EP1184100A2 - Verfahren zum einbringen einer Sicke und Drückwalzmaschine - Google Patents

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EP1184100A2
EP1184100A2 EP01114585A EP01114585A EP1184100A2 EP 1184100 A2 EP1184100 A2 EP 1184100A2 EP 01114585 A EP01114585 A EP 01114585A EP 01114585 A EP01114585 A EP 01114585A EP 1184100 A2 EP1184100 A2 EP 1184100A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
workpiece
bead
pressure roller
spindle
axially
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP01114585A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1184100A3 (de
Inventor
Bernhard Rolf
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Leifeld Metal Spinning GmbH
Original Assignee
Leico GmbH and Co Werkzeugmaschinenbau
Leifeld Metal Spinning GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Leico GmbH and Co Werkzeugmaschinenbau, Leifeld Metal Spinning GmbH filed Critical Leico GmbH and Co Werkzeugmaschinenbau
Publication of EP1184100A2 publication Critical patent/EP1184100A2/de
Publication of EP1184100A3 publication Critical patent/EP1184100A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D17/00—Forming single grooves in sheet metal or tubular or hollow articles
    • B21D17/04—Forming single grooves in sheet metal or tubular or hollow articles by rolling

Definitions

  • the invention relates to a method for introducing a Beading in a workpiece according to the preamble of the claim 1.
  • the invention relates to a pressure rolling machine according to the preamble of claim 11.
  • a generic method and a generic device are known for example from JP-A-11 277 153.
  • Other methods for forming beads by pressing are known from DE-C-275 000 or GB-A-2 213 749. With this method, beads can be formed without cutting become. However, the shape accuracy is limited.
  • Grooves are used to insert sealing rings on pistons with exact flanks and edges at the transition to the piston surface needed. So far this has been a machining operation necessary. This is complex and involves loss of material and destroys material fibers in the structure.
  • the invention is based on the object of specifying a method and a device with which beads can be introduced into sheet metal bodies efficiently and with particularly high dimensional accuracy.
  • the method according to the invention is characterized in that that a spinning roller with a convex profile and attached to it adjoining support areas and that the Corrugation including their corner areas according to shape the convex profile and the side adjoining it Support areas of the spinning roller is formed.
  • a defined axial compression movement is carried out by what defines material is pushed into the area of the bead.
  • the special one The shape of the spinning roller represents a defined material flow and precise shaping of the corner areas or edges of the bead securely. In this way one becomes undesirable change in wall thickness in the area of the bead counteracted. Rather, according to the invention, one can be precise Defined shape and wall thickness in the bead area become.
  • Material can in particular from both sides flow into the forming zone.
  • This pressure rolling process can not only simple parts, but even high-precision components, such as brake pistons for Motor vehicle braking systems are manufactured.
  • the invention designed pressure roller allows despite the axial Upsetting the molding of beads even on conical ones Workpieces.
  • the spinning roller is placed outside the workpiece and for forming an external groove radially inwards on the workpiece is delivered.
  • the Pressure roller arranged inside the workpiece and for molding an inner groove radially outwards to the workpiece is delivered.
  • a quick and efficient implementation of the procedure is achieved according to the invention in that the workpiece between two movable spindle elements as a pressure stamp is clamped axially, both axially when upsetting be moved.
  • the trained as a stamp Spindle elements each have a first radially directed one Stop surface on which an axial end of the workpiece. The movement is preferably the same amount of the two spindle elements, but directed against.
  • the workpiece between a movable spindle element and a fixed one Spindle element is clamped axially that in the axial Clamp the movable spindle element and the pressure roller is moved axially to the fixed spindle element, the movable spindle element having a larger one Axial speed is traversed as the spinning roller.
  • the axial speed of the spindle element about twice the size of the spinning roller.
  • the opposite spindle element which to the housing is axially stationary, has a correspondingly trained Abutment surface so that a defined on both sides Compression force can be exerted and transmitted.
  • a further increase in efficiency of the method is according to the invention achieved in that the workpiece in the axial Clamping is centered.
  • at least one has the spindle elements on a centering.
  • This centering fixture can either have a center hole accordingly the outside diameter of the workpiece or a centering mandrel corresponding to an inside diameter of the workpiece his.
  • the pressure stamp is defined, whereby in the area of Bead wall thickness of the workpiece almost unchanged remains or is specifically thickened.
  • this is further developed by that the process of the pressure stamp depends on the radial Delivery of the spinning roller according to a specified control program is carried out.
  • This control program is included stored in a basically known CNC control, with which an actuator for one or more Press rolls and at the same time during forming Axial drive for at least one pressure stamp controlled become.
