DE102010011809B4

DE102010011809B4 - Verfahren und Drückwalz- und Profiliermaschine zum Herstellen eines rotationssymmetrischen Werkstückes sowie Profilrolle hierfür

Info

Publication number: DE102010011809B4
Application number: DE201010011809
Authority: DE
Inventors: Peter Harenkamp; Dipl.-Ing. Nillies Benedikt
Original assignee: Leifeld Metal Spinning GmbH
Current assignee: Leifeld Metal Spinning GmbH
Priority date: 2010-03-18
Filing date: 2010-03-18
Publication date: 2013-11-14
Anticipated expiration: 2030-03-19
Also published as: DE102010011809A1

Abstract

Verfahren zum Herstellen eines im Wesentlichen rotationssymmetrischen Werkstückes (30) mit einer umlaufenden Nut (32) mittels Drückwalzen aus einer Vorform (10), welche einen radial verlaufenden Abschnitt (12) und einen sich daran anschließenden hülsenförmigen Abschnitt (14) aufweist, welcher einen ersten Durchmesser aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
– dass der erste Durchmesser des hülsenförmigen Abschnittes (14) durch Zustellen mindestens einer Umformrolle (80) auf einen zweiten Durchmesser verringert wird,
– dass dabei anfallendes Material zum Anformen einer ringförmigen Materialansammlung (34) verwendet wird und
– dass in die ringförmige Materialansammlung (34) durch Zustellen einer Profilrolle (70) die umlaufende Nut (32) eingeformt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines im Wesentlichen rotationssymmetrischen Werkstückes mit einer umlaufenden Nut mittels Drückwalzen aus einer Vorform, welche einen radial verlaufenden Abschnitt und einem sich daran anschließenden hülsenförmigen Abschnitt aufweist, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Drückwalz- und Profiliermaschine zum Herstellen eines im Wesentlichen rotationssymmetrischen Werkstückes mit einer umlaufenden Nut aus einer Vorform mit einem radial verlaufenden Abschnitt und einem sich daran anschließenden hülsenförmigen Abschnitt, welcher einen ersten Durchmesser aufweist, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 9.
Schließlich betrifft die Erfindung noch eine Profilrolle zum Einformen einer Nut mit einem Profilvorsprung und zwei, zu beiden Seiten angrenzenden zylindrischen Stützflächen, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 12.
Das Umformen mittels Drückwalz- und Profiliermaschine ist ein sehr effizientes Herstellungsverfahren zum spanlosen Fertigen weitgehend rotationssymmetrischer Teile. Dabei wird eine Vorform in eine Drückwalz- und Profiliermaschine eingespannt, in Rotation versetzt und durch Zustellen verschiedener Umform- oder Profilierrollen spanlos umgeformt.
Aus der DE 196 02 298 C2 geht ein Umformverfahren zum Herstellen eines Fahrzeugrades hervor, wobei eine scheibenförmige Ronde an ihrem Außenrand verdickt wird und anschließend der Außenrand mittels einer Spaltrolle V-förmig aufgespalten wird. Die beiden V-Schenkel werden zu einem Felgenbett ausgewalzt.
Die US 2008/0216539 A1 offenbart ein Bordierverfahren, bei welchem ein Außenrand eines Blechwerkstückes zum Bilden einer Bordierung eingerollt wird. Die gerollte Bordierung kann zu einem Flansch flachgedrückt werden.
Bei vielen Bauteilen werden umlaufende Nuten benötigt, etwa zum Aufnehmen von Dichtringen oder Sicherungsringen. Hierzu ist es grundsätzlich bekannt, derartige Nuten spanabhebend einzudrehen. Dies bedeutet jedoch nicht nur einen Materialverlust, sondern führt auch insbesondere bei dünnwandigen Werkstücken zu einer erheblichen Schwächung der Bauteilfestigkeit. Im Nutgrund gedrehter Nuten können im Belastungsfall Spannungsspitzen auftreten, so dass am Nutgrund verstärkt Risse entstehen können.
Grundsätzlich ist es bekannt, umlaufende Nuten auch durch spanloses Einformen auf Drückwalz- und Profiliermaschinen herzustellen. Bei dünnwandigen Werkstücken kann es auch hier zu einer unerwünschten Materialverdünnung und damit einer Bauteilschwächung kommen.
