CN101590510A - 用于制造工件的方法 - Google Patents

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CN101590510A CNA2009101417656A CN200910141765A CN101590510A CN 101590510 A CN101590510 A CN 101590510A CN A2009101417656 A CNA2009101417656 A CN A2009101417656A CN 200910141765 A CN200910141765 A CN 200910141765A CN 101590510 A CN101590510 A CN 101590510A
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Abstract

本发明涉及一种用于制造工件的方法，其中借助于至少一个压辊(7)将基本上圆柱形的预成型件(8)变形成完成的工件(8.2)，其中执行以下步骤：a.将预成型件(8)的一段推动到至少一个平行于预成型件的纵轴线(A)可移动地支承的第一心轴(3)上；b.将心轴(3)定向成使其位于预成型件中的表面大致形成要在预成型件上成型的内表面的负形状；c.在压辊(7)压紧到预成型件上的同时在预成型件和压辊之间沿平行于纵轴线的方向执行相对运动；其特征在于：执行步骤c，使得预成型件的材料被压辊挤出，因此心轴被挤出的材料推动。

Description

用于制造工件的方法
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的、用于制造工件的方法。
背景技术
由DE 10 2005 057 945 A1已知一种按权利要求1前序部分所述的方法。在相应的方法中，主要通过压辊加工旋转对称的预成型件，以便制造例如支承滚子、汽车部件或储气瓶。在这样的产品的负荷方面值得期待的是，在变形过程中已对某些区域加强。在使用相应的产品时，主要是对中间的区域较强地加载，从而在该区域内的材料加强是优选的。这里，特别优选具有凹的或圆锥形的内表面的成形件，它们不能用至今已知的滚压方法制造。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供一种开头所述类型的方法，用该方法可以由预成型件制造具有凹的或圆锥形的内表面的工件。
所述目的通过具有权利要求1的特征的方法或通过具有权利要求10的特征的滚压机来实现。有利的实施形式在从属权利要求中给出。
按照本发明，根据第一实施形式，将预成型件、优选圆柱形管夹紧到主轴箱和尾座的心轴上。主轴箱和尾座分别具有一个刀具壳体，所述刀具壳体分别同心地围绕各自的心轴设置并用于从外面对预成型件定心。心轴和刀具壳体能分别平行于机器轴线或预成型件纵轴线移动。心轴分别具有这样的外表面，它们沿一个方向缩小，更确切地说，使得它们形成要在预成型件中成形的凹形或圆柱形内表面的负形状。按照本发明，现在通过一个或者优选多个压辊对预成型件的外表面施加压力。在加工时，使两个心轴的面向彼此的侧面相互保持接触。在此，心轴和刀具壳体这样运动，使得首先预成型件材料的材料流进入到尾座心轴和所属的刀具壳体之间的中间腔中。然后主轴箱和所属心轴的刀具壳体运动，使得材料流基本上朝向主轴箱进入到所属心轴的外表面的区域中并由此完成具有凹的或圆锥形内表面的工件。
附图说明
下面根据附图示意性地更详细地说明本发明。
图1示出一滚压机的纵剖视图，该滚压机设计成用于执行按照本发明的方法，其中预成型件被夹紧并且在心轴合拢之前，
图2示出图1中的机器，其中预成型件被夹紧并且在心轴合拢之前，
图3示出在按照本发明对预成型件加工之前的、图1中的机器，
图4示出在对预成型件的一部分变形后的变形情形，
图5示出在预成型件变形将近结束时的变形情形，