  • the axial compression movement is not continuous, but is carried out according to a defined course of the program. For a particularly precise formation of the bead, you can start with and / or a stronger one at the end of the molding-in movement axial material replenishment in the area to be molded Beading.
  • a particularly precise shaping of the bead is according to the invention achievable in that the bead between the Press roller on one side and a counter roller on the other other side is trained.
  • an eccentric counter roller mounted eccentrically to the spindle axis provided on a spindle element. This eccentric bearing of a relatively small eccentric roller allows you to easily shape the bead after molding it to be removed from the spindle element.
  • a particularly good shape of the bead is according to the invention further ensured that when molding the bead along the axial length of the workpiece Outer circumference and / or inner circumference is supported. This support ensures that no axial compression occurs unwanted buckling in a different area than on that of the bead to be molded.
  • a particularly good shaping of the corner areas of the bead is achieved according to the invention in that with completion the radial feed of the spinning roller a certain axial Upsetting is performed. In the end position is the Press roller contour fully on the circumference of the workpiece and a calibration is carried out in this stop position. By a final upsetting will again material into the Forming area pressed so that a gapless formation the corrugation takes place according to the roller contour.
  • the invention is characterized in that that the spinning roller has a convex profile and has laterally adjacent support areas, which according to the bead to be formed and its corner area are trained.
  • a preferred further development of the pressure rolling machine according to the invention is that both spindle elements as Stamp one radial and one circumferential Have stop surface. This not only allows a reliable upsetting of the workpiece, but this further allows a centered shot and also a good support of the workpiece during the upsetting process.
  • a tube for example, can be used as a workpiece or a pot-shaped workpiece with a closed bottom surface be reshaped.
  • a closed floor such as a brake piston
  • both spindle elements are movably supported are and each have a separate drive. On this can be done with an axially fixed pressure roller defines material on both sides in the forming zone of the Bead to be inserted. With asymmetrically trained The movement of the two spindle elements can bead for a correspondingly asymmetrical material feeding done unevenly.
  • a spindle element is movably supported and is driven while the other spindle element is stationary, and that the spinning roller is axially movable.
  • the spinning roller is axially movable.
  • a particularly high dimensional accuracy in the area of the bead and very small wall thickness tolerances are inventively thereby achieved that the radial and / or axial Delivery of the spinning roller simultaneously and in dependence is controlled by the process of the printing stamp.
  • FIG. 1 A pressure rolling machine 10 according to the invention is shown in FIG. 1 shown, with in the upper half of the drawing Condition before molding the bead and in the lower half of the drawing the condition at the completion of the bead molding is shown.
  • Two spindle elements 20, 22 which can be driven in rotation axially with respect to both sides of the workpiece 40 delivered to a spindle axis 17.
  • the first spindle element 20 and the second spindle element 22 are essentially constructed the same way, so that the construction of the spindle elements 20, 22 only in connection with the first spindle element 20 is described.
  • the first spindle element has 20 a receiving bore 30, the diameter of the outer diameter of the workpiece 40 forms a fit.
  • a chamfer 31 at the entry of the receiving bore 30 serves for easier insertion of the workpiece 40 into the mounting hole 30.
  • the receiving bore 30 is up to one certain depth in the sleeve-shaped spindle element 20 introduced so that a shoulder 32 is formed.
  • the Shoulder 32 serves as a stop surface for a head plate 35 of an ejector pusher 34.
  • the opposite of the cylindrical ejector plunger 34 larger diameter head plate 35 has at its head end a surface which serves as a stop for the workpiece 40.
  • the workpiece 40 is between the two stop surfaces the head plates 35 of the two spindle elements 20, 22 axially clamped so that a non-rotatable connection with the two spindle elements 20, 22 are formed. These will via a rotary drive, not shown, in rotation offset, whereupon one shown in partial section Press roller 12 with a convex profile 14 and on the side adjacent support areas 16 is fed radially.
  • the convex profile 14 is for molding a bead 42 or an outer groove 46 is formed in the workpiece 14.
  • the contour the support areas 16 correspond to those adjoining the bead 42 Workpiece areas. Between the convex profile 14 and the support areas 16 is a defined transition 15 formed which can be a radius or an edge.
  • An unwanted or uncontrolled thinning of the wall thickness To avoid in the forming area is controlled by the axial displacement of either one of the two spindle elements 20, 22 or both spindle elements 20, 22 after precisely feed material according to a given control program.
  • This combination of radial molding the bead by means of spinning roller 12 and the axial material feeding through the ones that act as a printing stamp Clamping elements 20, 22 is a combination of a pressure rolling and a folding process, resulting in the high Shape accuracy in the bead 42 to be formed or the External groove 46 leads.
