders vorteilhaft, dass eine Steuerung zum Steuern der
Erwärmung
der Aufnahme vorgesehen ist. Die Steuerung kann beispielsweise mit
dem Drehantrieb, einer Stromquelle für die Spule und/oder einer
Verschiebeeinrichtung für
die Mittel zum Erzeugen von Wirbelströmen in Wirkverbindung stehen.
Demgemäß kann eine
Steuerung der Erwärmungsleistung über eine
Variation der Drehzahl des Drehantriebes, über eine Variation des Erregerstroms
der Spule beziehungsweise über eine
Variation der Position der Mittel zum Erzeugen von Wirbelströmen relativ
zur Spindel durchgeführt werden.
Eine derartige Steuerung ermöglicht
es, die aufzubringende Wärmemenge
definiert zu steuern. Insbesondere kann die Steuerung ein Speicherprogramm
zum Steuern der Wärmemenge
aufweisen. Die Steuerung kann auch zum Regeln der Erwärmung vorgesehen
sein.
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Überdies
ist es nach der Erfindung bevorzugt dass ein Temperaturaufnehmer
zum Erfassen der Temperatur der Aufnahme und/oder des Werkstücks vorgesehen
ist. Hierdurch kann der Grad der Aufwärmung der Aufnahme überwacht
werden. Der Temperaturaufnehmer kann beispielsweise ein optisches Pyrometer
sein, das zweckmäßigerweise
auf die Aufnahme gerichtet ist. Vorzugsweise steht der Temperaturaufnehmer
mit der Steuerung in Signalverbindung. Dies ermöglicht es, die erfasste Temperatur
zur Regelung der Erwärmung
an die Steuerung weiterzugeben.
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Zweckmäßigerweise
ist die Aufnahme ein Umformwerkzeug, beispielsweise ein Drückfutter. Grundsätzlich kann
es sich bei der Aufnahme aber auch um einen Gegenhalter handeln,
der zum Andrücken
eines Werkstückes
an ein Drückfutter
dient. Die Aufnahme ist zweckmäßigerweise
drehfest an der Spindel angeordnet.
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Nach
der Erfindung ist vorteilhafterweise zumindest eine Umformrolle
vorgesehen, die radial und/oder axial an das an der Aufnahme angeordnete Werkstück zustellbar
ist. Bei der Umformrolle kann es sich beispielsweise um eine Drückrolle
handeln.
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Nach
der Erfindung kann es ferner vorteilhaft sein, dass zwei fluchtende
Spindeln vorgesehen sind, die an ihren gegenüberliegenden Stirnseiten jeweils
eine Aufnahme für
ein Werkstück
aufweisen. In diesem Fall kann eine der Aufnahme ein Umformwerkzeug
sein und die zweite eine Andrückscheibe. Es
können
auch beide Aufnahmen als Umformwerkzeug ausgebildet sein, wobei
die Umformwerkzeuge auch selbst mehrteilig ausgebildet sein können. Bei zwei
fluchtenden Spindeln kann die eine als Hauptspindel und die zweite
als Reitstockspindel bezeichnet werden. Soweit zwei fluchtende Spindeln
vorgesehen sind, kann vorgesehen sein, dass jede der beiden Spindeln
einen eigenen Drehantrieb aufweist. Sofern nach der Erfindung zwei
Spindeln vorgesehen sind, ist es ferner besonders bevorzugt, dass
beide Spindeln jeweils zumindest eine Heizeinrichtung aufweisen,
mit welcher die Aufnahme der jeweiligen Spindel erwärmbar ist.
Demgemäß sind mindestens zwei
Heizeinrichtungen vorgesehen.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
ist dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Heizeinrichtung Bewegungsenergie
der Spindel in Wärme
umgesetzt wird. Das Verfahren kann insbesondere mittels einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine durchgeführt werden,
wodurch die in diesem Zusammenhang erläuterten Vorteile erzielt werden
können.
