DE10062002B4

DE10062002B4 - Method for spin forming and flow-forming device

Info

Publication number: DE10062002B4
Application number: DE10062002A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang RÖMPP; Thomas Rupke
Original assignee: Leifeld Metal Spinning GmbH
Current assignee: Leifeld Metal Spinning GmbH
Priority date: 2000-12-13
Filing date: 2000-12-13
Publication date: 2006-11-09
Anticipated expiration: 2020-12-14
Also published as: WO2002047843A1; EP1341625B1; DE10062002A1; EP1341625A1; DE50106479D1; AU2002224782A1; ATE297275T1

Abstract

The invention relates to a method for roller spinning a workpiece according to which a preform (15) of the workpiece is tensioned on a tool mandrel. In order to shape an inner profile, a relative movement is executed between the tool mandrel (11) and a shaping tool, whereby the shaping tool (22) presses the material of the preform into an outer profile provided on the tool mandrel. In addition, the preform is pretensioned with the aid of a stop element (16) in the longitudinal direction of the tool mandrel, whereby the stop element exerts a torque onto the preform in order to produce a defined torsional stress acting in the peripheral direction of the preform.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Drückwalzen eines Werkstücks mit Innenprofil, bei dem eine Vorform des Werkstücks an einen Werkzeugdorn gespannt wird, der in seiner Längsrichtung mit einem Außenprofil versehen ist, zum Ausformen des Innenprofils eine Relativbewegung zwischen dem Werkzeugdorn und einem Umformwerkzeug um eine mit der Längsachse des Werkzeugdorns zusammenfallende Rotationsachse ausgeführt wird, wobei das Umformwerkzeug das Material der am Werkzeugdorn gespannten Vorform in das Außenprofil des Werkzeugdorns eingeformt wird, und die Vorform mit ihrer zum Werkzeugdorn gerichteten Stirnseite zumindest während des Einformens der Vorform in das Außenprofil an einem Anschlagelement anliegt. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Drückwalzvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 9.The The invention relates to a method for spin forming a workpiece with Inner profile, in which a preform of the workpiece clamped to a tool mandrel which is in its longitudinal direction with an external profile is provided, for forming the inner profile, a relative movement between the mandrel and a forming tool to one with the longitudinal axis of the tool mandrel coincident axis of rotation is executed, wherein the forming tool is the material of the tool mandrel tensioned Preform in the outer profile of the Tool mandrel is formed, and the preform with her to the tool mandrel directed end face at least during the molding of the preform in the outer profile abuts against a stop element. Furthermore, the invention relates a flow-forming device according to the preamble of claim 9.

Das eingangs genannte Verfahren zum Drückwalzen sowie eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Drückwalzvorrichtung ist beispielsweise aus der DE 196 36 567 A1 oder der DE 198 30 816 C2 bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren wird eine Vorform des Werkstücks an einen Werkzeugdorn mit Hilfe eines axial beweglichen Andrückelements gespannt. An der Mantelfläche des Werkzeugdorns ist ein Außenprofil ausgebildet, das komplementär zu dem zu fertigenden Innen profil, beispielsweise einer Geradverzahnung, einer Schrägverzahnung, einem Keilwellenprofil oder Ähnlichem, ausgebildet ist. Zum Ausformen des Innenprofils wird eine Relativbewegung zwischen dem Werkzeugdorn und einem Umformwerkzeug, beispielsweise einer Umformrolle, um eine mit der Längsachse des Werkzeugdorns zusammenfallende Rotationsachse ausgeführt, so dass Material der am Werkzeugdorn gespannten Vorform in das Außenprofil des Werkzeugdorns eingeformt bzw. eingedrückt wird. Gegebenenfalls kann das Umformwerkzeug zusätzlich radial, d.h. quer zur Rotationsachse, und/oder axial, d.h. parallel zur Rotationsachse, bewegt werden.The aforementioned method for spin forming and a suitable for carrying out the method flow-forming device is for example from the DE 196 36 567 A1 or the DE 198 30 816 C2 known. In this known method, a preform of the workpiece is clamped to a tool mandrel by means of an axially movable pressure element. On the lateral surface of the tool mandrel, an outer profile is formed, which is complementary to the profile to be manufactured inner, for example, a spur toothing, a helical toothing, a spline or the like, is formed. For forming the inner profile, a relative movement between the tool mandrel and a forming tool, for example a forming roller, is performed around a rotation axis coinciding with the longitudinal axis of the tool mandrel, so that material of the preform stretched on the tool mandrel is formed or pressed into the outer profile of the tool mandrel. If appropriate, the forming tool can additionally be moved radially, ie transversely to the axis of rotation, and / or axially, ie, parallel to the axis of rotation.

Damit das Material der Vorform während des Drückwalzvorganges nicht in axialer Richtung der Rotationsachse fließt, sondern in radialer Richtung umgelenkt wird und das Außenprofil des Werkzeugdorns ausfüllt, wird sowohl in der DE 196 36 567 A1 als auch in der DE 198 30 816 C2 vorgeschlagen, ein Anschlagelement zu verwenden, an dem die auf den Werkzeugdorn gespannte Vorform mit ihrer einen Stirnseite anliegt. Durch die von dem Anschlagelement während des Einformens erzeugte axiale Gegenkraft wird die axiale Längung des Werkstücks verlangsamt, so dass mehr Material in das Außenprofil des Werkzeugdorns fließen kann. Dies wiederum bewirkt, dass sich die Belastung auf die Werkzeugzähne des Außenprofils durch die axiale Umformkraft verringert.Thus, the material of the preform during the flow-forming process does not flow in the axial direction of the axis of rotation, but is deflected in the radial direction and fills the outer profile of the tool mandrel, is in both the DE 196 36 567 A1 as well as in the DE 198 30 816 C2 proposed to use a stop element on which the tensioned on the tool mandrel preform with its one end face. The axial counterforce generated by the abutment member during forming slows down the axial elongation of the workpiece so that more material can flow into the outer profile of the tool mandrel. This in turn causes the load on the tool teeth of the outer profile is reduced by the axial forming force.

Mit diesem bekannten Verfahren, bei dem ein Anschlagelement eingesetzt wird, kann Werkzeugverschleiß und Werkzeugbruch bereits in hohem Maße reduziert werden.With this known method, in which a stop element used tool wear and can Tool breakage already be greatly reduced.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Verfahren und die eingangs genannte Drückwalzvorrichtung so weiterzubilden, dass Werkzeugver schleiß und auch die Gefahr des Werkzeugbruchs weiter vermindert und möglichst vermieden wird.Of the Invention is based on the object, the aforementioned method and the above-mentioned flow-forming device so educate that tool wear and the risk of tool breakage further reduced and avoided as possible becomes.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 1 und insbesondere dadurch gelöst, dass das unter Vorspannung an der Vorform während des Einformens anliegende Anschlagelement zum Erzeugen einer in Umfangsrichtung der Vorform an dieser wirkenden, definierten Torsionsspannung ein definiertes Drehmoment auf die Vorform ausübt. Des Weiteren wird die Aufgabe durch eine Drückwalzvorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 9 gelöst.The The object is achieved by a method having the features of claim 1 and in particular solved by that is biased against the preform during molding Stop element for generating a circumferential direction of the preform at this acting, defined torsional stress a defined Apply torque to the preform. Furthermore, the object is achieved by a flow-forming device with the features Claim 9 solved.

Bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens und der Drückwalzvorrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.preferred embodiments the method and the flow-forming device are in the dependent claims specified.

Der Erfindung lag die Erkenntnis zugrunde, dass während des Drückwalzens zusätzlich zu den Umformkräften an der Vorform Torsionskräfte angreifen, die zu einem Verwinden der Vorform um die Rotationsachse führen können. Des Weiteren wurde erkannt, dass mit einem Anschlagelement die entstehenden Torsionskräfte aufgenommen und abgestützt werden können, so dass die Torsionskräfte über die Werkzeugverzahnung verteilt am Werkzeugdorn angreifen und die Belastung auf die einzelnen Werkzeugzähne des Außenprofils entsprechend verringert ist.Of the Invention was based on the finding that during the spin-rolling additionally to the forming forces torsional forces at the preform attack, resulting in a twisting of the preform about the axis of rotation to lead can. Furthermore, it was recognized that with a stop element, the resulting torsional be recorded and supported can, so that the torsional forces over the tool teeth distributed attack on the tool thorn and the load on the individual tool teeth of the external profile is reduced accordingly.

Die Erfindung schlägt nun vor, durch das Anschlagelement zumindest während des Einformens auf die Vorform ein Drehmoment auszuüben, durch das in Umfangsrichtung der Vorform an dieser gezielt Torsionsspannungen entstehen. Beispielsweise ist das vom Anschlagelement ausgeübte Drehmoment dabei so bemessen, dass die entstehenden Torsionsspannungen die während des Einformens an der Vorform entstehenden Torsionskräfte zumindest annähernd ausgleichen, so dass trotz des Einformens die Vorform allenfalls geringfügig verdrillt bzw. tordiert ist. Es kann aber auch eine Verdrillung gezielt verstärkt werden, um etwa eine bessere Ausformung einer Schrägverzahnung zu erreichen.The Invention proposes now before, by the stopper element at least during the molding on the Preform to exert a torque by in the circumferential direction of the preform at this targeted torsional stresses arise. For example, the torque exerted by the stop element is present so that the resulting torsional stresses during the Forming torsional forces arising on the preform at least nearly compensate, so that despite the molding the preform at most slight twisted or twisted. But it can also be a twist to be strengthened to achieve about a better shape of a helical gearing.

Durch das vom Anschlagelement verursachte, definierte Drehmoment werden die während des Drückwalzens entstehenden Torsionskräfte in der Vorform ausgeglichen, so dass die an der Werkzeugverzahnung des Außenprofils des Werkzeugdorns auftretenden Umformkräfte geringer sind, folglich die Werkzeugverzahnung vergleichsweise geringen Belastungen ausgesetzt ist und entsprechend weniger schnell verschleißt bzw. weniger zu Werkzeugbruch neigt als bei Verwendung des bekannten Verfahrens.By which is caused by the stop element, defined torque the while of the spin-rolling resulting torsional forces balanced in the preform, so that the at the tool teeth of the external profile Forming forces occurring in the tool mandrel are lower, consequently the tool teeth exposed to comparatively low loads is and accordingly less quickly worn or less prone to tool breakage than when using the known method.

Zur definierten Erzeugung des Drehmomentes wird bei einer Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, das Anschlagelement relativ zum Werkzeugdorn zu bewegen. Wird zur Erzeugung der Relativbewegung des Werkzeugdorns zum Umformwerkzeug der Werkzeugdorn und damit die Vorform in Rotation versetzt, wird das gleichfalls rotierende Anschlagelement mit einer entsprechend geringeren oder höheren Drehzahl betrieben, um das gewünschte Gegendrehmoment zu erzeugen. Wird dagegen die Relativbewegung zwischen dem Werkzeugdorn und dem Umformwerkzeug durch eine umlaufende Bewegung des Umformwerkzeuges erzeugt, wird das Anschlagelement bezüglich des Werkzeugdorns leicht verdreht, um das gewünschte Drehmoment an der Vorform zu erzeugen.to defined generation of torque is in a development proposed the invention, the stop element relative to the tool mandrel to move. Used to generate the relative movement of the tool mandrel to the forming tool, the tool mandrel and thus the preform in rotation offset, the likewise rotating stop element with a correspondingly lower or higher Speed operated to the desired To generate counter torque. If, however, the relative movement between the tool mandrel and the forming tool by a circumferential movement generated the forming tool, the stop element with respect Tool mandrel slightly twisted to the desired torque on the preform to create.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird die Vorform beim Spannen am Werkzeugdorn gleichzeitig auch gegen das Anschlagelement gespannt, so dass bereits zu Beginn des Einformens die Vorform entsprechend in axialer Richtung eingespannt ist und schon zu Beginn des Drückwalzens das Anschlagelement ein entsprechendes Drehmoment an der Vorform erzeugen kann.at a preferred embodiment of the process, the preform during clamping on the tool mandrel simultaneously also clamped against the stop element, so that already at the beginning of the forming the preform clamped in the axial direction accordingly is and already at the beginning of the spin-rolling the stop element a corresponding torque on the preform can generate.

Alternativ ist es möglich, das Anschlagelement erst zu einem späteren Zeitpunkt mit der Vorform in Berührung zu bringen, so dass das Umformwerkzeug die Vorform zunächst axial auf die gewünschte Länge ausformt, bevor das Anschlagelement zum Einsatz kommt.alternative Is it possible, the stop element only at a later time with the preform in touch so that the forming tool initially axial the preform to the desired Length forms, before the stop element is used.

Da die Vorform üblicherweise nahe ihrer einen Stirnseite am Werkzeugdorn gehalten ist, sind die durch das Umformwerkzeug während des Einformens verursachten Torsionskräfte nahe dieser Stirnseite vergleichsweise gering, während sie mit zunehmendem Abstand des Umformwerkzeuges von der Einspannstelle zunehmen. Um eine besonders gleichmäßige Belastung der Werkzeugverzahnung während des gesamten Umformvorganges zu gewährleisten, wird bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens deshalb zusätzlich vorgeschlagen, das vom Anschlagelement in Umfangsrichtung der Vorform erzeugte Drehmoment zu erhöhen, je näher das Umformwerkzeug an das Anschlagelement heranbewegt ist. Auf diese Weise wird erreicht, dass die während des Umformens bei der Relativbewegung des Umformwerkzeuges bezüglich des Werkzeugdorns in Richtung des Anschlagelementes zunehmenden Torsionskräfte durch Erhöhen des vom Anschlagelement verursachten Gegendrehmomentes auf einem zulässigen Maß gehalten werden.There the preform usually held near its one end face on the tool thorn, are the through the forming tool during torsional forces caused by the forming near this end face comparatively low while They with increasing distance of the forming tool from the clamping point increase. To a particularly uniform load of the tool teeth during the to ensure the entire forming process, is in a preferred embodiment the method according to the invention therefore additionally proposed that the stop element in the circumferential direction of the preform to increase generated torque the nearer the forming tool is moved up to the stop element. In this way is achieved during the the forming during the relative movement of the forming tool with respect to the Tool mandrel in the direction of the stop element increasing torsional forces Increase the counter-torque caused by the stop element on a permissible Measured become.

