DE102009050277A1

DE102009050277A1 - Verfahren zur Erzeugung eines Innenprofils an der Innenwandung eines Hohlraumbereiches, insbesondere hohlzylindrischen Bereiches eines Halbzeuges, insbesondere Rohres und Verwendung eines Verfahrens zur Herstellung eines Laufes für Schusswaffen

Info

Publication number: DE102009050277A1
Application number: DE200910050277
Authority: DE
Inventors: Gerd Walther; Frank Dr. Walther
Original assignee: Lothar Walther Verwaltungsgesellschaft Mbh & Co KG; Lothar Walther Verwaltungsgmbh & Co KG
Current assignee: Lothar Walther Verwaltungsgesellschaft Mbh & Co KG; Lothar Walther Verwaltungsgmbh & Co KG
Priority date: 2009-10-21
Filing date: 2009-10-21
Publication date: 2011-05-19

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines Innenprofils an der Innenwandung eines durch eine Öffnung gebildeten Hohlraumbereiches eines Halbzeuges, insbesondere Rohres durch Druckumformung. Die Erfindung ist durch nachfolgend genannte Merkmale gekennzeichnet: Bereitstellung einer Formgebungseinrichtung, insbesondere Dorns mit einem, einen Formbereich beschreibenden Außenprofil als Negativ zum gewünschten Innenprofil mit zumindest Spielpassung gegenüber dem Innenumfang des Hohlraumbereiches in einem sich in Längsrichtung des Halbzeuges erstreckenden gewünschten Bearbeitungsbereich; ortsfeste Positionierung des Außenprofils der Formgebungseinrichtung im Bearbeitungsbereich des Hohlraumbereiches des Halbzeuges gegenüber dem Innenumfang der Öffnung; Aufbringen von Druck in Umfangsrichtung am Außenumfang des Halbzeuges über die Erstreckung des Bearbeitungsbereiches in Längsrichtung des Hohlraumbereiches und Herausführen der Formgebungseinrichtung.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines Innenprofils an der Innenwandung eines Hohlraumbereiches, insbesondere hohlzylindrischen Bereiches eines Halbzeuges, insbesondere Rohres durch Druckumformung.
Die Erfindung betrifft ferner eine Verwendung des Verfahrens zur Herstellung von Rohren, insbesondere Laufrohren für Schusswaffen, insbesondere Lang- und Kurzwaffen der Kaliber 4 mm bis 20 mm beziehungsweise 17 Zoll bis 700 Zoll.
Zylindrische Hohlkörper in Form von Rohren, deren Innenwandungen von Durchgangsöffnungen gebildet werden und die über zumindest einen Teilbereich der Erstreckung der Innenwandung in Längsrichtung des hohlzylindrischen Bereiches durch eine Profilierung charakterisiert sind, sind in verschiedenen Ausführungen und für verschiedene Anwendungszwecke vorbekannt. Bei Verwendung als Lauf einer Schusswaffe zur Führung eines Projektils und der Aufnahme einer Treibladung oder Patrone ist die Innenwandung durch sogenannte Drallnuten oder Riffelungen charakterisiert. In Abhängigkeit des Einsatzzweckes sind unterschiedliche Formen des Innenquerschnittes für die Läufe vorbekannt. In der Regel verfügen Flintenläufe über eine Laufverengung, eine sogenannte Choke-Bohrung, um das Streuverhalten einer Schrotgarbe zu beeinflussen. Demgegenüber weisen Gewehre mit gezogenen Läufen spiralförmig am Innenumfang eingearbeitete oder eingepresste Züge auf. Die Züge dienen dazu, den Projektilen einen Drall zu verleihen und diese zu stabilisieren. Dazu ist es jedoch erforderlich, die Züge möglichst gleichmäßig und mit glatter Oberfläche einzuarbeiten. Die Einarbeitung kann auf verschiedene Art und Weise erfolgen. Bekannt sind mechanische oder chemische Verfahren, wobei die bekannten mechanischen Verfahren auf einer kombinierten Zug-/Druckumformung oder nur einer Druckumformung basieren, während bei chemischen Verfahren Chemikalien am Innenumfang der Durchgangsöffnung wirksam sind.
Kombinierte Zug-/Druckumformverfahren sind durch eine aufwendige und an den konkreten Fall angepasste Umformvorrichtung mit einer, einen das zu erzeugende Profil als Negativ aufweisenden Formgebungseinrichtung und einer gegen diese auf den zu bearbeitenden zylindrischen Bereich am Außenumfang einwirkenden Presseinrichtung charakterisiert, wobei zwischen Presseneinrichtung und dem zu bearbeitenden Halbzeug und/oder der Formgebungseinrichtung während der Einarbeitung des Profiles eine Relativbewegung erfolgt. Ein derartiges Verfahren ist beispielhaft in der Druckschrift US 2,397,544 beschrieben. Bei diesem wird ein rohrförmiges Element auf einen Dorn aufgezogen, durch eine Gesenkschmiedevorrichtung hindurchgeführt und durch die Relativbewegung des rohrförmigen Elementes gegenüber der Gesenkschmiedevorrichtung eine Verformung erzeugt.
Ein weiteres Verfahren zur Herstellung von Rohren mit profilierter Innenfläche auf einer Hammermaschine mittels eines dem herzustellenden Profil entsprechenden Dorns, insbesondere für Schusswaffenläufe ist aus der Druckschrift DE 1 053 287 vorbekannt. Bei diesem wird das Halbzeug in Form des Rohres beim Hämmern über den profilierten konischen Dorn hinweg geführt und der Dorn mit seinem vorderen Ende an dem fertiggestellten Profil geführt, wobei die Verschiebung des Dorns relativ zu den Hämmerbacken erfolgt. Dadurch wird ein entsprechender konischer Verlauf des Laufrohres zwischen dem Anschlussende und dem Mündungsbereich erzeugt.
Ferner ist aus der Druckschrift DE 954 780 eine Einrichtung zum Eindrücken von Profilen für Gewinde von Muffenrohren vorbekannt. Das Innengewinde wird in einen Hohlkörper eingedrückt, indem das Ausgangswerkstück auf drehangetriebene mit Gewindegängen versehene Dorne aufgesteckt und das Gewinde durch Einwirkung einer gegen die Außenwand des Ausgangswerkstückes drückenden Walzeneinrichtung fortschreitend ausgebildet wird. In Analogie gilt dieses Verfahren auch für die Erzeugung konischer Querschnittsveränderungen über die Länge von rohrförmigen Elementen gemäß DE 768 148 .
Die mechanische Einarbeitung von Profilen, insbesondere Drallnuten in Gewehrläufen ist in der Regel sehr aufwendig und aufgrund der Ausführung als kombiniertes Zug-/Druckverfahren durch die Gewährleistung von Relativbewegungen zwischen den einzelnen zusammenwirkenden Funktionskomponenten und dem Halbzeug senkrecht zur Anpresskraftrichtung charakterisiert. Die Steuerung dieser Relativbewegung und die Genauigkeit der Lagezuordnung der einzelnen Elemente, Halbzeug, Formgebungseinrichtung und Druckerzeugungseinrichtung zueinander sind dabei maßgeblich für die Ausbildung des Profilquerschnittes an der Innenwandung des hohlzylindrischen Bereiches. Um eine gleichmäßige Ausgestaltung des erforderlichen Profils in Längsrichtung und damit nach Möglichkeit fehlerfreie Führung für ein Projektil bei der Herstellung von Läufen für Schusswaffen zu gewährleisten, ist das Herstellungsverfahren sehr hohen Anforderungen hinsichtlich der Genauigkeit unterworfen.
Demgegenüber ist aus „Bore'n Again", Airgun World Magazine; June 2009 issue; S. 17–19, Archant Life Prospect House; Norwich, NR1 IRE; Great Britain; vorbekannt, Läufe für Schusswaffen mit unterschiedlichen Abschnittsbereichen auszuführen, wobei nur noch der den Mündungsbereich beschreibende Endbereich Drallnuten aufweist, die durch am Außenumfang eines Rohrhalbzeuges wirksam werdende Anpresselemente mit einer zur erzeugenden Innenprofilierung analogen Innenprofilierung eingedrückt werden. Durch das Eindrücken des an den Anpressflächen der Anpresselemente vorgesehenen Innenprofils wird Material am Innenumfang des Halbzeuges verdrängt. Diese Verdrängung ist jedoch von der Wahl der Prozessparameter, insbesondere Eindrückkraft, Druckkraftverteilung, Wandstärke und dem Verlauf dieser Parameter über den Einwirkbereich abhängig und erfolgt unter Erzeugung einer nicht genau definierbaren Profilgeometrie am Innenumfang des hohlzylindrischen Bereiches. Ein wesentlicher Nachteil dieses Verfahrens besteht dadurch in der geringen Wiederholgenauigkeit für eine bestimmte vordefinierte Profilgeometrie und der undefinierten Ausführung des Profilquerschnittes selbst. Ferner ist das Verfahren auch nicht zur Erzeugung beliebiger Profilquerschnitte geeignet, da dies eine aufwendige Ausführung der Anpresselemente mit der gewünschten Profilgeometrie erfordert. Der Anwendungsbereich des Verfahrens ist sehr stark durch die Wandstärken des Rohrhalbzeuges beschränkt.
Zur Einarbeitung der Drallnuten ist es gemäß einer alternativen Ausführung vorgesehen, diese gemäß EP 0 249 552 mittels elektrochemischer Verfahren am Innenumfang der Durchgangsöffnung zu erzeugen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein mechanisches Verfahren zur Erzeugung eines Innenprofils an einem hohlzylindrischen Bereich eines Halbzeuges derart weiterzuentwickeln, dass die genannten Nachteile vermieden werden und definierte Profilflächen, insbesondere hinsichtlich ihrer geometrischen Ausführung und Dimensionierung definierte Profilflächen frei von der Notwendigkeit einer Nachbearbeitung mit hoher Wiederholgenauigkeit und eindeutig definiertem Profilquerschnitt zu erstellen.
Die erfindungsgemäße Lösung ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 charakterisiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben. Vorteilhafte Verwendungen des Verfahrens sind in den Ansprüchen 19 und 20 wiedergegeben.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Erzeugung eines Innenprofils an der Innenwandung eines durch eine Öffnung gebildeten Hohlraumbereiches, insbesondere im wesentlichen hohlzylindrischen Bereiches eines Halbzeuges, insbesondere Rohres durch Druckumformung, ist durch nachfolgende Verfahrensschritte gekennzeichnet:

– Bereitstellung einer Formgebungseinrichtung, insbesondere Dorns mit einem, einen Formbereich beschreibenden Außenprofil als Negativ zum gewünschten Innenprofil mit zumindest Spielpassung gegenüber dem Innenumfang des Hohlraumbereiches, insbesondere hohlzylindrischen Bereiches in einem sich in Längsrichtung des Halbzeuges erstreckenden gewünschten Bearbeitungsbereich;
– ortsfeste Positionierung des Außenprofils der Formgebungseinrichtung im Bearbeitungsbereich des Hohlraumbereiches, insbesondere hohlzylindrischen Bereiches des Halbzeuges gegenüber dem Innenumfang der Öffnung;
– Aufbringen von Druck in Umfangsrichtung am Außenumfang des Halbzeuges über die Erstreckung des Bearbeitungsbereiches in Längsrichtung des Hohlraumbereiches, insbesondere Bereiches;
– Herausführen der Formgebungseinrichtung.

Das Halbzeug ist in Längsrichtung durch eine Längsachse beschreibbar, welche bei Ausführung als hohlzylindrisches Element auch als Mittenachse bezeichnet wird. Unter einem Hohlraumbereich wird ein Bereich des Halbzeuges verstanden, der in Umfangsrichtung durch eine die Öffnung umschließende Wandung charakterisiert ist, sich in Längsrichtung erstreckt und eine beliebige Querschnittsgeometrie aufweisen kann, d. h. durch eine kreisrunde, ovale oder andersartig geformte Querschnittsfläche der Öffnung beschreibbar ist. Die die Öffnung umschließende Wandung kann in Umfangsrichtung und/oder Längsrichtung durch eine konstante oder veränderliche Wandstärke charakterisiert sein.
In besonders vorteilhafter Weise ist die Erfindung für die Bearbeitung von Hohlraumbereichen in Form von hohlzylindrischen Bereichen geeignet und wird daher hautsächlich für diese Ausführung beschrieben.
Die erfindungsgemäße Lösung bietet den Vorteil, ein gewünschtes Profil in nur einem Arbeitsgang, insbesondere eine vordefinierte Innenkontur am Innenumfang eines Hohlraumbereiches, vorzugsweise hohlzylindrischen Bereiches eines Halbzeuges in Form eines Rohres oder anderen Elementes mit hoher Wiederholgenauigkeit herzustellen. Aufgrund der durch die bei Einwirkung des Druckes gegenüber der Formgebungseinrichtung, insbesondere dem Dorn erfolgende plastische Verformung und der durch Verfestigung im Bereich der Innenwandung sich ausbildenden und zumindest mikroskopisch erkennbaren Grenzschicht ist die Fläche am Innenumfang eines derart erstellten Profils durch eine gegenüber der Ausgangsoberfläche wesentlich verbesserte Oberfläche, insbesondere Oberfläche mit geringerer Rauhigkeit charakterisiert. Eine aufwendige Nachbearbeitung, insbesondere bei Verwendung des Verfahrens zur Einarbeitung von Zügen in Läufen von Schusswaffen kann in diesem Fall in der Regel entfallen.
Als Materialien für die zu bearbeitenden Halbzeuge finden metallische Werkstoffe, insbesondere Stahl, Aluminium und Kupferlegierungen Verwendung.
Die Ausarbeitung des Innenprofils durch Verformung gegenüber einer ortsfesten und definierten, das Außenprofil beschreibbaren Fläche als Gegenfläche beim Aufbringen des Druckes wird eine entsprechend eindeutig definierte Geometrie des Innenprofils erzeugt. Auch bei geringfügiger Rückstellung des Materials nach Entlastung wird diese Geometrie beibehalten.
Die Erzeugung des Innenprofils erfolgt an einem Halbzeug in Form eines einen Hohlraumbereich, insbesondere hohlzylindrischen Bereich aufweisenden Elementes, indem die Formgebungseinrichtung in den gewünschten Bearbeitungsbereich des hohlzylindrischen Elementes eingeführt wird. Die Formgebungseinrichtung ist zumindest am Außenumfang mit den größten Abmessungen gegenüber dem Innenumfang des Halbzeuges im gewünschten Bearbeitungsbereich durch zumindest eine Spielpassung, insbesondere im Bereich g5 bis g15 charakterisiert, sodass das Einführen frei von einer Gegenkraft durch das Halbzeug mit sehr geringem Kraftaufwand und frei von einer Beschädigung von zum zu bearbeitenden Hohlraumbereich benachbarten Bereichen erfolgt. Ferner ermöglicht die Ausführung nach erfolgter Verformung ein Herausziehen aus dem Innenraum.
Gemäß einer ersten Ausführung wird der am Außenumfang über die Erstreckung des Bearbeitungsbereiches im Hohlraumbereich, insbesondere hohlzylindrischen Bereich des Halbzeuges angelegte Druck in Umfangsrichtung des Halbzeuges und/oder Längsrichtung des Halbzeuges im Bearbeitungsbereich konstant gehalten. In diesem Fall wird das Profil gleichmäßig in Umfangsrichtung und/oder Längsrichtung erzeugt.
In einer zweiten Ausführung wird der am Außenumfang über die Erstreckung des Bearbeitungsbereiches im Hohlraumbereich, insbesondere hohlzylindrischen Bereich des Halbzeuges angelegte Druck in Umfangsrichtung des Halbzeuges und/oder Längsrichtung des Halbzeuges im Bearbeitungsbereich variabel eingestellt, d. h. kann im Bearbeitungsbereich in diesen Richtungen variieren. Dadurch können die Verformungswege am Halbzeug in Abhängigkeit der den Verformungsweg weiter beeinflussenden Größen entsprechend den Einsatzerfordernissen eingestellt werden. Sind die weiteren Parameter konstant, kann dadurch beispielsweise der Verformungsweg in den genannten Richtungen variiert werden. Auch ermöglicht eine Variation des Druckes in Längsrichtung und/oder Umfangsrichtung eine unterschiedlich starke Grenzschichtenausbildung am Innenumfang des Halbzeuges.
In beiden Fällen kann der konstante Druck oder der in den genannten Richtungen variabel einstellbare Druck über die Haltedauer des Druckes konstant oder aber zusätzlich noch variiert werden, um eine höhere Profilgenauigkeit zu erzielen.
In einer besonders vorteilhaften Weiterentwicklung wird zur gezielten örtlichen Druckerhöhung und damit einhergehenden gezielten Verfestigung vorzugsweise die jeweilige Anpressfläche mit einer Profilierung versehen, welche durch einen oder eine Mehrzahl von in Richtung zum Halbzeug gerichteten Vorsprüngen charakterisiert ist, und die in einer besonders vorteilhaften Ausbildung dem zu erzeugenden Innenprofil ähnlich ist.
Der am Außenumfang über die Erstreckung des Bearbeitungsbereiches im Hohlraumbereich, insbesondere hohlzylindrischen Bereich des Halbzeuges angelegte Druck wird dazu in Abhängigkeit zumindest einer der nachfolgenden, das Halbzeug und/oder die Formgebungseinrichtung, und Anpressflächen beschreibenden Größen eingestellt:

– zumindest eine, die Eigenschaften des Werkstoffes des Halbzeuges wenigstens mittelbar beschreibende Größe, wie insbesondere die Festigkeit des Materials des Halbzeuges, die Fließgrenze, die Geometrie und/oder Dimensionierung, insbesondere Wandstärke des Halbzeuges im Bearbeitungsbereich;
– dem Spiel zwischen Halbzeug und Formgebungseinrichtung vor der Umformung;
– zumindest eine, die erforderliche Verformung des Halbzeuges im Bearbeitungsbereich in Druckwirkungsrichtung wenigstens mittelbar beschreibende Größe, welche aus der Profilgeometrie sowie Profildimension an der Formgebungseinrichtung und der Geometrie des Halbzeuges vor der Umformung bestimmbar ist;
– zumindest eine, die Eigenschaften der Formgebungseinrichtung und/oder der den Druck aufbringenden Einrichtung zumindest mittelbar beschreibende Größe, wie insbesondere Geometrie, Material, Dimensionierung.

Das zu erzeugende Profil im Hohlraumbereich bestimmt dabei die Formgebung der Formgebungseinrichtung. Diese umfasst zumindest einen, ein Außenprofil aufweisenden Dorn, der je nach Verlauf in Längsrichtung des zu erzeugenden Profiles konisch oder mit konstantem Querschnitt oder mit variierendem Querschnitt ausgeführt sein kann. Das den Formgebungsbereich beschreibende Außenprofil des Dorns ist durch ein Profil, dessen Erstreckung in Längsrichtung und/oder Umfangsrichtung des Dorns sowie Geometrie und Dimensionierung in diesen Richtungen charakterisiert. Das Profil kann beispielsweise nur in Längsrichtung ausgerichtet oder in Umfangsrichtung spiralförmig um den Außenumfang geführt werden. Die Profilgeometrie und/oder Dimensionierung kann in diesen Richtungen konstant gehalten werden oder aber variieren. Das Außenprofil ist jedoch immer derart ausgeführt und ausgerichtet, dass nach Ausbildung des Innenprofils die Formgebungseinrichtung aus diesem herausbewegt werden kann. Dies wird dadurch erzielt, dass das Außenprofil der Formgebungseinrichtung immer eine Richtungskomponente, vorzugsweise Hauptrichtungskomponente in Längsrichtung aufweist.
Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht die Ausbildung einer am Innenumfang ausgeführten dichten Grenzschicht und einer klar definierten Geometrie, die durch die Geometrievorgabe der Formgebungseinrichtung durch eine hohe Wiederholgenauigkeit charakterisiert ist.
Der am Außenumfang über die Erstreckung des Bearbeitungsbereiches im Hohlraumbereich, insbesondere hohlzylindrischen Bereich des Halbzeuges angelegte Druck wird derart eingestellt, dass das im Bearbeitungsbereich durch Umformen erzeugte Innenprofil und das Außenprofil der Formgebungseinrichtung nach erfolgter Umformung durch eine manuell lösbare Presspassung oder Übergangspassung charakterisiert ist. Dies ermöglicht eine beschädigungsfreie Entfernung der Formgebungseinrichtung vom erzeugten Innenprofil aus dem bearbeiteten Endprodukt auch bei Rückstellung des Werkstoffes nach Entlastung und damit deren Wiederverwertbarkeit.
In einer vorteilhaften Weiterentwicklung wird der am Außenumfang über die Erstreckung des Bearbeitungsbereiches im Hohlraumbereich, insbesondere, hohlzylindrischen Bereich des Halbzeuges wirkende Druck derart angelegt, dass zumindest die Hauptrichtungskomponente der Druckkraft, vorzugsweise diese vollständig in radialer Richtung bezogen auf die Längsachse des Halbzeuges wirkt. Dies bietet den Vorteil klar definierbarer Verformungswege und einer eindeutig definierbaren Ausnutzung der Druckkräfte für die Verformung.
In einer vorteilhaften Ausführung kann der am Außenumfang über die Erstreckung des Bearbeitungsbereiches im Hohlraumbereich, insbesondere hohlzylindrischen Bereich des Halbzeuges wirkende Druck derart angelegt werden, dass die Verformung des Halbzeuges frei von einer Streckung in Längsrichtung erfolgt. In diesem Fall kann eine Bearbeitung eines Hohlraumbereiches mit geringem Aufwand an beliebiger Position innerhalb der Längserstreckung eines Halbzeuges ohne Auswirkung auf die benachbarten Bereiche erfolgen.
Demgegenüber bietet die Möglichkeit einer Anlegung von Druck derart, dass die Verformung des Halbzeuges in radialer Richtung mit zusätzlicher Streckung des Halbzeuges in Längsrichtung erfolgt, den Vorteil, diese Streckung bei der Erstellung des Endproduktes mit berücksichtigen zu können oder aber bei Anordnung des Bearbeitungsbereiches an den in Längsrichtung liegenden Endbereichen des Halbzeuges diese unberücksichtigt zu lassen, wobei das bearbeitete Produkt auf die erforderliche Länge auf einfache Art und Weise durch Nachbearbeitung, insbesondere Trennen anpassbar ist.
Der die erforderliche Verformung beschreibende Verformungsweg in Längsrichtung und/oder Umfangsrichtung und/oder radialer Richtung wird in einer besonders vorteilhaften Ausführung als Funktion zumindest einer der nachfolgend genannten Größen eingestellt:

– zumindest eine, die Eigenschaften des Werkstoffes des Halbzeuges wenigstens mittelbar beschreibende Größe, wie insbesondere die Festigkeit des Materials des Halbzeuges, die Fließgrenze, die Geometrie und/oder Dimensionierung, insbesondere Wandstärke des Halbzeuges im Bearbeitungsbereich;
– das Spiel zwischen Halbzeug und Formgebungseinrichtung vor der Umformung;
– zumindest eine, die Eigenschaften der Formgebungseinrichtung und/oder der den Druck aufbringenden Einrichtung zumindest mittelbar beschreibende Größe, wie insbesondere Geometrie, Material, Lage und/oder Dimensionierung;
– zumindest eine, die Prozessparameter während der Druckeinwirkung wenigstens mittelbar beschreibende Größe, wie insbesondere der Druck, Haltedauer und Änderungsverhalten über die Haltedauer und/den Formgebungsbereich.

Die im Bearbeitungsbereich wirksame Gesamtanpressfläche wird vorzugsweise zumindest aus zwei in Umfangsrichtung hintereinander angeordneten, jeweils eine Anpressfläche bildenden Flächenbereichen gebildet. Ferner denkbar ist auch eine modulartige Zusammensetzung der Gesamtanpressfläche aus Anpressflächen in Längsrichtung des Halbzeuges betrachtet. Zur Anpassung der einen Druck am Außenumfang des Halbzeuges aufbringenden Anpressfläche einer Presseinrichtung an diesen kann die einzelne Anpressfläche in der Umformeinrichtung austauschbar durch Ausbildung an verstellbaren und/oder austauschbaren Anpresselementen gehalten werden. Die erste Möglichkeit bietet beispielsweise den Vorteil der Ausbildung beliebiger Konuse am Halbzeug mit nur einem Satz in Umfangsrichtung nebeneinander angeordneter Anpresselemente.
Ferner besteht durch die Erhöhung der Anzahl der am Außenumfang des Halbzeuges wirksamen Anpresselemente in einer Presseneinrichtung einer Umformvorrichtung die Möglichkeit einer breiteren Variation hinsichtlich der Geometrie der Gesamtanpressfläche.
Um in vorteilhafter Weise die Einsatzvielfalt der Formgebungseinrichtung, insbesondere des Dorns zu erhöhen, ist die Erstreckung des Innenprofils in Längsrichtung des holzylindrischen Bereiches als Funktion der Überlagerung des Formbereiches der Formgebungseinrichtung und des Wirkbereiches des Druckes in Längsrichtung des hohlzylindrischen Elementes einstellbar. Die Einstellbarkeit erfolgt durch die Anordnung in Längsrichtung des Halbzeuges zueinander.
Die erfindungsgemäße Lösung ist in besonders vorteilhafter Weise für die Ausbildung von Läufen von Schusswaffen, insbesondere Handschusswaffen, geeignet. Die erfindungsgemäße Lösung ist jedoch nicht auf derartige Ausführungen beschränkt und kann für jegliche Art rotationssymmetrischer Elemente zum Einsatz gelangen, wobei in diesem Fall die Anordnung des zu bearbeitenden Bereiches an beliebiger Stelle in Längsrichtung eines Halbzeuges erfolgen kann, da die Lage der Formgebungseinrichtung und/oder das zu erzeugende Profil frei wählbar sind und die Formgebungseinrichtung beliebig austauschbar und wiederverwendbar ist.
Die erfindungsgemäße Lösung wird nachfolgend anhand von Figuren erläutert. Darin ist im Einzelnen Folgendes dargestellt:
1 verdeutlicht in einem Axialschnitt eine beispielhafte Ausführung eines erfindungsgemäß ausgeführten Rohres;
2a und 2b verdeutlichen eine besonders vorteilhafte Anwendung eines erfindungsgemäßen Verfahrens am Beispiel eines Laufes einer Schusswaffe in zwei Ansichten;
3a–3e verdeutlichen in schematisiert stark vereinfachter Darstellung die Zuordnung der einzelnen Komponenten der Umformvorrichtung und des zu bearbeitenden Halbzeuges in den einzelnen Verfahrensschritten zur Herstellung eines Innenprofils;
4 verdeutlicht anhand des Signalflussbildes das erfindungsgemäße Verfahren gemäß 3;
5a und 5b verdeutlichen beispielhaft unterschiedliche Ausführungen der Formgebungseinrichtungen;
6 zeigt eine Ausführung eines Anpresselementes mit zusätzlicher Profilierung der Anpressfläche.
Die 1a und 1b verdeutlichen in schematisiert stark vereinfachter Darstellung beispielhaft eine Ausführung eines erfindungsgemäß ausgeführten, zumindest einen innenprofilierten hohlzylindrischen Abschnitt 4.1 aufweisenden Körpers 1, insbesondere eines Rohres 2 im fertig gestellten Zustand in zwei Ansichten. 1a zeigt einen Axialschnitt, 1b eine Ansicht von Rechts. Zur Verdeutlichung der einzelnen Richtungen ist ein Koordinatensystem an das Rohr 2 angelegt. Die X-Richtung beschreibt die Längsrichtung, die Y-Richtung die Breitenrichtung und die Z-Richtung die Höhenrichtung. Die Längsachse des Rohres 2 wird von der Mittellinie gebildet und ist mit M bezeichnet. Das Rohr 2 ist in Richtung der Mittellinie M betrachtet durch eine Durchgangsöffnung 3, insbesondere in Form einer Bohrung charakterisiert. Hinsichtlich der Ausgestaltung der Durchgangsöffnung 3 ist das Rohr 2 durch zumindest zwei, hier beispielhaft drei Abschnitte 4.1, 4.2 und 4.3 in Längsrichtung der Mittellinie M betrachtet beschreibbar. Dabei weist das Rohr 2 an seiner von der Durchgangsöffnung 3 gebildeten Innenwandung 8, d. h. am Innenumfang 6 im Abschnitt 4.1 ein Innenprofil 5 auf. Der Abschnitt 4.1 ist im dargestellten Fall beispielhaft zwischen zwei sich jeweils von einer axialen Stirnseite 2.1, 2.2 des Rohres 2 parallel zur Mittenachse M in Richtung zur jeweils anderen entgegengesetzt ausgerichteten Stirnseite 2.2, 2.1 erstreckenden Abschnitten 4.2, 4.3 angeordnet. Die Länge des Abschnittes 4.1 ist mit l_4.1 bezeichnet und beschreibt den Bearbeitungsbereich 9, in welchem das Innenprofil 5 anzuordnen ist. Das Innenprofil 5 kann sich über die gesamte Länge l_4.1 oder über nur einen Teilbereich in Längsrichtung der Mittenachse M erstrecken.
Das Rohr 2 ist im ersten Abschnitt 4.1 im Bereich des Profils 5 durch geringere Abmessungen, insbesondere im dargestellten Fall einen geringeren Durchmesser d_i4.1 charakterisiert als der Durchmesser zumindest eines der benachbarten Abschnitte 4.2 und/oder 4.3, hier durch einen geringeren Durchmesser d_i4.1 als die Durchmesser d_i4.2, d_i4.3 der benachbarten Abschnitte 4.2, 4.3. Dabei beschreibt der Innendurchmesser d_i4.1 den theoretisch kleinsten Durchmesser beziehungsweise den in radialer Richtung kleinsten Abstand, der sich durch das Innenprofil 5 ergibt.
Das Innenprofil 5 kann verschiedenartig ausgeführt sein. Dieses ist durch eine Profilgeometrie, insbesondere Profilquerschnitt, Dimensionierung und den Verlauf gegenüber dem Innenumfang 6 der Durchgangsöffnung 3 beschreibbar. Das Innenprofil 5 kann dabei in Längsrichtung, das heißt wie im dargestellten Fall parallel zur Mittenachse M verlaufen oder aber nicht dargestellt spiralförmig entlang des Innenumfanges 6 im Abschnitt 4.1 in Umfangsrichtung um diesen geführt werden. Der Profilquerschnitt kann sich dabei in Profilverlaufsrichtung hinsichtlich Geometrie und/oder Dimensionierung ändern oder aber – wie in 1a verdeutlicht – konstant ausgeführt sein.
Erkennbar ist im dargestellten Fall ferner, dass der Außendurchmesser d_a4.1 des ersten Abschnittes 4.1 kleiner ist als die Außendurchmesser d_a4.2, d_a4.2 der Abschnitte 4.2, 4.3.