图6示出在取出完成的工件之后的机器，
图7以一滚压机的纵剖视图示出另一按照本发明的实施形式，该滚压机设计成用于执行按照本发明的方法，其中预成型件被夹紧并且在心轴合拢之前，
图8示出图7中的机器，其中预成型件被夹紧并且在心轴合拢之前，
图9示出在按照本发明对预成型件加工之前的、图7中的机器，
图10示出在对预成型件的一部分变形后的变形情形，
图11示出在预成型件变形将近结束时的变形情形，
图12示出在取出完成的工件之后的机器，
图13以纵剖视图示出按照本发明滚压机的第三实施形式，该滚压机设计成用于以扩张心轴制造瓶子，其中在预成型件夹紧之前，
图14示出图13中的机器，其中预成型件被夹紧，
图15示出图13中的机器，其中处于在对预成型件的一部分变形之后的变形情形中，
图16示出在预成型件变形将近结束时的变形情形，
图17示出在取出完成工件时的机器。
具体实施方式
在图1至6中示出一个示意性绘出的滚压机，用该滚压机能执行按照本发明的方法。
在图1中示出的装置具有主轴箱1和所属的刀具壳体6，在该刀具壳体中可轴向移动地引导有心轴4。刀具壳体6和心轴4位于一共同的、穿过主轴S1和尾座主轴S2的中心延伸的纵轴线MA上。液压缸H1能使心轴4相对于刀具壳体6轴向移动。心轴4以及心轴3分别配备有完成件内表面8.2a和8.2b的负形状(Negativform)。在此，最小的直径位于心轴3和4的面向彼此的端面3c和4c的平面内。
刀具壳体6相对于主轴安装部具有一个带有携动件6a的容纳孔6b。容纳孔6b具有预成型件8的外径，从而预成型件8能被容纳孔6b相对于纵轴线MA定心地容纳。在装入预成型件8时(图1)，携动件6a首先用作预成型件8的轴向定位结构。如果预成型件8在变形的起始阶段被尾座的心轴3压紧，则在主轴S1旋转时携动件6a经由刀具壳体6带动该预成型件。在变形期间，预成型件的轴向压紧由压辊7的轴向变形力来承担。
根据需要变形的预成型件8的大小，具有尾座主轴S2和刀具壳体5的尾座2也可配备与主轴S1同步运行的驱动装置。尾座主轴和刀具壳体5位于共同的纵轴线MA中心并围绕该纵轴线旋转。
刀具壳体5中的心轴3可通过液压缸H2轴向移动地设置。
根据滚压机的类型，主轴箱1和尾座2可相对彼此并彼此独立地朝向轴向定位的压辊7移动。作为可替代于此的方案，存在这样的设计解决方案，即共同地通过轴向进给可移动地设置压辊7，其中主轴箱1被固定地设置而尾座2可移动地设置。后一解决方案在图1至6中示出。
心轴3具有轴向止挡面3d并沿负形状的方向具有与预成型件8的内径相当的外径3e。如果接纳一个预成型件8，则心轴3通过液压缸H2的进给进入到预成型件8中，以外径3e使预成型件8的面向心轴3的侧面定心并将该预成型件推到刀具安装部6的前面已说明的外定心结构6b中，以便以轴向压力将其压靠在携动件6a上。在该工作过程阶段(图2)，预成型件被用手或者通过自动装载装置定心地保持，直至确保夹紧。
如图1至6所示，仅当尾座主轴S2被驱动时，才需要刀具壳体5。如果尾座主轴不被驱动，则心轴3以液压缸H2承担尾座顶尖的功能。相应的实施形式在图7至12中示出。
在预成型件8被夹紧后(图2)，心轴4通过液压缸H1的进给沿轴向朝向尾座2向前移动，以便与心轴3形成一个单元。在此，心轴3和4的两个侧面3c和4c彼此压靠，其中心轴3的定心突出部3a插入心轴4的定心孔4a中。由此通过两个心轴3和4形成了完成件的内表面的负形状。两个部分负形状3b、4b的长度一起与由预成型件8成型的完成件的长度相等。如果在部分负形状3b、4b和分界面3c和/或分界面4c之间设有一具有分界面3a或4c的直径的圆柱形成型部8c，则完成件的长度增大了该数值。
同样适用于在预成型件的区域内朝向主轴侧地设有圆柱形成型部8c的情况，如图所示。可替代地，也可以朝向尾座侧地造型出一个附加的圆柱形成型部8c。
