WO2012045701A1 - Verfahren zur herstellung von konisch zulaufenden bauteilen in einem tiefziehverfahren und durch dieses verfahren hergestellte bauteile - Google Patents

Verfahren zur herstellung von konisch zulaufenden bauteilen in einem tiefziehverfahren und durch dieses verfahren hergestellte bauteile Download PDF

Info

Publication number
WO2012045701A1
WO2012045701A1 PCT/EP2011/067226 EP2011067226W WO2012045701A1 WO 2012045701 A1 WO2012045701 A1 WO 2012045701A1 EP 2011067226 W EP2011067226 W EP 2011067226W WO 2012045701 A1 WO2012045701 A1 WO 2012045701A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
tool
die
machining tool
roller
circumference
Prior art date
Application number
PCT/EP2011/067226
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Tom Walde
Philipp Alexander Strehler
Bruno Bigler
Original Assignee
Adval Tech Holding Ag
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 Adval Tech Holding Ag filed Critical Adval Tech Holding Ag
Priority to EP11764182.9A priority Critical patent/EP2624979A1/de
Publication of WO2012045701A1 publication Critical patent/WO2012045701A1/de

Links

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
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/20—Deep-drawing
    • B21D22/30—Deep-drawing to finish articles formed by deep-drawing
    • 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
    • B21D51/00—Making hollow objects
    • B21D51/02—Making hollow objects characterised by the structure of the objects
    • B21D51/10—Making hollow objects characterised by the structure of the objects conically or cylindrically shaped objects

