EP1382404B1 - Verfahren, Rolle und Drückwalzmaschine zum spanlosen Anformen einer zylindrischen Nabe - Google Patents
Verfahren, Rolle und Drückwalzmaschine zum spanlosen Anformen einer zylindrischen Nabe Download PDFInfo
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- EP1382404B1 EP1382404B1 EP20020013831 EP02013831A EP1382404B1 EP 1382404 B1 EP1382404 B1 EP 1382404B1 EP 20020013831 EP20020013831 EP 20020013831 EP 02013831 A EP02013831 A EP 02013831A EP 1382404 B1 EP1382404 B1 EP 1382404B1
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- 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
- B21D53/00—Making other particular articles
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- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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- B21H1/00—Making articles shaped as bodies of revolution
- B21H1/02—Making articles shaped as bodies of revolution discs; disc wheels
- B21H1/04—Making articles shaped as bodies of revolution discs; disc wheels with rim, e.g. railways wheels or pulleys
Definitions
- the invention relates to a method for the non-cutting molding of a cylindrical hub on a workpiece according to the preamble of claim 1.
- a split roller with an acute-angled Trennsuit delivered to the rotating about a rotation axis workpiece and a material region is split off, wherein from the split-material region by at least one Nachformrolle the cylindrical hub is finally formed.
- the invention further relates to a roller for carrying out this method and to a flow-forming machine having at least one clearance roller with an acute-angled separating edge and with a spinning chuck for receiving and holding the workpiece, wherein the spinning chuck is rotatably drivable relative to the clearance roller.
- JP-A-09122816 A generic prior art is known from JP-A-09122816 known.
- a gap roller with an acute-angled edge is delivered to a ronde-shaped workpiece, which runs off in an arc.
- a split-off region is directed into a recess on a spinning chuck.
- the recess on the spinning chuck has an axial stop surface for limiting the hub region.
- a forming roll is known in which a workpiece area is axially removed from a sheet metal blank and formed directly into a scar.
- the Forming roller has a shoulder corresponding to the length of the hub to be formed.
- a method for producing a brake shoe is from the WO-A-01/66278 out.
- a sheet metal blank is first split in its outer area in two halves, which are folded to form a cylinder jacket to both sides. From this, a drum-shaped outer wall area is created.
- a workpiece sparing method is from the DE 198 49 981 A1 known, in which by means of a special forming roll a hub is formed without cutting.
- the special forming roller comprises an approximately rectangular separating edge and an upwardly adjoining compression region, the outer profile of which is adapted to the outer peripheral contour of the hub to be formed.
- the invention has for its object to provide a method, a role and a flow-forming machine, with which a hub is particularly ge sympaschafonend and economically formable.
- the split-off material region is provided with a defined curve shape before the final shaping. It is provided according to the inventive method of the split material area with a special, tailored to the desired hub shape contour. It has been found that when forming a V-shaped split material region into a cylindrical hub, a different material texture is formed across the axial length of the molded hub. This is because the material at the free end of the hub is deformed and stressed more than in the transition region of the hub to the workpiece body. In addition, the material is more likely to flow in the direction of the free end of the hub during final molding, so that a uniform wall thickness of the hub can be set only with a relatively large calibration effort.
- the material area before the final molding in a desired manner with respect to its outer contour and / or its wall thickness can a hub without extensive calibration with a high degree of uniformity in terms of wall thickness and material structure are made.
- a cylindrical hub is to be understood as an axially projecting hub, which may also have teeth, grooves, steps, etc. on its outer or inner contour. These can be formed without cutting simultaneously with the final shaping. The process can be carried out as cold or hot forming.
- a particularly efficient method implementation according to the invention is that the material region is already provided with the curve form during the splitting-off process by the splitting roller.
- a split roller is used with a corresponding outer contour for producing the curve shape.
- an intermediate form roller is delivered, through which the split material region is provided with the curve shape.
- the intermediate shaping roll converts the material region split off approximately in the form of a V into the desired manner, so that in the subsequent final forming step the hub can be formed with the desired geometry and material properties.
- curve shape in the sense of the invention basically means any contour shape deviating from a straight outer contour line.
- a radially outwardly convex, convex contour is provided as a curve shape.
- This may be a circular arc or hump-shaped steps or heels, which may optionally be associated with a thickening of the wall thickness.
- a good material utilization of the split-off material area as possible without excess residual material is achieved according to the invention in that the Nachformrolle and / or the intermediate form roller having an axial stop surface, by which an axial extent of the split-material region is limited.