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Die
Erfindung kann beispielsweise beim Drücken/Drückwalzen, insbesondere von
Aluminiumwerkstücken,
zum Einsatz kommen. Beispielsweise kann mit der Erfindung ein Warmwalzen
bei einer Drück-/Drückwalztemperatur
durchgeführt
werden, welche zwischen der Lösungsglühtemperatur,
etwa 530°C
im Falle von Aluminium, als einer oberen Temperaturgrenze und einer
unteren Temperaturgrenze, beispielsweise von 250°C, liegt. Insbesondere kann die
Erfindung bei der Herstellung von Leichtmetallrädern, beispielsweise Aluminiumrädern, zum
Einsatz kommen. Die erfindungsgemäße Aufheizung kann nicht nur
an Drückmaschinen
sondern auch an anderen Werkzeugmaschinen mit Spindel eingesetzt
werden, etwa Drehmaschinen.
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Eine
bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin,
dass die Aufnahme mittels der Heizeinrichtung erwärmt wird, bevor
das Werkstück
an der Aufnahme festgelegt wird. Dies ermöglicht es, unerwünschten
Wärmeverlusten
aus dem Werkstück
beim Festlegen des Werkstückes
an der Aufnahme entgegenzuwirken. Beispielsweise kann vorgesehen
sein, vor Schichtbeginn oder nach längeren Pausen die Aufnahme
auf Betriebstemperatur aufzuheizen, bevor die vorgewärmten Werkstücke zur
Umformung auf die Aufnahme gebracht werden.
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Ist
die vorgegebene Aufwärmtemperatur
an der Aufnahme erreicht, so kann beispielsweise der Strom zur Spule
abgeschaltet werden oder ein Dauermagnet von der Spindel zurückgezogen
werden. Sodann kann das erste Werkstück an der Aufnahme eingespannt
werden und beispielsweise zu einem Rad umgeformt werden.
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Ein
Nachheizen der Aufnahme, das heißt eine Erwärmung der Aufnahme nachdem
das Werkstück
an der Aufnahme festgelegt wurde, ist nach der Erfindung alternativ
oder zusätzlich
möglich.
Das Nachheizen kann insbesondere während eines Umformprozesses
des Werkstückes
durchgeführt
werden.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausführungsform der
Erfindung besteht darin, dass nach dem Erwärmen der Aufnahme das Werkstück mittels
der Heizeinrichtung erwärmt
wird. Gemäß dieser
Ausführungsform
ist vorgesehen, zunächst
in der Spindel Wärmeenergie
zu erzeugen und anschließend
zur weiteren Temperaturkontrolle im Werkstück Wärmeenergie zu erzeugen, wobei
das Werkstück
hierbei bevorzugt an der Aufnahme festgelegt ist.
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Insbesondere
bei langen, beispielsweise rohrartigen, Aufnahmen kann nach der
Erfindung vorgesehen sein, mittels mindestens eines magnetischen
und/oder elektromagnetischen Feldes induktiv Wärmeenergie in die Aufnahme
einzubringen. Während
des Aufwärmens
der Aufnahme und/oder des Werkstücks
können
die Mittel zum Erzeugen von Wirbelströmen beispielsweise radial verstellt
werden und/oder axial über
die Länge
der Aufnahme verschoben werden.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele
näher erläutert, die schematisch
in den beigefügten
Zeichnungen dargestellt sind. In den beigefügten Zeichnungen zeigen:
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1 eine
Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
wobei die Heizeinrichtung der Übersichtlichkeit
halber nicht dargestellt ist;
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2 eine
Detailansicht im Längsschnitt
der Maschine aus 1 im Bereich der Spindeln;
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3 eine
weitergehende Detailansicht im Längsschnitt
der Maschine aus 1 und 2 im Bereich
der Heizeinrichtung;
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4 die
Darstellung aus 2 nach Abschluss eines Umformverfahrens;
und
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5 die
Ansicht aus 2 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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Gleich
wirkende Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen
gekennzeichnet.
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Ein
erstes Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine
ist in 1 dargestellt. Die Maschine ist als Vertikal-Drück-/Drückwalzmaschine
ausgebildet und weist ein Maschinenbett 17 auf, an dem
eine erste Spindel 11 drehbar gelagert ist. Zum Antreiben
der ersten Spindel 11 ist am Maschinenbett 17 ein
erster Drehantrieb 31 vorgesehen, der die Spindel 11 über einen
Spindelkasten antreibt.