Definitions

  • the present invention relates to a chipless process for the production of at least partially tapered components made of sheet metal. Furthermore, it relates to components produced using this method and tools for carrying out the method.
  • a conically tapering section of the rotationally symmetrical component is to be understood as meaning a section in the axial direction in which the circular peripheral wall forming the component in this area tapers, i. along the axial direction with increasingly smaller radius is formed.
  • the conically tapering section can form a straight line in an axial section through the component (linearly increasing circle radius as a function of the axial coordinate, ie in the sense of the lateral surface of a straight circular truncated cone), but it can also form a curved shape (non-linear increasing circle radius as a function of the axial coordinate, curved, for example, trumpet-shaped).
  • the component rotation may be symmetrical, but need not.
  • the component axially even outside of the tapered axial portion even very specifically over example projecting tabs, have holes or the like, so that the component for machining in the second step, as defined below, is rotatably held in the die.
  • the invention generally relates to a non-cutting calibration method for conical and approximately conical shapes in deep-drawn parts.
  • conical tapering range allows a shape tolerance of 0.05 mm or less, preferably 0.03 mm or less.
  • the present invention relates to a method for producing a tapered at least in an axial section, rotationally symmetrical component of a flat sheet metal section, which is characterized according to the invention in that in a first step, a flat sheet metal section in a deep drawing process between a first die and a Stamp is formed such that in at least one axial portion, a tapered portion is formed, and in a second step, this at least one tapered portion of a non-machining rework between a second die and a rotating about the axis of symmetry machining tool, which tapered Area is only at one or more, distributed around the circumference, charged in substantially line-shaped areas, edited.
  • the line-shaped region extends over the entire axial extent of the tapered region.
  • the line-shaped area is arranged such that the line of loading by the tool and the axis of symmetry lie in one plane. But it is also possible that the line of loading is arranged by the tool at an angle to the axis of symmetry.
  • the total contact pressure in the second step can be kept within a range of 10-100 kN, ie much lower than in an embossing tool.
  • other components with different material properties also arise in the machined tapered region.
  • the above-described process step of embossing is to be replaced by a rolling process.
  • the area to be calibrated no longer has to be made to flow at the same time over the entire area, but only linear areas are loaded, as a result of which the requisite forming forces are significantly reduced.
  • conical elements are in a stamp, or on the outside opposite surface of the die (kinematic reversal).
  • a stamp with such elements is immersed in the cone to be rolled, which is located in a corresponding die (die).
  • the conventional die is immersed in the cone to be rolled, which is located in the corresponding die with elements.
  • this (or the die) begins to rotate and the material begins to contact the contact surface flow, whereby the desired shape change is achieved.
  • the rotation of the roller burnishing tool can already begin, if this is not completely submerged.
  • this is characterized in that the second die surrounds the conically tapering region circumferentially adjacent to the outside in the second step (that is, to some extent forms a pot-shaped cavity, with or without bottom), and that the machining tool is in engages the tapered interior and rotated in the second step by a rotation angle.
  • the tool preferably rotates by at least 360 °. If a plurality of such load areas are distributed around the circumference, this means that the tool rotates at least by the corresponding fraction of the circumference. Preferably, at least one and a half times as much is rotated around the circumference to ensure that the entire area is swept over.
  • a stamp element forming the rotating machining tool
  • the conventional manner as a die designated the stamp completing element Under a die according to claim 1 is thus generally not only a shaping element, which surrounds the component on the outside, to understand, but also a die, which works on the component fitting on the inside.
  • the second die then surrounds the conically tapering region circumferentially on the inside in the second step, and the machining tool engages around the tapered outer region and in the second step rotates through a rotation angle such that the entire circumference of the tapered region is at least once linear was charged.
  • This offers in particular the possibility to store the frustoconical rollers consuming, because you usually has more installation space available for this purpose.
  • a further preferred embodiment is characterized in that, in a step preceding the first step, the sheet metal section is punched from a sheet metal (for example plate or sheet), preferably this upstream step and the first and the second step are carried out on the same press.
  • the sheet can be supplied as a band or in the form of discrete elements.
  • the tapered rollers are mounted in the die respectively in the die so that they can rotate about their own axis during the rolling process.
  • the angle of the cone of the rollers is ideally chosen such that they can roll substantially without slippage over the surface of the cone to be produced.
  • the machining tool is thus preferably a tool in which at least one cylindrical or truncated-cone-shaped roller is arranged on the side facing the conically tapered area (in the case of a cavity designed as a cavity), preferably at least or exactly 3, more preferably at least or exactly 5 or at least or exactly 7 such rollers are arranged around the circumference, preferably uniformly distributed.
  • the machining tool is accordingly a die tool in which at least one cylindrical or truncated cone-shaped roller is arranged on the inside facing the conically tapered region, preferably at least three, particularly preferably at least 5 or at least 7 such rolls around the circumference Preferably evenly distributed, are arranged
  • rollers are furthermore preferably rotatably supported in the machining tool about their axes of symmetry in such a way that, in the second step of the method, they roll at least partially on the surface of the conically tapered region, preferably substantially without slippage.
  • the conically tapered region is formed as a lateral surface of a straight truncated cone, this can be ensured substantially or approximately slip-free rollers by an appropriate dimensioning of the rollers.
  • the at least one roller is formed as a truncated cone with a second ⁇ ffhungswinkel aj and a second small radius r 1 ⁇ and for an approximately or substantially slip-free processing of the second opening angle according to the formula
  • the rollers can be rotatably supported in the machining tool as explained above.
  • the rollers can also be firmly fixed in the machining tool (for example, welded or soldered in), and moreover, they can not be configured as full rollers, but rather as corresponding convex contact sections only in the contact areas.
  • the "rollers" can also be firmly mounted in the punch or on the die - for example by soldering
  • the "rollers” can also be firmly mounted in the punch or on the die - for example by soldering
  • the machining tool can therefore generally also be a tool in which at least one ironing element is disposed on the outside or inner side facing the conically tapering region during the kinematic exchange, which has an ironing edge, which is preferably in Rotational direction of the machining tool to the front has a Entreckwinkel in the range of 5-40 °, particularly preferably in the range of 10-20 °. Again, preferably at least three or exactly three, more preferably at least 5 or exactly 5 or at least 7 or exactly 7 such Abhallemente, preferably evenly distributed around the circumference of the tool arranged.
  • the method is possible, according to the said kinematic permutation, if the necessary relative movement between part and forming elements is not realized by a rotation of the punch, but by another type, such as by a rotation of the part or the die.
  • the sheet metal section is a sheet metal section or based on tantalum, tungsten, copper, iron, aluminum, or their alloys, preferably steel, in particular based on or from deep-drawn steel, in particular from a high-strength thermoforming steel, particularly preferably of the type 1.4301 , 1.4303, 1.4016, HC 420, HC 340, DC04.
  • the second process step can generally be followed by further processing steps, in particular further non-cutting or machining operations, surface treatment steps, in particular surface coatings.
  • further processing steps in particular further non-cutting or machining operations, surface treatment steps, in particular surface coatings.
  • surface treatment steps in particular surface coatings.
  • the present invention relates to a manufactured using such a method component, that is, at least partially conically tapered, rotationally symmetric component manufactured by such a method.
  • the present invention also relates to a machining tool for carrying out such a method, which is characterized in that the machining tool has a rotatably mountable in a press tool holder over which the machining tool is rotated in the second step of the method in the die, wherein the holder at least one, preferably a plurality of distributed around the circumference receiving recesses for Preferably rotatable mounting of each having a cylindrical or truncated cone-shaped roller, and wherein the roller is preferably mounted on the side facing away from the die via a rotary member, preferably at least one ball, which ball on the side facing away from the roller via a support member, preferably in Shape of a ring, and in this preferably in a recess or a circumferential groove, is held.
  • the tapered portion of the component to be machined is formed as a lateral surface of a straight truncated cone with the definitions given above, is preferably in such a machining tool, the at least one roller, in a plurality of rolls all, designed as a truncated cone with a second ⁇ ffhungswinkel as defined above , and also then the second opening angle of the roller (s) according to the formula
  • At least one ironing element is provided which has an ironing edge which preferably has a draft angle in the direction of rotation of the machining tool in the range of 5-40 °, particularly preferably in the range of 10 °. 20 °.
  • at least two, in particular preferably at least three or at least four, such ironing elements, preferably uniformly distributed around the circumference, are arranged.
  • the tool is accordingly a tool in which at least one ironing element is arranged on the inner side facing the conically tapering region, which has an ironing edge which preferably has a draft angle ( ⁇ ) in the direction of rotation of the processing tool towards the front side Range of 5-40 °, particularly preferably in the range of 10-20 °, wherein preferably at least three, more preferably at least 5 or at least 7 such Abrowlemente, preferably uniformly distributed around the circumference, are arranged.
  • ⁇ draft angle
  • the present invention also relates to a press tool, which is characterized in that on a common press with synchronous stroke and automatic conveying of the components between the processing stations a punching tool with die and punch, followed by at least one thermoforming tool (forming tool) with die and punch, and downstream of a RoUierwerkmaschine for performing a method mentioned above, preferably with a machining tool as indicated above and defined arranged ,
  • Figure 2 shows the rolling head in a perspective view inserted into the die.
  • Fig. 3 different possible components with conical sections, wherein in a) a cup-shaped member is shown with closed bottom, in b) a cup-shaped member with a stepped bottom and cylindrical portion is shown in c) a component analog b) but shown with bottom opening is, in d) a component with through-hole and curved conical
  • FIG. 4 shows a further embodiment with Abumblendem curling, wherein in a) the tool in a side view, in b) the tool in plan according to BB of Figure 4a, in c) the tool in an axial section along AA in b), in d 4), the tool in a perspective view inserted into the die, in f) a detail view from the view according to d) and in g) a further enlarged view from the view according to f ) is shown; and
  • Fig. 5 shows another embodiment with rolling, wherein in a) the rolling head in a perspective view inserted into the die, in b), the tool in an axial section along AA in c) the tool is shown in plan view.
  • FIG. 1 shows the individual processing steps in the individual processing stations of a press tool.
  • a plan view of the tool is shown at the top and an axial section at the bottom as defined above with A-A.
  • On the far left is the process of punching the board, in the middle of the step of deep drawing, and on the far right (c) the rolling.
  • a blank 1 becomes a blank, i. a circular sheet metal section 4, prepared by the sheet is guided on a die 3 and then from above a punch 2 is guided on this die 3 concentric with a recess in the punch 2 so that in consequence of the shear forces between the peripheral edge of the punch. 2 and the peripheral upper edge of the recess in the die 3, the blank 4 is punched out and, for example, down from the tool is removed or (for example sucked on the stamp 2) in an upward movement of the punch is discharged upward to the next processing station is transferred.
  • this board is now placed concentrically to a cup-shaped depression in a further die 5 on this and then a thermoforming punch 7 from above concentrically down to this recess in the die 5, resulting from the board 4, the actual Forming part with a conical region 15 forms.
  • roller burnishing tool 24th comprises a roller head holder 10, around the circumference distributed around three roller burnishing rollers 11 are stored.
  • roller burnishing rollers 11 are designed as truncated cones, with a lower radius than at the top. They are inserted in corresponding recesses in the rolling head 10 from above.
  • These Au receiving recesses 26 for the roller burnishing rollers 11 in the Rollierkopfhalterung are designed so that they surround the roller burnishing rollers by more than 180 degrees in the circumferential direction, ie due to the tapered formation of the Aufhahmeausnaturalept 26, the roller burnishing rollers 11 inserted from above into these recesses 26 are and are then secured in this down. They are rotatably mounted correspondingly slidably in these receiving recesses 26.
  • This Rollierwalzen 11 must be able to be pressed down in a rotatably mounted manner, accordingly, a ring 13 is disposed above the Rollierkopfhalterung 10.
  • this ring 13 depressions or a circumferential groove are arranged on the underside in the over the rollers 11 cross-section.
  • a support ball 12 is placed in each case, as can be seen in particular in the lower part of FIG.
  • each roll 11 is rotatably mounted around its own axis of symmetry in the burnishing head 24, whereby it is mounted on the one hand sliding in the receiving recess 26 and on the other hand in the sense of a ball bearing up over the ball 12. It is also possible in the receiving recess 26 to provide an additional needle bearing or the like, but usually sufficient lubrication is sufficient to ensure that the rollers 11 are sufficiently freely rotatably mounted in the Rollierkopfhalterung 10.
  • the entire rolling head 24 is mounted rotatably about a rotation axis 21 in the tool. As soon as the roller burnishing head 24 is inserted sufficiently deep into the cavity in the forming part 9 (or even before), the rolling head 24 begins to rotate about the rotation axis 21.
  • FIG. 2 shows such a processing head 24 inserted in the die 8 Position in a perspective view. It can be very well recognized here that evenly distributed around the circumference three such processing rollers 11 are distributed. In order to ensure that the entire circumference of the conical region 15 is reliably covered in this machining step and therefore made precise, the machining head 24 should be rotated about the axis 21 by at least 120 degrees. Typically, at least once is rotated completely around this axis, so that the surface is processed three times by one of the rollers 11. But it is also possible to rotate with imported tool to a larger orbital angle.
  • FIG. 3 shows different possible component geometries that can be made using such a method.
  • FIG. 3 a shows a simple cup-shaped geometry with a closed base 16, which has a circular, upwardly projecting conical region 15 that tapers upwards.
  • Aperture angle ⁇ 2 is generally defined as the angle between the
  • the proposed method can also be used in connection with more complex forms.
  • stepped components which are also rotationally symmetrical, at least in the conically tapered region 15.
  • a further example of this is shown in Figure 3b. Adjacent to such a tapered region 15 cylindrical portions 18 can here in the sense an upper edge may be arranged, and the bottom portion 16 may have additional recesses 17. Typically, the formation of the structures takes place 17 resp. 18 in a pre-rolling process.
  • the bottom of such a component need not be closed, but a passage opening 19 may also be present.
  • the rolling step measures it may be advantageous to provide for the rolling step measures that the workpiece to be machined in the die 8 can not rotate. For example, this can be done by drilling in the work piece, or by the rotational symmetry in other way interrupting elements such as ribs, extensions or recesses.
  • these structures which enable the holder should not be arranged in the conically tapered region 15.
  • Figure 3d shows another possible component.
  • the tapered portion is curved, i. the radius does not decrease linearly from top to bottom as a function of the axial position.
  • Such conically tapering regions can also be reworked to a high precision by a proposed rolling step, the outer surface of the corresponding roll 11 simply has to be correspondingly adapted, as is the corresponding contact surface on the die 8.
  • FIG. Figure 4a shows a corresponding machining tool in a lateral view
  • Figure 4b in a plan view
  • Figure 4c in an axial section A-A as defined in Figure 4b
  • Figure 4d in a section perpendicular to the axis of rotation 21, i. along the line B-B in Figure 4a in Figure 4d.
  • Figure 4e A perspective view is shown in Figure 4e.
  • the machining tool 24 has a roller head holder 10, which faces over its peripheral surface at its the workpiece to be machined Circumferential surface, which is conical down, distributes three ironing elements 20. These do not rotate about their own axis, but rather scraping on the surface of the conically tapered region of the workpiece 9, if the rolling head 24 about the rotation axis 21 in the direction of rotation according to arrow 22 is rotated.
  • the ironing elements 20 firmly embedded in the head 10 in this case have an ironing edge 23 which comes into contact with the inner surface of the conical region 15, in a manner that to some extent before this ironing edge 23 (in the direction of rotation 22) a part of the material of Workpiece is pushed in front of him.
  • the distance between the ironing edge 23 and the wall of the die is less than the material thickness according to the usual Abstreck compiler. This leads to a particularly high precision of the final conical region 15.
  • the Entreckwinkel ß i. the angle formed by the leading edge of the edge 23 and the tangent at the point of contact is within a range as stated above.
  • FIG. 5 shows a further exemplary embodiment with rolling, wherein now the above-mentioned kinematic exchange is shown.
  • the stamp on the roller burnishing, but it is a conventional stamp, denoted by reference numeral 35 having a circumferentially tapered processing surface 33.
  • a die here is a processing train with roller burnishing rollers 11 is arranged.
  • This machining tool is designed as a die 30, wherein this die 30 rotates in this embodiment and the punch 35 does not rotate. But it is also possible to operate such a shape that the die 30 does not rotate and only the punch 35 rotates, it must simply be ensured that the machined conical member 14 is machined circumferentially, i. When the die 30 rotates, it must be ensured that the component 14 remains stationary with the punch 35 and not co-rotated, and likewise, if the die 30 remains stationary, it must be ensured that the workpiece 14 rotates with the punch 35.
  • the rotating die 30 has in this case three tapered and uniformly distributed around the circumference receiving recesses 26 for the frusto-conical rollers 11.
  • the rollers are on the one hand on the bottom over a first lower Lagerangskugel 12 a stored, this is mounted in a corresponding recess in the bottom of the blind hole portion of the receiving recess 26.
  • the upper ball 12b is supported upwardly by a circumferential ring 31 which has a receiving recess for the ball 12b on the underside.
  • the ring 31 has a central passage opening 32, which is designed so that the punch 35 can penetrate through this fürgangsöffhung in the die.
  • the method improved the roundness of the deep-drawn part in the conical region from 0.05 mm to 0.02 mm.
  • an improvement in the straightness could be achieved, namely of about 0.02 mm on average to values of less than 0.005 mm. This with a lower diameter of about 37mm and a cone angle of 15 ° (half cone) or 30 ° (full cone).
  • Table 2 Comparison of different surface features of a non-rolled reference part and two parts with different process parameters following the deep drawing of rolled parts for the material 1.4301.
  • the process offers the possibility of structuring surfaces in a targeted manner. This can be achieved both by structuring the rolls and by structuring the die or the stamp.
  • the wall thickness of the part in the conical region is usually not uniform, but it is at the open end of the conical region slightly larger than the closed end. It has proved to be advantageous to take into account the thickness distribution in the rolling process by the roller and the roller die not run absolutely parallel, but have a corresponding angle to each other.
  • Rolling roller 32 recess in 31 for 35

Landscapes

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

Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren zur Herstellung eines wenigstens in einem axialen Abschnitt (15) konisch zulaufenden, rotationssymmetrischen Bauteils (14) aus einem flachen Blechabschnitt (1, 4). Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schritt ein flacher Blechabschnitt (4) in einem Tiefziehprozess zwischen einer ersten Matrize (5) und einem Stempel (7) derart umgeformt wird, dass in wenigstens einem axialen Abschnitt ein konisch zulaufender Bereich (15) ausgebildet wird, und in einem zweiten Schritt dieser wenigstens eine konisch zulaufende Bereich (15) einer nicht-spanenden Nachbearbeitung zwischen einer zweiten Matrize (8, 35) und einem um die Symmetrieachse rotierenden Bearbeitungswerkzeug (24, 30), welches den konisch zulaufenden Bereich (15) nur an einem oder mehreren, um den Umfang verteilten, linienförmigen Bereichen (25) belastet, bearbeitet wird.