- the axial stop surface is formed on a recess through which an outer contour and / or an axial length of the hub to be formed is predetermined.
- the axial abutment surface is removed from the tool body by a distance, which corresponds to the length of the hub to be formed.
- An economical method implementation is inventively ensured by the fact that the intermediate form roller is delivered to the split material area, even before the gap roller has reached its final position. This ensures that, even when splitting off relatively long material regions, the split-off material region in the axial direction does not extend beyond the axial length of the hub to be formed.
- the gap roller is delivered radially and simultaneously axially.
- the thickness of the split-off material region can already be influenced during the splitting process. For example, this can be achieved that the gap roller is axially retracted with increasing radial feed into the workpiece body, so that a split-off material region forms with increasing wall thickness to the workpiece body towards.
- a particularly efficient way of shaping the outer contour and / or the wall thickness of the split-off material region is according to the invention in that during splitting, the split-off material region flows along one side of the gap roller, which has at least one step.
- a gap roller in which a subsequent to the acute-angled Trennsee side area is formed with a defined curve shape.
- the separating edge is designed such that it has a gap angle of less than 45 °, preferably between 10 ° and 30.
- the material web split off in this way can only flow along the contoured side region upon further radial infeed of the separating edge, with the outer contour of the material region correspondingly matching the contoured side region of the gap roller.
- At least one step is formed on the side region.
- the method described above can be carried out in a simple manner.
- several stages may be provided, so that the material area that has been tuned in is provided established.
- One step leads to an increase in friction. It can remain so more material near the transition to the workpiece body.
- an intermediate forming roller which is characterized in that a recess with a radially extending stop surface, through which an axial length of the hub to be formed is predetermined, and a circumferentially extending shaping surface is provided, which is a concave Has waveform.
- the concave curve shape is configured corresponding to the concave curve shape to be formed on the hub.
- a flow-forming machine is further developed in that the previously described gap roller and / or the intermediate form roller described above is provided.
- the rollers can be delivered radially and / or axially to the workpiece.
- a workpiece 1 which in the present example is a flat metal blanks, but may also be a deep-drawn, forged, cast or otherwise preformed workpiece, clamped to a spinning chuck 45 by means of a counter-holder 43 centric to a rotational axis 14.
- a drive not shown, and a spindle of a known flow-forming machine, the workpiece 1 is set in rotation, wherein on the outer edge of the workpiece 1, a conventional nip roller 10 is delivered with an acute-angled Trenn whatsoever 12.
- the Nachformrolle 30 has a recess 34 with an axial stop surface 32 and an approximately axially extending shaping surface 36. This has a defined convex contour with which a desired curve shape is generated at a hub intermediate shape 4.
- the Nachformrolle 30 is initially formed with its axial stop surface 32 so that the split material region 3 is limited in its axial extent.
- the axial stop surface 32 has an axial distance to the workpiece 1, which already corresponds to the axial length of the hub to be formed.
- a defined hub intermediate shape 4 By radially advancing the nip roller 10 and the intermediate form roller 30 to its common radial end position is a defined hub intermediate shape 4 according to Fig. 1c educated. This has on its outer side in cross-section on a defined non-linear waveform, which is an annular projection in the present example. According to the outer contour of the hub intermediate shape 4, a corresponding bulge is formed on the inside with the formation of an annular cavity.
- a Nachformrolle 20 is delivered radially to the hub intermediate shape 4.
- the Nachformrolle 20 in this case has a recess 24 with an axial stop surface 22, which are designed according to the contour of the hub 5 to be formed.
- the hub 5 is finally formed, wherein the inner contour of the hub 5 is determined by the outer contour of the cylindrical counter-holder 43.
- the Nachformrolle 20 or the anvil 43 may also have gears, grooves, etc., to form desired contours.
- a nip roller 10 with an acute-angled separating edge 12 is delivered to a workpiece 1, wherein an approximately V-shaped material region 3 is split off.
- the gap roller 10 need not be delivered to the outer edge of the workpiece 1, but can also be retracted in a central region of the workpiece.
- the workpiece 1 can be provided with a different wall thickness over its radial direction, so that when differentiating the material region 3, a differentiated material thickness can be achieved.
- a step 18 is formed on a side region 16, on which the split material is guided along. This connects two offset in cross-section, offset surfaces, 19a, 19b with each other.
- the first gap roller surface 19a forms, with the opposite side region, the acute-angled separation edge 12, which for wear reduction has a radius which is preferably between 0.5 and 2 mm.