Bei dieser Ausführungsform des Verfahrens wird ferner vorgeschlagen, das vom Anschlagelement erzeugte Drehmoment mit geringer werdendem Abstand des Umformwerkzeuges zum Anschlagelement linear oder auch progressiv zu erhöhen, um die vom Anschlagelement erzeugte Torsionsspannung gezielt an die während des Einformens entstehenden Torsionskräfte anpassen zu können.at this embodiment of the method is also proposed that of the stop element generated torque with decreasing distance of the forming tool to increase the stop element linearly or progressively to the torsional stress generated by the stop element targeted to the while Adjusting the torsional forces arising from the forming.

Das vom Anschlagelement in Umfangsrichtung der Vorform erzeugte Drehmoment wird vorzugsweise in Abhängigkeit bekannter Umformparameter wie dem Werkstoff, dem Umformgrad und Ähnlichem geregelt.The Torque generated by the stop element in the circumferential direction of the preform is preferably dependent known forming parameters such as the material, the degree of deformation and the like regulated.

Bei der Erzeugung bestimmter Innenprofile am Werkstück, beispielsweise bei der Fertigung von Innen-Schrägverzahnungen, wird ferner vorgeschlagen, ein hülsenförmiges Anschlagelement zu verwenden, das ein Innenprofil aufweist, mit dem das Anschlagelement mit einem Abschnitt des am Werkzeugdorn ausgebildeten Außenprofils in Eingriff gebracht wird. Während des Einformens wird das Anschlagelement relativ zum Werkzeugdorn um die Rotationsachse derart gedreht, dass das Anschlagelement mit seinem Innenprofil unter Vorspannung am Außenprofil des Werkzeugdorns anliegt. In diesem Fall wird mit dem Anschlagelement nicht nur in Umfangsrichtung der Vorform gezielt ein Drehmoment erzeugt, sondern gleichzeitig die Werkzeugverzahnung des Außenprofils des Werkzeugdorns während des Einformens abgestützt, wodurch insbesondere bei hohen Umformkräften ein Ausbrechen der Werkzeugverzahnung am Außenprofil des Werkzeugdorns verhindert wird.at the production of certain internal profiles on the workpiece, for example in the Manufacture of internal helical gears, is also proposed, a sleeve-shaped stop element to use, which has an inner profile, with which the stop element with a portion of the outer profile formed on the tool mandrel is engaged. While the forming is the stop element relative to the tool mandrel rotated around the axis of rotation such that the stop element with its inner profile under bias on the outer profile of the tool mandrel is applied. In this case, with the stopper element not only in Circumferential direction of the preform selectively generates a torque, but at the same time the tool teeth of the outer profile of the tool mandrel during the Shaping supported, whereby, in particular at high forming forces breaking out of the tool teeth on the outer profile of the tool mandrel is prevented.

Bei einer weiter bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird ferner vorgeschlagen, die in Längsrichtung der Vorform vom Anschlagelement erzeugte Vorspannkraft während Einfor mens zu erhöhen, je näher das Umformwerkzeug an das Anschlagelement heranbewegt ist. Auf diese Weise wird erreicht, dass das in axialer Richtung fließende Material abgestützt und in radialer Richtung umgelenkt wird, damit die Werkzeugverzahnung am Außenprofil des Werkzeugdorns auch nahe dem Anschlagelement vollständig mit Material ausgefüllt wird.at a further preferred embodiment of the method is also proposed in the longitudinal direction the preform generated by the stop element biasing force during Einfor mens to increase, the nearer the forming tool is moved up to the stop element. To this It is achieved that the material flowing in the axial direction is supported and is deflected in the radial direction, so that the tool teeth on the outer profile the tool mandrel also near the stop element completely with Material filled out becomes.

Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Drückwalzvorrichtung, die insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgelegt ist. Bei der erfindungsgemäßen Drückwalzvorrichtung, wie sie im Patentanspruch 9 angegeben ist, ist gleichfalls ein Werkzeugdorn mit einem Außenprofil zum Ausformen der Vorform, ein Umformwerkzeug sowie ein Anschlagelement vorgesehen. Zur Erzeugung des Drehmomentes an der Vorform ist an der erfindungsgemäßen Drückwalzvorrichtung eine Betätigungseinrichtung vorgesehen, durch welche das Anschlagelement in Umfangsrichtung der Vorform um die Rotationsachse relativ zum Werkzeugdorn verstellbar ist. Mit Hilfe der Betätigungseinrichtung kann das Anschlagelement relativ zum Werkzeugdorn verstellt werden, um den zur Erzeugung des Drehmomentes gewünschten Versatz des Anschlagelementes zu der am Werkzeugdorn gespannten Vorform einzustellen.According to a further aspect, the invention relates to a flow-forming device, which is designed in particular for carrying out the method according to the invention. In the flow-forming device according to the invention, as described in claim 9 is also indicated, a tool mandrel with an outer profile for forming the preform, a forming tool and a stop element is also provided. To generate the torque at the preform, an actuating device is provided on the flow-forming device according to the invention, by means of which the stop element in the circumferential direction of the preform about the rotation axis is adjustable relative to the tool mandrel. With the aid of the actuating device, the stop element can be adjusted relative to the tool mandrel in order to set the desired offset for generating the torque offset of the stop element to the tensioned on the tool mandrel preform.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Drückwalzvorrichtung weist die Betätigungseinrichtung eine Antriebseinheit auf, die durch ein Übertragungselement mit dem Anschlagelement gekoppelt ist, um das Anschlagelement um die Rotationsachse zu rotieren. Als Antriebseinheit wird hierzu beispielsweise ein elektrisch angesteuerter Servomotor oder auch ein Hydraulikmotor eingesetzt, mit dem die gewünschte Drehbewegung des Anschlagelementes eingestellt werden kann. Alternativ kann als Betätigungseinrichtung auch eine Brems einheit eingesetzt werden, die bei einem rotatorisch angetriebenen Werkzeugdorn das vom Werkzeugdorn mitangetriebene bzw. mitgeführte Anschlagelement zur Erzeugung des Drehmomentes gezielt abbremst.at a preferred embodiment the flow-forming device has the actuator a drive unit, which by a transmission element with the Stop element is coupled to the stop element about the axis of rotation rotate. As a drive unit for this purpose, for example, an electric operated servo motor or a hydraulic motor used, with the one you want Rotary movement of the stop element can be adjusted. alternative can act as an actuator also a brake unit are used, which in a rotary driven mandrel which is driven by the tool mandrel or entrained Stop element selectively decelerates to generate the torque.

Als Übertragungselement wird bei einer bevorzugten Weiterbildung der Ausführungsform ein Zahnriemen verwendet, der mit einem an der Antriebseinheit vorgesehenen Ritzel und mit einer am Anschlagelement ausgebildeten Verzahnung in Eingriff steht. Durch die Verwendung des Zahnriemens ist es möglich, bereits bestehende Drückwalzvorrichtung ohne großen Aufwand nachzurüsten. Darüber hinaus besteht auch die Möglichkeit, das Anschlagelement, so fern gewünscht, von der Antriebseinheit ohne großen Aufwand zu entkoppeln.As a transmission element is in a preferred embodiment of the embodiment a toothed belt used with a provided on the drive unit Pinion and with a formed on the stop element teeth engaged. By using the timing belt, it is possible already existing flow-forming device without big ones Retrofit effort. Furthermore there is also the possibility the stop element, so far desired, from the drive unit without great effort to decouple.