Description

TITEL
Verfahren zur Herstellung von konisch zulaufenden Bauteilen in einem
Tiefziehverfahren und durch dieses Verfahren hergestellte Bauteile
TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft ein spanloses Verfahren zur Herstellung von wenigstens abschnittsweise konisch zulaufenden Bauteilen aus Blech. Des weiteren betrifft sie unter Verwendung dieses Verfahrens hergestellte Bauteile sowie Werkzeuge zur Durchführung des Verfahrens.
STAND DER TECHNIK
Die Herstellung sehr genauer Koni oder konusähnlicher Formen (typische Formtoleranz 0,05mm oder besser) mittels Tiefziehen oder tiefziehähnlicher Verfahren ist nach dem heutigen Stand der Technik sehr aufwendig.
In der Regel wird bei den heutigen Verfahren eine möglichst gut angenäherte Form mittels Tiefziehen und Recken hergestellt und diese anschliessend in einem Prägeschritt in die endgültige Form überführt. Bei diesem Prägeschritt muss das Material über den gesamten konischen Bereich zum Fliessen gebracht werden. Hierzu sind in der Regel sehr hohe Drücke notwendig, welche bei Tiefziehstählen typischerweise im Bereich von über 500 N/mm liegen. Bei hochfesten Materialien sind hierfür nochmals deutlich höhere Werte notwendig, welche sich im Bereich von > 1500 N/mm2 befinden. Dies bedeutet, dass zum Prägen typischer konischer Bereiche Kräfte im Bereich zwischen 300 kN und 3000 kN benötigt werden.
Dies stellte einerseits entsprechende hohe Anforderungen an die verfügbaren Pressenkräfte und andererseits auch an die Festigkeit der Werkzeugteile. Dies gilt bei diesen Geometrien insbesondere, da durch die konischen Formen starke radiale Zugspannungen in den Matrizen bzw. Gesenkformen entstehen können und bereits geringere Fehler in der Einfahrtiefe des Werkzeugs zu entsprechenden Werkzeugschäden führen. Insbesondere bei einem Prozess, wo auf dem gleichen Pressenwerkzeug gestanzt, tiefgezogen und anschließend geprägt wird unter automatisierter Verschiebung des Bauteils zwischen den einzelnen Bearbeitungsstationen, entstehen durch diese hohen erforderlichen Drücke beim Prägen äußerst unterschiedliche Belastungen an unterschiedlichen Stellen des Werkzeugs, was den Prozess schwierig kontrollierbar macht respektive gegebenenfalls sogar konstruktive Änderungen an der Presse erforderlich macht.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Es ist entsprechend Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein spanloses Verfahren zur Verfügung zu stellen, welches die Herstellung von wenigstens abschnittsweise konisch zulaufenden rotationssymmetrischen Bauteilen aus einem Blechabschnitt mit hoher Präzision ermöglicht, insbesondere ohne dass bei diesem Verfahren ein Prägeschritt erforderlich ist, um diese hohe Präzision zu erreichen.
Unter einem konisch zulaufenden Abschnitt des rotationssymmetrischen Bauteils ist dabei ein Abschnitt in axialer Richtung zu verstehen, bei welchem die das Bauteil in diesem Bereich bildende kreisförmig umlaufende Wandung verjüngend, d.h. entlang der axialen Richtung mit zunehmend kleinerem Radius, ausgebildet ist. Der konisch zulaufende Abschnitt kann dabei in einem axialen Schnitt durch das Bauteil eine Gerade bilden (linear zunehmender Kreis-Radius als Funktion der axialen Koordinate, d.h. im Sinne der Mantelfläche eines geraden Kreiskegelstumpfes), er kann aber auch eine gekrümmte Form bilden (nicht-linear zunehmender Kreis-Radius als Funktion der axialen Koordinate, gekrümmt, beispielsweise trompetenförmig). Es können in axialer Richtung auch mehrere, direkt aneinandergrenzende oder über beispielsweise zylindrische und/oder oder radial verlaufende Abschnitte verbundene konische Abschnitte mit gleichem Öffnungswinkel oder unterschiedlichem Öffnungswinkel oder gleicher Krümmung oder unterschiedlicher Krümmung vorhanden sein. Axial außerhalb des konisch zulaufenden axialen Abschnitt kann das Bauteil Rotation symmetrisch ausgebildet sein, muss aber nicht. Insbesondere kann das Bauteil axial außerhalb des konisch zulaufenden axialen Abschnitt sogar ganz gezielt über beispielsweise hervorstehende Laschen, über Bohrungen oder ähnliches verfügen, damit das Bauteil für die Bearbeitung im zweiten Verfahrensschritt, wie er unten definiert ist, in der Matrize drehfest gehalten ist.
Die Erfindung betrifft also generell ein spanloses Kalibrierverfahren für konische und annährend konische Formen bei tiefgezogenen Teilen. Typischerweise wird im konisch zulaufenden Bereich eine Formtoleranz von 0,05mm oder weniger ermöglicht, bevorzugtermassen von 0.03 mm oder weniger.
Konkret betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines wenigstens in einem axialen Abschnitt konisch zulaufenden, rotationssymmetrischen Bauteils aus einem flachen Blechabschnitt, welches nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, dass in einem ersten Schritt ein flacher Blechabschnitt in einem Tiefziehprozess zwischen einer ersten Matrize und einem Stempel derart umgeformt wird, dass in wenigstens einem axialen Abschnitt ein konisch zulaufender Bereich ausgebildet wird, und in einem zweiten Schritt dieser wenigstens eine konisch zulaufende Bereich einer nicht-spanenden Nachbearbeitung zwischen einer zweiten Matrize und einem um die Symmetrieachse rotierenden Bearbeitungswerkzeug, welches den konisch zulaufenden Bereich nur an einem oder mehreren, um den Umfang verteilten, im wesentlichen linienförmigen Bereichen belastet, bearbeitet wird. Typischerweise erstreckt sich der linienförmige Bereich über die gesamte axiale Erstreckung des konisch zulaufenden Bereichs. Bevorzugtermassen ist der linienförmige Bereich so angeordnet, dass die Linie der Belastung durch das Werkzeug und die Symmetrieachse in einer Ebene liegen. Es ist aber auch möglich, dass die Linie der Belastung durch das Werkzeug unter einem Winkel zur Symmetrieachse angeordnet ist.
Infolge der im Gegensatz zu einer Belastung in einem Prägewerkzeug wesentlich niedrigeren erforderlichen Anpresskraft kann so die gesamte Anpresskraft im zweiten Schritt in einem Bereich von 10-100 kN, d.h. wesentlich tiefer als in einem Prägewerkzeug, gehalten werden. Durch die Tatsache, dass nicht die gesamte Fläche zum Fließen gebracht werden muss, sind aber nicht nur niedrigere Kräfte erforderlich, sondern es finden im Bearbeitungsbereich auch andere Materialveränderungen statt, als jene, die in einem Prägewerkzeug ablaufen. Entsprechend entstehen auch grundsätzlich andere Bauteile mit anderen Materialeigenschaften im bearbeiteten konisch zulaufenden Bereich. Bei dem vorgeschlagenen neuen Verfahren soll also gewissermaßen der oben beschriebene Prozessschritt des Verprägens durch ein Rollierverfahren ersetzt werden. Hierbei muss der zu kalibrierende Bereich nicht mehr auf der gesamten Fläche gleichzeitig zum Fliessen gebracht werden, sondern es werden nur noch linienförmige Bereiche belastet, wodurch die erforderlichen Umformkräfte deutlich reduziert werden. Hierzu befinden sich beispielsweise kegelförmige Elemente in einem Stempel, oder aber auf der aussenseitigen Gegenfläche des Gesenks (kinematische Vertauschung). Im Falle eines Stempels mit solchen Elementen wird dieser in den zu rollierenden Konus eingetaucht, welcher sich in einem entsprechenden Gesenk (Matrize) befindet. Im Falle einer Gegenfläche des Gesenks mit solchen Elementen wird der konventionelle Stempel in den zu rollierenden Konus eingetaucht, welcher sich im entsprechenden Gesenk (Matrize) mit Elementen befindet. Sobald der Stempel mit einer definierten Kraft oder in einem definierten Abstand zum Gesenk (der Abstand zwischen den Elementen entspricht dann der gewünschten Wandstärke des zu fertigenden Konus) aufgebracht wurde, beginnt dieser (oder das Gesenk) zu rotieren und das Material beginnt an der Kontaktfläche zu fliessen, wodurch die gewünschte Formänderung erreicht wird. Alternativ kann die Rotation des Rollierwerkzeugs auch bereits beginnen, wenn dieser noch nicht komplett eingetaucht ist. Der Vorteil dieses Verfahrens besteht u.a. darin, dass es hiermit möglich ist, das Teil fertig fallend aus dem Werkzeug zu fertigen. Wegen der geringeren Kräfte ist keine zweite Presse mehr notwendig, wie es beim Verprägen wegen der hohen benötigten Kräfte oftmals der Fall ist. Auch wenn die Tiefziehpresse genügend Kraftreserve haben sollte, ist ein integrierter Prägeschritt in der Regel problematisch, da die hohe punktuelle Belastung auf einer Seite der Presse (das Verprägen ist in der Regel einer der letzten Schritte und geschieht somit tendenziell am Ende der Presse) eine entsprechende Verkippung des Pressenstössels verursacht.
Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist dieses dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Matrize den konisch zulaufenden Bereich im zweiten Schritt umlaufend anliegend auf der Außenseite umschließt (das heißt gewissermassen einen topfförmigen Hohlraum, mit oder ohne Boden, bildet), und dass das Bearbeitungswerkzeug in den konisch zulaufenden Innenraum eingreift und im zweiten Schritt um einen Rotationswinkel rotiert. Dies so, dass der gesamte Umfang des konisch zulaufenden Bereichs des Werkstücks wenigstens einmal linienförmig belastet wurde. Ist um den Umfang nur ein derartiger linienförmiger Belastungsbereich angeordnet, rotiert das Werkzeug bevorzugtermassen um wenigstens 360°. Sind um den Umfang mehrere derartige Belastungsbereiche verteilt angeordnet, bedeutet dies, dass das Werkzeug wenigstens um den entsprechenden Bruchteil des Umfangs rotiert. Bevorzugtermassen wird wenigstens eineinhalb Mal so viel um den Umfang rotiert, um sicherzustellen, dass der gesamte Bereich überstrichen wird.