Aus der DE 100 39 706 C2 ist ein gattungsgemäßes Verfahren zum Einformen einer Nut bekannt, wobei gleichzeitig mit einem radialen Zustellen einer Profilierrolle eine axiale Stauchung erfolgt, um eine Materialverdünnung zu vermeiden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren, eine Drückwalz- und Profiliermaschine sowie eine dafür vorgesehene Profilrolle anzugeben, mit welchen Werkstücke mit umlaufenden Nuten effizient hergestellt werden können.
Die Aufgabe wird nach der Erfindung durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch eine Drückwalz- und Profiliermaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 beziehungsweise mit einer Profilierrolle mit den Merkmalen des Patentanspruchs 12 gelöst. Bevorzugte Ausführungsvarianten sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen angegeben.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass durch Zustellen mindestens einer Umformrolle an den hülsenförmigen Abschnitt eine ringförmige Materialansammlung angeformt wird, und dass in die ringförmige Materialansammlung durch Zustellen einer Profilierrolle die umlaufende Nut eingeformt wird.
Ein Grundgedanke der Erfindung besteht darin, durch Umformen des hülsenförmigen Abschnittes, also eines axial verlaufenden Abschnittes der Vorform, der zylindrisch oder konisch sein kann, für die Nut eine Materialansammlung auszubilden. Somit besteht auch nach Einformen der Nut eine ausreichende Materialstärke, um ein Werkstückversagen in diesem Bereich zu vermeiden. Die Materialansammlung kann dabei am hülsenförmigen Abschnitt oder auch am radial verlaufenden Abschnitt ausgebildet werden.
Das Erzeugen der Materialansammlung kann bei einem Drückwalzen auf verschiedene Weise erfolgen. So kann beispielsweise auch zusätzlich aus dem im Wesentlichen radial verlaufenden Abschnitt durch Zustellen einer Umformrolle Material verdrängt und zur gewünschten umlaufenden Materialansammlung verschoben werden.
Nach der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Vorform mit einem hülsenförmigen Abschnitt ausgebildet wird, welcher einen ersten Durchmesser aufweist, und dass der erste Durchmesser des hülsenförmigen Abschnittes durch Zustellen einer Umformrolle auf einen zweiten Durchmesser verringert wird, wobei das anfallende Material zum Bilden der ringförmigen Materialansammlung verwendet wird. Unter Drückwalzen wird im Sinne der Erfindung allgemein ein Umformen mittels einer Drückwalz- und Profiliermaschine verstanden.
Bei dieser Verfahrensvariante erfolgt also zunächst keine Verdünnung der Ausgangswandstärke. Vielmehr wird aufgrund der Durchmesserverringerung des weitgehend zylindrischen oder hülsenförmigen Abschnittes in diesem Bereich eine allgemeine Wanddickenerhöhung bewirkt. Bei einer Durchmesserverringerung ergibt sich beim Drückwalzen aufgrund des Materialerhaltungssatzes automatisch eine Wanddickenerhöhung in dem durchmesserreduzierten Bereich. Diese so erzeugte Materialansammlung kann grundsätzlich bereits ausreichend sein, die Nut einzuformen.
Nach der Erfindung ist es besonders bevorzugt, dass die Umformrolle zum Anformen der Materialansammlung radial und axial zugestellt wird. Nach der Wanddickenverstärkung im hülsenförmigen Abschnitt aufgrund der Durchmesserverringerung durch radiales Zustellen kann durch einen axialen Überlauf der Umformrolle die verdickte Wandstärke wieder reduziert und das dabei verdrängte Material zu der gewünschten ringförmigen Materialansammlung geformt werden. Diese kann einen ringförmigen Absatz darstellen.
Nach der Erfindung ist weiterhin vorteilhaft, dass die Vorform mit einem hülsenförmigen Abschnitt ausgebildet wird, welcher eine erste axiale Länge aufweist, und dass beim axialen Einspannen der hülsenförmige Abschnitt auf eine zweite axiale Länge gestaucht wird, wobei anfallendes Material zum Bilden der ringförmigen Materialansammlung verwendet wird. Das axiale Stauchen, also das Verkürzen der Länge, beim Einspannen des Werkstücks führt zu einer Materialverdrängung radial nach außen. Insbesondere durch die Einwirkung einer Umformrolle kann das verdrängte Material zu der gewünschten Materialansammlung angeformt werden.