Alternativ wird als Übertragungselement ein mit dem Antriebsritzel der Antriebseinheit in Eingriff stehendes Zahnrad eine Getriebeeinheit verwendet, die ihrerseits mit einer am Anschlagelement ausgebildeten Verzahnung in Eingriff steht. Als Getriebeeinheit wird beispielsweise ein einziges Zahnrad verwendet, das das Antriebsritzel der Antriebseinheit unmittelbar mit der am Anschlagelement ausgebildeten Verzahnung koppelt. Alternativ ist es auch möglich, die Getriebeeinheit als Unter- oder Übersetzungsgetriebe auszubilden, das aus mehreren, gegebenenfalls auch schaltbaren Zahnrädern aufgebaut ist.alternative becomes as a transfer element a with the drive pinion of the drive unit engaged Gear used a gear unit, which in turn with a formed on the stop element toothing is engaged. When Gear unit is used, for example, a single gear, that the drive pinion of the drive unit directly with the am Stop element trained teeth coupled. Alternatively it is it also possible to design the transmission unit as a lower or a transmission gear, composed of several, possibly also switchable gears is.

Bei einer alternativen Ausführungsform der Drückwalzvorrichtung wird als Betätigungseinrichtung mindestens ein am Anschlagelement oder am Werkzeugdorn vorgesehener Führungszapfen verwendet, der in einer am Werkzeugdorn oder am Anschlagelement ausgebildeten Nut geführt ist. Die Nut ist dabei so ausgebildet, dass das Anschlagelement bei einer Verschiebung entlang dem Werkzeugdorn eine rotatorische Bewegung bezüglich des Werkzeugdorns ausführt, wodurch in der am Werkzeugdorn gespannten Vorform die gewünschte Torsionsspannung erzeugt wird.at an alternative embodiment the flow-forming device is used as an actuator at least one provided on the stop element or the tool mandrel spigot used in one of the tool mandrel or on the stop element trained groove led is. The groove is designed so that the stop element at a displacement along the tool mandrel a rotational movement in terms of performs the tool mandrel, whereby in the preloaded on the tool mandrel the desired torsional stress is produced.

Die Nut kann bei dieser Ausführungsform der Betätigungseinrichtung schräg oder auch kurvenförmig ausgebildet sein.The Groove can in this embodiment the actuator aslant or even curved be educated.

Des Weiteren wird bei einer dritten möglichen Ausführungsform der Drückwalzvorrichtung vorgeschlagen, als Betätigtungseinrichtung eine das Anschlagelement mit dem Werkzeugdorn koppelnde Federanordnung zu verwenden, deren Federkraft in Umfangsrichtung des Anschlagelementes derart wirkt, dass die Federkraft mit zunehmender Verdrehung des Anschlagelementes relativ zur Federanordnung linear oder progressiv zunimmt. Die Verwendung einer Federanordnung als Betätigungseinrichtung ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der Werkzeugdorn in Rotation versetzt wird, wobei das unter Vorspannung an der Vorform anliegende Anschlagelement mitgenommen wird. Kommt es während des Drückwalzens zur Bildung von Torsionsspannungen an der Vorform wird das Anschlagelement gegen die Kraft der Federanordnung bezüglich des Werkzeugdorns ausgelenkt. Mit zunehmender Verdrehung des Anschlagelementes relativ zur Federanordnung nimmt jedoch die Federkraft linear bzw. progressiv zu, so dass mit zunehmender durch das Drückwalzen erzeugter Torsionsspannung in der Vorform auch das vom Anschlagelement erzeugte Gegendrehmoment zunimmt. Durch die Verwendung der Federanordnung als Betätigungseinrichtung wird also ein unmittelbar von den tatsächlich wirkenden Umformbedingungen abhängiges Gegendrehmoment vom Anschlagelement erzeugt, durch das die gewünschten Gegentorsionsspannungen entstehen.
α Furthermore, it is proposed in a third possible embodiment of the flow-forming device to use as an actuating device a stop element with the tool mandrel coupling spring arrangement whose spring force in the circumferential direction of the stop element acts such that the spring force increases linearly or progressively with increasing rotation of the stop element relative to the spring arrangement. The use of a spring arrangement as an actuating device is particularly advantageous when the tool mandrel is set in rotation, wherein the biasing element abutting the preform stop element is entrained. If, during the spin forming, formation of torsional stresses occurs on the preform, the stop element is deflected against the force of the spring arrangement with respect to the tool mandrel. With increasing rotation of the stop element relative to the spring arrangement, however, the spring force increases linearly or progressively, so that increases with increasing produced by the spinning pressure torsional stress in the preform and the reaction torque generated by the stop element. By using the spring arrangement as an actuating device, a counter torque directly dependent on the actual forming conditions is thus generated by the abutment element, which produces the desired counter torsional stresses.
α

Um die in axialer Richtung des Werkzeugdorns wirkenden Vorspannkräfte des Anschlagelementes variieren zu können, wird ferner vorgeschlagen, das Anschlagelement in Längsrichtung des Werkzeugdorns verschieblich zu lagern, und durch eine Spannvorrichtung in Richtung des freien Endes des Werkzeugdorns vorspannbar zu gestalten. Dadurch ist es möglich, entsprechend den tatsächlichen Umformbedingungen während des Drückwalzens die Vorspannkräfte des Anschlagelementes in axialer Richtung einzustellen.Around acting in the axial direction of the tool mandrel biasing forces of the Stop element to vary, is also proposed, the stop element in the longitudinal direction to store the tool mandrel displaceable, and by a clamping device to make biased in the direction of the free end of the tool mandrel. This makes it possible according to the actual forming conditions while of the spin-rolling the preload forces Adjust the stop element in the axial direction.

Um ein Durchrutschen der Vorform bezüglich des Anschlagelementes während des Drückwalzens zu verhindern, wird bei einer bevorzugten Ausführungsform der Drückwalzvorrichtung ferner vorgeschlagen, die mit der Vorform in Berührung kommende Stirnseite des Anschlagelementes aufzurauhen, zu rändeln oder mit einer Verzahnung zu versehen, die beim Einspannen der Vorform mit der Vorform in Eingriff kommt.In order to prevent slippage of the preform with respect to the stop member during the flow-forming, is in a preferred Ausfüh tion form of the flow-forming device further proposed to roughen the front face of the stop element coming into contact with the preform, to knurl or provided with a toothing, which engages with the preform during clamping of the preform.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand dreier Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:following the invention with reference to three embodiments with reference closer to the drawing explained. Show:

1 eine Schnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer Drückwalzvorrichtung mit einem verstellbaren Anschlagelement; 1 a sectional view of a first embodiment of a flow-forming device with an adjustable stop element;

2 eine Schnittansicht eines zum ersten Ausführungsbeispiel ähnlichen zweiten Ausführungsbeispiels einer Drückwalzvorrichtung, bei der das Anschlagelement eine mit der Außenverzahnung eines Werkzeugdorns in Eingriff stehende Innenverzahnung aufweist; 2 a sectional view of a similar to the first embodiment of a second embodiment of a flow-forming device, wherein the stop element has a standing with the external teeth of a tool mandrel engaging internal teeth;

3 eine Schnittansicht der in 2 gezeigten Drückwalzvorrichtung entlang der Schnittlinie A-A in 2; 3 a sectional view of in 2 shown flow-rolling device along the section line AA in 2 ;

4 eine Schnittansicht eines dritten Ausführungsbeispiels einer Drückwalzvorrichtung, bei der als Betätigungseinrichtung für das Anschlagelement ein in eine Nut eingreifender Führungszapfen verwendet wird; und 4 a sectional view of a third embodiment of a flow-forming device, wherein the actuating element for the stop element, a groove engaging in a guide pin is used; and

5 eine Draufsicht auf die Nut mit darin geführtem Führungszapfen. 5 a plan view of the groove with guided guide pin.