Gemäß der oben genannten kinematischen Vertauschung eines solchen ersten bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens ist dieses dadurch gekennzeichnet, dass nicht das konventioneller Weise als Stempel bezeichnete Element das rotierende Bearbeitungswerkzeug bildet, sondern die konventioneller Weise als Matrize bezeichnete den Stempel komplementierende Element. Unter einer Matrize gemäss Anspruch 1 ist also generell nicht nur ein Formungselement, das das Bauteil aussenseitig umschliesst, zu verstehen, sondern auch ein Gesenk, das das Bauteil innenseitig anliegend bearbeitet. Mit anderen Worten umschliesst dann die zweite Matrize den konisch zulaufenden Bereich im zweiten Schritt umlaufend anliegend auf der Innenseite, und das Bearbeitungswerkzeug umgreift den konisch zulaufenden Aussenbereich und im zweiten Schritt um einen Rotationswinkel rotiert, so dass der gesamte Umfang des konisch zulaufenden Bereichs wenigstens einmal linienförmig belastet wurde. Dies bietet insbesondere auch die Möglichkeit, die kegelstumpfförmigen Walzen aufwändiger zu lagern, da man in der Regel mehr Einbauraum hierfür zur Verfügung hat.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass in einem dem ersten Schritt vorgeschalteten Schritt der Blechabschnitt aus einem Blech (z.B. Grobblech oder Feinblech) gestanzt wird, wobei vorzugsweise dieser vorgeschaltete Schritt sowie der erste und der zweite Schritt auf der gleichen Presse durchgeführt werden. Das Blech kann als Band oder aber auch in Form von diskreten Elementen zugeführt werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Kegelwalzen so im Stempel respektive im Gesenk gelagert, dass sie sich während des Rolliervorgangs um die eigene Achse drehen können. Der Winkel des Kegels der Walzen wird dabei idealer Weise derart gewählt, dass diese im wesentlichen schlupffrei über die Oberfläche des herzustellenden Konus abrollen können.
Beim Bearbeitungswerkzeug handelt es sich also bevorzugtermassen um ein Werkzeug, bei welchem auf der dem konisch zulaufenden Bereich zugewandten Seite (im Falle eines als Hohlraum ausgebildeten Gesenks die Außenseite) wenigstens eine zylindrische oder kegelstumpf-förmige Walze angeordnet ist, wobei bevorzugtermassen wenigstens oder genau 3, insbesondere bevorzugt wenigstens oder genau 5 oder wenigstens oder genau 7 derartige Walzen um den Umfang, bevorzugtermassen gleichmäßig verteilt, angeordnet sind. Gemäss der kinematischen Vertauschung handelt es sich dann entsprechend beim Bearbeitungswerkzeug um ein Matrizen- Werkzeug, bei welchem auf der dem konisch zulaufenden Bereich zugewandten Innenseite wenigstens eine zylindrische oder kegelstumpf-förmige Walze angeordnet ist, wobei bevorzugtermassen wenigstens drei, insbesondere bevorzugt wenigstens 5 oder wenigstens 7 derartige Walzen um den Umfang bevorzugtermassen gleichmäßig verteilt, angeordnet sind
Die Walzen sind weiterhin bevorzugtermassen im Bearbeitungswerkzeug um ihre Symmetrieachsen derart drehbar gelagert, dass sie im zweiten Schritt des Verfahrens wenigstens teilweise auf der Oberfläche des konisch zulaufenden Bereichs rollen, vorzugsweise im wesentlichen schlupffrei rollen.
Wenn der konisch zulaufende Bereich als Mantelfläche eines geraden Kegelstumpfes ausgebildet ist, so kann dieses im wesentlichen oder annähernd schlupffreie Rollen durch eine entsprechende Dimensionierung der Walzen sichergestellt werden. So indem, wenn die Mantelfläche des geraden Kegelstumpfes des zu bildenden Bauteils mit einem ersten Öffnungswinkel a2 (bezogen auf die Symmetrieachse) und einem ersten kleinen Radius r2 ausgebildet ist (kleiner Radius bedeutet Radius auf der Seite des Kegelstumpfes mit geringerem Durchmesser), die wenigstens eine Walze als Kegelstumpf ausgebildet ist mit einem zweiten Öffhungswinkel aj und einem zweiten kleinen Radius r1} und für eine annähernd oder im wesentlichen schlupffreie Bearbeitung der zweite Öffnungswinkel nach der Formel
rx sin a2
ax = arcsm bestimmt ist. Für die Definition der Winkel und Radien wird verwiesen auf die unten angegebene detaillierte Beschreibung.
Generell können die Walzen wie oben erläutert drehbar im Bearbeitungswerkzeug gelagert sein. Die Walzen können aber auch im Bearbeitungswerkzeug fest befestigt sein (beispielsweise eingeschweißt oder eingelötet), sie können zudem auch nicht als volle Walzen ausgebildet sein, sondern als nur in den Kontaktbereichen als entsprechende konvexe Kontaktabschnitte.
Alternativ können also die„Walzen" auch fest in den Stempel respektive am Gesenk montiert werden - beispielsweise durch Löten. Bei dieser Ausführungsform besteht ausserdem die Möglichkeit, statt rotationssymmetrischer Elemente solche zu wählen, welche eine scharfe Kante in der Drehrichtung aufweisen (ähnlich wie bei einer Abstreckmatrize).
Beim Bearbeitungswerkzeug kann es sich generell also auch um ein Werkzeug handeln, bei welchem auf der dem konisch zulaufenden Bereich zugewandten Außenseite respektive Innenseite bei der kinematischen Vertauschung wenigstens ein Abstreckelement angeordnet ist, welches eine Abstreckkante aufweist, welche vorzugsweise in Rotationsrichtung des Bearbeitungswerkzeugs zur Vorderseite einen Abstreckwinkel im Bereich von 5-40°, insbesondere bevorzugt im Bereich von 10-20° aufweist. Auch hier sind vorzugsweise wenigstens drei oder genau drei, insbesondere bevorzugt wenigstens 5 oder genau 5 oder wenigstens 7 oder genau 7 derartige Abstreckelemente, vorzugsweise gleichmäßig um den Umfang des Werkzeugs verteilt, angeordnet.
Bei allen Ausführungsformen ist es ausserdem möglich, die linienförmig belastenden Elemente nicht in den Stempel, sondern in die Matrize bzw. das Gesenk einzubringen. Des Weiteren ist es möglich, gemäss der genannten kinematischen Vertauschung, formgebende linienförmig belastende Elemente sowohl in die Matrize als auch in den Stempel einzubringen.
Ebenso ist das Verfahren möglich, gemäss der genannten kinematischen Vertauschung, wenn die notwendige Relativbewegung zwischen Teil und formgebenden Elementen nicht durch eine Rotation des Stempels, sondern durch eine andere Art realisiert wird, wie beispielsweise durch eine Rotation des Teils oder der Matrize.
Typischerweise handelt es sich beim Blechabschnitt um einen Blechabschnitt aus oder auf Basis von Tantal, Wolfram, Kupfer, Eisen, Aluminium, respektive deren Legierungen, vorzugsweise Stahl, insbesondere auf Basis von oder aus Tiefziehstahl, insbesondere aus einem hochfesten Tiefziehstahl, insbesondere bevorzugt des Typs 1.4301, 1.4303, 1.4016, HC 420, HC 340, DC04.
Dem zweiten Verfahrensschritt können generell weitere Bearbeitungsschritte nachgeschaltet sein, insbesondere weitere spanlose oder spanende Bearbeitungsschritte, Oberflächenbehandlungsschritte, insbesondere Oberflächenbeschichtungen. Zudem können zwischen dem Stanzen der Platine und dem Rollieren mehrere verschiedene Umformoperation durchgeführt werden, dies in der gleichen oder in einer anderen Presse. Des weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein unter Verwendung eines derartigen Verfahrens hergestelltes Bauteil, das heißt ein wenigstens abschnittsweise konisch zulaufendes, rotationssymmetrisches Bauteil hergestellt nach einem derartigen Verfahren. Zudem betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Bearbeitungswerkzeug zur Durchführung eines derartigen Verfahrens, welches insbesondere dadurch gekennzeichnet ist, dass das Bearbeitungswerkzeug eine in einem Pressenwerkzeug drehbar lagerbare Halterung aufweist, über welche das Bearbeitungswerkzeug im zweiten Schritt des Verfahrens in der Matrize rotiert wird, wobei die Halterung wenigstens eine, vorzugsweise eine Mehrzahl von um den Umfang verteilten Aufnahmeausnehmungen zur bevorzugtermassen drehbaren Lagerung von jeweils einer zylindrischen oder kegelstumpf- förmigen Walze aufweist, und wobei die Walze vorzugsweise auf der der Matrize abgewandten Seite über ein Drehelement, vorzugsweise wenigstens eine Kugel gelagert ist, welche Kugel auf der der Walze abgewandten Seite über ein Halterungselement, vorzugsweise in Form eines Rings, und in diesem vorzugsweise in einer Vertiefung oder einer umlaufenden Nut, gehalten ist.
Wenn der konisch zulaufende Bereich des zu bearbeitenden Bauteils als Mantelfläche eines geraden Kegelstumpfes mit den oben angegebenen Definitionen ausgebildet ist, ist bevorzugtermassen bei einem derartigen Bearbeitungswerkzeug die wenigstens eine Walze, bei einer Mehrzahl von Walzen alle, als Kegelstumpf ausgebildet mit einem zweiten Öffhungswinkel wie oben definiert, und auch dann ist der zweite Öffnungswinkel der Walze(n) nach der Formel
Figure imgf000010_0001
bestimmt.
Auf der dem konisch zulaufenden Bereich zugewandten Außenseite des Bearbeitungswerkzeugs ist gemäß einer alternativen Ausführungsform wenigstens ein Abstreckelement angeordnet, welches eine Abstreckkante aufweist, welche vorzugsweise in Rotationsrichtung des Bearbeitungswerkzeugs zur Vorderseite einen Abstreckwinkel im Bereich von 5-40°, insbesondere bevorzugt im Bereich von 10-20° aufweist. Auch hier sind vorzugsweise wenigstens zwei, insbesondere bevorzugt wenigstens drei oder wenigstens vier derartige Abstreckelemente, vorzugsweise gleichmäßig um den Umfang verteilt, angeordnet. Gemäss der kinematischen Vertauschung handelt es sich dann entsprechend beim Bearbeitungswerkzeug um ein Werkzeug, bei welchem auf der dem konisch zulaufenden Bereich zugewandten Innenseite wenigstens ein Abstreckelement angeordnet ist, welches eine Abstreckkante aufweist, welche vorzugsweise in Rotationsrichtung des Bearbeitungswerkzeugs zur Vorderseite einen Abstreckwinkel (ß) im Bereich von 5-40°, insbesondere bevorzugt im Bereich von 10-20° aufweist, wobei vorzugsweise wenigstens drei, insbesondere bevorzugt wenigstens 5 oder wenigstens 7 derartige Abstreckelemente, vorzugsweise gleichmäßig um den Umfang verteilt, angeordnet sind.