- the split-off material region 3 is first guided on the first split-roller surface 19a until it reaches the step 18, which preferably has a step height of 0.5 to 3 mm, in accordance with the radial feed of the gap roller 10. Due to relatively large radii at the step 18, the split-off material flows over the step 18, forming a stepped radial outer contour of the split-off material region 3. Depending on the material and the delivery, the grading can also be more or less pronounced on the inside. It can also come due to increased friction of the stage 18 to Wanddikkenver selectedung, as in Fig. 3 is shown.
- a side region 16 for guiding the branched material region 3 in cross-section is approximately arcuate.
- an outwardly convex convex curve shape can be adjusted at the hub intermediate shape 4.
- a projection 13 which may serve the effect of a previously described stage or as an axial abutment surface.
- the gap roller is provided with a relatively large deflection radius. Due to the deflection of the split-off material and almost 90 °, the flow rate is achieved by the deflection and the associated increased friction a certain change in wall thickness of the split-off material.
- one or more steps on the side area can be used in addition to a variety of variants.
- the arched hub shape 4 is finally shaped in the manner described above by radially feeding a post-forming roller 20 to a cylindrical hub.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum spanlosen Anformen einer zylindrischen Nabe an einem Werkstück gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Bei dem Verfahren wird eine Spaltrolle mit einer spitzwinkligen Trennkannte an das um eine Rotationsachse rotierende Werkstück zugestellt und ein Materialbereich wird abgespalten, wobei aus dem abgespaltenen Materialbereich durch mindestens eine Nachformrolle die zylindrische Nabe endgeformt wird. Die Erfindung betrifft weiter eine Rolle zur Durchführung dieses Verfahrens sowie eine Drückwalzmaschine mit mindestens einer Spaltrolle mit einer spitzwinkligen Trennkannte und mit einem Drückfutter zum Aufnehmen und Halten des Werkstücks, wobei das Drückfutter relativ zu der Spaltrolle rotierend antreibbar ist.
- Ein gattungsgemäßer Stand der Technik ist aus der
JP-A-09122816 - Aus der
DE-A-101 21 546 ist eine Umformrolle bekannt, bei welcher ein Werkstückbereich von einer Blechronde axial abgenommen und unmittelbar zu einer Narbe geformt wird. Die Umformrolle weist einen Absatz entsprechend der Länge der anzuformenden Nabe auf. - Ein Verfahren zur Herstellung einer Bremsbacke geht aus der
WO-A-01/66278 - Ein weiterer Stand der Technik geht beispielsweise aus der
DE-A-41 15 423 oder derDE-A-196 03 773 hervor. Bei diesen bekannten Verfahren wird mittels einer Rolle mit einer spitzwinkligen Trennkannte, welche auch als Spalt- oder Schneidrolle bezeichnet wird, an einer ebenen Ronde ein Materialbereich im Querschnitt V-förmig abgezweigt oder abgespalten. Aufgrund der spitzwinkligen Trennkannte kann die Rolle relativ leicht in das Werkstück eindringen, so dass auch nur geringe Umformkräfte zum Zustellen der Spaltrolle notwendig sind. Aufgrund der geringen Umformkräfte wird das Materialgefüge sowohl des verbliebenen radialen Werkstückbereiches als auch des abgezweigten Werkstückbereiches nicht allzu stark belastet. Insbesondere die Gefahr der Bildung von Gefügerissen innerhalb des Werkstückgefüges bleibt gering. Dies gilt vor allem, wenn eine Zustellung der Spaltrolle entsprechend der Lehre derDE 41 15 423 A1 von der Außenkante an ohne ein axiales Eindrücken in das Werkstück ausschließlich radial erfolgt. Allerdings kann sich hierbei ein relativ langer Materialzweig bilden, dessen Werkstoff nicht vollständig zum Ausbilden der Nabe genutzt werden kann. - Zum spanlosen Anformen einer Nabe ist es aus der
DE 44 44 526 C1 weiter bekannt, an eine Seitenfläche einer Blechplatine eine Drückrolle mit einem relativ großen Drückradius zuzustellen, durch welche Werkstückmaterial zum Ausbilden der Nabe in einen Aufnahmeraum gedrückt wird. Der Aufnahmeraum ist um einen mittigen Werkzeugstift gebildet und durch einen Anschlag an einem Vorsetzer begrenzt. In Abhängigkeit von der Größe dieses Aufnahmeraumes soll die Wanddicke der anzuformenden Nabe bestimmt werden können. Bei diesen bekannten Verfahren sind jedoch relativ hohe axiale und radiale Umformkräfte auf das Werkstück auszuüben. Es sind entsprechend aufwendige Maschinen vorzusehen, wobei das Problem besteht, dass bei einer Überbeanspruchung des Materiales die anzuformende Nabe abreißen kann. - Ein werkstückschonendes Verfahren ist aus der
DE 198 49 981 A1 bekannt, bei welchem mittels einer speziellen Umformrolle eine Nabe spanlos angeformt wird. Die spezielle Umformrolle umfasst eine etwa rechtwinkelige Trennkante und einen sich daran unmittelbar anschließenden Stauchbereich, dessen Außenprofil der Außenumfangskontur der anzuformenden Nabe angepasst ist. - Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren, eine Rolle und eine Drückwalzmaschine anzugeben, mit welchen eine Nabe besonders gefügeschonend und wirtschaftlich anformbar ist.
- Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, einer Rolle gemäß den Merkmalen der Ansprüche 10 oder 11 sowie durch eine Drückwalzmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. Bevorzugte Ausführungen der Erfindung sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen angegeben.
- Bei demn erfindungsgemäßen Verfahren ist vVorgesehen dass vor dem Endformen der abgespaltene Materialbereich mit einer definierten Kurvenform versehen wird. Es wird nach dem erfindungsgemäßen Verfahren der abgespaltene Materialbereich mit einer speziellen, auf die gewünschte Nabenform abgestimmten Kontur versehen. Es wurde festgestellt, dass beim Formen eines V-förmig abgespaltenen Materialbereiches zu einer zylindrischen Nabe sich über die axiale Länge der geformten Nabe ein unterschiedliches Materialgefüge ausbildet. Dies ist darauf zurückzuführen, dass das Material am freien Ende der Nabe stärker umgeformt und beansprucht wird als im Übergangsbereich der Nabe zu dem Werkstückgrundkörper. Zudem neigt das Material beim Endformen eher dazu, in Richtung des freien Endes der Nabe zu fließen, so dass nur mit einem relativ großen Kalibrieraufwand sich eine gleichmäßige Wanddicke der Nabe einstellen lässt. Wird gemäß der Erfindung der Materialbereich vor dem Endformen in einer gewünschten Weise hinsichtlich seiner Außenkontur und/oder seiner Wanddicke eingestellt, kann eine Nabe ohne aufwendiges Kalibrieren mit einem hohen Gleichmaß hinsichtlich Wanddicke und Materialgefüge hergestellt werden. Unter einer zylindrischen Nabe ist im Sinne der Erfindung eine axial vorstehende Nabe zu verstehen, welche an ihrer Außen- oder Innenkontur auch Verzahnungen, Rillen, Stufen etc. aufweisen kann. Diese können gleichzeitig mit dem Endformen spanlos ausgeformt werden. Das Verfahren kann als Kalt- oder Warmumformung durchgeführt werden.
- Eine besonders effiziente Verfahrensdurchführung besteht nach der Erfindung darin, dass bereits beim Abspalten der Materialbereich durch die Spaltrolle mit der Kurvenform versehen wird. Hierzu wird eine Spaltrolle mit einer entsprechenden Außenkonturierung zur Herstellung der Kurvenform eingesetzt.
- Alternativ ist es nach der Erfindung möglich, dass nach dem Spalten und vor dem Endformen eine Zwischenformrolle zugestellt wird, durch welche der abgespaltene Materialbereich mit der Kurvenform versehen wird. Die Zwischenformrolle formt dabei den etwa V-förmig abgespaltenen Materialbereich in der gewünschten Weise um, so dass im anschließenden Endformschritt die Nabe mit den gewünschten Geometrie- und Materialeigenschaften ausgebildet werden kann.
- Unter dem Begriff Kurvenform im Sinne der Erfindung ist grundsätzlich jede von einer geraden Außenkonturlinie abweichende Konturform zu verstehen. Als besonders zweckmäßig hat es sich nach der Erfindung jedoch herausgestellt, dass als Kurvenform eine radial nach außen gewölbte, konvexe Kontur vorgesehen wird. Dies können eine Kreisbogenform oder buckelförmige Stufen oder Absätze sein, welche gegebenenfalls mit einer Wandstärkenverdickung verknüpft sein können. Durch diese konvexe Außenkontur der Nabenzwischenform ist die Möglichkeit geschaffen, das außenliegende Material relativ einfach noch in Richtung des Werkstückgrundkörpers zu drücken, so dass einerseits das Gefüge am freien Ende der Nabe entlastet und sowohl das Gefüge im Übergangsbereich der Nabe zum Grundkörper sowohl hinsichtlich einer Gefügeverfestigung als auch hinsichtlich einer gleichmäßigen Ausbildung der Wanddicke verbessert wird.