压辊7在被夹紧的预成型件8外部径向地移动到其位置中，以便然后共同地沿轴向方向靠在旋转的预成型件8上移动(图3)。预成型件8、刀具壳体5、6连同心轴3、4、主轴S1和尾座主轴S2组成的单元的旋转通过主轴S1的驱动装置以及根据实施形式的不同情况也经由尾座主轴S2的同步运行的驱动装置来实现。
按本发明，在预成型件8的圆周上设置一个或者优选多个压辊7来进行变形。各压辊7在圆周上沿轴向分别配设有导入倾斜部。压辊7径向地位于朝向完成件8.2的外径的位置中，该完成件应通过滚压预成型件8得到。如果围绕主轴S1的纵轴线MA的中心定位的各压辊7共同地沿轴向x通过一个共同的进给移动到旋转的预成型件8上，则所述压辊通过与预成型件8接触而旋转。在此，材料通过压辊7的轴向和径向压力而在压辊7和首先心轴3的有关的轴向横截面之间的区域内被置于流动状态(图4)。材料挤入存在于心轴3和压辊7之间的自由空间9中，以便在填充自由空间9的容积后(图5)朝向尾座2以完成件8.2的调整的外径和由心轴3给定的内径偏移。通过在尾座2的心轴3上的轴向止挡3d，该心轴3被回流的材料带动，只要材料通过挤出而回流。因此预成型件8的直径中的误差仅在变形的工件8.2的长度方面是可以看出来的。
因为两个心轴3、4联合地连接，所以它们共同地被挤出的材料朝向尾座2推动，而压辊7共同地朝向主轴箱1移动。在此，通过材料挤出由预成型件8形成完成件8.2，该完成件的外径相对于预成型件8减小，复制两个心轴3、4作为内径。
当压辊7来到预成型件的外定心结构6b附近时(图5)，变形结束。之后，各个压辊7回到其径向的初始位置并共同移动到其轴向的初始位置。主轴侧的心轴4被脱开和拉回，尾座侧的心轴3同样从成型的工件8.2脱开。为此，如果必要，设有一从外部作用的卸料器。随着尾座2的拉回，成型的工件8.2被释放(图6)。
成型的工件8.2的特征在于减小的外径，以及在内径方面特征在于复制两个心轴3、4的轮廓。
在按照本发明的方法中，在心轴上使用凹的、锥形的和圆柱形的轮廓。因为心轴或者两个心轴的联合在材料发生流动的变形期间通过材料溢流而移动，该材料溢流由于预成型件横截面减小到完成件形状的横截面而形成，所以在工件内表面和心轴之间不产生相对运动。
仅当存在材料溢流时，心轴才轴向地沿自由度的方向移动。这就是说，变形的材料轴向地滚动到心轴上，并且仅当在那里存在足够的材料时，才继续推动该心轴。因此在心轴和材料之间不产生相对运动，而是仅按照轮廓在轴向方向上滚动。材料在压辊区域内的所述滚动可由在缸H1和H2中的液压压力调节来支持或者也使之难化。
通过材料的滚动也不可能在变形期间在两个元素即材料和心轴外表面之间发生所谓的咬合。
在预成型件区域内的误差通过挤出的材料在对完成工件的性能没有影响的情况下被吸收，也就是说，预成型件的不同的壁厚不影响完成工件的通过压辊形成的壁厚；仅当在有关的轴向平面内达到完成工件的给定的壁厚时，材料才继续流动。因此，主要是仅仅成型工件的长度与误差有关。源自在预成型件的有关轴向平面内的横截面减小(减小到完成件的有关轴向平面的横截面)的材料流动速度由材料过剩量和压辊的进给速度而形成。即在压辊的进给速度保持相同时，由两个心轴组成的单元的轴向移动速度与在预成型件的相应轴向平面内的横截面减小相关。
因此，用所述方法可以将不同的台阶、阶梯和轮廓成型到旋转对称的空心体的内表面中，如果所述台阶、阶梯和轮廓在直径方面朝向合拢的心轴的分界部位缩小的话。
这也适用于仅用尾座侧的心轴加工的情况。此外，当在使用一个或两个心轴的情况下仅对旋转对称体的一部分沿纵向进行变形并在此应用时，可应用该方法。
因此，可以根据工件的以后的负荷在两个具有相同阻力矩的支撑上使所谓的支承件成型。
根据该方法由圆柱形预成型件制造的工件的特性特别是适合于储气瓶和支承辊。
在图7至12中示出滚压机的按照本发明的第二实施形式。该滚压机与在图1至6中的装置的区别仅在于，尾座侧2’具有尾座顶尖的上面已经提及的功能，其中在尾座侧没有设置刀具壳体，并且仅心轴3经由液压缸H2沿轴向x可移动地支承。在变形时，心轴3通过材料流朝向尾座侧2’克服液压缸的力被挤回。此外，该方法与上面参照图1至6所述的方法类似地进行。