  • the will Transitions 15 of the spinning roller 12 defines the corner regions 43 formed, which is between the bead 42 and the adjacent areas of the rotationally symmetrical Extend workpiece 40.
  • the pressure roller 12 After the formation of the bead 42, the pressure roller 12 radially reset and the two spindle elements 20, 22nd are axially spaced from the workpiece, the ejection of the workpiece 40 simultaneously by one method of the push rod 34 relative to the surrounding one sleeve-shaped spindle element 20, 22 can take place.
  • the press-rolling machine 10 of Fig. 1 is in the process of forming a cylindrical workpiece 40 'shown without a bottom.
  • the procedure for molding the bead is carried out as described in FIG. 1.
  • FIG. 3 Another embodiment of a pressure rolling machine according to the invention 3 can be seen from FIG.
  • a first Spindle element 20 as in the previously described pressure rolling machines is formed, is the second spindle element 22 'for high-precision forming of a bead 42' a workpiece 40 'with a counter roller 28.
  • Corresponding the contour of the bead 42 'to be formed by a convex profile 14 'of a pressure roller 12' has the counter roller 28 on the outside a corresponding concave Profile 29 with adjacent support sections 25. So the corner areas 43 'can also be very inside be formed exactly.
  • the outer diameter of the counter roller 28 is smaller than that Inner diameter of the hollow cylindrical workpiece 40 ', wherein the counter roller 28 is eccentric relative to the spindle axis 17 is rotatably mounted about an eccentric axis 27.
  • the second spindle element comprises 22 'a radially directed abutment surface 21', on which the workpiece 40 'on the one hand and on the other a head plate 35 of the first spindle element 20 abuts.
  • FIGS. 4 and 5 The variety of the method according to the invention can further Embodiments according to FIGS. 4 and 5 can be taken. 4, a complex, graduated workpiece 40 " reshaped.
  • the cylindrical support areas 16 of the spinning roller 12 ensure a safe material flow in the forming area and an exact shaping of the bead 42 "with their Corner areas 43 ".

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Drückwalzmaschine zum Einbringen einer Sicke in ein zylindrisches, dünnwandiges Werkstück. Das Werkstück wird relativ zu mindestens einer Drückrolle in Rotation versetzt. Die Drückrolle ist mit einem Profil entsprechend der einzuformenden Sicke versehen. Die Drückrolle wird radial an das Werkstück zugestellt und dabei wird die Sicke eingeformt. Eine besonders genaue Ausformung der Sicke wird dadurch erzielt, dass gleichzeitig mit dem radialen Zustellen der Drückrolle und dem Einformen der Sicke das Werkstück mittels mindestens einem Druckstempel axial gestaucht wird. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einbringen einer Sicke in ein Werkstück gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Drückwalzmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 11.
Ein gattungsgemäßes Verfahren und eine gattungsgemäße Vorrichtung gehen beispielsweise aus der JP-A-11 277 153 hervor. Weitere Verfahren zum Einformen von Sicken durch Drücken sind aus der DE-C-275 000 oder der GB-A-2 213 749 bekannt. Mit diesen Verfahren können zwar spanlos Sicken eingeformt werden. Jedoch ist die Formgenauigkeit begrenzt.
Zum Einbringen von Dichtungsringen an Kolben werden Nuten mit exakten Flanken und Kanten am Übergang zur Kolbenfläche benötigt. Hierfür ist bisher eine spanabhebende Bearbeitung notwendig. Diese ist aufwendig, mit Materialverlust verbunden und zerstört Werkstofffasern im Gefüge.
Weitere Verfahren und Vorrichtungen zur Herstellung von innen- oder außenliegenden Sicken an zylindrischen Hohlkörpern gehen beispielsweise aus der DE 36 15 440 C2 hervor. Diese zeigt eine Gesenkvorrichtung, mit welcher eine Sicke eingeformt werden kann. Das Einformen von Sicken mittels derartiger Gesenkvorrichtungen ist jedoch sehr aufwendig, sofern eine hohe Genauigkeit der einzuformenden Sicke verlangt wird.