- Eine gute Materialausnutzung des abgespaltenen Materialbereiches möglichst ohne überstehendes Restmaterial wird nach der Erfindung dadurch erreicht, dass die Nachformrolle und/oder die Zwischenformrolle eine axiale Anschlagfläche aufweisen, durch welche eine axiale Erstreckung des abgespaltenen Materialbereiches begrenzt wird.
- Besonders bevorzugt ist es dabei, dass die axiale Anschlagfläche an einer Ausnehmung ausgebildet ist, durch welche eine Außenkontur und/oder eine axiale Länge der anzuformenden Nabe vorgegeben wird. Die axiale Anschlagfläche ist dabei von dem Werkzeuggrundkörper um einen Abstandsbetrag entfernt, welcher der Länge der anzuformenden Nabe entspricht.
- Eine wirtschaftliche Verfahrensdurchführung wird erfindungsgemäß dadurch gewährleistet, dass die Zwischenformrolle an den abgespaltenen Materialbereich zugestellt wird, noch bevor die Spaltrolle ihre Endposition erreicht hat. Hierdurch wird sichergestellt, dass auch beim Abspalten längerer Materialbereiche der abgespaltene Materialbereich in axialer Richtung nicht über die axiale Länge der anzuformenden Nabe hinaus reicht.
- Erfindungsgemäß ist weiter vorgesehen, dass die Spaltrolle radial und gleichzeitig axial zugestellt wird. Hierdurch kann zusätzlich die Dicke des abgespaltenen Materialbereiches bereits beim Spaltvorgang beeinflusst werden. Beispielsweise kann hierdurch erreicht werden, dass die Spaltrolle mit zunehmender radialer Zustellung axial in den Werkstückgrundkörper eingefahren wird, so dass sich ein abgespaltener Materialbereich mit zunehmender Wanddicke zum Werkstückgrundkörper hin ausbildet.
- Eine besonders effiziente Möglichkeit zur Gestaltung der Außenkontur und/oder der Wanddicke des abgespaltenen Materialbereichs besteht erfindungsgemäß darin, dass beim Abspalten der abgespaltene Materialbereich entlang einer Seite der Spaltrolle fließt, welche mindestens eine Stufe aufweist.
- Weiter ist nach der Erfindung eine Spaltrolle vorgesehen, bei welcher ein sich an die spitzwinklige Trennkannte anschließender Seitenbereich mit einer definierten Kurvenform ausgebildet ist. Die Trennkante ist dabei so gestaltet, dass diese einen Spaltwinkel von unter 45°, vorzugsweise zwischen 10° und 30, aufweist. Der so abgespaltene Materialsteg kann erst bei weiterer radialer Zustellung der Trennkannte entlang den konturierten Seitenbereich fließen, wobei sich die Außenkontur des Materialbereiches entsprechend dem konturierten Seitenbereich der Spaltrolle anpasst.
- Erfindungsgemäß ist es dabei, dass an dem Seitenbereich mindestens eine Stufe ausgebildet ist. Durch eine derartige Spaltrolle kann das zuvor beschriebene Verfahren in einfacher Weise ausgeführt werden. Es können insbesondere mehrere Stufen vorgesehen sein, so dass sich eingewellter Materialbereich einstellt. Eine Stufe führt dabei zu einer Reibungserhöhung. Es kann so mehr Material in der Nähe des Übergangs zum Werkstückgrundkörper verbleiben.
- Weiterhin ist zur Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahrens erfindungsgemäß eine Zwischenformrolle vorgesehen, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass eine Ausnehmung mit einer radial verlaufenden Anschlagfläche, durch welche eine axiale Länge der anzuformenden Nabe vorgegeben ist, und einer in Umfangsrichtung verlaufende Formgebungsfläche vorgesehen ist, welche eine konkave Kurvenform aufweist. Die konkave Kurvenform ist dabei korrespondierend zu der an der Nabe auszubildenden konkaven Kurvenform ausgestaltet.
- Zur Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahrens ist erfindungsgemäß eine Drückwalzmaschine dadurch weitergebildet, dass die zuvor beschriebene Spaltrolle und/oder die zuvor beschriebene Zwischenformrolle vorgesehen ist. Die Rollen können radial und/oder axial an das Werkstück zugestellt werden.