Zu guter letzt betrifft die vorliegende Erfindung auch ein Pressenwerkzeug, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass auf einer gemeinsamen Presse mit synchronem Hub und automatischer Beförderung der Bauteile zwischen den Bearbeitungsstationen ein Stanzwerkzeug mit Matrize und Stempel, nachgeschaltet wenigstens ein Tiefziehwerkzeug (Umformwerkzeug) mit Matrize und Stempel, und nachgeschaltet ein RoUierwerkzeug zur Durchführung eines oben angegebenen Verfahrens, bevorzugtermassen mit einem Bearbeitungswerkzeug wie es oben angegeben und definiert ist, angeordnet.
Weitere Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnungen beschrieben, die lediglich zur Erläuterung dienen und nicht einschränkend auszulegen sind. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 einzelne Schritte des Herstellungsverfahrens, namentlich in a) das Stanzen der Platine aus dem Blech, in b) das Tiefziehen, und in c) das Rollieren; Fig. 2 den Rollierkopf in einer perspektivischen Ansicht eingeführt in die Matrize;
Fig. 3 unterschiedliche mögliche Bauteile mit konischen Abschnitten, wobei in a) ein topfförmiges Bauteil mit geschlossenem Boden dargestellt ist, in b) ein topfförmiges Bauteil mit gestuftem Boden und zylindrischem Abschnitt dargestellt ist, in c) ein Bauteil analog b) aber mit Bodenöffnung dargestellt ist, in d) ein Bauteil mit Durchgangsöffnung und gekrümmt konischem
Abschnitt dargestellt ist, und in e) ein Bauteil mit zwei unterschiedlichen geraden konischen Abschnitten mit unterschiedlichem Öffnungswinkel; Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit abstreckendem Rollieren, wobei in a) das Werkzeug in einer Seitenansicht, in b) das Werkzeug in Aufsicht gemäß B-B aus Figur 4a, in c) das Werkzeug in einem axialen Schnitt entlang A-A in b), in d) das Werkzeug in einem Schnitt gemäß B-B aus Figur 4a, in e) des Werkzeug in einer perspektivischen Ansicht eingeführt in die Matrize, in f) eine Detailansicht aus der Ansicht gemäß d) und in g) eine weiter vergrößerte Ansicht aus der Ansicht gemäß f) dargestellt ist; und
Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit Rollieren, wobei in a) der Rollierkopf in einer perspektivischen Ansicht eingeführt in das Gesenk, in b), das Werkzeug in einem axialen Schnitt entlang A-A in c) das Werkzeug in Aufsicht dargestellt ist. BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Figur 1 zeigt die einzelnen Bearbeitungsschritte in den einzelnen Bearbeitungsstationen eines Pressenwerkzeugs. Jeweils ist oben eine Aufsicht auf das Werkzeug dargestellt und unten ein axialer Schnitt wie oben mit A-A definiert. Ganz links ist der Vorgang des Stanzens der Platine dargestellt, in der Mitte der Schritt des Tiefziehens, und ganz rechts (c) das Rollieren.
Im Stanzschritt wird aus einem Blech 1 eine Platine, d.h. ein kreisförmiger Blechabschnitt 4, hergestellt, indem das Blech auf eine Matrize 3 geführt wird und anschliessend von oben ein Stempel 2 auf diese Matrize 3 konzentrisch zu einer Ausnehmung im Stempel 2 so geführt wird, dass in Folge der Scherkräfte zwischen der umlaufenden Kante des Stempels 2 und der umlaufenden Oberkante der Ausnehmung in der Matrize 3 die Platine 4 ausgestanzt und beispielsweise nach unten aus dem Werkzeug abgeführt wird oder (beispielsweise angesaugt am Stempel 2) in einer Aufwärtsbewegung des Stempels nach oben abgeführt zur nächsten Bearbeitungsstation transferiert wird.
Im nächsten, in b) dargestellten Umformschritt wird nun diese Platine konzentrisch zu einer topfförmigen Vertiefung in einer weiteren Matrize 5 auf diese aufgelegt und dann ein Tiefziehstempel 7 von oben konzentrisch auf diese Ausnehmung in der Matrize 5 heruntergeführt, wobei sich aus der Platine 4 das eigentliche Umformteil mit einem konischen Bereich 15 ausbildet.
Problematisch bei derartigen tiefgezogenen konischen Bereichen 15 ist die Tatsache, dass diese eine ungenügende Präzision aufweisen, und entsprechend, wenn eine hohe Präzision erforderlich ist, nachbearbeitet werden müssen, beispielsweise in einem spanenden Verfahren oder in einem Prägeverfahren, wie dies eingangs erläutert wurde. Nach der Erfindung wird diese erhöhte Präzision nun aber durch den in Figur 1 ganz rechts dargestellten, dem Tiefziehprozess nachgeschalteten Rollierprozess gewährleistet. Bei diesem Schritt wird das Umformteil 6, nachdem es aus der Matrize 5 entnommen wurde, in eine nächste Matrize 8 für den Rollierschritt eingelegt. Diese Matrize 8 kann grundsätzlich die gleiche Form aufweisen wie die Matrize 5, und es ist auch möglich, diesen dritten Schritt in der gleichen Matrize durchzuführen, wie das Tiefziehen.
Hier wird nun aber von oben nicht ein Stempel in den topfförmigen Hohlraum des Umformteils eingeführt, sondern ein Rollierwerkzeug 24. Dieses Rollierwerkzeug 24 umfasst eine Rollierkopfhalterung 10, um deren Umfang herum verteilt drei Rollierwalzen 11 gelagert sind. Diese Rollierwalzen 11 sind als Kegelstümpfe ausgebildet, und zwar mit einem unten geringeren Radius als oben. Sie sind in entsprechenden Ausnehmungen im Rollierkopf 10 von oben eingeschoben. Diese Au hahmeausnehmungen 26 für die Rollierwalzen 11 in der Rollierkopfhalterung sind dabei so ausgestaltet, dass sie die Rollierwalzen um mehr als 180 Grad in Umfangsrichtung umgreifen, d.h. in Folge der konisch zulaufenden Ausbildung der Aufhahmeausnehmungen 26 können die Rollierwalzen 11 von oben in diese Ausnehmungen 26 eingeschoben werden und sind in diesen anschliessend nach unten gesichert. Sie sind in diesen Aufnahmeausnehmungen 26 entsprechend gleitend drehbar gelagert.
Diese Rollierwalzen 11 müssen in drehbar gelagerter Weise nach unten gepresst werden können, entsprechend ist oberhalb der Rollierkopfhalterung 10 ein Ring 13 angeordnet. In diesem Ring 13 sind auf der Unterseite im über die Walzen 11 greifenden Bereich Vertiefungen oder eine umlaufende Nut angeordnet. In den Walzen 11 resp. auf deren oberer Abschlussfläche ist ebenfalls eine Vertiefung in Form einer Kugelkalotte vorgesehen. Dazwischen wird jeweils eine Lagerungskugel 12 gelegt, wie dies insbesondere im unteren Teil von Figur lc erkennbar ist. Aufgrund dieser Konstruktion ist mit andern Worten dann im Rollierkopf 24 jede Walze 11 um ihre eigene Symmetrieachse drehbar gelagert, wobei sie einerseits gleitend in der Aufnahmeausnehmung 26 gelagert ist und andererseits im Sinne eines Kugellagers nach oben über die Kugel 12. Es ist auch möglich, in der Aufnahmeausnehmung 26 ein zusätzliches Nadellager oder ähnliches vorzusehen, üblicherweise reicht aber eine entsprechende Schmierung, um sicherzustellen, dass die Walzen 11 in der Rollierkopfhalterung 10 genügend frei drehbar gelagert sind. Der gesamte Rollierkopf 24 ist um eine Rotationsachse 21 drehbar im Werkzeug gelagert. Sobald der Rollierkopf 24 genügend tief in den Hohlraum im Umformteil 9 eingeführt ist (oder bereits vorher) beginnt der Rollierkopf 24 um die Rotationsachse 21 zu drehen. Dabei entsteht an der Kontaktlinie 25 zwischen der Walze 11 und dem Umformteil 9 ein linienförmiger Belastungsbereich 25, bei welchem bei entsprechender Einstellung des Anpressdracks des Rollierkopfes 24 in Richtung Matrize 8 ein kurzzeitiges Fliessen des Materials im konischen Bereich 15 des Teils 9 erfolgt. Dies führt dazu, dass der konische Bereich 15 zu sehr hoher Präzision nachbearbeitet wird, typischerweise in den weiter oben angegebenen Toleranz-Bereichen.
Figur 2 zeigt einen derartigen Bearbeitungskopf 24 in in die Matrize 8 eingeführter Position in einer perspektivischen Darstellung. Es kann hier sehr gut erkannt werden, dass gleichmässig um den Umfang verteilt drei derartige Bearbeitungswalzen 11 verteilt sind. Um sicherzustellen, dass sicher der gesamte Umfang des konischen Bereichs 15 in diesem Bearbeitungsschritt überstrichen und damit präzise gemacht wird, sollte der Bearbeitungskopf 24 wenigstens um 120 Grad um die Achse 21 rotiert werden. Typischerweise wird wenigstens einmal vollständig um diese Achse rotiert, so dass die Fläche dreimal durch jeweils eine der Walzen 11 bearbeitet wird. Es ist aber auch möglich, bei eingeführtem Werkzeug um einen grösseren Umlaufwinkel zu rotieren.
Figur 3 zeigt unterschiedliche mögliche Bauteilgeometrien, die unter Verwendung eines derartigen Verfahrens hergestellt werden können. In Figur 3 a ist eine einfache topfförmige Geometrie mit einem geschlossenem Boden 16 dargestellt, welcher umlaufend einen kreisförmigen aufkragend sich nach oben erweiternden konischen Bereich 15 aufweist. Der
Öffnungswinkel α 2 ist generell definiert als der Winkel zwischen der
Rotationssymmetrieachse des Bauteils und der Mantelfläche 15. Ebenfalls in dieser Figur angegeben sind die geometrischen Definitionen des Öffnungswinkels α , des Konus der kegelstumpfförmigen Rollierwalze für ein im wesentlichen schlupffreies Abrollen, sowie der entsprechende kleine Radius η . Ein im wesentlichen schlupffreies Rollen einer Walze
11 kann sichergestellt werden, wenn der Öffnungswinkel α , nach der oben angegebenen
Formel berechnet und das Werkzeug entsprechend ausgelegt wird. Es gelten dann die Bedingungen der oben angegebenen Formel für die Ermittlung des Winkels α ,. Wird nicht auf der Innenseite rolliert, sondern auf der Aussenseite, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist, dann gilt die gleiche Formel, wobei aber als r2 dann nicht der innere Radius, auf der unteren Ebene, auf welcher das Tiefziehteil 14 im tiefsten Punkt von der Walze von innen berührt wird, gewählt wird, sondern der äussere Radius auf der unteren Ebene, auf welcher das Tiefziehteil 14 im tiefsten Punkt von der Walze berührt wird. Analog ist in diesem Fall dann r, der Radius der Walze an diesem Berührungspunkt.