1 zeigt eine Schnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer Drückwalzvorrichtung 10. Die Drückwalzvorrichtung 10 weist einen Werkzeugdorn 11 auf, dessen nicht dargestelltes Ende in bekannter Weise an einem Rotationsantrieb der Drückwalzvorrichtung 10 angeflanscht ist. Am in 1 rechts dargestellten freien Ende des Werkzeugdorns 11 ist an dessen Außenumfangsfläche eine als Werkzeugverzahnung dienende Außenverzahnung 12 ausgebildet, mit der, wie später noch erläutert wird, das gewünschte Innenprofil im betreffenden Werkstück ausgeformt wird. 1 shows a sectional view of a first embodiment of a flow-forming device 10 , The flow-forming device 10 has a tool mandrel 11 on, whose end not shown in a known manner to a rotary drive of the flow-forming device 10 is flanged. At the in 1 right hand illustrated free end of the tool mandrel 11 is on its outer peripheral surface serving as a tool toothing external teeth 12 formed, with, as will be explained later, the desired inner profile is formed in the relevant workpiece.

Vom Werkzeugdorn 11 steht konzentrisch zu dessen Rotationsachse R ein Zentrierdorn 13 von der Stirnseite des Werkzeugdorns 11 ab. Der Zentrierdorn 13 dient zum Ausrichten und Zentrieren eines Andrückelementes 14, das in axialer Richtung der Rotationsachse R zwischen einer Freigabestellung, in der es beabstandet zur Stirnseite des Werkzeugdorns 11 angeordnet ist, und einer Spannstellung bewegt werden kann, in der das Andrückelement 14 eine Vorform 15 an der Stirnseite des Werkzeugdorns 11 verspannt und sichert.From the tool thorn 11 is concentric with the axis of rotation R a centering mandrel 13 from the front of the tool mandrel 11 from. The centering pin 13 serves for aligning and centering a pressing element 14 in the axial direction of the axis of rotation R between a release position in which it is spaced from the end face of the tool mandrel 11 is arranged, and a clamping position can be moved, in which the pressure element 14 a preform 15 on the front side of the tool mandrel 11 tense and secure.

Des Weiteren weist die Drückwalzvorrichtung 10 ein auf den Werkzeugdorn 11 aufgeschobenes, hülsenförmiges Anschlagelement 16 auf, das an seinem dem Andrückelement 14 abgewandten Ende an Druckbolzen 17 einer in einem Gehäuse 18 aufgenommenen, nicht dargestellten Spannvorrichtung, beispielsweise einer Tellerfederanordnung, anliegt.Furthermore, the flow-forming device 10 one on the tool thorn 11 deferred, sleeve-shaped stop element 16 on, that at its the pressing element 14 opposite end to pressure pin 17 one in a housing 18 recorded, not shown tensioning device, such as a disc spring assembly, is applied.

Am anderen Ende des Anschlagelementes 16 weist das Anschlagelement 16 einen Abschnitt 19 größeren Innendurchmessers auf, mit dem das Anschlagelement 16 über die am Werkzeugdorn 11 ausgebildete Außenverzahnung 12 geschoben werden kann, ohne dass das Anschlagelement 16 mit der Außenverzahnung 12 in Berührung kommt. An der Stirnseite 20 des Anschlagelementes 16 ist eine nicht dargestellte Verzahnung ausgebildet, deren Zweck später noch erläutert wird. Die Stirnseite 20 des Anschlagelementes 16 geht in einen sich kegelförmig erweiternden Mantelabschnitt 21 über, der seinerseits in einen zylindrischen Abschnitt des Anschlagelementes 16 ausläuft.At the other end of the stop element 16 has the stop element 16 a section 19 larger inside diameter, with the stop element 16 over the at the tool thorn 11 trained external toothing 12 can be pushed without the stopper element 16 with the external teeth 12 comes into contact. At the front 20 the stop element 16 a not shown toothing is formed, whose purpose will be explained later. The front side 20 the stop element 16 goes into a conically widening shell section 21 about, in turn, in a cylindrical portion of the stop element 16 expires.

Als Umformwerkzeug werden bei der dargestellten Drückwalzvorrichtung 10 mehrere Wälzkörper 22 verwendet, die sich gleichmäßig verteilt an einem in einem Werkzeugträger 23 gehaltenen Außenring 24 abstützen. Die Wälzkörper 22 verlaufen unter einem vorgegebenen Winkel bezüglich der Rotationsachse R des Werkzeugdorns 11 geneigt, wobei die Neigungswinkel der Wälzkörper 22 in etwa dem Kegelwinkel entsprechen, mit dem der kegelförmig erweiterte Mantelabschnitt 21 des Anschlagelementes 16 bezüglich der Rotationsachse R verläuft. Die Wälzkörper 22 sind in bekannter Weise mit Hilfe eines Tragkörpers 25 mit daran angeschraubten Halteelementen 26 gegen Herausfallen aus dem Werkzeugträger 23 gesichert. An Stelle des gezeigten Umformwerkzeuges kann beispielsweise auch eine einzelne Drückrolle verwendet werden.As a forming tool are in the flow-forming device shown 10 several rolling elements 22 used, which distributes itself evenly on one in a tool carrier 23 held outer ring 24 support. The rolling elements 22 extend at a predetermined angle with respect to the axis of rotation R of the tool mandrel 11 inclined, with the inclination angle of the rolling elements 22 correspond approximately to the cone angle, with which the conically expanded shell section 21 the stop element 16 with respect to the axis of rotation R runs. The rolling elements 22 are in a known manner by means of a supporting body 25 with it screwed on holding elements 26 against falling out of the tool carrier 23 secured. Instead of the forming tool shown, for example, a single spinning roller can be used.

Wie 1 ferner zu entnehmen ist, ist nahe der Druckbolzen 17 am Außenumfang des Anschlagelementes 16 eine Verzahnung 27 ausgebildet, die mit einem gestrichelt dargestellten Zahnriemen 28 einer Betätigungseinrichtung in Eingriff steht. Der Zahnriemen 28 steht seinerseits mit einem nicht dargestellten Antriebsritzel eines Stellmotors der Betätigungseinrichtung in Eingriff. Mit Hilfe des Zahnriemens 28 der Betätigungseinrichtung ist es möglich, das Anschlagelement 16, das unter einer Vorspannung von gegebenenfalls mehreren 100 kN an der Stirnseite der Vorform 15 anliegt und diese gegen das Andrückelement 14 drückt, bezüglich des Andrückelementes 14 in Umfangsrichtung der Vorform 15 zu verdrehen.As 1 it can also be seen is close to the pressure pin 17 on the outer circumference of the stop element 16 a gearing 27 formed, with a toothed belt shown in dashed lines 28 an actuating device is engaged. The timing belt 28 is in turn with a drive pinion, not shown, a servomotor of the actuator in engagement. With the help of the toothed belt 28 the actuator, it is possible, the stop element 16 which is under a prestress of optionally several 100 kN at the face of the preform 15 is applied and this against the pressure element 14 pushes, with respect to the pressure element 14 in the circumferential direction of the preform 15 to twist.