Bei dem aus der DE-PS 1 221 599 bekannten Drückverfahren wird ein zylindrischer Blechkörper zwischen zwei Drückrollen gehalten, wobei die eine Drückrolle mittels einer konvexen Kontur in die Blechwand eine Sicke eindrückt. Entsprechend dieser konvexen Kontur und abhängig von der Tiefe der einzuformenden Sicke ergeben sich Wanddickenveränderungen, welche insbesondere in den radialen Seitenbereichen der Sicke zu undefinierten Wandveränderungen führen können. Derartig hergestellte Sicken sind problematisch, wenn in diese beispielsweise Dichtringe eingelegt werden sollen, welche exakte Seitenflanken der Sicke benötigen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mit denen Sicken in Blechkörper effizient und mit besonders hoher Formgenauigkeit eingebracht werden können.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Drückwalzmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass eine Drückrolle mit einem konvexen Profil und daran angrenzenden Stützbereichen zugestellt wird und dass die Sicke einschließlich ihrer Eckbereiche formgenau entsprechend dem konvexen Profil und den daran seitlich angrenzenden Stützbereichen der Drückrolle ausgebildet wird. Ein Grundgedanke der Erfindung ist, dass gleichzeitig mit dem radialen Einformen der Sicke eine definierte axiale Stauchbewegung ausgeführt wird, durch welche definiert Material in den Bereich der Sicke nachgeschoben wird. Die spezielle Form der Drückrolle stellt dabei einen definierten Materialfluss und eine genaue Ausformung auch der Eckbereiche oder Kanten der Sicke sicher. Auf diese Weise wird einer unerwünschten Wanddickenveränderung im Bereich der Sicke entgegengewirkt. Erfindungsgemäß kann vielmehr eine genau definierte Form und Wandstärke im Bereich der Sicke eingestellt werden. Material kann insbesondere von beiden Seiten der Drückrolle in die Umformzone fließen. Mit diesem Drückwalzverfahren können so nicht nur einfache Teile, sondern selbst hochgenaue Bauteile, beispielsweise Bremskolben für Kraftfahrzeug-Bremsanlagen hergestellt werden. Die erfindungsgemäß gestaltete Drückrolle ermöglicht trotz der axialen Stauchbewegung das Einformen von Sicken selbst an konischen Werkstücken.
Gemäß einer ersten Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Drückrolle außerhalb des Werkstücks angeordnet und zum Einformen einer Außennut radial nach innen an das Werkstück zugestellt wird. Alternativ ist es möglich, dass die Drückrolle innerhalb des Werkstücks angeordnet und zum Einformen einer Innennut radial nach außen an das Werkstück zugestellt wird. Durch diese beiden Verfahrensvarianten, welche auch miteinander kombiniert werden können, läßt sich eine hohe Formenvielfalt an Sicken erzielen.
Eine schnelle und effiziente Durchführung des Verfahrens wird nach der Erfindung dadurch erzielt, dass das Werkstück zwischen zwei verfahrbaren Spindelelementen als Druckstempel axial eingespannt wird, welche beide beim Stauchen axial verfahren werden. Die als Druckstempel ausgebildeten Spindelelemente weisen dabei jeweils eine erste radial gerichtete Anschlagfläche auf, an welcher ein axiales Ende des Werkstückes anliegt. Vorzugsweise ist die Verfahrbewegung der beiden Spindelelemente betragsmäßig gleich, aber entgegen gerichtet.
Alternativ ist es vorgesehen, dass das Werkstück zwischen einem verfahrbaren Spindelelement und einem feststehenden Spindelelement axial eingespannt wird, dass beim axialen Spannen das verfahrbare Spindelelement und die Drückrolle axial zum feststehenden Spindelelement verfahren wird, wobei das verfahrbare Spindelelement mit einer größeren Axialgeschwindigkeit verfahren wird als die Drückrolle. Insbesondere ist die Axialgeschwindigkeit des Spindelelementes etwa doppelt so groß wie die der Drückrolle.
Das gegenüberliegende Spindelelement, welches zum Gehäuse axial stillstehend ist, weist eine entsprechend ausgebildete Widerlagerfläche auf, so dass weiter beidseitig eine definierte Stauchkraft ausgeübt und übertragen werden kann.
Eine weitere Effizienzsteigerung des Verfahrens wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass das Werkstück beim axialen Spannen zentriert wird. Hierfür weist zumindest eines der Spindelelemente eine Zentrieraufnahme auf. Diese Zentrieraufnahme kann entweder eine Zentrierbohrung entsprechend dem Außendurchmesser des Werkstückes oder eine Zentrierdorn entsprechend einem Innendurchmesser des Werkstückes sein.
Für ein besonders genaues Ausformen der Sicke ist es bevorzugt, dass beim axialen Stauchen des Werkstücks der Druckstempel definiert verfahren wird, wobei im Bereich der Sicke eine Wandstärke des Werkstückes nahezu unverändert bleibt oder gezielt verdickt wird.
