DE2257071A1

DE2257071A1 - Verfahren zum herstellen von innenformen in metallgegenstaenden mit glatten oder verzahnten aeusseren rotationsflaechen

Info

Publication number: DE2257071A1
Application number: DE19722257071
Authority: DE
Inventors: Zenon Dipl Ing Kopacz; Zdzislaw Prof Dr Marciniak
Original assignee: Politechnika Warszawska
Current assignee: Politechnika Warszawska
Priority date: 1971-11-26
Filing date: 1972-11-21
Publication date: 1973-05-30
Also published as: SE397777B; IT1045223B; JPS4860057A; JPS5332356B2; GB1396973A; CS162636B2; DD101826A6

Description

23 DR. ING. E. HOFFMANN · DIPL,. ING. W. EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMANN

PATENTANWÄLTE D-8000 MÖNCHEN 81 · ARABELLASTRASSt 4 · TELEFON (0811)911087

Polltechnika Warszaw3ka, Warschau / Polen

Verfahren zum Herstellen von Innenformen in Metallgegenständen mit glatten oder verzahnten äußeren Rotationsflächen

Zusatzpatent zum Patent (Patentanmeldung

P 19 05 9^9-5)

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum¹Herstellen von Innenformen in Metallgegenständen mit glatten oder verzahnten äußeren Rotationsflächen, durch plastisches Verformen

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des Werkstückes in sukzessiv nacheinander sich wiederholenden Zyklen derart, daß in der ersten Phase eines jeden Zyklus das Abwälzen des Werkstückes auf der formenden Innenfläche eines jeden Werkzeuges, die ein Segment einer glatten oder verzahnten walzenförmigen Oberfläche bildet und innerlich tangential zur zu formenden Außenfläche des zu bearbeitenden Werkstückes ist, ausgeführt wird, während in der zweiten Phase eines jeden Zyklus ein axialer Vorschub des Werkstückes um die Größe eines Hubes in dem Augenblick verursacht wird, in welchem das Werkstück den Kontakt mit den Werkzeugen verliert, gemäß Patent (Patentanmeldung P 19 05 949.5).

Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren zum Herstellen von Innenformen von theoretisch unbegrenzter Länge, wie Gewindebohrungen, vieleckigen Bohrungen, Vielnutbohrungen, InnenVerzahnungen, Schmiernuten und dergleichen in Metallgegenständen mit glatten oder verzahnten äußeren Rotationsflächen. Gemäß diesem Verfahren und mit dieser Vorrichtung wird ein radialer Druck auf den zu bearbeitenden Gegenstand durch wenigstens zwei Werkzeuge ausgeübt, deren formende Flächen sich in Umfangsrichtung auf den Oberflächen des bearbeiteten Werkstückes abwälzen.

Bekannt ist auch das Herstellen von Innenformen mittels Schmieden auf Schmiedemaschinen. Dieses Verfahren besteht in der Verformung von Material in Form einer Hülse mit in ihr angebrachtem Kern durch gleichzeitigen Druck auf die Seitenoberfläche des zu bearbeitenden Werkstückes mittels formender Backen, die geringe hin- und hergehende Bewegungen in radialer Richtung ausführen.

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Nachteile dieses Verfahrens sind die Unmöglichkeit, infolge der radialen hin- und hergehenden Bewegungen des Werkzeuges eine konstante Drehgeschwindigkeit des Materials während des Schmiedeprozesses aufrechtzuerhalten, sowie die Unmöglichkeit, gleichzeitige verhältnismäßig komplizierte Außenformen, wie z.B. Verzahnungen, Gewinde, Vielnutprofile, usw., mit gleichzeitigem Formen von Außenprofilen durchzuführen.