- Die Erfindung wird nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen weiter erläutert, welche schematisch in den Zeichnungen dargestellt sind. In den Zeichnungen zeigen:
- Fig. 1a bis 1d
- schematische Querschnittsansichten zu einzelnen Verfahrensschritten eine nicht erfindungsgemäßen Verfahrens;
- Fig. 2a und 2b
- schematische Querschnittsansichten zu Verfahrensschritten einer erfindungsgemäßen Verfahrensvariante;
- Fig. 3
- einen schematischen, vergrößerten Ausschnitt von
Fig. 2a ; - Fig. 4
- eine ausschnittsweise Darstellung einer erfindungsgemäßen Spaltrolle;
- Fig. 5
- eine schematische Ausschnittsansicht zu einer weiteren Verfahrensvariante ähnlich der Darstellung von
Fig. 3 ; - Fig. 6a und 6b
- schematische Querschnittsansichten zu einzelnen Verfahrensschritten einer weiteren erfindungsgemäßen Verfahrensvariante; und
- Fig. 7a und 7b
- schematische Querschnittsansichten zu einzelnen Verfahrensschritten bei einer weiteren erfindungsgemäßen Verfahrensvariante.
- Gemäß
Fig. 1a wird ein Werkstück 1, welches im vorliegenden Beispiel eine ebene Metallronde ist, jedoch auch ein tiefgezogenes, geschmiedetes, gegossenes oder sonstig vorgeformtes Werkstück sein kann, an einem Drückfutter 45 mittels eines Gegenhalters 43 zentrisch zu einer Rotationsachse 14 gespannt. Mittels eines nicht dargestellten Antriebes und einer Spindel einer bekannten Drückwalzmaschine wird das Werkstück 1 in Rotation versetzt, wobei an den Außenrand des Werkstücks 1 eine herkömmliche Spaltrolle 10 mit einer spitzwinkeligen Trennkannte 12 zugestellt wird. - Durch das radiale Zustellen der Spaltrolle 10 wird ein Materialbereich 3 etwa V-förmig abgespalten, wie in
Fig. 1b dargestellt ist. Noch während der radialen Zustellung der Spaltrolle 10 wird an einer anderen Umfangsstelle des Werkstücks 1 eine Zwischenformrolle 30 an den abgespaltenen Materialbereich 3 zugestellt. Die Nachformrolle 30 weist eine Ausnehmung 34 mit einer axialen Anschlagfläche 32 sowie einer etwa axial verlaufenden Formgebungsfläche 36 auf. Diese hat eine definierte konvexe Kontur, mit welcher eine gewünschte Kurvenform an einer Nabenzwischenform 4 erzeugt wird. Die Nachformrolle 30 ist mit ihrer axialen Anschlagfläche 32 zunächst so ausgebildet, dass der abgespaltene Materialbereich 3 in seiner axialen Erstreckung begrenzt ist. Die axiale Anschlagfläche 32 weist dabei einen axialen Abstand zu dem Werkstück 1 auf, welcher bereits der axialen Länge der anzuformenden Nabe entspricht. - Durch radiales Zustellen der Spaltrolle 10 sowie der Zwischenformrolle 30 bis zu ihrer gemeinsamen radialen Endposition wird eine definierte Nabenzwischenform 4 gemäß
Fig. 1c ausgebildet. Diese weist an ihrer Außenseite im Querschnitt eine definierte nicht lineare Kurvenform auf, welche im vorliegenden Beispiel ein ringförmiger Buckel ist. Entsprechend der Außenkontur der Nabenzwischenform 4 ist auch eine entsprechende Ausbuchtung an der Innenseite mit Bildung eines ringförmigen Hohlraumes ausgeformt. - Zum Endformen der Nabe wird eine Nachformrolle 20 radial an die Nabenzwischenform 4 zugestellt. Die Nachformrolle 20 weist dabei eine Ausnehmung 24 mit einer axialen Anschlagfläche 22 auf, welche entsprechend der Kontur der anzuformenden Nabe 5 gestaltet sind. Die Nabenzwischenform 4, welche in ihrer axialen Länge bereits der fertigen Nabe 5 entspricht, jedoch nur bereichsweise an dem die Innenkontur der Nabe 5 vorgebenden Gegenhaltung 43 anliegt, wird durch die Nachformrolle 20 unter Beibehaltung der axialen Länge radial zusammengedrückt, wobei das Werkstückmaterial des ringförmigen Buckels in radialer Richtung und auch in axialer Richtung auf einen Grundkörper 2 des Werkstücks 1 fließt. Dabei wird eine besonders maßhaltige Gestaltung der Nabe 5 im kritischen Übergangsbereich zum Grundkörper 2 des Werkstücks 1 erreicht. Durch die Nachformrolle 20 wird die Nabe 5 endgeformt, wobei die Innenkontur der Nabe 5 durch die Außenkontur des zylindrischen Gegenhalters 43 bestimmt wird. Die Nachformrolle 20 oder der Gegenhalter 43 können auch Verzahnungen, Rillen etc. aufweisen, um gewünschte Konturen auszuformen.