Ein besonders effizientes Anformen der Materialansammlung ergibt sich nach der Erfindung dadurch, dass das Werkstück zwischen einem Drückfutter und einem Andrückelement axial eingespannt wird, wobei zwischen dem Drückfutter und dem Andrückelement im Bereich des hülsenförmigen Abschnittes eine axiale Kammerung gebildet wird. Dabei kann insbesondere eine Formgebungsfläche des Andrückelementes eine Seitenwand der Kammerung bilden, wobei durch die Umformrolle das verdrängte Material zum Bilden der Materialansammlung gegen diese Seitenwand der Kammerung gedrückt wird. Die Seitenwand formt die Materialansammlung mit.
Grundsätzlich kann die Vorform aus einem beliebigen Umformmetall, insbesondere einem Umformstahl oder auch anderen Metallen und Legierungen bestehen, und auf beliebige Weise gefertigt sein, etwa durch Gießen, Schmieden oder in sonstiger Weise. Besonders bevorzugt ist es nach der Erfindung, dass die Vorform aus einem Blech durch Umformen, insbesondere Tiefziehen oder Drücken gebildet wird. Im Gegensatz zum Gießen oder Schmieden kann bei einem Kaltumformen erhebliche Heizenergie eingespart werden. Zudem kann sehr schnell und effizient eine Vorform mit einer einheitlichen Wandstärke gebildet werden. Die üblichen Wandstärken einer dünnwandigen Vorform zur Verwendung in der Erfindung betragen etwa zwischen 1 mm und 15 mm, ohne hierauf jedoch beschränkt zu sein.
Weiter ist es nach der Erfindung vorteilhaft, dass die ringförmige Materialansammlung mit einem ersten Ringdurchmesser ausgeformt wird und dass beim Einformen der umlaufenden Nut die ringförmige Materialansammlung in ihrem Durchmesser auf einen zweiten Ringdurchmesser vergrößert wird. Durch eine entsprechend ausgestaltete Profilrolle kann so das beim Einformen der Nut anfallende Material radial nach außen verdrängt werden, um so beim Endformen des Abschnittes mit der Nut eingesetzt zu werden.
Vorzugsweise kann das Bilden der Vorform selbst aus einer ebenen Blechronde auf der Drückwalz- und Profiliermaschine in einer Einspannung durchgeführt werden. Weiterhin können auch noch zusätzliche Umformungen in bekannter Weise auf der Drückwalz- und Profiliermaschine in derselben Einspannung durchgeführt werden. Dabei ist es besonders bevorzugt, dass nach dem Einformen der Nut zumindest ein Teil des radialen Abschnitts axial umgelegt wird, so dass diesen koaxial zum hülsenförmigen Abschnitt verläuft. An dem hülsenförmigen Abschnitt können sich zu beiden Seiten radial verlaufende Abschnitte anschließen.
Insbesondere kann nach der Erfindung vorgesehen sein, dass das Werkstück zu einem Getriebeteil, insbesondere einem Kupplungslamellenträger ausgebildet wird. Selbstverständlich können jedoch auch Werkstücke für andere Anwendungsfälle, so etwa Kolben, Stangen etc. effizient gefertigt werden.
Die erfindungsgemäße Drückwalz- und Profiliermaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass ein drehend antreibbares Drückfutter vorgesehen ist, welches zum Aufnehmen der Vorform eine radiale Auflagefläche und einen Formabsatz aufweist, wobei der Formabsatz bei aufgenommener Vorform in den Bereich des hülsenförmigen Abschnitts hineinreicht, und dass der Formabsatz mit einem definierten Abstand in axialer und/oder radialer Richtung zum hülsenförmigen Abschnitt der aufgenommenen Vorform ausgebildet ist, so dass zwischen dem hülsenförmigen Abschnitt und dem Formabsatz ein Freiraum gebildet ist. Die radiale Auflagefläche weist vorzugsweise einen vorstehenden Umfangsrand zum Zentrieren und Halten der Vorform auf. Mit dieser Drückwalz- und Profiliermaschine, welche auch als Umformmaschine bezeichnet wird, kann insbesondere das zuvor beschriebene Verfahren durchgeführt und die oben erläuterten Vorteile erzielt werden.
Durch den Formabsatz, welcher durchmesserkleiner als der hülsenförmige Abschnitt der Vorform ist, besteht die Möglichkeit, den hülsenförmigen Abschnitt durch radiales Andrücken gegen den Formabsatz durchmesserzuverringern und dadurch eine Materialverdickung zu bewirken. Je größer die notwendige Materialverdickung sein soll, desto größer sollte der Freiraum, als der Durchmesser- oder Längenunterschied zwischen hülsenförmigen Abschnitt und Formabsatz ausgebildet sein. Die ringförmige Formfläche am Formabsatz ist grundsätzlich zylindrisch, kann aber auch einzelne Ausnehmungen oder Vorsprünge für das Einformen eventueller Profilierungen aufweisen. Auch können am Formabsatz vorzugsweise Luftkanäle vorgesehen sein, so dass bei der Durchmesserverringerung die eingeschlossene Luft nach außen verdrängt werden kann.