Außerdem entsteht beim Kaltschmieden ein großer Lärm.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das die oben erwähnten.Nachteile des Schmiedeprozesses auf Schmiedemaschinen eliminiert und den Bereich der Anwendung des bekannten Verfahrens zum Walzen von Außenprofilen mit Hilfe von Backen mit formender Innenfläche erweitert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß-dadurch gelöst, daß gleichzeitig mit dem Außenformen das Verengen des. Materials des Werkstückes auf dem Kern vorgenommen wird, der in die vorher im zu formenden Material angebrachte öffnung eingesetzt worden ist. D.h., daß. die Innenformen in Metallgegenständen gleichzeitig mit dem Formen der Außenflächen dieser Gegenstände in sich wiederholenden Zyklen ausgebildet werden, so daß in der ersten Phase eines jeden Zyklus das Abwälzen des Gegenstandes auf der inneren formenden Fläche eines jeden Werkzeuges bei gleichzeitiger Verengung des Materials auf dem in der Öffnung des zu bearbeitenden Werkstückes angebrachten Kern erfolgt, während in der zv/eiton Pha.se eines jeden Zyklus die axiale Verschiebung

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des zu bearbeitenden Werkstückes zusammen mit dem Kern um die Größe eines Hubes in dem Moment ausgeführt wird, in welchem das genanrute Werkstück die Berührung mit dem Werkzeug verliert.

Die Erzwingung der axialen Verschiebung erfolgt mittels einer Aufgabevorrichtung, deren Tätigkeit mit den Bewegungen der formenden Werkzeuge synchronisiert ist.

Im Sonderfall, wenn in der ersten Phase eines Zyklus gleichzeitig die äußere und die innere oder nur die äußere Oberfläche des Werkstückes geformt wird, dann wird .auf dessen ganzer Länge, die die aktive Breite der formenden Backen nicht überschreitet, oder auf einem beliebigen Teil der Lange dieses Werkstückes, der erwähnte axiale Vorschub nicht angewandt.

Bei dem das Herstellen von Innengewinden betreffenden abgewandelten Verfahren gemäß der Erfindung wird der

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axiale Vorschub des zu formenden Werkstückes durch dessen Drehung im Verhältnis zur Schraubenlinie des Gewindes des sich nicht drehenden Kerns bewirkt. Die Drehung des Werkstückes sichert die formenden Werkzeuge, wobei der sich nicht drehende, mit Gewinde versehene Kern in diesem Falle die Möglichkeit hat, geringe axiale Bewegungen auszuführen.

Die Form der erhaltenen öffnungen entspricht der Form.des

verwandten Kernes. Das Herausnehmen des Kernes aus dem Werkstück nach beendetem Formungsprozeß bietet infolge elastischer Verformung des Materials keine -Schwierigkeiten - im Falle des Walzens von Innengewinden mittels Kernen werden diese nach beendetem Prozeß herausgedreht.

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Einen grundsätzlichen Vorteil des Walzprozesses mittels Backen mit formender Innenfläche bildet die Tatsache, daß der Bereich der plastischen Verformung im zu bearbeitenden Material des Werkstückes weit tiefer reicht als bei irgendeinem anderen Walzprozeß, was im Effekt die Ausführung auf dem Kern von Innenformen in Hülsen mit verhältnismäßig dicker Wand ermöglicht und die Ausführung von verhältnismäßig komplizierten Innenformen, wie z.B. Innenverzahnungen, Gewinden, Öffnungen mit unregelmäßigem Umriß und dergleichen, gestattet.

Ein Vie sent Ii eher Vorteil des Verfahrens 1st die Möglichkeit" der Ausführung von Innenprofilen von theoretisch unbegrenzter Länge, was bei keiner der spanabhebenden 'Formgebungsmethoden erreichbar ist. Im Resultat schafft das Verfahren gemäß der Erfindung die Möglichkeit einer schnellen Fertigformung von Innenprofilen mit Formen, die durch spanabhebende Formgebung wie auch mittels anderen Methoden zur plastischen Bearbeitung schwer auszuführen sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet die Ausbildung eines Außenprofils bei gleichzeitiger Formung auf einem Kern, eines Innenprofiles, z.B. eines Gewindes oder einer Vielnutöffnung. Bei Anwendung von vielstufigen Kernen ist die Möglichkeit gegeben, auf jeder Stufe eine andere geformte Öffnung auszuführen.·Der Prozeß des Kalt- wie auch Warmverformens verläuft fließend ohne lästige akustische ,Effekte. · - ^! ·