Zum Drückwalzen wird zunächst das Andrückelement 14 in seine Freigabestellung bewegt und anschließend die gegebenenfalls topfförmig tiefgezogene Vorform 15 auf den Werkzeugdorn 11 aufgeschoben. Anschließend wird das Andrückelement 14 in seine Spannstellung bewegt, in der es die Vorform 15 gegen die Stirnseite des Werkzeugdorns 11 drückt, wobei die Vorform 15 gleichzeitig mit der Stirnseite ihres topfförmigen Randabschnittes an der Stirnseite 20 des Anschlagelementes 16 zur Anlage kommt und dieses gegen die Kraft der nicht dargestellten Spanneinrichtung verlagert. Anschließend wird der Werkzeugdorn 11 gemeinsam mit dem Anschlagelement 16 und dem Andrückelement 14 in Drehung versetzt, während gleichzeitig der Werkzeugträger 23 ausgehend vom Andrückelement 14 in Richtung des Anschlagelementes 16 entlang der Rotationsachse R bewegt wird. Dabei kommen die Wälzkörper 22 des Werkzeugträgers 23 mit der Vorform 15 in Berührung, wobei das Material der Vorform 15 in die Außenverzahnung 12 des Werkzeugdorns 11 derart gedrückt wird, dass die Innenverzahnung in der Vorform 15 ausgebildet wird. Während des Drückwalzvorganges verhindert das an der Stirnseite der Vorform 15 anliegende Anschlagelement 16 zumindest teilweise ein axiales F1ießen des Materials der Vorform 15 in Richtung der Rotationsachse R, so dass das Material durch die Drückkraft der Wälzkörper 22 in die Außenverzahnung 12 des Werkzeugdorns 11 fließt. Um dennoch ein axiales Fließen des Materials zu ermöglichen, ist das Anschlagelement 16 verschieblich angeordnet und kann gegen die Kraft der nicht dargestellten Spannvorrichtung verlagert werden.For spin forming, the Andrü ckelement 14 moved into its release position and then optionally cup-shaped deep-drawn preform 15 on the tool thorn 11 postponed. Subsequently, the pressing element 14 moved to its clamping position in which it is the preform 15 against the front side of the tool mandrel 11 presses, taking the preform 15 simultaneously with the front side of its cup-shaped edge portion on the front side 20 the stop element 16 comes to rest and this moves against the force of the clamping device, not shown. Subsequently, the tool mandrel 11 together with the stop element 16 and the pressure element 14 rotated while at the same time the tool carrier 23 starting from the pressure element 14 in the direction of the stop element 16 along the rotation axis R is moved. This is where the rolling elements come 22 of the tool carrier 23 with the preform 15 in contact with the material of the preform 15 in the external teeth 12 of the tool mandrel 11 is pressed so that the internal teeth in the preform 15 is trained. During the flow-forming process, this prevents the front of the preform 15 fitting stop element 16 at least partially an axial F1ießen the material of the preform 15 in the direction of the axis of rotation R, so that the material by the pressing force of the rolling elements 22 in the external teeth 12 of the tool mandrel 11 flows. In order to still allow axial flow of the material, the stopper element 16 arranged displaceably and can be displaced against the force of the tensioning device, not shown.

Durch die von den Wälzkörpern 22 verursachten Umformkräfte, kommt es zur Ausbildung von Torsionsspannungen in der Vorform 15. Je weiter das Umformwerkzeug mit seinen Wälzkörpern 22 vom Andrückelement 14 wegbewegt ist, führen die Umformkräfte aufgrund des zunehmenden Abstandes der betreffenden Umformstelle zum Einspannpunkt zu einer kontinuierlichen Zunahme der Torsionsspannungen in der Vorform 15.By the of the rolling elements 22 caused forming forces, it comes to the formation of torsional stresses in the preform 15 , The further the forming tool with its rolling elements 22 from the pressure element 14 moved away, the forming forces due to the increasing distance of the respective Umformstelle to the clamping point to a continuous increase of the torsional stresses in the preform 15 ,

Um ein zu starkes Tordieren der Vorform 15 zu vermeiden, wird nun das Anschlagelement 16 von der Betätigungseinrichtung mit Hilfe des Zahnriemens 28 bezüglich des Andrückelementes 14 um die Rotationsachse R so verdreht, dass die in der Vorform 15 durch das Drückwalzen entstehenden Torsionskräfte durch das entgegenwirkende Drehmoment und die dadurch verursachten entgegenwirkenden Torsionsspannungen zumindest teilweise ausgeglichen werden. Dabei verhindert die an der Stirnseite 20 des Anschlagelementes 16 ausgebildete Verzahnung, die mit der Stirnseite der Vorform 15 in Eingriff steht, ein Durchrutschen des Anschlagelementes 16 bezüglich der Vorform 15. Das Anschlagelement 16 bewirkt also ein Gegendrehmoment, das der durch die Wälzkörper 22 verursachten Verdrillung der Vorform 15 entgegenwirkt, so dass eine übermäßige Belastung der Abschnitte der Außenverzahnung 12, insbesondere nahe der Stirnseite der Vorform 15 verhindert wird.Too strong a twisting of the preform 15 to avoid, now becomes the stop element 16 from the actuator by means of the toothed belt 28 with respect to the pressure element 14 twisted around the axis of rotation R so that the in the preform 15 torsional forces resulting from spin forming are at least partially compensated by the counteracting torque and the counteracting torsional stresses caused thereby. This prevents the on the front side 20 the stop element 16 formed toothing, with the front side of the preform 15 is engaged, slipping of the stop element 16 concerning the preform 15 , The stop element 16 So causes a counter torque, which by the rolling elements 22 caused twisting of the preform 15 counteracts, causing excessive stress on the sections of external teeth 12 , in particular near the front of the preform 15 is prevented.

Da die durch das Drückwalzen entstehenden Torsionskräfte mit zunehmendem Abstand des Umformwerkzeuges, d.h. der Wälzkörper 22, vom Andrückelement 14 zunehmen, wird das von der Betätigungseinrichtung erzeugte Gegendrehmoment, das durch das Anschlagelement 16 auf die Vorform 15 übertragen wird, gleichfalls linear oder, so fern dies erforderlich ist, auch progressiv durch die Steuerung des nicht dargestellten Stellmotors erhöht.Since the torsional forces resulting from the spin forming with increasing distance of the forming tool, ie the rolling elements 22 , from the pressure element 14 increase, the reaction torque generated by the actuator, by the stop element 16 on the preform 15 is transmitted, also linear or, as far as it is necessary, and progressively increased by the control of the servo motor, not shown.

Bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel der Drückwalzvorrichtung 10 wurde eine topfförmig ausgebildete Vorform 15 verwendet. Alternativ ist es auch möglich, anfänglich eine Ronde am Werkzeugdorn 11 einzuspannen, die durch eine entsprechend gestaltete Drückrolle zunächst in eine Topfform gewalzt wird.In the previously described embodiment of the flow-forming device 10 became a pot-shaped preform 15 used. Alternatively, it is also possible initially a blank on the tool mandrel 11 clamped, which is first rolled by a suitably designed spinning roller in a cup shape.