Das vorgeschlagene Verfahren kann aber auch im Zusammenhang mit komplexeren Formen Anwendung finden. So beispielsweise auch im Zusammenhang mit gestuften Bauteilen, die aber ebenfalls rotationssymmetrisch sind, zumindest im konisch zulaufenden Bereich 15. Ein weiteres Beispiel hierzu ist in Figur 3b dargestellt. Angrenzend an einen derartigen konisch zulaufenden Bereich 15 können zylindrische Bereiche 18 hier im Sinne eines oberen Randes angeordnet sein, und der Bodenbereich 16 kann über zusätzliche Vertiefungen 17 verfügen. Typischerweise erfolgt die Ausbildung der Strukturen 17 resp. 18 in einem dem Rollieren vorgeschalteten Prozess.
Wie dies anhand von Figur 3c ersichtlich ist, muss der Boden bei einem derartigen Bauteil nicht geschlossen sein, sondern es kann auch eine Durchgangsöffnung 19 vorhanden sein. Generell sei bemerkt, dass es von Vorteil sein kann, für den Rollierschritt Massnahmen vorzusehen, dass das zu bearbeitende Werkstück in der Matrize 8 nicht rotieren kann. Beispielsweise kann dies durch Bohrungen im Werkteil, oder durch die Rotationssymmetrie in andere Art und Weise unterbrechende Elemente wie beispielsweise Rippen, Erweiterungen oder Ausnehmungen. Diese die Halterung ermöglichenden Strukturen sollten aber nicht im konisch zulaufenden Bereich 15 angeordnet sein.
Figur 3d zeigt ein weiteres mögliches Bauteil. In diesem Fall ist der konisch zulaufende Bereich gekrümmt ausgebildet, d.h. der Radius nimmt als Funktion der axialen Position nicht von oben nach unten linear ab. Auch solche konisch zulaufenden Bereiche können durch einen vorgeschlagenen Rollierschritt zu hoher Präzision nachbearbeitet werden, die Aussenfläche der entsprechenden Walze 11 muss einfach entsprechend angepasst werden, wie auch die entsprechende Anpressfläche an der Matrize 8.
Zudem ist es möglich, Bauteile auszubilden, welche aneinander grenzende oder auch durch zylindrische oder radial verlaufende Abschnitte verbundene konisch zulaufende Bereiche mit unterschiedlichem Öffnungswinkel aufweisen. Dabei ist es dann möglich, unter Verwendung eines einzigen Rollierwerkzeugs 24 mit entsprechenden für den jeweiligen Abschnitt angeordneten und auf verschiedenen Ebenen liegenden Rollierwalzen vorzunehmen. Mit anderen Worten ist es möglich, gleich mehrere derartige unterschiedlich ausgebildete und axial auf unterschiedlichen Höhen angeordnete konische Bereiche in einem einzigen Rollierschritt zu hoher Präzision nachzubearbeiten.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei welchem die hohe Präzision nicht unter Verwendung von rollenden Walzen erfolgt, ist in Figur 4 dargestellt. Figur 4a zeigt ein entsprechendes Bearbeitungswerkzeug in einer seitlichen Ansicht, Figur 4b in einer Aufsicht, Figur 4c in einem axialen Schnitt A-A wie er in Figur 4b definiert ist, und in d in einem Schnitt senkrecht zur Rotationsachse 21, d.h. entlang der Linie B-B in Figur 4a in Figur 4d. Eine perspektivische Ansicht ist in Figur 4e dargestellt.
Hier verfügt das Bearbeitungswerkzeug 24 über eine Rollierkopfhalterung 10, welche über Ihre Umfangsfläche an ihrer dem zu bearbeitenden Werkstück zugewandten Umfangsfläche, die nach unten konisch ausgebildet ist, verteilt drei Abstreckelemente 20. Diese rotieren nicht um ihre eigene Achse, sondern schaben gewissermassen abstreckender Weise auf der Oberfläche des konisch zulaufenden Bereichs des Werkstücks 9, wenn der Rollierkopf 24 um die Rotationsachse 21 im Drehsinn gemäss Pfeil 22 rotiert wird.
Die im Kopf 10 fest eingelassenen Abstreckelemente 20 verfügen dabei über eine Abstreckkante 23, welche in Kontakt mit der Innenfläche des konischen Bereichs 15 kommt, und dies in einer Weise, dass gewissermassen vor dieser Abstreckkante 23 (vor in Rotationsrichtung 22) ein Teil des Materials des Werkstücks vor sich hergeschoben wird. Die Distanz zwischen der Abstreckkante 23 und der Wandung der Matrize ist entsprechend dem üblichen Abstreckverfahren geringer als die Materialstärke. Dies führt zu einer besonders hohen Präzision des endgültigen konischen Bereichs 15. Insbesondere dann, wenn der Abstreckwinkel ß, d.h. der Winkel der durch die vordere Flanke der Kante 23 und die Tangente am Berührungspunkt gebildet wird, in einem Bereich liegt, wie er weiter oben angegeben ist.
Figur 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel mit Rollieren, wobei nun die oben erwähnte kinematische Vertauschung dargestellt ist. In diesem Fall verfügt nicht der Stempel über die Rollierwalzen, sondern es handelt sich um einen konventionellen Stempel, mit dem Bezugszeichen 35 bezeichnet, der eine umlaufend konisch zulaufende Bearbeitungsfläche 33 aufweist.
Als Gesenk ist hier nun ein Bearbeitungswerkezug mit Rollierwalzen 11 angeordnet. Dieses Bearbeitungswerkzeug ist als Matrize 30 ausgebildet, wobei diese Matrize 30 in diesem Ausführungsbeispiel rotiert und der Stempel 35 nicht rotiert. Es ist aber auch möglich, eine solche Form so zu betreiben, dass das Gesenk 30 nicht rotiert und nur der Stempel 35 rotiert, es muss einfach sichergestellt sein, dass das zu bearbeitende konische Bauteil 14 umlaufend bearbeitet wird, d.h. wenn das Gesenk 30 rotiert, muss sichergestellt sein, dass das Bauteil 14 stationär bleibt mit dem Stempel 35 und nicht mitrotiert, und gleichermassen muss, wenn das Gesenk 30 stationär bleibt, sichergestellt sein, dass das Werkstück 14 mit dem Stempel 35 mitrotiert.
Generell sollte bei der Führung des Prozesses sichergestellt sein, dass sich das Werkstück 14 relativ zum Bearbeitungswerkzeug mit den Walzen 11 rotierend bewegt.
Die rotierende Matrize 30 verfügt über in diesem Fall drei konisch zulaufende und um den Umfang gleichmässig verteilte Aufnahmeausnehmungen 26 für die kegelstumpfförmigen Walzen 11. Die Walzen sind einerseits auf der Unterseite über eine erste untere Lagerangskugel 12a gelagert, diese ist in einer entsprechenden Vertiefung im Boden des Sacklochbereichs der Aufnahmeausnehmung 26 gelagert. Auf der Oberseite, d.h. auf der dem Stempel 35 zugewandten Seite, gibt es eine zweite obere Lagerungskugel 12b, welche zusammen mit der ersten Kugel 12a die Walze 11 drehbar um deren Rotationsachse haltert. Die obere Kugel 12b wird nach oben abgestützt durch einen umlaufenden Ring 31 , welcher auf der Unterseite über eine Aufnahmevertiefung für die Kugel 12b verfügt. Der Ring 31 verfügt über eine zentrale Durchgangsöffnung 32, welche so ausgelegt ist, dass der Stempel 35 durch diese Durchgangsöffhung in das Gesenk eindringen kann.
Bei der Herstellung von Versuchsteilen konnte mit dem Verfahren die Rundheit des Tiefziehteils im konischen Bereich von 0,05 mm bis auf 0,02 mm verbessert werden. Insbesondere konnte aber auch eine Verbesserung der Geradheit erreicht werden, nämlich von ca. 0,02 mm im Mittel auf Werte von kleiner 0,005 mm. Dies bei einem unteren Durchmesser von ca. 37mm und einem Konuswinkel von 15° (halber Konus) bzw. 30° (voller Konus).
Des Weiteren zeigte sich in den Versuchen, dass sich mit dem Verfahren die Oberflächen der hergestellten Teile im konischen Bereich bzgl. der Parameter Rz, Rmax, Rp, Rsk, Rk, Rpk, Rvk und Wt deutlich verbessern lassen. Die entsprechenden Werte sind in den Tabellen 1 und 2 für zwei verschiedene Materialien dargestellt. Rz bezeichnet dabei wie üblich die gemittelte Rautiefe; Rmax die maximale Rautiefe; Rp die Profilspitzenhöhe; Rsk die Schiefe; Rk die Kemrautiefe; Rpk die reduzierte Spitzenhöhe; Rvk die reduzierte
Riefentiefe; Wt die Wellentiefe.
Figure imgf000017_0001
Figure imgf000018_0001
Figure imgf000018_0002
Tabelle 2: Gegenüberstellung verschiedener Oberflächenmerkmale eines nicht rollierten Referenzteils und zweier -bei verschiedenen Prozessparametern- im Anschluss an das Tiefziehen rollierter Teile für das Material 1.4301.
Ausserdem eröffnet das Verfahren die Möglichkeit, Oberflächen gezielt zu strukturieren. Dies kann sowohl durch eine Strukturierung der Walzen als auch durch eine Strukturierung der Matrize bzw. des Stempels erreicht werden.
Nach dem Tiefziehen ist die Wandstärke des Teils im konischen Bereich in der Regel nicht gleichmässig, sondern sie ist am offenen Ende des konischen Bereichs etwas grösser als zum geschlossenen Ende hin. Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, die Dickenverteilung im Rollierprozess zu berücksichtigen, indem die Walze und die Rolliermatrize nicht absolut parallel verlaufen, sondern einen entsprechenden Winkel zueinander aufweisen.
BEZUGSZEICHENLISTE
Blech 20 Abstreckelement
Stempel für Stanzen 21 Rotationsachse
Matrize für Stanzen 22 Rotationsrichtung
Platine 23 Abstreckkante
Matrize für Umformen 24 Rollierkopf
Umformteil 25 linienförmiger
Stempel für Umformen Belastungsbereich
Gegenelement zu 24, Matrize 26 Aufnahmeausnehmung für 11 für Rollieren in 10
Umformteil beim Rollieren 30 rotierendes Gesenk, Matrize
Rollierkopfhalterung 31 Ring
Rollierwalze 32 Ausnehmung in 31 für 35
Lagerungskugel 33 umlaufend konischa untere Lagerungskugel zulaufende
b obere Lagerungskugel Bearbeitungsfläche von 35
Ring 34 Abstand
fertig nachbearbeitetes 35 Stempel
konisches Bauteil 36 Halterung
konischer Bereich von 14
' gekrümmt konischer Bereich OCl Öffnungswinkel Konus von von 14 11
" konischer Bereich mit a2 Öffnungswinkel Konus von geringem Öffnungswinkel 15
*" konischer Bereich mit ri kleiner Radius von 11
größerem Öffnungswinkel r2 kleiner Radius von 15
Bodenbereich ß Abstreckwinkel
bodenseitige Erweiterung
zylindrischer Bereich
Durchgangsöffnung