Dies ist in bevorzugter Weise noch dadurch weitergebildet, dass das Verfahren des Druckstempels abhängig vom radialen Zustellen der Drückrolle gemäß einem vorgegebenen Steuerprogramm durchgeführt wird. Dieses Steuerprogramm ist dabei in einer grundsätzlich bekannten CNC-Steuerung hinterlegt, mit welcher ein Stellantrieb für die eine oder mehrere Drückrollen und gleichzeitig während des Umformens auch der Axialantrieb für zumindest den einen Druckstempel gesteuert werden. Während das Zustellen der Drückrolle üblicherweise linear erfolgt, ist es nach der Erfindung bevorzugt, dass die axiale Stauchbewegung nicht kontinuierlich, sondern nach einem definierten Programmverlauf durchgeführt wird. Für ein besonders genaues Ausbilden der Sicke kann zu Anfang und/oder zu Ende der Einformbewegung ein verstärkter axialer Materialnachschub in den Bereich der einzuformenden Sicke erfolgen.
Ein besonders genaues Ausformen der Sicke ist erfindungsgemäß dadurch erreichbar, dass die Sicke zwischen der Drückrolle auf der einen Seite und eine Gegenrolle auf der anderen Seite ausgebildet wird. Beim Einformen einer Außennut durch radiales Zustellen einer Drückrolle von außen ist hierbei eine exzentrisch zur Spindelachse gelagerte Exzenter-Gegenrolle an einem Spindelelement vorgesehen. Diese exzentrische Lagerung einer relativ kleinen Exzenterrolle erlaubt es, nach dem Einformen der Sicke diese problemlos von dem Spindelelement abzunehmen.
Eine besonders gute Ausformung der Sicke wird nach der Erfindung weiter dadurch sichergestellt, dass beim Einformen der Sicke das Werkstück entlang seiner axialen Länge am Außenumfang und/oder Innenumfang abgestützt wird. Diese Abstützung stellt sicher, dass beim axialen Stauchen keine unerwünschte Ausknickung an einem anderen Bereich als an dem der einzuformenden Sicke erfolgt.
Ein besonders gutes Ausformen der Eckbereiche der Sicke wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass mit Abschluss der radialen Zustellung der Drückrolle eine gewisse axiale Stauchung durchgeführt wird. In der Endstellung liegt die Drückrollenkontur voll an dem Umfang des Werkstücks an und in dieser Haltestellung erfolgt eine Kalibrierung. Durch ein abschließendes Stauchen wird nochmals Material in den Umformbereich gedrückt, so dass eine lückenlose Ausformung der Sicke entsprechend der Rollenkontur erfolgt.
Hinsichtlich der Vorrichtung ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die Drückrolle ein konvexes Profil und daran seitlich angrenzende Stützbereiche aufweist, welche entsprechend der zu formenden Sicke und deren Eckbereich ausgebildet sind. Mit einer solchen Drückwalzmaschine läßt sich das vorausgehend beschriebene Verfahren und die sich dadurch ergebenden Vorteile in bevorzugter Weise durchführen bzw. erzielen.
Eine bevorzugte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Drückwalzmaschine besteht darin, dass beide Spindelelemente als Druckstempel eine radiale und eine in Umfangsrichtung verlaufende Anschlagfläche aufweisen. Dies erlaubt nicht nur ein zuverlässiges Stauchen des Werkstückes, sondern dies ermöglicht weiter eine zentrierte Aufnahme und auch ein gutes Abstützen des Werkstückes während des Stauchvorganges.
Als ein Werkstück kann beispielsweise ein Rohr, ein Konus oder ein topfförmiges Werkstück mit einer geschlossenen Bodenfläche umgeformt werden. Bei einem solchen Werkstück mit einem geschlossenen Boden, etwa einem Bremskolben, kann es zweckmäßig sein, dass an zumindest einem der Spindelelemente eine Druckluft- oder Entlüftungseinrichtung zum schnellen Ausstoßen des Werkstücks vorgesehen ist.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass beide Spindelelemente verfahrbar gelagert sind und jeweils einen separaten Antrieb aufweisen. Auf diese Weise kann bei einer axial feststehenden Drückrolle definiert Material zu beiden Seiten in die Umformzone der Sicke eingeschoben werden. Bei asymmetrisch ausgebildeten Sicken kann die Verfahrbewegung der beiden Spindelelemente für ein entsprechend asymmetrisches Materialnachschieben ungleichmäßig erfolgen.
Bei einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass ein Spindelelement verfahrbar gelagert und angetrieben ist, während das andere Spindelelement feststeht, und dass die Drückrolle axial verfahrbar ist. Um weiter eine Relativbewegung auch des feststehenden Spindelelementes relativ zur Drückrolle zu bewirken, wird das verfahrbare Spindelelement definiert schneller axial verfahren als die Drückrolle.