In den 2 und 3 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel einer Drückwalzvorrichtung 30 gezeigt, deren Aufbau im Wesentlichen dem Aufbau der Drückwalzvorrichtung 10 entspricht, so dass identische Bauteile mit identischen Bezugszeichen bezeichnet sind. Der einzige Unterschied der Drückwalzvorrichtung 30 zu der zuvor beschriebenen Drückwalzvorrichtung 10 besteht in dem verwendeten Anschlagelement 31.In the 2 and 3 is an alternative embodiment of a flow-forming device 30 whose construction is essentially the structure of the flow-forming device 10 corresponds, so that identical components are denoted by identical reference numerals. The only difference of the flow-forming device 30 to the flow-forming device described above 10 consists in the stop element used 31 ,

Das Anschlagelement 31 entspricht im Wesentlichen dem zuvor beschriebenen Anschlagelement 16, wobei jedoch an dem Abschnitt 32 größeren Durchmessers eine Innenverzahnung 33 ausgebildet ist, die komplementär zu der am Werkzeugdorn 11 ausgebildeten Außenverzahnung 12 ausgebildet ist und mit dieser in Eingriff steht, wie 3 zeigt, wenn das Anschlagelement 31 an der Vorform 15 anliegt. Auch bei dem zweiten Ausführungsbeispiel weist die Drückwalzvorrichtung 30 eine Betätigungseinrichtung auf, die mit Hilfe des Zahnriemens 28 das Anschlagelement 31 relativ zum Andrückelement 14 um die Rotationsachse R verdrehen kann. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist jedoch ein relatives Verdrehen des Anschlagelementes 31 zum Andrückelement 14 nur so weit möglich, als es die miteinander in Eingriff stehenden Verzahnungen 12 und 33 zulassen. Das Anschlagelement 31 erfüllt folglich bei der Drückwalzvorrichtung 30 zusätzlich die Aufgabe, an den einzelnen Zähnen der Außenverzahnung 12 des Werkzeugdorns 11 Stützkräfte zu erzeugen, die die einzelnen Zähne der Außenverzahnung 12 beim Drückwalzen abstützen, während das Anschlagelement 31 gleichzeitig ein entsprechendes Drehmoment an der Vorform 15 bewirkt, durch das ein Verdrillen der Vorform 15 während des Drückwalzens zumindest teilweise verhindert ist.The stop element 31 essentially corresponds to the abutment element described above 16 , but where on the section 32 larger diameter internal teeth 33 is formed, which is complementary to the tool on the mandrel 11 trained external toothing 12 is formed and engaged with this, such as 3 shows when the stopper element 31 at the preform 15 is applied. Also in the second embodiment, the flow-forming device 30 an actuator on, with the help of the toothed belt 28 the stop element 31 relative to the pressure element 14 can rotate about the rotation axis R. In this embodiment, however, is a relative rotation of the stop element 31 to the pressure element 14 only as far as possible, as it the intermeshing teeth 12 and 33 allow. The stop element 31 thus fulfills in the flow-forming device 30 In addition, the task on the individual teeth of the external teeth 12 of the tool mandrel 11 To generate supporting forces, which are the individual teeth of the external toothing 12 support during spin forming, while the stop element 31 at the same time a corresponding torque at the preform 15 caused by a twisting of the preform 15 is at least partially prevented during the spin rolling.

In den 4 und 5 ist ein drittes Ausführungsbeispiel einer Drückwalzvorrichtung 14 nach der Erfindung offenbart. Der Aufbau der Drückwalzvorrichtung 40 entspricht gleichfalls im Wesentlichen dem Aufbau der Drückwalzvorrichtung 10, so dass identische Bauteile mit identischen Bezugszeichen bezeichnet sind. Einziger Unterschied der Drückwalzvorrichtung 40 gegenüber der Drückwalzvorrichtung 10 besteht in dem verwendeten Anschlagelement 41 und der gemeinsam mit dem Anschlagelement 41 verwendeten Betätigungseinrichtung 42. So weist die Betätigungseinrichtung 42 mehrere, gleichmäßig über den Umfang des Anschlagelementes 41 verteilte, an diesem befestigte Führungszapfen 43 auf, von denen in 4 aus Darstellungsgründen nur ein Führungszapfen 43 zu sehen ist. Jeder Führungszapfen 43 ragt radial nach innen in die Zentralbohrung des hülsenförmigen Anschlagelementes 41 in eine von mehreren an der Mantelfläche des Werkzeugdorns 44 ausgebildeten Stellnuten 45.In the 4 and 5 is a third embodiment of a flow-forming device 14 disclosed according to the invention. The structure of the flow-forming device 40 also corresponds substantially to the structure of the flow-forming device 10 , so that identical components are denoted by identical reference numerals. Only difference of the flow-forming device 40 opposite the flow-forming device 10 consists in the stop element used 41 and the one together with the stop element 41 used actuator 42 , So has the actuator 42 several, evenly over the circumference of the stop element 41 distributed, attached to this guide pin 43 on, of which in 4 for illustrative purposes, only one guide pin 43 you can see. Every guide pin 43 projects radially inwardly into the central bore of the sleeve-shaped stop element 41 in one of several on the lateral surface of the tool mandrel 44 trained parking grooves 45 ,

Wie 5 zeigt, in der eine der Stellnuten 45 in Draufsicht gezeigt ist, verlaufen die Stellnuten 45 unter einem Winkel α schräg zur Längsrichtung der Rotationsachse R, so dass bei einem Verschieben des Anschlagelementes 41 entlang des Werkzeugdorns 44 das Anschlagelement 41 durch die in den Stellnuten 45 aufgenommenen Führungszapfen 43 um die Rotationsachse R verdreht wird.As 5 shows, in the one of the Stellnuten 45 shown in plan view, run the parking grooves 45 at an angle α obliquely to the longitudinal direction of the axis of rotation R, so that upon displacement of the stop element 41 along the tool mandrel 44 the stop element 41 through the in the parking grooves 45 received guide pin 43 is rotated about the rotation axis R.

Wird nun während des Drückwalzens die Vorform 15 axial gelängt, bewirkt die axiale Längung der Vorform 15 in Richtung der Rotationsachse R eine Verlagerung des Anschlagelementes 41 gegen die Kraft der nicht dargestellten Spannvorrichtung. Durch die Verlagerung des Anschlagelementes 41 entlang dem Werkzeugdorn 44 wird das Anschlagelement 41 durch die mit den Stellnuten 45 in Eingriff stehenden Führungszapfen 43 relativ zu dem Andrückelement 14 verdreht, so dass an der Vorform 15 entsprechende Torsionsspannungen entstehen, die den während des Drückwalzens verursachten Torsionskräften entgegenwirken.Will now during the spin-forming the preform 15 elongated axially causes the axial elongation of the preform 15 in the direction of the axis of rotation R, a displacement of the stop element 41 against the force of the tensioning device, not shown. By the displacement of the stop element 41 along the tool thorn 44 becomes the stopper element 41 through the with the parking grooves 45 engaged guide pin 43 relative to the pressing element 14 twisted so that at the preform 15 corresponding torsional stresses arise, which counteract the torsional forces caused during the spin-rolling.