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Herstellung eines wenigstens in einem axialen Abschnitt (15) konisch zulaufenden, rotationssymmetrischen Bauteils (14) aus einem flachen Blechabschnitt (1, 4), dadurch gekennzeichnet, dass
in einem ersten Schritt ein flacher Blechabschnitt (4) in einem Tiefziehprozess zwischen einer ersten Matrize (5) und einem Stempel (7) derart umgeformt wird, dass in wenigstens einem axialen Abschnitt ein konisch zulaufender Bereich (15) ausgebildet wird, und
in einem zweiten Schritt dieser wenigstens eine konisch zulaufende Bereich (15) einer nicht-spanenden Nachbearbeitung zwischen einer zweiten Matrize (8, 35) und einem um die Symmetrieachse rotierenden Bearbeitungswerkzeug (24, 30), welches den konisch zulaufenden Bereich (15) nur an einem oder mehreren, um den Umfang verteilten, linienförmigen Bereichen (25) belastet, bearbeitet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Matrize (8) den konisch zulaufenden Bereich (15) im zweiten Schritt umlaufend anliegend auf der Außenseite umschließt, und dass das Bearbeitungswerkzeug (24) in den konisch zulaufenden Innenraum eingreift und im zweiten Schritt um einen Rotationswinkel rotiert, so dass der gesamte Umfang des konisch zulaufenden Bereichs (15) wenigstens einmal linienförmig belastet wurde,
oder dass die zweite Matrize (35) den konisch zulaufenden Bereich (15) im zweiten Schritt umlaufend anliegend auf der Innenseite umschließt, und dass das Bearbeitungswerkzeug (30) den konisch zulaufenden Aussenbereich umgreift und im zweiten Schritt um einen Rotationswinkel rotiert, so dass der gesamte Umfang des konisch zulaufenden Bereichs (15) wenigstens einmal linienförmig belastet wurde.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Anspräche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem dem ersten Schritt vorgeschalteten Schritt der Blechabschnitt (4) aus einem Blech (1) gestanzt wird, wobei vorzugsweise dieser vorgeschaltete Schritt sowie der erste und der zweite Schritt auf der gleichen Presse durchgeführt werden.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich beim Bearbeitungswerkzeug (24) um ein Werkzeug handelt, bei welchem auf der dem konisch zulaufenden Bereich (15) zugewandten Außenseite wenigstens eine zylindrische oder kegelstumpf-förmige Walze (11) angeordnet ist, wobei bevorzugtermassen wenigstens drei, insbesondere bevorzugt wenigstens 5 oder wenigstens 7 derartige Walzen (11) um den Umfang bevorzugtermassen gleichmäßig verteilt, angeordnet sind,
oder dass es sich beim Bearbeitungswerkzeug (30) um ein Matrizen- Werkzeug handelt, bei welchem auf der dem konisch zulaufenden Bereich (15) zugewandten Innenseite wenigstens eine zylindrische oder kegelstumpf-förmige Walze (11) angeordnet ist, wobei bevorzugtermassen wenigstens drei, insbesondere bevorzugt wenigstens 5 oder wenigstens 7 derartige Walzen (11) um den Umfang bevorzugtermassen gleichmäßig verteilt, angeordnet sind.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Walzen (11) im Bearbeitungswerkzeug (24) um ihre Symmetrieachsen derart drehbar gelagert sind, dass sie im zweiten Schritt wenigstens teilweise auf der Oberfläche des konisch zulaufenden Bereichs (15) rollen, vorzugsweise im wesentlichen schlupffrei rollen.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der konisch zulaufende Bereich (15) als Mantelfläche eines geraden Kegelstumpfes mit einem ersten Offnungswinkel a2 und einem ersten kleinen Radius r2 ausgebildet ist, und dass die wenigstens eine Walze (11) als Kegelstumpf ausgebildet ist mit einem zweiten Öffnungswinkel αι und einem zweiten kleinen Radius ri, und dass für eine im wesentlichen schlupffreie Bearbeitung der zweite Öffnungswinkel nach der Formel
Figure imgf000022_0001
bestimmt ist.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Walzen (11) im Bearbeitungswerkzeug (24) fest befestigt sind, und insbesondere bevorzugt nur in den Kontaktbereichen als entsprechende Kontaktabschnitte ausgebildet sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass es sich beim Bearbeitungswerkzeug (24) um ein Werkzeug handelt, bei welchem auf der dem konisch zulaufenden Bereich (15) zugewandten Außenseite wenigstens ein Abstreckelement (20) angeordnet ist, welches eine Abstreckkante (23) aufweist, welche vorzugsweise in Rotationsrichtung (22) des Bearbeitungswerkzeugs (24) zur Vorderseite einen Abstreckwinkel (ß) im Bereich von 5-40°, insbesondere bevorzugt im Bereich von 10-20° aufweist, wobei vorzugsweise wenigstens drei, insbesondere bevorzugt wenigstens 5 oder wenigstens 7 derartige Abstreckelemente, vorzugsweise gleichmäßig um den Umfang verteilt, angeordnet sind,
oder dass es sich beim Bearbeitungswerkzeug (30) um ein Werkzeug handelt, bei welchem auf der dem konisch zulaufenden Bereich (15) zugewandten Innenseite wenigstens ein Abstreckelement (20) angeordnet ist, welches eine Abstreckkante (23) aufweist, welche vorzugsweise in Rotationsrichtung (22) des Bearbeitungswerkzeugs (30) zur Vorderseite einen Abstreckwinkel (ß) im Bereich von 5-40°, insbesondere bevorzugt im Bereich von 10-20° aufweist, wobei vorzugsweise wenigstens drei, insbesondere bevorzugt wenigstens 5 oder wenigstens 7 derartige Abstreckelemente, vorzugsweise gleichmäßig um den Umfang verteilt, angeordnet sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich beim Blechabschnitt (1, 4) um Blechabschnitt aus Tantal, Wolfram, Kupfer, Eisen, Aluminium, respektive deren Legierungen, vorzugsweise aus Tiefziehstahl, insbesondere aus einem hochfesten Tiefziehstahl handelt, insbesondere bevorzugt des Typs ausgewählt aus der Gruppe: 1.4301, 1.4303, 1.4016, HC 420, HC 340, DC04, oder Kombinationen davon.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem zweiten Verfahrensschritt weitere Bearbeitungsschritte nachgeschaltet sind, insbesondere weitere spanlose oder spanende Bearbeitungsschritte, Oberflächenbehandlungsschritte, insbesondere Oberflächenbeschichtungen.
11. Wenigstens abschnittsweise konisch zulaufendes, rotationssymmetrisches Bauteil (14) hergestellt nach einem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Bearbeitungswerkzeug (24) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, dass das Bearbeitungswerkzeug (24, 30) eine in einem Pressenwerkzeug drehbar lagerbare Halterung (10, 36) aufweist, über welche das Bearbeitungswerkzeug (24, 30) im zweiten Schritt in der Matrize (8, 35) oder um diese rotiert wird, wobei die Halterung (10, 36) wenigstens eine, vorzugsweise eine Mehrzahl von um den Umfang verteilten Aufhahmeausnehmungen (26) zur bevorzugtermassen drehbaren Lagerung von jeweils einer zylindrischen oder kegelstumpf-förmigen Walze (11) aufweist, und wobei die Walze (11) vorzugsweise auf der der Matrize (8, 35) abgewandten und/oder der zugewandten Seite über ein Drehelement, vorzugsweise wenigstens eine Kugel (12, 12a, 12b) gelagert ist, welche Kugel (12, 12a, 12b) auf der der Walze (11) abgewandten und/oder zugewandten Seite über ein Halterungselement (13, 31) vorzugsweise in Form eines Rings, und in diesem vorzugsweise in einer Vertiefung oder einer umlaufenden Nut, gehalten sind.
13. Bearbeitungswerkzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der konisch zulaufende Bereich (15) des zu bearbeitenden Bauteils als Mantelfläche eines geraden Kegelstumpfes mit einem ersten Öffnungswinkel a2 und einem ersten kleinen Radius r2 ausgebildet ist, und dass die wenigstens eine Walze (11) als Kegelstumpf ausgebildet ist mit einem zweiten Öffnungswinkel oti und einem zweiten kleinen Radius , und dass der zweite Öffnungswinkel der Walze (11) nach der Formel
Figure imgf000024_0001
bestimmt ist.
14. Bearbeitungswerkzeug (24, 30) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass auf der dem konisch zulaufenden Bereich (15) zugewandten Außenseite wenigstens ein Abstreckelement (20) angeordnet ist, welches eine Abstreckkante (23) aufweist, welche vorzugsweise in Rotationsrichtung (22) des Bearbeitungswerkzeugs (24) zur Vorderseite einen Abstreckwinkel (ß) im Bereich von 5-40°, insbesondere bevorzugt im Bereich von 10-20° aufweist, wobei vorzugsweise wenigstens drei, insbesondere bevorzugt wenigstens fünf oder wenigstens sieben derartige Abstreckelemente, vorzugsweise gleichmäßig um den Umfang verteilt, angeordnet sind,
oder dass auf der dem konisch zulaufenden Bereich (15) zugewandten Innenseite wenigstens ein Abstreckelement (20) angeordnet ist, welches eine Abstreckkante (23) aufweist, welche vorzugsweise in Rotationsrichtung (22) des Bearbeitungswerkzeugs (30) zur Vorderseite einen Abstreckwinkel (ß) im Bereich von 5-40°, insbesondere bevorzugt im Bereich von 10-20° aufweist, wobei vorzugsweise wenigstens drei, insbesondere bevorzugt wenigstens fünf oder wenigstens sieben derartige Abstreckelemente, vorzugsweise gleichmäßig um den Umfang verteilt, angeordnet sind.
15. Pressenwerkzeug, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer gemeinsamen Presse mit synchronem Hub und automatischer Beförderung der Bauteile zwischen den Bearbeitungsstationen ein Stanzwerkzeug mit Matrize (3) und Stempel (2), nachgeschaltet wenigstens ein Tiefziehwerkzeug und/oder Umformwerkzeug mit Matrize (5) und Stempel (7), und nachgeschaltet eine Rollierwerkzeug zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-10, bevorzugtermassen mit einem Bearbeitungswerkzeug (24, 30) nach einem der Ansprüche 12-14, angeordnet ist.
PCT/EP2011/067226 2010-10-07 2011-10-03 Verfahren zur herstellung von konisch zulaufenden bauteilen in einem tiefziehverfahren und durch dieses verfahren hergestellte bauteile WO2012045701A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP11764182.9A EP2624979A1 (de) 2010-10-07 2011-10-03 Verfahren zur herstellung von konisch zulaufenden bauteilen in einem tiefziehverfahren und durch dieses verfahren hergestellte bauteile