- Eine weitere Möglichkeit für eine feste und zuverlässige Ausformung einer Nabe 5 am Übergang zum Grundkörper 2 eines Werkstückes 1 ist in den
Fig. 2a und 2b dargestellt. Eine Spaltrolle 10 mit einer spitzwinkligen Trennkante 12 wird an ein Werkstück 1 zugestellt, wobei ein etwa V-förmiger Materialbereich 3 abgespalten wird. Die Spaltrolle 10 braucht nicht am äußeren Rand des Werkstücks 1 zugestellt zu werden, sondern kann auch in einem mittleren Bereich des Werkstückes eingefahren werden. Weiterhin kann das Werkstück 1 mit einer unterschiedlichen Wandstärke über seine radiale Richtung versehen werden, so dass beim abspalten des Materialbereichs 3 eine differenzierte Materialdicke erreicht werden kann. - Bei der erfindungsgemäßen Spaltrolle 10, welche im Detail in
Fig. 3 näher dargestellt ist, ist an einem Seitenbereich 16, an welchem das abgespaltene Material entlang geführt wird, eine Stufe 18 ausgebildet. Diese verbindet zwei im Querschnitt parallele, versetzte Flächen, 19a, 19b miteinander. Die erste Spaltrollenfläche 19a bildet mit dem gegenüberliegenden Seitenbereich die spitzwinklige Trennkannte 12, welche zur Verschleißminderung einen Radius aufweist, welcher vorzugsweise zwischen 0,5 bis 2 mm liegt. - Der abgespaltene Materialbereich 3 wird zunächst an der ersten Spaltrollenfläche 19a geführt, bis dieser entsprechend der radialen Zustellung der Spaltrolle 10 die Stufe 18, erreicht, welche vorzugsweise eine Stufenhöhe von 0,5 bis 3 mm aufweist. Aufgrund relativ großer Radien an der Stufe 18 fließt das abgespaltene Material über die Stufe 18 hinweg, wobei eine gestufte radiale Außenkontur des abgespaltenen Materialbereichs 3 entsteht. Abhängig vom Material und der Zustellung kann sich die Stufung auch an der Innenseite mehr oder minder stark ausbilden. Es kann dabei auch aufgrund einer erhöhten Reibung der Stufe 18 zu einer Wanddikkenveränderung kommen, wie in
Fig. 3 dargestellt ist. - Auf diese Weise wird im Übergangsbereich zwischen der anzuformenden Nabe und dem Grundkörper des Werkstücks eine radial nach außen gerichtete Kurvenform bzw. eine Materialausbuchtung an dem abgespaltenen Werkstückbereich 3 geschaffen, welche beim sich anschließenden Endformen mittels einer Nachformrolle 20 gemäß
Fig. 2b zu einer gewünschten guten Ausformung der Nabe 5 im Übergangsbereich zum Grundkörper 2 des Werkstücks 1 führt. - Die erfindungsgemäße Spaltrolle 10 mit der Stufen ist nochmals in
Fig. 4 im Detail dargestellt. - Eine zusätzliche Beeinflussung der Materialdicke kann nach der Erfindung dadurch erreicht werden, dass die Spaltrolle 10 während ihrer radialen Zustellung gleichzeitig auch axial verfahren wird. Hierdurch bildet sich am radial verlaufenden Grundkörper 2 des Werkstücks 1 eine schräge Vorderseite aus, wie in
Fig. 5 dargestellt ist. Hierdurch kann auch die Wandstärke des abgespaltenen Materialbereichs 3 in einer gewünschten Weise beeinflusst werden. - Weitere Möglichkeiten zur Ausbildung einer erfindungsgemäßen Spaltrolle 10 sind aus den
Fig. 6 und7 zu entnehmen, wobei ein Seitenbereich 16 zur Führung des abgezweigten Materialbereiches 3 im Querschnitt etwa bogenförmig ausgebildet ist. Durch diesen Seitenbereich 16 kann eine nach außen gewölbte konvexe Kurvenform an der Nabenzwischenform 4 eingestellt werden. Bei der Abwandlung gemäßFig. 7a ist an der Spaltrolle 10 mit dem bogenförmigen Seitenbereich 16 ein Vorsprung 13 angeordnet, welcher die Wirkung einer zuvor beschriebenen Stufe oder als eine axiale Anschlagfläche dienen kann. - Bei extrem hohem Umformvolumen, wie auch bei hochfesten Materialien, kann es von Vorteil sein, dass die Spaltrolle mit einem relativ großen Umlenkradius versehen wird. Durch das Umlenken des abgespaltenen Materials und nahezu 90° wird die Fließgeschwindigkeit durch die Umlenkung und die damit verbundene erhöhte Reibung eine gewisse Wandstärkenveränderung des abgespaltenen Materials erreicht. Auch hier können zusätzlich eine oder mehrere Stufen an dem Seitenbereich zu einer Variantenvielfalt eingesetzt werden.