Dabei ist es erfindungsgemäß bevorzugt, dass mindestens eine zustellbare Umformrolle angeordnet ist, mit welcher zum Bilden einer Materialansammlung der hülsenförmige Abschnitt radial gegen den Formabsatz drückbar ist, und dass mindestens eine zustellbare Profilrolle zum Einformen der umlaufenden Nut angeordnet ist. Üblicherweise können jeweils mehrere Umformrollen und Profilierrollen vorgesehen sein, wobei deren Anzahl vorzugsweise zwischen zwei bis vier beträgt.
Weiterhin ist es nach der Erfindung vorteilhaft, dass zum Einspannen der Vorform ein Andrückelement mit Anschlagfläche vorgesehen ist, durch welche ein radialer Abschnitt des Werkstücks axial gegen das Drückfutter drückbar ist, und dass an dem Andrückelement im Bereich der einzuformenden Nut eine Formgebungsfläche ausgebildet ist. Vorzugsweise ist diese gegenüber der Andrückfläche axial versetzt. Das Andrückelement bildet somit eine ebene oder gestufte Scheibe. Zum Bilden einer Seitenfläche an der Kammerung kann eine Formgebungsfläche des Andrückelementes je nach gewünschter Ausbildung der Materialansammlung gegenüber der Andrückfläche axial vorstehen oder rückversetzt sein. Die Formgebungsfläche kann glatt sein oder Profilierungen aufweisen.
Die erfindungsgemäße Profilrolle ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen mindestens einer Stützfläche und dem Profilvorsprung eine konkave Ausnehmung zum Bilden einer axialen Stützfläche ausgebildet ist. Der radial vorstehende Profilvorsprung entspricht in seinem Querschnitt dem gewünschten Querschnitt der umlaufenden Nut. Die beiden Stützflächen dienen als radiale Andrückflächen, welche ein seitliches Abfließen des Materials beim Formen der Nut vermeiden. Indem zu einer oder zu beiden Seiten des Profilvorsprunges zunächst eine konkave Ausnehmung vorgesehen ist, kann beim Einformen der Nut verdrängtes Material radial nach außen aufsteigen und entsprechend der konkaven Ausnehmung die Größe der ringförmigen Materialansammlung erhöhen.
Grundsätzlich können die beiden zylindrischen Stützflächen, welche nur eine kurze axiale Erstreckung aufweisen können, mit gleichem radialem Abstand zur Drehachse der Profilrolle angeordnet sein. Eine bevorzugte Ausgestaltung besteht erfindungsgemäß darin, dass die beiden zylindrischen Stützflächen radial versetzt zueinander angeordnet sind. Insbesondere die Stützfläche der Profilrolle, welche an die Formgebungsfläche des Andrückelementes angrenzt, kann einen geringeren Abstand zur Drehachse der Profilrolle aufweisen, so dass hierdurch ebenfalls ein zusätzlicher Aufnahmeraum für aufsteigendes Material beim Einformen der Nut gegeben ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen weiter erläutert, welche schematisch in den Zeichnungen dargestellt sind. In den Zeichnungen zeigen:
1 den Ablauf eines ersten erfindungsgemäßen Verfahrens anhand von Teilquerschnittsansichten einer erfindungsgemäßen Drückwalz- und Profiliermaschine;
2 den Ablauf eines zweiten erfindungsgemäßen Verfahrens anhand von Teilquerschnittsansichten;
3 den Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Kupplungslamellenträgers in Teilquerschnittsansichten durch das Werkstück;
4 den Ablauf eines weiteren erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines Kupplungslamellenträgers in Teilquerschnittsansichten durch das Werkstück;
5 eine Teilquerschnittsansicht von vorne durch den Kupplungslamellenträger gemäß 3F;
6 eine Teilquerschnittsansicht von vorne durch den Kupplungslamellenträger gemäß 4F;
7 den Ablauf eines dritten erfindungsgemäßen Verfahrens anhand von Teilquerschnittsansichten; und
8 den Ablauf eines vierten erfindungsgemäßen Verfahrens anhand von Teilquerschnittsansichten.