在图13至17中示出一种可替代的变型方案。与上述实施形式不同，该装置仅有一个设置在主轴侧的扩张心轴4’就足够。该变型方案特别是用于使一端封闭的圆柱形预成型件8例如储气瓶变形。
扩张心轴4’具有一个大致与上述实施形式的心轴4相当的、具有圆锥形或锥形外表面4b’的段以及一个与之邻接的扩张段4d，该扩张段具有外表面段4b”，所述外表面段可经由扩张机构4e相对于机器轴线MA调节，从而该段大致获得上述实施形式的心轴3的形状。
首先将预成型件8以其开放侧推动到扩张心轴4’上，其中与心轴4’对置的滑块10作用在预成型件8的封闭端部上并且将该预成型件一直推到在主轴箱1的刀具壳体6上的止挡6a(图14)。滑块10使预成型件8保持抵靠在止挡6a上，从而心轴4’的段4f能借助于扩张机构4e扩张，使得由在预成型件8的内壁和心轴4’之间的面4b’和4b”形成上述的自由空间9，该自由空间与要成型的内表面的负形状相当。在通过压辊变形期间，也将材料从预成型件8挤到中间腔9中，其中心轴4’移动(图15和16)。在变形过程结束后，在心轴4’回移后取出完成的成型件8.2(图17)，并且能继续加工成型件8.2的开放端部，以便制造例如储气瓶8.3。
在所述实施形式中，通过压辊进行的变形沿两个方向进行，即通过减小预成型件8的外径沿径向方向进行和通过以新的、减小的外径造型圆柱形形状而沿轴向方向进行。在此，各压辊7在预成型件8旋转的情况下朝向主轴箱1向前移动。这使得材料挤出螺旋形地实现并且被挤出的材料因而不仅轴向地而且也沿心轴3、4、4’的周向(切向地)分布。其原因在于，在材料旋转的同时材料被从较大直径挤压到较小直径。
材料径向流动至心轴3、4、4’的较小的直径并填充空腔；切向流动，由于在沿轴向方向进给运动的同时通过旋转引起的滚压挤出；以及轴向流动，逆着进给运动，如果存在足够的材料过剩的话。
如果在该情形下心轴3、4、4’被径向地阻止旋转，则材料必须相对于心轴3、4、4’沿心轴的周向运动。由此在固定的心轴上产生成型体相对于预成型件8的体的相对运动。
根据一种优选的实施形式，心轴3、4、4’能沿周向和轴向自由运动，由此所述心轴可以通过与变形的材料的接触而无碍地沿两个所述方向匹配其运动。在此，沿周向进行的相对运动在预成型件8相对于主轴侧心轴4、4’无接触的区域内发生。
附图标记列表
1     主轴箱
2     尾座
2’   顶尖套筒
3     尾座心轴
3a    榫头
3b    尾座心轴的表面
3c    尾座心轴的端侧
3d    止挡
3e     尾座心轴的定心直径
4、4’ 主轴心轴
4a     孔
4b、4b’、4b”  主轴心轴的表面
4c     主轴心轴的端侧
4d     扩张段
4e     扩张机构
5      尾座的刀具壳体
6      主轴的刀具壳体
6a     携动件
7      压辊
8      预成型件
8.1    被加工的预成型件
8.1a   第一区域
8.1b   过渡区域
8.1c   第三区域
8.2    完成的工件
8.2a   第一区域
8.2b   第二区域
8.2c   第三区域
9      空腔
10     滑块
A      预成型件或工件的纵轴线
MA     滚压机的纵轴线
S1     主轴
S2     尾座主轴
H1     主轴箱的液压缸
H2     尾座的液压缸
8.3    储气瓶

Claims (16)

1.用于制造工件的方法，其中借助于至少一个压辊(7)将基本上圆柱形的预成型件(8)变形成完成的工件(8.2)，其中执行以下步骤：
a.将预成型件(8)的一段推动到至少一个平行于预成型件(8)的纵轴线(A)可移动地支承的第一心轴(3，4’)上；