Eine besonders hohe Formgenauigkeit im Bereich der Sicke und sehr geringe Wanddickentoleranzen werden erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass das radiale und/oder axiale Zustellen der Drückrolle gleichzeitig und in Abhängigkeit von dem Verfahren der Druckstempel gesteuert ist.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von bevorzugten Ausführungsformen weiter erläutert, welche schematisch in den Zeichnungen dargestellt sind. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1
eine Teilquerschnittsansicht durch eine Vorrichtung beim Einformen einer Sicke in ein topfförmiges Werkstück;
Fig. 2
eine Teilquerschnittsansicht entsprechend Figur 1 durch eine Vorrichtung beim Einformen einer Sicke in ein trommelförmiges Werkstück;
Fig. 3
eine Teilquerschnittsansicht durch eine Vorrichtung beim Einformen einer Sicke unter Verwendung einer Gegenrolle;
Fig. 4
eine Teilquerschnittsansicht durch eine Vorrichtung beim Einformen einer Sicke in ein komplexes rotationssymmetrisches Werkstück und
Fig. 5
eine Teilquerschnittsansicht durch eine Vorrichtung beim Einformen einer Sicke in ein Werkstück mit konischem Bereich.
Eine erfindungsgemäße Drückwalzmaschine 10 ist in Fig. 1 dargestellt, wobei in der oberen Zeichnungshälfte ein Zustand vor Einformen der Sicke und in der unteren Zeichnungshälfte der Zustand bei Abschluss des Sickeneinformens dargestellt ist.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zunächst ein topfförmiges, zylindrisches Werkstück 40 mit einem Boden 44 mittels einer nicht dargestellten Zuführeinrichtung in die Drückwalzmaschine 10 eingelegt. Zwei jeweils rotierend antreibbare Spindelelemente 20, 22 werden zu beiden Seiten des Werkstückes 40 axial bezüglich einer Spindelachse 17 zugestellt. Das erste Spindelelement 20 und das zweite Spindelelement 22 sind im Wesentlichen gleich aufgebaut, so dass der Aufbau der Spindelelemente 20, 22 lediglich in Zusammenhang mit dem ersten Spindelelement 20 beschrieben wird.
Damit das zylindrische Werkstück 40 beim axialen Spannen gleichzeitig zentriert wird, weist das erste Spindelelement 20 eine Aufnahmebohrung 30 auf, deren Durchmesser mit dem Außendurchmesser des Werkstückes 40 eine Passung bildet. Eine Fase 31 am Eintritt der Aufnahmebohrung 30 dient zum leichteren Einschieben des Werkstückes 40 in die Aufnahmebohrung 30. Die Aufnahmebohrung 30 ist bis zu einer bestimmten Tiefe in dem hülsenförmigen Spindelelement 20 eingebracht, so dass eine Schulter 32 ausgebildet ist. Die Schulter 32 dient als eine Anschlagfläche für eine Kopfplatte 35 eines Ausstoßerstössels 34. Die gegenüber dem zylindrischen Ausstoßerstössel 34 durchmessergrößere Kopfplatte 35 weist an ihrem Kopfende eine Fläche auf, welche als Anschlag für das Werkstück 40 dient.
Das Werkstück 40 wird zwischen den beiden Anschlagflächen der Kopfplatten 35 der beiden Spindelelemente 20, 22 axial festgeklemmt, so dass eine drehfeste Verbindung mit den beiden Spindelelementen 20, 22 entsteht. Diese werden über einen nicht dargestellten Rotationsantrieb in Rotation versetzt, woraufhin eine im Teilschnitt dargestellte Drückrolle 12 mit einem konvexen Profil 14 und daran seitlich angrenzenden Stützbereichen 16 radial zugestellt wird. Das konvexe Profil 14 ist zum Einformen einer Sicke 42 bzw. einer Außennut 46 in das Werkstück 14 geformt. Die Kontur der Stützbereiche 16 entspricht den an die Sicke 42 angrenzenden Werkstückbereichen. Zwischen dem konvexen Profil 14 und den Stützbereichen 16 ist ein definierter Übergang 15 ausgebildet, welcher ein Radius oder eine Kante sein kann.
Mit einem ersten Kontakt des konvexen Profiles 14 der Drückrolle 12 mit einer Außenseite des Werkstücks 14 wird gleichzeitig über einen nicht dargestellen Axialantrieb, etwa Hydraulikzylinder oder einer Kugelumlaufspindel, ein zusätzlicher axialer Druck auf das Werkstück 14 ausgeübt, so dass mit dem Einformen der Sicke 42 Material axial in den Umformbereich nachgeschoben wird. Hierdurch kann eine definierte, formgenaue Ausbildung der Sicke 42 erfolgen.