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Auf
der fluchtenden Maschinenachse 18 ist gegenüber der
ersten Spindel 11 eine zweite Spindel 12 angeordnet,
die auch als Reitstockspindel bezeichnet werden kann. Diese zweite
Spindel 12 ist an einem Reitstock 13 drehbar gelagert.
Der Reitstock 13 kann mitsamt der zweiten Spindel 12 relativ
zum Maschinenbett 17 mit der ersten Spindel 11 axial
bezüglich
der Maschinenachse 18 verfahren werden, so dass ein Werkstück zwischen
den beiden Spindeln 11, 12 eingespannt werden
kann. Die zweite Spindel 12 ist mittels eines am Reitstock 13 angeordneten
zweiten Drehantriebes 32 drehend antreibbar.
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Die
Maschine weist ferner zumindest eine drehbar gelagerte Umformrolle 63 auf,
die an einem Support 64 angeordnet ist und mittels des
Supports 64 radial und/oder axial zur Maschinenachse 18 bewegbar
ist.
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Wie
insbesondere 2 zeigt, weist die erste Spindel 11 endseitig
eine erste Aufnahme 21 und die zweite Spindel 12 endseitig
eine zweite Aufnahme 22 für ein Werkstück 10 auf.
Die erste Aufnahme 21 ist dabei als Umformwerkzeug ausgebildet.
Die zweite Aufnahme 22 kann als Andrückscheibe oder ebenfalls als
Umformwerkzeug ausgebildet sein, wobei im letztgenannten Fall ein
zweiteiliges Werkzeug gegeben ist.
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Wie 2 ferner
zeigt, weist die erste Spindel 11 eine Heizeinrichtung 1 auf,
mittels der die Aufnahme 21 erwärmbar ist. Mittels dieser Heizeinrichtung 1 kann
Bewegungsenergie der Spindel 11 an der Spindel 11 in
Wärmeenergie
umgewandelt werden und von dort zum Werkstück 10 gelangen. Zur Überwachung
der Temperatur der Aufnahme 21 ist, wie in 1 gezeigt,
am Maschinenbett 17 ein Temperaturaufnehmer 60 angeordnet,
der beispielsweise als Pyrometer ausgebildet sein kann.
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Die
Heizeinrichtung 1 weist gemäß 2 Mittel 3 zum
Erzeugen von Wirbelströmen
in der Spindel 11 auf, wobei diese Mittel 3 eine
Spule 4 aufweisen, die koaxial zur Maschinenachse 18 angeordnet
ist. Die Spule 4 ist in einem Spulenkörper 54 angeordnet,
der über
axial verlaufende Haltestäbe 58, die
um die Spindel 11 herum angeordnet sind, am Maschinenbett 17,
insbesondere am Spindelkasten, befestigt ist. Über diese Haltestäbe 58 wird
die Spule 4 auch mit Strom versorgt.
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Im
Bereich der Spule 4 weist die Spindel 11 einen
Ankerring 7 auf, der koaxial zur Spule 4 innerhalb
der Spule 4 angeordnet ist. Wird der Ankerring 7 bei
Rotation der Spindel 11 im Magnetfeld der Spule 4 mitgedreht,
so werden im Ankerring 7 Wirbelströme indu ziert, welche die Spindel 11 abbremsen
und im Ankerring 7 der Spindel 11 Wärme erzeugen.
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Der
Ankerring 7 weist einen axial verlaufenden, hülsenförmigen Bereich 7' auf, welcher
der Spule 4 gegenüberliegt.
Stirnseitig an den axialen Bereich 7' schließt sich ein radial verlaufender
Bereich 7'' an, in welchem
der Ankerring 7 an der verbleibenden Spindel 11 befestigt
ist.
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Auf
der der Aufnahme 21 für
das Werkstück 10 abgewandten
Seite ist der Ankerring 7 in seinem radialen Bereich 7'' an einem Zwischenflansch 26 der Spindel 11 befestigt.