Die 2a und 2b verdeutlichen in schematisiert stark vereinfachter Darstellung eine Ausführung eines erfindungsgemäß erzeugten, zumindest einen innenprofilierten hohlzylindrischen Abschnitt 4.1 aufweisenden Körpers 1, insbesondere eines Rohres 2 in Form eines Laufes 7 für eine Schusswaffe, insbesondere für ein Gewehr im fertig gestellten Zustand in zwei Ansichten. 1a zeigt einen Ausschnitt aus einen Axialschnitt, 1b eine Ansicht von Rechts. Zur Verdeutlichung der einzelnen Richtungen ist auch hier ein Koordinatensystem an das Rohr 2 angelegt. Der Lauf 7 dient der Führung eines Projektils sowie der Aufnahme einer Treibladung oder Patrone und beinhaltet zumindest den Teil der Schusswaffe, der während des Schusses vom Projektil durchlaufen wird. Grundsätzlich gelten für die Ausführung des Abschnittes 4.1 die allgemeinen Erläuterungen zu 1a, 1b. Es werden daher die gleichen Bezugsziffern verwendet.
Die Durchgangsöffnung 3 ist als Bohrung ausgeführt oder aber wird bei Herstellung des zu bearbeitenden Rohres in Form eines Halbzeuges 2' bereits mit in dieses eingearbeitet.
Das den Lauf 7 bildende Rohr 2 weist zumindest zwei Abschnitte 4.1 und 4.2 zwischen den einander gegenüberliegenden Stirnseiten 2.1, 2.2 auf. Der an der Stirnseite 2.1 liegende Endbereich fungiert als Mündung 10. Der Abschnitt 4.2 bildet an der hier nicht dargestellten Stirnseite 2.2 ein sogenanntes Verschlussende oder Bodenstück.
Im dargestellten Fall ist der Innenumfang 6 im Abschnitt 4.2 durch einen kreisrunden und in Längsrichtung des Abschnittes 4.2 konstanten Querschnitt beschreibbar. Dieser ist durch einen Durchmesser d_i4.11 charakterisiert. Die diesen Querschnitt beschreibende Innenwandung 8 ist vorzugsweise als glatte Fläche ausgeführt. Die Innenwandung 8 im Abschnitt 4.1 ist durch das Innenprofil 5 charakterisiert. Das Innenprofil 5 ist in einer Ansicht A-A in 2b in einer Ansicht von Rechts in der XY-Ebene wiedergegeben und wird durch eine Aneinanderreihung unterschiedlich gekrümmter Flächenbereiche in Umfangsrichtung der Durchgangsöffnung 3 um die Mittenachse M betrachtet gebildet. Die unterschiedlichen Radien r1, r2 der in Umfangsrichtung nacheinander angeordneten Flächenbereiche der Innenwandung 8 erzeugen das Innenprofil 5. Dabei ist der Radius r2 > r1 gewählt. Die Aneinanderreihung, hier wechselweise beziehungsweise alternierende Aneinanderreihung der unterschiedlichen Radien r1 und r2 erfolgt frei von sprungartigen, d. h. scharfkantigen Übergängen.
In Längsrichtung des Laufes 7, d. h. parallel zur Mittenachse M betrachtet verläuft das Innenprofil 5 vorzugsweise helisch, d. h. spiralförmig in Umfangsrichtung. Die in 2b dargestellte Ansicht in der XY-Ebene wird somit in Längsrichtung in Umfangsrichtung verdreht.
Durch das Innenprofil 5 werden sogenannte Züge gebildet. Dieser dienen dazu, den Projektilen im Endbereich, insbesondere dem Mündungsbereich 10, den erforderlichen Drall zu verleihen und das Projektil in seiner Führung zu stabilisieren.
Die 2a und 2b verdeutlichen eine in Richtung der Mittenachse M betrachtet vom Abschnitt 4.2 in Richtung zum Mündungsbereich 10 bildenden Endbereich sich verjüngende, vorzugsweise konische Ausführung. Der Durchmesser d_i4.1 entspricht am vom Mündungsbereich 10 wegweisenden Ende des Abschnittes 4.1 dem Durchmesser d_i4.2. In Richtung zum Mündungsbereich 10 verjüngt sich die Durchgangsöffnung 3, d. h. die Abmessungen werden geringer. Die Durchmesseränderung ist beispielhaft durch die einzelnen Durchmesser d_i4.11 bis d_i4.14 verdeutlicht, welche in Richtung zum Mündungsbereich 10 abnehmen. Die Änderung erfolgt stetig, d. h. frei von Stufen oder scharfkantigen Übergängen.
Aufgrund der Herstellung durch Abformung gemäß einem in den nachfolgenden Figuren dargestellten Verfahren auf einem in die Durchgangsöffnung des Halbzeuges vor der Einarbeitung des Innenprofils 5 eingeführten Dorn ergibt sich im Bereich des Innenumfanges eine im Schliffbild nachweisbare Verdichtung des Materials. Die durch diese gebildete Grenzschicht ist mit 11 bezeichnet und in Abhängigkeit von der Art, Ausführung der Profilierung und der Verfahrensparameter vorzugsweise in Längsrichtung des Abschnittes 4.1 durch eine konstante Dicke charakterisiert. Variationen der Schichtdicke in Längsrichtung sind ebenfalls möglich. Entscheidend ist jedoch das Vorhandensein einer derartigen Grenzschicht 11.
Die Ausbildung der Grenzschicht 11, insbesondere der Verlauf und die Schichtdicke erfolgt in Abhängigkeit der Prozessparameter bei der Druckumformung, insbesondere dem am Außenumfang des Halbzeuges wirkenden Druck, dem Material des Halbzeuges, der Wandstärke im gewünschten Bearbeitungsbereich 9 des Halbzeuges sowie des einzuarbeitenden Profils.
Die 3a bis 3e verdeutlichen in schematisiert vereinfachter Darstellung den Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Erzeugung eines Innenprofils 5 an der Innenwandung 8 eines hohlzylindrischen Bereiches eines Halbzeuges 2', insbesondere gebohrten Rohres durch Druckumformung anhand der Zuordnung der einzelnen Funktionseinheiten zueinander. Die 4 verdeutlicht die in den 3a bis 3e beschriebenen Verfahrensschritte in einem Flussdiagramm. Dazu wird ein mit dem Innenprofil 5 zu versehendes Halbzeug 2' mit einer Umformvorrichtung 12 bearbeitet. Das Halbzeug 2' weist zumindest einen Hohlraumbereich, vorzugsweise einen hohlzylindrisch ausgeführten Bereich auf. Vorzugsweise ist das Halbzeug 2' als rohrförmiges Element ausgebildet, umfassend eine Öffnung, insbesondere Durchgangsöffnung 3', welche vorzugsweise einen kreisrunden Querschnitt aufweist. Die den Innenumfang 6' charakterisierende Innenwandung ist mit 8' bezeichnet.
Die Umformeinrichtung 12 umfasst eine Formgebungseinrichtung 13, insbesondere einen, ein komplementär zum zu erzeugenden Innenprofil 5 an der Innenwandung 8 im gewünschten Bearbeitungsbereich 9 des Halbzeuges 2' und für das zu erzeugende Innenprofil 5 ein Negativ darstellendes Außenprofil 15 aufweisenden Dorn sowie eine Presseinrichtung 14. Die Formgebungseinrichtung 13 beschreibt mit ihrem Außenprofil 15 einen Formbereich 19. Dabei wird das Halbzeug 2', insbesondere der hohlzylindrisch ausgeführte und mit dem gewünschten Innenprofil 5 zu versehende Bearbeitungsbereich 9 des Halbzeuges 2' zwischen Formgebungseinrichtung 13 und Presseinrichtung 14 angeordnet. Die Druckumformung erfolgt durch die alleinige Bewegung der Presseinrichtung 14 gegenüber der Formgebungseinrichtung 13, wobei diese Bewegung senkrecht zur Mittenachse M des hohlzylindrischen Bereiches des Halbzeuges 2' verläuft. Formgebungseinrichtung 13 und Halbzeug 2' sind während der Druckumformung in Richtung der Mittenachse M, d. h. in Längsrichtung ortsfest angeordnet. Dies kann durch entsprechende, zumindest in axialer Richtung wirkende Anschläge für das Halbzeug 2' und/oder die Formgebungseinrichtung 13 gewährleistet werden.