Bei Anwendung des abgewandelten Verfahrens zum Formen von Innengewinden, bei sich nicht drehendem Kern,, bildet die

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Erzielung der automatischen Materialaufgabe, die aus den Eigenschaften des Gewindes herrührt, einen wesentlichen Vorteil. Dadurch kann man die kostspielige Spezialvorrichtung zur Aufgabe des Materials eliminieren, was eine bedeutende Vereinfachung der Konstruktion der,Werkzeugmaschine gestattet. Die Länge des Arbeitsteiles des Kerns ist unabhängig von der Länge des zu formenden Gewindes und überschreitet nicht die Breite der formenden Backen.

Die gemäß dem genannten Verfahren arbeitende Werkzeugmaschine ist leicht automatisierbar - die zu formenden Werkstücke können in einem Behälter enthalten sein, aus welchem sie von dessen einem Ende auf den Kern aufgelegt werden und während des Walzprozesses erfolgt die automatische Verschiebung des Werkstückes mit dem gewalzten Gewinde auf das andere Ende des Kernes und das Werkstück fällt nach Beendigung des Prozesses in den Behälter. Besonders vorteilhaft ist die vertikale Anordnung der Werkzeugmaschine.

Im folgenden wird die Erfindung in Anlehnung an beispielsweise angegebene Pormungsschemen, die in den Figuren der Zeichnung veranschaulicht sind, näher erläutert. Es zeigen:

Fig. la - f die einzelnen Phasen der Abwälzung zweier

Werkzeuge (Backen) auf der zu bearbeitenden Hülse, sowie die Lokalisierung des Kerns, um in derselben eine Vielnutbohrungs auszubilden, wobei ein Exzenter gezeigt isfc, der ein geometrischer Parameter der Bewegung der Backen im Verhältnis zur Hülse ist;

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Pig. 2a - f '■ ." Beispiele von Schemen der Formung von

Material mittels Backen mit formender . . Innenfläche und eines inneren Kerns, die sich durch die Form der Backen, die Art der Lokalisierung des Kerns im Werkstück, sowie durch die Art der Aufgabe des Materials in die Arbeitszone der Backen voneinander unterscheiden ;

Fig. 3 ein Schema der Formung des Materials bei

einem sich zusammen mit diesem Material drehenden Kern, der keine axiale Bewegung ausführt, und

Fig. 4 ein' Schema der Formung einer mit Gewinde

versehenen Öffnung, bei sich nicht drehendem Kern.

In den Fig. lc, ld, le stehen die Backen'2 und j5 im Kontakt mit der Hülse 1 und bearbeiten dieselbe plastisch infolge, gegenseitiger Relativbewegung. In den Fig. la, Ib, If sind die erwähnten Backen auseinandergeschoben und in dieser Phase kann der Längsvorschub der Welle um die Größe eines Hubes erfolgen. Im Ergebnis der unmittelbaren Einwirkung . der Backen erfolgt die Formung der Außenfläche mit gleichzeitigem Fließen des Materials in ,der Öffnung, die die Form des vorher eingelegten Kern's annimmt.

Die Fig. 2a - f veranschaulichen verschiedene Schemen zur Materialformung. In den Fig. 2a, 2b, 2c, 2f verschiebt sich das zu bearbeitende Werkstück 1 zusammen mit dem in ihm befindlichen Kern 4 in Längsrichtung um die Größe eines

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Hubes im Äugenblick, in welchem die Backen 2 und jj den Kontakt mit dem zu bearbeitenden Werkstück verlieren. In den Fig. 2d, 2e wird das zu bearbeitende Werkstück 1 zusammen mit dem Kern 4 zwischen die Backen 2, 3 vor deren Betätigung angebracht und die Formung erfolgt gleichzeitig auf der ganzen Länge des Werkstückes.