- Bei dem Verfahren nach den
Fig. 6 und7 wird nach dem ersten Arbeitsschritt die gewölbte Nabenzwischenform 4 in der zuvor beschriebenen Weise durch radiales Zustellen einer Nachformrolle 20 zu einer zylindrischen Nabe endgeformt.
Claims (12)
- Verfahren zum spanlosen Anformen einer zylindrischen Nabe (5) an einem rondenförmigen Werkstück (1), bei dem eine Spaltrolle (10) mit einer spitzwinkeligen Trennkante (12) an das um eine Rotationsachse (14) rotierende Werkstück (1) zugestellt und unter Verbleib eines Grundkörpers (2) ein Materialbereich (3) abgespalten wird, wobei vor einem Endformen zu einer Nabe (5) der abgespaltene Materialbereich (3) mit einer definierten Kurvenform versehen wird,
dadurch gekennzeichnet,
dass der abgespaltene Materialbereich (3) zu der zylindrischen Nabe (5) durch mindestens eine Nachformrolle (20) endgeformt wird, welche eine axiale Anschlagfläche (22) aufweist, durch welche eine axiale Länge der Nabe (5) begrenzt wird. - Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass bereits beim Abspalten der Materialbereich (3) durch die Spaltrolle (10) mit der Kurvenform versehen wird. - Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass nach dem Spalten und vor dem Endformen mindestens eine Zwischenformrolle (30) zugestellt wird, durch welche der abgespaltene Materialbereich (3) mit der Kurvenform versehen wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass als Kurvenform eine radial nach außen gewölbte, konvexe Kontur vorgesehen wird. - Verfahren nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Zwischenformrolle (30) eine axiale Anschlagfläche (32) aufweist, durch welche eine axiale Erstreckung des abgespaltenen Materialbereiches (3) begrenzt wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die axiale Anschlagfläche (22, 32) an einer Ausnehmung (24, 34) ausgebildet ist, durch welche eine Außenkontur der anzuformenden Nabe (5) vorgegeben wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Nachformrolle (20) und/oder die Zwischenformrolle (30) an den abgespaltenen Materialbereich (3) zugestellt wird, noch bevor die Spaltrolle (10) ihre Endposition erreicht hat. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Spaltrolle (10) radial und gleichzeitig axial zugestellt wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass beim Abspalten das abgespaltene Material entlang einer Seite der Spaltrolle (10) fließt, welche mindestens eine Stufe (18) aufweist. - Spaltrolle mit einer spitzwinkeligen Trennkante (12), insbesondere für ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
wobei ein sich an die spitzwinkelige Trennkante (12) anschließender Seitenbereich (16) mit einer definierten Kurvenform ausgebildet ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass an dem Seitenbereich (16) mindestens eine Stufe (18) ausgebildet ist. - Zwischenformrolle, insbesondere für ein Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Ausnehmung (34) mit einer radial verlaufenden Anschlagfläche (32), durch welche eine axiale Länge der anzuformenden Nabe (5) vorgegeben ist, und eine in Umfangsrichtung verlaufende Formgebungsfläche (36) vorgesehen ist, welche eine konkave Kurvenform aufweist. - Drückwalzmaschine, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
mit mindestens einer Spaltrolle (10) mit einer spitzwinkeligen Trennkante (12) und mit einem Drückfutter (45) zum Aufnehmen und Halten des Werkstücks (1), wobei das Drückfutter (45) relativ zu der Spaltrolle (10) rotierend antreibbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Spaltrolle (10) nach Anspruch 10 und/oder eine Zwischenformrolle (30) nach Anspruch 11 vorgesehen ist.
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