Gemäß 3a wird im Verfahrensschritt A die Formgebungseinrichtung 13, insbesondere ein Dorn bereitgestellt, welche ein, einen Formbereich 19 beschreibendes Außenprofil 15 als Negativ zum gewünschten zu erzeugenden Innenprofil 5 mit zumindest Spielpassung gegenüber dem Innenumfang 6' des hohlzylindrischen Bereiches in einem sich in Längsrichtung des Halbzeuges 2' erstreckenden gewünschten Bearbeitungsbereich 9, welcher im Endzustand beispielsweise den Abschnitt 4.1 gemäß der 1 oder 2 beschreiben kann, aufweist. Die Passung kann auch größer gewählt werden. Vorzugsweise werden k-x Passungen zwischen den äußersten Abmessungen des Außenprofils 15 und dem Innenumfang 6' des Halbzeuges 2' im Bearbeitungsbereich 9 gewählt. Das Außenprofil 15 ist somit spiegelbildlich zum zu erzeugenden Innenprofil 5 ausgeführt und beschreibt dessen Verlauf in Längsrichtung des Halbzeuges 2' und begrenzt die Dimensionierung.
Der Formbereich 19 des Dorns, welcher vom Außenprofil 15 gebildet wird und durch eine Erstreckung in Längsrichtung, Umfangsrichtung als auch in radialer Richtung charakterisiert ist, ist derart dimensioniert und ausgeführt, dass dieser sich zumindest über den gewünschten Bearbeitungsbereich 9 des Halbzeuges 2' erstreckt. Denkbar sind auch Ausführungen mit Erstreckung über den gewünschten Bearbeitungsbereich 9 hinaus. In diesem Fall erfolgt die Formgebung im Überlagerungsbereich des Formbereiches 19 an der Formgebungseinrichtung 13 und den wirksamen Druckbereich 20 der Presseinrichtung 14. Der Außenumfang 15 des Dornes ist durch Außenabmessungen, hier beispielhaft einen Außendurchmesser dA₁₉ charakterisiert, der in Bezug auf den durch einen Innendurchmesser beschreibbaren Innenumfang 6' des zu bearbeitenden Halbzeuges 2' im noch nicht profilierten Zustand durch eine Spielpassung charakterisiert ist, sodass ein Einführen ohne Beschädigung der Innenwandung 8' in die Durchgangsöffnung 3, möglich ist. Der Dorn wird dann in Bezug auf seine Mittenachse M13 in Richtung der Mittenachse M in die Öffnung 3, insbesondere die Durchgangsöffnung 3 des Hohlkörpers 1, insbesondere des Rohres 2' eingeführt und in diesem positioniert. Dieser Verfahrensschritt B ist in der 3b dargestellt. In dieser Stellung befindet sich der Dorn in seiner eigentlichen Arbeitsstellung. Dieser ist durch die Überdeckung des Formbereiches 19 der Formgebungseinrichtung, insbesondere des Dorns mit dem gewünschten Bearbeitungsbereich 9 am Halbzeug 2' charakterisiert. Die Positionslage ist in Bezug auf die Erstreckung in Längsrichtung der Mittenachse M beschreibbar.
Ferner in diesem Bereich angeordnet am Außenumfang 21 des als Rohrhalbzeug ausgeführten Halbzeugs 2' ist eine Druckeinrichtung, insbesondere Presseinrichtung 15, umfassend eine Mehrzahl von in radialer Richtung am Außenumfang des Rohrhalbzeuges 2 wirksamen Anpresselementen 16.1 bis 16.n. Die den Druckbereich 20 bildende wirksame Anpressfläche 17.1 bis 17.n der Anpresselemente 16.1 bis 16.n erstreckt sich dabei vorzugsweise in Längsrichtung des Halbzeuges 2' in der Bearbeitungsposition der Formgebungseinrichtung 13 betrachtet über die erforderliche zu erzeugende Profillänge und damit die Länge des Abschnittes 4.1 und bestimmt durch Überdeckung mit dem Formbereich 19 in Längsrichtung des Halbzeuges 2' den Bearbeitungsbereich 9. Kürzere Ausführungen sind denkbar, bedingen jedoch eine Verschiebung der Presseinrichtung 15 in Längsrichtung der Mittenachse M beziehungsweise eine Neupositionierung des Rohrhalbzeuges 2' in der Presseneinrichtung 15 und einen separaten Presshub. Dabei ist der Dorn während des Anpressvorgangs der Anpresselemente 16.1 bis 16.n hinsichtlich seiner Positionierung gegenüber dem Halbzeug 2' konstant und ortsfest. Die Anpressflächen 17.1 bis 17.n sind in Umfangsrichtung vorzugsweise gekrümmt ausgeführt und durch zumindest einen Durchmesser beschreibbar, der im Wesentlichen dem Durchmesser am Außenumfang 21' des Halbzeuges 2' entspricht. Im dargestellten Fall ist die Anpressfläche in Längsrichtung konisch ausgebildet und ermöglicht damit die Ausbildung eines konischen Außenumfanges am Halbzeug 2'.
Die Anpressung der Anpresselemente 16.1 bis 16.n erfolgt mit der Hauptkomponente der Druckkraft, vorzugsweise vollständig in radialer Richtung zum Halbzeug 2' und gleichmäßig in einer XY-Ebene um den Außenumfang 21 des Halbzeuges 2' herum. Dazu werden die Anpresselemente 16.1 bis 16.n senkrecht zur Mittenachse M des Halbzeuges 2' bewegt. Die Anstellbewegung der Anpresselemente 16.1 bis 16.n und die Steuerung der Druckkraft als Verfahrensschritt C ist in der 3c1 im Axialschnitt und 3c2 in vereinfachter Darstellung der Presseinrichtung 14 in einer Ansicht von Rechts mit aus dem Axialschnitt um 45° in Umfangsrichtung verdrehten Anpresselementen 16.1 bis 16.n durch Pfeile dargestellt.
3d zeigt den Zustand Anpressung als Verfahrensschritt D. Während des Anpressvorganges findet eine plastische Verformung des Materials des Halbzeuges 2' im Wirkbereich der Anpressflächen 17.1 bis 17.n statt, indem dieses sich an die Profilierung 15 am Außenumfang 18 des Dornes anpasst. Aufgrund der ortsfesten Anordnung des Dornes wird das Innenprofil 5 definiert eingearbeitet, frei von einer Relativbewegung zwischen Formbereich 19, Druckbereich 20 in Längs- und in Umfangsrichtung zueinander und zum Halbzeug 2'. Dabei ist die Anpresskraft für die einzelnen Anpressflächen 17.1 bis 17.n vorzugsweise in Umfangsrichtung konstant gewählt und als Funktion in Abhängigkeit des zu erzeugenden Profils mit der zu erzeugenden irreversiblen Verformung beschreibbar.
Nach erfolgtem Anpressvorgang werden die Anpressflächen 17.1 bis 17.n im Verfahrensschritt E zurückgestellt und das nunmehr hinsichtlich des Innenprofils 5 bearbeitete Produkt, insbesondere Rohr 2 entlastet. Dieser Zustand des Endproduktes Rohr 2 ist in 3e1 wiedergegeben. Dieses ist durch die Abschnitte 4.1 und 4.2 charakterisiert, wobei der Abschnitt 4.1 aus dem Bearbeitungsbereich 9 des Halbzeuges 2' erzeugt wurde.
Die 4 verdeutlicht anhand eines Signalflussbildes die einzelnen Arbeitsschritte A bis E.
Die 5a und 5b verdeutlichen in schematisiert vereinfachter Darstellung mögliche Ausführungen von Formbereichen 19. Die Außenprofile 15 können in Längsrichtung gemäß 5b und in Umfangsrichtung gemäß 5a verlaufen. Der Profilquerschnitt kann in dieser Richtung konstant gehalten werden oder variieren. Ferner kann der Verlauf des Profiles an einer Formgebungseinrichtung mit konstantem Querschnitt oder sich vorzugsweise mit stetig änderndem Querschnitt, insbesondere mit konischer Ausführung ausgebildet werden.
6 zeigt beispielhaft eine Ausführung eines Anpresselementes 16.1 mit zusätzlicher Profilierung 22 an der Anpressfläche 17.1. Diese entspricht vorzugsweise im Wesentlichen dem zu erzeugenden Innenprofil und ist daher diesem ähnlich. Dadurch wird bei der Formgebung zusätzlich der örtliche Druck in den Hauptverformungsbereichen stärker erhöht und das zu erzeugende Profil kann mit sehr hoher Genauigkeit bei geringem Rückstellvermögen aufgrund der stärkeren Verfestigung erzeugt werden. Die Ansicht X verdeutlicht beispielhaft eine Ansicht auf die Anpressfläche 17.1.
Bezugszeichenliste