Gemäß 1A wird eine topfförmige Vorform 10 aus Blech mit einem ersten äußeren radial verlaufenden Abschnitt 12a, einem hülsenförmigen Abschnitt 14 und einem zweiten inneren radial verlaufenden Abschnitt 12b an einem Drückfutter 52 einer erfindungsgemäßen Drückwalz- und Profiliermaschine 50 angeordnet. Das Drückfutter 52 umfasst eine radial verlaufende Auflagefläche 63, auf welche der erste radial verlaufende Abschnitt 12a der Vorform 10 aufgelegt wird, sowie einen axial vorstehenden Formabsatz 60. Der Formabsatz 60 ragt in den hülsenförmigen Abschnitt 14 der Vorform 10 hinein und kontaktiert die zugewandte Innenseite des inneren radial verlaufenden Abschnitts 12b.
Bei dieser Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der Außendurchmesser des zylindrischen Formabsatzes 60 kleiner als der Innendurchmesser des zylindrischen, hülsenförmigen Abschnitts 14 der Vorform 10, so dass zwischen beiden ein ringförmiger Freiraum 68 gebildet ist. Die Vorform 10 wird am Drückfutter 52 mittels eines axial zustellbaren zylindrischen Andrückelementes 54 eingespannt. Dabei drückt eine stirnseitige Anschlagfläche 64 den inneren radial verlaufenden Abschnitt 12b gegen den Formabsatz 60 des Drückfutters 52. Das Drückfutter 52 und das Andrückelement 54 sind an einer oder zwei Spindelwellen 56 angeordnet, welche über einen oder zwei nicht dargestellten Drehantriebe zusammen mit dem Drückfutter 52, dem Andrückelement 54 und der eingespannten Vorform 10 um eine Drehachse 51 in Rotation versetzbar ist.
Durch Zustellen einer in 1B nicht dargestellten Umformrolle wird der hülsenförmige Abschnitt 14 radial eingezogen, also radial nach innen gegen eine zylindrische Formfläche 61 des Formabsatzes 60 geformt. Hierdurch wird der Durchmesser des hülsenförmigen Abschnitts 14 vermindert und der Freiraum 68 beseitigt. Durch diese Durchmesserreduzierung ergibt sich eine Wandstärkenverdickung im hülsenförmigen Abschnitt 14, welche jedoch nicht in 1B dargestellt ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist aber grundsätzlich ohne das radiale Einziehen gemäß 1A und 1B durchführbar, so dass die nachfolgenden Schritte bei einem Werkstück ohne vorherige Verdickung und ohne Freiraum zum Drückfutter beginnen können.
An den hülsenförmigen Abschnitt 14 wird eine Umformrolle 80 radial zugestellt, so dass diese in das Material der Vorform 10 eintaucht. Anschließend wird die Umformrolle 80 axial zum Andrückelement 54 verfahren, wobei Material durch Drückwalzen in Richtung auf das Andrückelement 54 verschoben wird. Eine Formgebungsfläche 62, welche am Andrückelement 54 vorzugsweise axial rückversetzt zur Anschlagfläche 64 ausgebildet ist, dient als eine Form gebende Seitenwand einer zwischen dem Drückfutter 52 und dem Andrückelement 54 ausgebildeten Kammerung 58. Hierdurch wird eine umlaufende Materialansammlung 34 an dem hülsenförmigen Abschnitt 14 ausgebildet, wie aus 1C zu entnehmen ist.
Nach einer radialen Rückstellung der Umformrolle 80 wird eine erfindungsgemäße Profilrolle 70 radial zugestellt, um eine Nut 32 in der Materialansammlung 34 des zu bildenden Werkstücks 30 auszuformen, wie in 1D gezeigt ist.
Die erfindungsgemäße Profilrolle 70 weist mindestens einen umlaufenden, vorstehenden Profilvorsprung 72 auf, welcher in seiner Formgebung der einzuformenden Nut 32 entspricht. Weiterhin weist die Profilrolle 70 eine linksseitige erste zylindrische Stützfläche 74a und eine rechtsseitige zweite Stützfläche 74b auf. Die beiden Stützflächen sind rotationssymmetrisch zur Rollenachse 71 ausgebildet und im Wesentlichen zylindrisch ausgeformt. Zwischen dem Profilvorsprung 72 und der ersten zylindrischen Stützfläche 74a ist eine konkave Ausnehmung 76 ausgebildet, welche beim Einformen der Nut 32 verdrängtes Material des Werkstücks 30 aufnimmt. Die Ausnehmung 76 weist dabei eine radial zum Profilvorsprung 72 hin abfallende Wand auf, so dass diese Wand zusammen mit der ersten Stützfläche 74a ein axiales Ausweichen des Materials verhindert. Auf diese Weise kann das verdrängte Material zu einer Durchmessererhöhung der Materialansammlung 34 beitragen.