Bei einer Abwandlung des in den 4 und 5 gezeigten Ausführungsbeispiels verlaufen die Stellnuten 45 kurvenförmig, so dass mit zunehmender axialer Verschiebung des Anschlagelementes 41 das von diesem erzeugte Gegendrehmoment entsprechend überproportional zunimmt.In a modification of the in 4 and 5 In the embodiment shown, the positioning grooves extend 45 curved, so that with increasing axial displacement of the stop element 41 the counter torque generated by this increases correspondingly disproportionately.

Claims

Method for spin forming a workpiece having an internal profile, in which - a preform ( 15 ) of the workpiece to a tool mandrel ( 11 ; 44 ) is tensioned in its longitudinal direction with an outer profile ( 12 ), - for forming the inner profile, a relative movement between the mandrel ( 11 ; 44 ) and a forming tool ( 22 ) about one with the longitudinal axis of the tool mandrel ( 11 ; 44 ) coinciding axis of rotation (R) is carried out, wherein the forming tool ( 22 ) the material of the tool mandrel ( 11 ; 44 ) tensioned preform ( 15 ) in the outer profile ( 12 ) of the tool mandrel ( 11 ; 44 ), and - the preform ( 15 ) with her to the tool thorn ( 11 ; 44 ) directed end face at least during the molding of the preform ( 15 ) in the outer profile ( 12 ) on a stop element ( 16 ; 31 ; 41 ), characterized in that the prestressed on the preform ( 15 ) abutting stop element (FIG. 16 ; 31 ; 41 ) for producing a circumferential direction of the preform ( 15 ) at this acting, defined torsional stress a defined torque on the preform ( 15 ) exercises.

Method according to claim 1, characterized in that the stop element ( 16 ; 31 ; 41 ) for generating the torque relative to the tool mandrel ( 11 ; 44 ) is twisted.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that the preform ( 15 ) during clamping on the tool mandrel ( 11 ; 44 ) simultaneously against the stop element ( 16 ; 31 ; 41 ) is stretched.

Method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the forming tool ( 22 ) during the forming a relative movement with respect to the tool mandrel ( 11 ; 44 ) along the axis of rotation ( 1 ) in the direction of the stop element ( 16 ; 31 ; 41 ) and that from the stop element ( 16 ; 31 ; 41 ) in the circumferential direction of the preform ( 15 ) is increased, the closer the forming tool ( 22 ) to the stop element ( 16 ; 31 ; 41 ) is moved up.

A method according to claim 4, characterized in that the torque with decreasing distance of the forming tool ( 22 ) to the stop element ( 16 ; 31 ; 41 ) is increased linearly or progressively.

Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the abutment element ( 16 ; 31 ; 41 ) in the circumferential direction of the preform ( 15 ) generated torque depending on the material and / or as a function of the degree of deformation and / or as a function of the moment of resistance of the preform ( 15 ) is regulated.

Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that a sleeve-shaped stop element ( 31 ) with an inner profile ( 33 ) is used, with the stop element ( 31 ) with a section of the outer profile ( 12 ) of the tool mandrel ( 11 ; 44 ) before molding or during of the molding is engaged, and that the stop element ( 31 ) relative to the mandrel ( 11 ; 44 ) is rotated about the axis of rotation (R) that the stop element ( 31 ) with its inner profile ( 33 ) under bias on the outer profile ( 12 ) of the tool mandrel ( 11 ; 44 ) is present.

Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the forming tool ( 22 ) during the forming a relative movement with respect to the tool mandrel ( 11 ; 44 ) along the axis of rotation (R) in the direction of the stop element ( 16 ; 31 ; 41 ) and that in the longitudinal direction of the preform ( 15 ) from the stop element ( 16 ; 31 ; 41 ) is increased, the closer the forming tool ( 22 ) to the stop element ( 16 ; 31 ; 41 ) is moved up.

Flow-forming device, in particular for carrying out a method according to one of claims 1 to 8, with - a tool mandrel ( 11 ; 44 ), on which an external profile ( 12 ) for forming an inner profile on a preform ( 15 ), - a forming tool ( 22 ) for molding material of the preform ( 15 ) in the outer profile ( 12 ) during a flow-forming operation, wherein the tool mandrel ( 11 ; 44 ) and the forming tool ( 22 ) relative to one another with respect to the longitudinal direction of the tool mandrel ( 11 ; 44 ) coincident rotation axis (R) are rotatable, and - one on the tool mandrel ( 11 ; 44 ) provided stop element ( 16 ; 31 ; 41 ) on which the preform ( 15 ) abuts at least during the spin-rolling, characterized in that - the stop element ( 16 ; 31 ; 41 ) is rotatably mounted relative to the tool mandrel and - that at the flow-forming device ( 10 ; 30 ; 40 ) an actuating device is provided, which with the stop element ( 16 ); 31 ; 41 ) cooperates such that the stop element ( 16 ; 31 . 41 ) during spin forming on the preform ( 15 ) exerts a torque.

Flow-forming device according to claim 9, characterized in that the actuating device has a drive unit, which by a transmission element ( 28 ) for rotating the stop element ( 16 ) about the axis of rotation (R) with the stop element ( 16 ) is coupled.

Flow-forming device according to claim 10, characterized in that the transmission element is a toothed belt ( 28 ), which is provided with a pinion provided on the drive unit and with a on the stop element ( 16 ) trained gearing ( 27 ) is engaged.

Flow-forming device according to claim 10, characterized in that the transmission element a with the drive pinion of the drive unit engaged Gear is a gear unit and that from at least one Gear formed gear unit with a formed on the stop element Gearing is engaged.

Flow-forming device according to claim 9, characterized in that the actuating device at least one on the stop element ( 41 ) or on the tool mandrel ( 41 ) provided guide pin ( 43 ), which in one of the tool mandrel ( 44 ) or on the stop element ( 41 ) formed groove ( 45 ) is guided such that the stop element ( 41 ) during a displacement along the tool mandrel ( 44 ) a rotational movement with respect to the tool mandrel ( 44 ).

Flow-forming device according to claim 13, characterized in that the groove ( 45 ) obliquely or curved with respect to the direction of displacement of the stop element ( 41 ) runs.

Flow-forming device according to claim 9, characterized in that the actuating device a spring assembly coupling the stop element to the tool mandrel whose spring force in the circumferential direction of the stop element in such a way acts that the spring force with increasing rotation of the stop element increases linearly or progressively relative to the spring arrangement.

Flow-forming device according to one of claims 9 to 15, characterized in that the stop element ( 16 ; 31 ; 41 ) in the longitudinal direction of the tool mandrel ( 11 ; 44 ) and displaceable by a tensioning device ( 17 ) in the direction of the free end of the tool mandrel ( 11 ; 44 ) is prestressed.

Flow-forming device according to one of claims 9 to 16, characterized in that on the tool mandrel ( 11 ) trained external profile ( 12 ) is a spur or a helical toothing and that the stop element ( 31 ) a correspondingly designed internal toothing ( 33 ), with which the stop element ( 31 ) with the tool on the mandrel ( 11 ) formed external toothing ( 12 ) is engageable.

Flow-forming device according to one of claims 9 to 17, characterized in that the stop element ( 16 ; 31 ; 41 ) at its with the preform ( 15 ) coming face ( 20 ) roughened, knurled or interlocked.