1: Körper
2: Rohr nach Umformung
2.1: Stirnseite
2.2: Stirnseite
2': Halbzeug, insbesondere Rohrhalbzeug
3: Öffnung, insbesondere Durchgangsöffnung
4.1: erster Abschnitt
4.2: zweiter Abschnitt
4.3: dritter Abschnitt
5: Innenprofil
6: Innenumfang
6': Innenumfang der Öffnung 3' am Halbzeug
7: Lauf
8: Innenwandung
8': Innenwandung des Halbzeuges
9: Bearbeitungsbereich
10: Mündungsbereich
11: Grenzschicht
12: Umformvorrichtung
13: Formgebungseinrichtung, insbesondere Dorn
14: Druckeinrichtung, insbesondere Presseinrichtung
15: Außenprofil
16.1–16.n: Anpresselement
17.1–17.n: Anpressfläche
18: Außenumfang
19: Formbereich
20: Druckbereich
21: Außenumfang des Halbzeuges
22: Profilierung
M: Mittenachse
M13: Mittenachse Formgebungseinrichtung
l: Länge
l4.1: Länge des ersten Abschnittes 4.1
di4.1: Innendurchmesser des Abschnittes 4.1
di4.11, di4.12, di4.13, di4.14: Innendurchmesser des Abschnittes 4.1
di4.2: Innendurchmesser des Abschnittes 4.2
da4.1: Außendurchmesser des Abschnittes 4.1 nach der Bearbeitung
da4.2: Außendurchmesser des Abschnittes 4.2
r1, r2: Radien
A, B, C, D, E: Verfahrenschritte