Um eine unerwünschte oder unkontrollierte Wandstärkenverdünnung im Umformbereich zu vermeiden, wird durch das gesteuerte axiale Verschieben entweder eines der beiden Spindelelemente 20, 22 oder beider Spindelelemente 20, 22 nach einem vorgegebenen Steuerprogramm exakt Material nachgeschoben. Durch diese Kombination des radialen Einformens der Sicke mittels Drückrolle 12 sowie des axialen Materialnachschiebens durch die als Druckstempel wirkenden Spannelemente 20, 22 wird eine Kombination eines Drückwalz- und eines Faltvorganges erreicht, was zu der hohen Formgenauigkeit bei der auszubildenden Sicke 42 bzw. der Außennut 46 führt. Insbesondere werden entpsrechend den Übergängen 15 der Drückrolle 12 die Eckbereiche 43 definiert ausgeformt, welche sich zwischen der Sicke 42 und den angrenzenden Bereichen des rotationssymmetrischen Werkstücks 40 erstrecken.
Nach dem Ausformen der Sicke 42 wird die Drückrolle 12 radial rückgestellt und die beiden Spindelelemente 20, 22 werden axial vom Werkstück beabstandet, wobei das Ausstoßen des Werkstückes 40 gleichzeitig durch ein Verfahren des Ausstoßerstössels 34 relativ zu dem umgebenden hülsenförmigen Spindelelement 20, 22 erfolgen kann.
In Fig. 2 ist die Drückwalzmaschine 10 von Fig. 1 beim Umformen eines zylindrischen Werkstückes 40' ohne Boden dargestellt. Der Verfahrensablauf zum Einformen der Sicke erfolgt wie zu Fig. 1 beschrieben.
Eine andere Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Drückwalzmaschine 10' ist Fig. 3 entnehmbar. Während ein erstes Spindelelement 20 wie bei den vorbeschriebenen Drückwalzmaschinen ausgebildet ist, ist das zweite Spindelelement 22' für ein hochpräzises Ausformen einer Sicke 42' an einem Werkstück 40' mit einer Gegenrolle 28 versehen. Entsprechend der Kontur der einzuformenden Sicke 42' durch ein konvexes Profil 14' einer Drückrolle 12' weist die Gegenrolle 28 an ihrer Außenseite ein korrespondierendes konkaves Profil 29 mit angrenzenden Stützabschnitten 25 auf. So können die Eckbereiche 43' auch an der Innenseite sehr exakt ausgeformt werden.
Der Außendurchmesser der Gegenrolle 28 ist kleiner als der Innendurchmesser des hohlzylindrischen Werkstücks 40', wobei die Gegenrolle 28 relativ zur Spindelachse 17 exzentrisch drehbar um eine Exzenterachse 27 gelagert ist.
Zusätzlich zu der Gegenrolle 28 umfasst das zweite Spindelelement 22' eine radial gerichtete Widerlagerfläche 21', an welcher das Werkstück 40' einerseits und andererseits an einer Kopfplatte 35 des ersten Spindelelementes 20 anliegt.
Nach dem Einformen der Sicke 42' wird das erste Spindelelement 20, in welchem das Werkstück 40' zentrisch zur Spindelachse 17 gehalten ist, axial vom Werkstück 40' weggefahren. Auf diese Weise kann das Werkstück 40' frei von der Gegenrolle 28 nach einem entsprechenden Rückstellen der Drückrolle 12' entfernt werden.
Die Vielfalt des erfindungsgemäßen Verfahrens kann den weiteren Ausführungsformen nach Fig. 4 und 5 entnommen werden. Gemäß Fig. 4 wird ein komplexes, abgestuftes Werkstück 40" umgeformt. Die zylindrischen Stützbereiche 16 der Drückrolle 12 sorgen für einen sicheren Materialfluss in den Umformbereich und ein exaktes Ausformen der Sicke 42" mit ihren Eckbereichen 43".
Durch Zustellen einer entsprechend ausgebildeten Drückrolle 12 oder einer Schrägstellung der Drückrolle 12 gemäß Fig. 5 können auch nicht zylindrische Werkstücke, insbesondere konische Werkstücke 40"' umgeformt werden. Die Stützbereiche 16 der Drückrolle 12 verhindern dabei ein unerwünschtes Einknicken des Werkstücks 40"'.