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH16462010 2010-10-07
CH01646/10 2010-10-07

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2012045701A1 true WO2012045701A1 (de) 2012-04-12

Family

ID=43981700

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2011/067226 WO2012045701A1 (de) 2010-10-07 2011-10-03 Verfahren zur herstellung von konisch zulaufenden bauteilen in einem tiefziehverfahren und durch dieses verfahren hergestellte bauteile

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP2624979A1 (de)
WO (1) WO2012045701A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH706605A1 (de) * 2012-06-08 2013-12-13 Braecker Ag Spinn- oder Zwirnring.

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR678070A (fr) * 1928-07-09 1930-03-18 Procédé et dispositif pour augmenter la résistance d'éléments de construction métalliques aux efforts engendrés par les vibrations
GB327933A (en) * 1929-08-12 1930-04-17 Krupp Ag Improved process of manufacturing cylindrical stepped open shells
US2114596A (en) * 1934-06-26 1938-04-19 British Hygienic Containers Lt Mechanism for fashioning hollow bodies
US3911707A (en) * 1974-10-08 1975-10-14 Anatoly Petrovich Minakov Finishing tool
US4193285A (en) * 1977-06-15 1980-03-18 Alcan Research And Development Limited Method of deep-drawing of a container or the like from an aluminium material
DE3733990A1 (de) * 1987-10-08 1989-04-20 Fricke Gmbh & Co Kg Aufweitwerkzeug fuer enden von duennwandigen blechrohren

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR678070A (fr) * 1928-07-09 1930-03-18 Procédé et dispositif pour augmenter la résistance d'éléments de construction métalliques aux efforts engendrés par les vibrations
GB327933A (en) * 1929-08-12 1930-04-17 Krupp Ag Improved process of manufacturing cylindrical stepped open shells
US2114596A (en) * 1934-06-26 1938-04-19 British Hygienic Containers Lt Mechanism for fashioning hollow bodies
US3911707A (en) * 1974-10-08 1975-10-14 Anatoly Petrovich Minakov Finishing tool
US4193285A (en) * 1977-06-15 1980-03-18 Alcan Research And Development Limited Method of deep-drawing of a container or the like from an aluminium material
DE3733990A1 (de) * 1987-10-08 1989-04-20 Fricke Gmbh & Co Kg Aufweitwerkzeug fuer enden von duennwandigen blechrohren

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH706605A1 (de) * 2012-06-08 2013-12-13 Braecker Ag Spinn- oder Zwirnring.

Also Published As

Publication number Publication date
EP2624979A1 (de) 2013-08-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102009044544B4 (de) Umformvorrichtung und Einrichtverfahren zum Einbringen einer Innen- und Außenverzahnung in ein zylindrisches Werkstück
DE10150613A1 (de) Radlagereinheit für Kraftfahrzeuge
WO2009124534A2 (de) Verfahren zur herstellung eines innen- und aussenverzahnten topfförmigen blechteils und eine vorrichtung hierzu
DE19911500A1 (de) Schmiedeeinrichtung für ballige Schrägverzahnungen
DE102015118495A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Ventilstößels sowie Ventilstößel
EP0955110B1 (de) Verfahren zum Drückwalzen und Drückwalzvorrichtung
WO2017148684A1 (de) Stanznietmatrize
DE102017102356B3 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Kragens an einem Werkstück
DE102009001305B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines Profils an einem Blechteil, Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens sowie Blechteil, herstellbar nach dem Verfahren
EP2624979A1 (de) Verfahren zur herstellung von konisch zulaufenden bauteilen in einem tiefziehverfahren und durch dieses verfahren hergestellte bauteile
EP3394471B1 (de) Herstellungsverfahren für eine verbundbremsscheibe sowie entsprechende verbundbremsscheibe
DE19849981C5 (de) Verfahren zum Formen eines scheibenförmigen Teiles mit Nabe und Drückrolle für das Verfahren
EP0997210B1 (de) Verfahren zum Formen eines scheibenförmigen Teiles mit Nabe und Umformrolle für das Verfahren
WO2006066525A1 (de) Verfahren zur herstellung von längsnuten in zylindrische werkstücke
DE102005022801A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Getriebeteiles mit einer Innenverzahnung
WO2011117147A1 (de) Verfahren zur herstellung von lamellen für wärmeaustauscher und vorrichtung zur durchführung dieses verfahrens
DE102004062518A1 (de) Nocken für gebaute Nockenwellen
EP1923583B1 (de) Stanzmutter
DE19713440C2 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines rotationssymmetrischen Werkstücks
DE102021117777B3 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Wälzlagerkäfigs aus einem hülsenförmigen Rohling sowie Wälzlagerkäfig
DE102004004233B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer Dehnschraube und Dehnschraube
DE19635152A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines außen verzahnten Getriebeteiles
EP1362652B1 (de) Verfahren und Drückwalzmaschine zum spanlosen Anformen einer Nabe
WO2003022483A1 (de) Vorrichtung zur herstellung eines eine konzentrische nabe aufweisenden formkörpers
AT518798B1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Mehrschichtgleitlagerelementes

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 11764182

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2011764182

Country of ref document: EP