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2397544 [0004]
DE 1053287 [0005]
DE 954780 [0006]
DE 768148 [0006]
EP 0249552 [0009]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

„Bore'n Again”, Airgun World Magazine; June 2009 issue; S. 17–19, Archant Life Prospect House; Norwich, NR1 IRE; Great Britain [0008]

Claims

Verfahren zur Erzeugung eines Innenprofils (5) an der Innenwandung eines durch eine Öffnung (3') gebildeten Hohlraumbereiches eines Halbzeuges (2'), insbesondere Rohres durch Druckumformung, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale: – Bereitstellung einer Formgebungseinrichtung (13), insbesondere Dorns mit einem, einen Formbereich (19) beschreibenden Außenprofil (15) als Negativ zum gewünschten Innenprofil (5) mit zumindest Spielpassung gegenüber dem Innenumfang (6') des Hohlraumbereiches in einem sich in Längsrichtung des Halbzeuges (2') erstreckenden gewünschten Bearbeitungsbereich (9); – ortsfeste Positionierung des Außenprofils (15) der Formgebungseinrichtung (13) im Bearbeitungsbereich (9) des Hohlraumbereiches des Halbzeuges (2') gegenüber dem Innenumfang (6') der Öffnung (3'); – Aufbringen von Druck in Umfangsrichtung am Außenumfang (21) des Halbzeuges (2') über die Erstreckung des Bearbeitungsbereiches (9) in Längsrichtung des Hohlraumbereiches; – Entlastung des Bearbeitungsbereiches und Herausführen der Formgebungseinrichtung (13).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als ein zu bearbeitender Hohlraumbereich ein hohlzylindrischer Bereich gewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Formgebungseinrichtung (13) derart ausgeführt ist, dass die Passung des den Formbereich (19) beschreibenden Außenprofils (15) mit dem größten Abmaß gegenüber dem Innenumfang (6') des Hohlraumbereiches, insbesondere hohlzylindrischen Bereiches im sich in Längsrichtung des Halbzeuges (2') erstreckenden gewünschten Bearbeitungsbereich (9) vor dem Umformen derart gewählt wird, dass zwischen der Formgebungseinrichtung (13) und dem Innenumfang (6') zumindest eine Spielpassung vorliegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der am Außenumfang (21) über die Erstreckung des Bearbeitungsbereiches (9) im Hohlraumbereich, insbesondere hohlzylindrischen Bereich des Halbzeuges (2') angelegte Druck in Umfangsrichtung des Halbzeuges (2') und/oder Längsrichtung des Halbzeuges (2') im Bearbeitungsbereich (9) variabel eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck durch die Wahl der Geometrie einer am Außenumfang (21) des Halbzeuges (2') über die Erstreckung des Bearbeitungsbereiches (9) im Hohlraumbereich wirkenden Anpressfläche (17.1–17.n) eingestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck mittels einer Anpressfläche (17.1–17.n) aufgebracht wird, welche eine dem zu erzeugenden Innenprofil (5) ähnliche Profilierung (22) aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der am Außenumfang (21) über die Erstreckung des Bearbeitungsbereiches (9) im Hohlraumbereich, insbesondere hohlzylindrischen Bereich des Halbzeuges (2') angelegte Druck in Umfangsrichtung des Halbzeuges (2') und/oder Längsrichtung des Halbzeuges (2') im Bearbeitungsbereich (9) konstant gehalten wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der am Außenumfang (21) über die Erstreckung des Bearbeitungsbereiches (9) im Hohlraumbereich, insbesondere hohlzylindrischen Bereich des Halbzeuges (2') angelegte Druck über die Haltedauer konstant gehalten wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der am Außenumfang (21) über die Erstreckung des Bearbeitungsbereiches (9) im Hohlraumbereich, insbesondere hohlzylindrischen Bereich des Halbzeuges (2') angelegte Druck über die Haltedauer variiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der am Außenumfang (21) über die Erstreckung des Bearbeitungsbereiches (9) im Hohlraumbereich, insbesondere hohlzylindrischen Bereich des Halbzeuges (2') angelegte Druck in Abhängigkeit zumindest einer der nachfolgenden Größen eingestellt wird: – zumindest eine, die Eigenschaften des Werkstoffes des Halbzeuges (2') wenigstens mittelbar beschreibende Größe, wie insbesondere die Festigkeit des Materials des Halbzeuges (2'), die Fließgrenze, die Geometrie und/oder Dimensionierung, insbesondere Wandstärke des Halbzeuges (2') im Bearbeitungsbereich (9); – dem Spiel zwischen Halbzeug (2') und Formgebungseinrichtung (13) vor der Umformung; – zumindest eine, die erforderlichen Verformung des Halbzeuges (2') im Bearbeitungsbereich (9) in Druckwirkungsrichtung wenigstens mittelbar beschreibende Größe; – zumindest eine, die Eigenschaften der Formgebungseinrichtung (13) und/oder der den Druck aufbringenden Einrichtung zumindest mittelbar beschreibende Größe, wie insbesondere Geometrie, Material, Dimensionierung.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der am Außenumfang (21) über die Erstreckung des Bearbeitungsbereiches (9) im Hohlraumbereich, insbesondere hohlzylindrischen Bereich des Halbzeuges (2') angelegte Druck derart eingestellt wird, dass das im Bearbeitungsbereich (9) durch Umformen erzeugte Innenprofil (5) und das Außenprofil (15) der Formgebungseinrichtung (13) nach erfolgter Umformung durch eine manuell lösbare Presspassung oder Übergangspassung charakterisiert ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der am Außenumfang (21) über die Erstreckung des Bearbeitungsbereiches (9) im Hohlraumbereich, insbesondere, hohlzylindrischen Bereich des Halbzeuges (2') wirkende Druck derart angelegt wird, dass zumindest die Hauptrichtungskomponente der Druckkraft, vorzugsweise diese vollständig in radialer Richtung bezogen auf die Längsachse (M) des Halbzeuges (2') wirkt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Halbzeug (2') derart in Längsrichtung eingespannt ist, dass der am Außenumfang (21) über die Erstreckung des Bearbeitungsbereiches (9) im Hohlraumbereich, insbesondere hohlzylindrischen Bereich des Halbzeuges (2') wirkende Druck eine Verformung des Halbzeuges (2') frei von einer Streckung in Längsrichtung bewirkt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der am Außenumfang (21) über die Erstreckung des Bearbeitungsbereiches (9) im Hohlraumbereich, insbesondere hohlzylindrischen Bereich des Halbzeuges (2') wirkende Druck derart angelegt wird, dass die Verformung des Halbzeuges (2') in radialer Richtung mit zusätzlicher vordefinierter Streckung des Halbzeuges (2') in Längsrichtung erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der die erforderliche Verformung beschreibende Verformungsweg in Längsrichtung und/oder Umfangsrichtung und/oder radialer Richtung des Halbzeuges (2') als Funktion zumindest einer der nachfolgend genannten Größen eingestellt wird: – zumindest eine, die Eigenschaften des Werkstoffes des Halbzeuges (2') wenigstens mittelbar beschreibende Größe, wie insbesondere die Festigkeit des Materials des Halbzeuges (2'), die Fließgrenze, die Geometrie und/oder Dimensionierung, insbesondere Wandstärke des Halbzeuges (2') im Bearbeitungsbereich (9); – das Spiel zwischen Halbzeug (2') und Formgebungseinrichtung (13) vor der Umformung; – zumindest eine, die Eigenschaften der Formgebungseinrichtung (13) und/oder der den Druck aufbringenden Einrichtung zumindest mittelbar beschreibende Größe, wie insbesondere Geometrie, Material, Lage und/oder Dimensionierung; – zumindest eine, die Prozessparameter während der Druckeinwirkung wenigstens mittelbar beschreibende Größe, wie insbesondere der Druck, Haltedauer und Änderungsverhalten über die Haltedauer und/den Formgebungsbereich.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck am Außenumfang (21) des Halbzeuges (2') über zumindest zwei in Umfangsrichtung hintereinander angeordnete Anpressflächen (17.1–17.n) erzeugt wird und die Lage und/oder Form zumindest einer den Druck aufbringenden Anpressfläche (17.1–17.n) veränderbar einstellbar und/oder zumindest eine der Anpressflächen (17.1–17.n) austauschbar ist.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck am Außenumfang (21) des Halbzeuges (2') in Längsrichtung über zumindest zwei in Längsrichtung des Bearbeitungsbereiches (9) des Halbzeuges (2') hintereinander angeordnete Anpressflächen (17.1–17.n) erzeugt wird und die Lage und/oder Form zumindest einer den Druck aufbringenden Anpressfläche (17.1–17.n) veränderbar einstellbar und/oder zumindest eine der Anpressflächen (17.1–17.n) austauschbar ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Erstreckung des Innenprofils (5) in Längsrichtung des hohlzylindrischen Bereiches als Funktion der Überlagerung des Formbereiches (19) der Formgebungseinrichtung (13) und des Wirkbereiches (20) des Druckes in Längsrichtung des hohlzylindrischen Bereiches einstellbar ist.
Verwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 18 zur Herstellung eines Innenprofils (5) in einem Rohr (2).
Verwendung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 18 zur Herstellung eines Laufes (7) einer Schusswaffe, insbesondere Lang- und Kurzwaffen der Kaliber 4 mm bis 20 mm beziehungsweise 17 Zoll bis 700 Zoll.