Dieser Zwischenflansch 26 weist eine geringe thermische
Leitfähigkeit
auf, so dass einem Wärmeabfluss
vom Ankerring 7 in rückwärtige Spindelbereiche
entgegengewirkt ist. Auf seiner der Aufnahme 21 zugewandten
Seite ist am Ankerring 7 im radialen Bereich 7'' stirnseitig ein vorderes Spindelelement 25 befestigt,
an dem die Aufnahme 21 angeordnet ist. Die Kontaktfläche zwischen dem
Ankerring 7 und dem vorderen Spindelelement 25 ist
dabei großflächig ausgebildet,
um einen guten Wärmetransfer
zu gewährleisten.
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Geeigneterweise
ist der Ankerring 7 über den
Zwischenflansch 26 stirnseitig am vorderen Spindelelement 25 angeflanscht.
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Wie
insbesondere 3 zeigt sind im vorderen Spindelelement 25 der
Spindel 11 axial verlaufende Ausnehmungen 41 vorgesehen,
in denen Wärmeträgerelemente 43 hoher
thermischer Leitfähigkeit ausgebildet
sind. Überdies
sind im radialen Bereich 7'' des Ankerrings 7 weitere,
radial verlaufende Ausnehmungen 42 vorgesehen, in denen
Wärmeträgerelemente 44 angeordnet
sind. Dabei grenzt jeweils eine axial verlaufende Ausnehmung 41 an
eine radial verlaufende Ausnehmung 42 an. Die Ausnehmungen 41, 42 mit
den Wärmeträgerelementen 43, 44 dienen einer
besonders guten Wärmekopplung
zwischen dem Ankerring 7 und der Aufnahme 21.
Die Wärmeträgerelemente 43, 44 können beispielsweise
flüssige,
gasförmige,
aber auch feste Stoffe aufweisen.
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Beim
Betrieb der in den 1 bis 3 dargestellten
Vorrichtung kann beispielsweise über
eine Zeitschaltuhr vor Schichtbeginn der Drehantrieb 31 eingeschaltet
werden und die Spindel 11 zusammen mit dem Ankerring 7 und
der Aufnahme 21 in Drehung versetzt werden. Danach wird
die Spule 4 über eine
Stromquelle mit Strom beaufschlagt, wodurch die Spule 4 ein
Magnetfeld aufbaut. In diesem Magnetfeld wird die Spindel 11 an
ihrem Ankerring 7 gebremst, wobei Rotationsenergie der
Spindel 11 in Wärme
umgewandelt wird. Diese Wärme
wird über das
vordere Spindelelement 25 zur Aufnahme 21 geleitet,
wobei die Wärmeleitung
durch die Wärmeträgerelemente 43, 44 unterstützt wird.
Ein rückwärtiger Wärmeabfluss
von der Aufnahme 21 weg wird durch den schlecht thermisch
leitenden Zwischenflansch 26 reduziert.
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Anschließend wird
durch axiales Verfahren der zweiten Spindel 12 relativ
zur ersten Spindel 11 das Werkstück 10 zwischen den
beiden Aufnahmen 21 und 22 aufgenommen und in
Drehung versetzt. Durch Zustellen der Umformrolle 63 wird
dieses Werkstück 10 umgeformt
und, wie in 4 dargestellt, an die Aufnahme 21 der
Spindel 11 angeformt.
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Ein
weiteres Ausführungsbeispiel
einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist in 5 dargestellt. Die Vorrichtung der 5 unterscheidet
sich von der in den 1 bis 4 dargestellten
Vorrichtung dadurch, dass entsprechend 5 die Spule 4 axial
relativ zur Spindel 11 verschiebbar ist. Hierzu ist eine Verschiebeeinrichtung 50 mit
einem Stellzylinder 51 vorgesehen, der einerseits am Maschinenbett 17, insbesondere
am Spindelkasten, und andererseits am Spulenkörper 54 der Spule 4 befestigt
ist und der parallel zur Maschinenachse 18 verläuft. Zur
besseren axialen Führung
sind zudem axial verlaufende teleskopierbare Elemente 52 um
die Spindel 11 herum zwischen Spulenkörper 54 und Maschinenbett 17 vorgesehen.