Claims (16)

  1. Verfahren zum Einbringen einer Sicke (42) in ein dünnwandiges Werkstück (40), bei dem
    das Werkstück (40) axial eingespannt wird,
    das Werkstück (40) relativ zu mindestens einer Drückrolle (12) in Rotation versetzt wird,
    die Drückrolle (12) zum Einformen einer Sicke (42) radial an einen Umformbereich des Werkstücks (40) zugestellt wird und
    mit dem radialen Zustellen der Drückrolle (12) und dem Einformen der Sicke (42) das Werkstück (40) axial gestaucht wird,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass eine Drückrolle (12) mit einem konvexen Profil (14) und daran seitlich angrenzenden Stützbereichen (16) zugestellt wird und
    dass die Sicke (42) mit ihren Eckbereichen (43) formgenau entsprechend dem konvexen Profil (14) und den seitlich angrenzenden Stützbereichen (16) der Drückrolle (12) ausgebildet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Drückrolle (12) außerhalb des Werkstücks (40) angeordnet und zum Einformen einer Außennut (46) radial nach innen an das Werkstück (40) zugestellt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Drückrolle (12) innerhalb des Werkstücks (40) angeordnet und zum Einformen einer Innennut radial nach außen an das Werkstück (40) zugestellt wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (40) zwischen zwei verfahrbaren Spindelelementen (20, 22) als Druckstempel axial eingespannt wird, welche beide beim Stauchen axial verfahren werden.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (40) zwischen einem verfahrbaren Spindelelement (20) und einem feststehenden Spindelelement axial eingespannt wird,
    dass beim axialen Stauchen das verfahrbare Spindelelement (20) und die Drückrolle (12) axial zum feststehenden Spindelelement verfahren werden, wobei das verfahrbare Spindelelement (20) mit einer größeren Axialgeschwindigkeit verfahren wird als die Drückrolle (12).
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass beim axialen Stauchen des Werkstückes (40) der Druckstempel definiert verfahren wird, wobei im Bereich der Sicke (42) eine Wandstärke des Werkstückes (40) nahezu unverändert bleibt oder gezielt verdickt wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren des Druckstempels abhängig vom radialen Zustellen der Drückrolle (12) gemäß einem vorgegebenen Steuerprogramm durchgeführt wird.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Sicke (42) zwischen der Drückrolle (12) auf der einen Seite und eine Gegenrolle (28) auf der anderen Seite ausgebildet wird.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass beim Einformen der Sicke (42) das Werkstück (40) entlang seiner axialen Länge am Außenumfang und/oder Innenumfang abgestützt wird.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass mit Abschluss der radialen Zustellung der Drückrolle (12) zum Ausformen der Eckbereiche (43) eine gewisse axiale Stauchung durchgeführt wird.
  11. Drückwalzmaschine, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 10, mit
    zwei Spindelelementen (20, 22), zwischen den ein Werkstück (40) einspannbar ist,
    mindestens einer radial verstellbaren Drückrolle (12),
    einem Drehantrieb für ein Drehen des Werkstückes (40) relativ zur Drückrolle (12),
    mindestens einem Axialantrieb zum axialen Verfahren mindestens eines Spindelelementes (20, 22) zum Stauchen sowie
    einer Steuerung, mit welcher zum definierten Einformen einer Sicke (42) mindestens ein Spindelelement (20, 22) relativ zu der Drückrolle (12) auf diese zu axial verfahren wird,
    dadurch gekennzeichnet,    dass die Drückrolle (12) ein konvexes Profil (14) und daran seitlich angrenzende Stützbereiche (16) aufweist, welche entsprechend der zu formenden Sicke (42) und deren Eckbereiche (43) ausgebildet sind.
  12. Drückwalzmaschine nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet, dass beide Spindelelemente (20, 22) als Druckstempel eine radiale Anschlagfläche (23, 25) und eine in Umfangsrichtung verlaufende Anschlagfläche (24, 26) aufweisen.
  13. Drückwalzmaschine nach Anspruch 11 oder 12,
    dadurch gekennzeichnet, dass an zumindest einem der Spindelelemente (20, 22) eine Halteeinrichtung und/oder ein Ausstoßer vorgesehen ist.
  14. Drückwalzmaschine nach einem der Ansprüche 11 bis 13,
    dadurch gekennzeichnet, dass beide Spindelelemente (20, 22) verfahrbar gelagert sind und jeweils einen separaten Antrieb aufweisen.
  15. Drückwalzmaschine nach einem der Ansprüche 11 bis 13,
    dadurch gekennzeichnet, dass ein Spindelelement (20) verfahrbar gelagert und angetrieben ist, während das andere Spindelelement feststeht, und dass die Drückrolle (12) axial verfahrbar ist.
  16. Drückwalzmaschine nach einem der Ansprüche 11 bis 15,
    dadurch gekennzeichnet, dass das radiale und/oder axiale Zustellen der Drückrolle (12) in Abhängigkeit von dem Verfahren der Druckstempel gesteuert ist.
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