In den Fig. 2a, 2e hat daa zu formende Material des Werkstückes 1 die Möglichkeit, axial in beiden Richtungen zu fließen.

In den Fig. 2b, 2f hat das zu formende Material des Werkstückes 1 die Möglichkeit, axial in einer Richtung zu fließen.

In den Fig. 2c, 2d hat das zu formende Material des Werkstückes 1 keine Möglichkeit, axial zu fließen; es kann lediglich in radialer Richtung, zur Mitte des zu formenden Werkstückes fließen.

In der Fig. 3 dreht sich der Kern 4 zusammen mit dem zu formenden Material des Werkstückes 1, führt jedoch keine axiale Bewegung aus. In den sukzessiven Zyklen, wenn die Backen 2, 3 den Kontakt mit dem Material verlieren·, wird das Material um die Größe eines Hubes vorgeschoben-. Die Länge des Arbeitsteiles des Kernes 4 ist kürzer a-ls die Länge der zu formenden öffnung. Wie in der Fig. 4 veranschaulicht, erfolgt im Ergebnis der Abwälzung des Materials des Werkstückes 1 auf den Innenflächen der Werkzeuge 2 und 3 eine Verringerung des Außendurchmessers mit gleichzeitiger Verengung des Materials auf dem sich nicht drehenden Kern 4. Infolge der Drehung des Werkstückes 1 mit dem

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zu formenden Innengewinde im Verhältnis zur Schraubenlinie des sich nicht drehenden Kernes,- erfolgt eine axiale Verschiebung des Kernes, die das elastische Element 5 ' ermöglicht. Im Moment des Verlustes de's Kontaktes der ■Werkzeuge 2 Lind 5 mit dem Material 1, erfolgt infolge der Wirkung des elastischen Elementes 5 der automatische Vorschub des Materials (Arbeitsvorschub). Der Prozeß erfolgt in vielen sukzessiv sich wiederholenden Zyklen infolge, der durch die Bewegung der Backen' 2, 5 verursachten Drehung des Materials des Werkstückes 1 im Verhältnis zum sich nicht drehenden, mit Gewinde versehenen Kern, wird· der Arbeitsvorschub erlangt. -

Das Formungsverfahren dient auch zur plastischen Bearbeitung von nichtmetallischen Materialien,· die sich plastisch formen lassen.

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Claims

Patentansprüche

( 1.) Verfahren zum Herstellen von Innenformen in Metallgegenstände^ mit glatten oder verzahnten äußeren Rotationsflächen, durch plastisches Verformen des Werkstückes in sukzessiv nacheinander sich wiederholenden Zyklen derart, daß in der ersten Phase eines jeden Zyklus das Abwälzen des Werkstückes auf der formenden Innenfläche eines jeden Werkzeuges, die ein Segment einer glatten oder verzahnten walzenförmigen Oberfläche bildet und innerlich tangential zur zu formenden Außenfläche des zu bearbeitenden Werkstückes ist, ausgeführt wird, während in der zweiten- Phase eines jeden Zyklus ein axialer Vorschub des Werkstückes um die Größe eines Hubes in dem Augenblick verursacht wird, in welchem das Werkstück den Kontakt mit den Werkzeugen verliert, gemäß Patent (Patentanmeldung P 19 05 9^9·5)1 dadurch gekennzeichnet , daß gleichzeitig mit dem Außenformen das Verengen des Materials des Werkstückes (1) auf dem Kern (¹O vorgenommen wird, der in die vorher im zu formenden Material angebrachte öffnung eingesetzt worden ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet , daß in der ersten Phase eines Zyklus gleichzeitig die Außenfläche und die Innenfläche oder nur die Außenfläche des Werkstückes (1) auf dessen ganzer Länge oder auf ihrem beliebigen Teil geformt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, abgewandelt zum Herstellen von Innengewinden, dadurch gekennzeichnet , daß der axiale Vorschub des zu formenden Werkstückes (1) durch dessen Drehen im Verhältnis zur Schraubenlinie des Gewindes des sich nicht drehenden Kerns (4) verursacht wird.

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