b.将心轴(3，4’)定向成使其位于预成型件(8)中的表面(3b，4b；4b’)大致形成要在预成型件(8)上成型的内表面的负形状；
c.在压辊(7)压紧到预成型件(8)上的同时在预成型件(8)和压辊(7)之间沿平行于纵轴线(A)的方向执行相对运动；
其特征在于：执行步骤c，使得预成型件(8)的材料被压辊(7)挤出，因此心轴(3，4’)被挤出的材料推动。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤a之后将预成型件(8)的与第一段相对的另一段推动到平行于预成型件(8)的纵轴线(A)可移动地支承的第二心轴(4)上，然后第一心轴(4)和第二心轴(3)合拢，使得第一心轴和第二心轴的位于预成型件(8)内的表面(3b，4b)大致形成要在预成型件(8)上成型的内表面的负形状。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述心轴(3，4)在压紧过程中相联接。
4.根据上述权利要求之任一项所述的方法，其特征在于：所述心轴(3，4，4’)在各种情况下暂时地被从预成型件(8)回流的材料轴向地推动和/或转动。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：实现朝向与尾座(2)相连接的第一刀具壳体(5)的移动，在该第一刀具壳体中可移动地支承第一心轴(3)。
6.根据上述权利要求之任一项所述的方法，其特征在于：将预成型件(8)借助于位于刀具壳体(5，6)上的携动件(6a)推动到第一心轴(3)上。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：使预成型件(8)在推动时借助于第一心轴(3)上的定心结构(3e)定心。
8.根据上述权利要求之任一项所述的方法，其特征在于：使用至少一个带有锥形或双锥形、圆锥形或双圆锥形外表面(3b，4b，4b’)的心轴(3，4)。
9.根据上述权利要求之任一项所述的方法，其特征在于：仅对旋转对称的预成型件(8)的一段进行变形。
10.滚压机，特别是用于执行根据上述权利要求之任一项所述的方法，具有至少一个平行于机器轴线(MA)可移动地支承的、用于推动需要变形的预成型件(8)的心轴(3，4，4’)和至少一个用于使预成型件(8)变形的变形辊(7)，其中所述至少一个心轴(3，4，4’)的外表面构成为使其在推动的预成型件(8)的区域内具有缩小的区域，该缩小的区域基本上形成要在预成型件(8)上成形的内表面的负形状，所述至少一个心轴(3，4，4’)支承成使其在变形时被通过滚压从预成型件(8)挤出的材料推动和/或转动。
11.根据权利要求10所述的滚压机，其特征在于：所述滚压机还具有带有刀具壳体(6)和所属的平行于机器轴线(MA)可移动地支承的另一心轴(4)的主轴箱(1)。
12.根据权利要求11所述的滚压机，其特征在于：还设有带有所属的平行于机器轴线(MA)可移动地支承的所述一个心轴(3)的尾座(2)，其中两个心轴(3，4)同心地设置，两个心轴(3，4)以其端侧(3c，4c)彼此面向并且分别朝向其端侧(3c，4c)缩小。
13.根据权利要求12所述的滚压机，其特征在于：还设有一配设于尾座(2)的、平行于机器轴线(MA)可移动地支承的刀具壳体(5)。
14.根据权利要求11至13之任一项所述的滚压机，其特征在于：所述一个心轴(3)具有榫头(3a)，该榫头为与所述的另一心轴(4)定心而能插入设置在该另一心轴上的孔(4a)中。
15.根据权利要求10至14之任一项所述的滚压机，其特征在于：所述至少一个心轴(3，4，4’)具有用于要被容纳的预成型件(8)的定心结构。
16.根据权利要求10至15之任一项所述的滚压机，其特征在于：心轴(4’)设有扩张装置。
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