Gemäß 2 wird ein weiteres erfindungsgemäßes Verfahren dargestellt, welches weitgehend dem Verfahren von 1 entspricht. Im Unterschied zu 1 ist an dem Drückfutter 52 der erfindungsgemäßen Drückwalz- und Profiliermaschine 50 ein außenseitiger Umfangsrand 53 vorgesehen. Der vorstehende ringförmige Umfangsrand 53 dient zum Halten und Zentrieren der topfförmigen Vorform 10 am Drückfutter 52. Nach dem Einspannen der Vorform 10 und einer Übertragung der Rotation durch die Spindelwelle 56 beim Zustellen einer Umformrolle dient der Umfangsrand 53 auch dazu, ein radiales und/oder axiales Auslaufen der Vorform 10 zu vermeiden.
Der Verfahrensablauf gemäß den 2A bis 2D entspricht ansonsten dem Verfahrensverlauf, welcher in 1 dargestellt ist.
Die 3A bis 3D verdeutlichen nochmals die Umformungen an der Vorform 10, welche bereits im Zusammenhang mit den 1 und 2 erläutert wurden, jedoch ohne teilweise Darstellung der Drückwalz- und Profiliermaschine. Anschließend kann der äußere radial verlaufende Abschnitt 12a in derselben Maschinenaufspannung oder auf einer getrennten Maschine axial umgelegt und durch Drückwalzen in der Wanddicke verdünnt und gleichzeitig axial gelängt werden, wie aus 3E zu ersehen ist. Ferner kann das Bauteil anschließend auch noch nach außen durch Profilieren verzahnt werden. Hierbei entsteht ein Werkstück 30 mit einer verdeckten Nut 32, welche durch ein spanabhebendes Verfahren praktisch kaum herstellbar ist. Gleichzeitig mit dem Umlegen und Drückwalzen des ersten radial verlaufenden Abschnitts 12a zu einer trommelförmigen Umfangswand 36 oder in einem separaten Verfahrensschritt können an der Innenseite der Umfangswand 36 Rippen 38 ausgeformt werden, wie aus den 3F und 5 zu ersehen ist. So kann an der Drückwalz- und Profiliermaschine an dem Andrückelement verschiebbar eine Profilhülse vorgesehen sein, welche nach dem Einformen der Nut 32 über den hülsenförmigen Abschnitt 14 geschoben wird. Der erste radial verlaufende Abschnitt 12b kann dann in eine Außenprofilierung der Profilhülse eingeformt werden. Das so hergestellte Werkstück 30 kann insbesondere als ein Kupplungslamellenträger verwendet werden, welche in der Antriebstechnik eingesetzt werden.
In den 4 und 6 ist ein abgewandelter Verfahrensablauf dargestellt, wobei die einstückige Vorform 10 einen ersten radial verlaufenden Abschnitt 12a, einen sich daran anschließenden ersten hülsenförmigen Abschnitt 14a, einen sich radial nach innen anschließenden zweiten radial verlaufenden Abschnitt 12b sowie einen zweiten innen liegenden hülsenförmigen Abschnitt 14b aufweist. An dem ersten hülsenförmigen Abschnitt 14a kann in der oben beschriebenen Weise eine ringförmige Materialansammlung 34 ausgebildet werden, in welche dann eine Nut 32 gemäß 4D eingeformt wird. Der radial innen liegende zweite hülsenförmige Abschnitt 14b kann als eine Nabe dienen und beispielsweise ein Wälzlager aufnehmen.
Der äußere radial verlaufende Abschnitt 12a wird bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß 4E von dem ersten hülsenförmigen Abschnitt 14a weg umgelegt und zu einer trommelförmigen Umfangswand 36 ausgewalzt. Gleichzeitig damit oder durch ein separates radiales Profilrollen oder Einziehen kann an der Innenseite und/oder Außenseite der trommelförmigen Umfangswand 36 ein Profil mit Rippen 38 für einen Kupplungslamellenträger ausgeformt werden, die den 4F sowie 6 zu entnehmen ist.
Gemäß 7 wird ein weiteres erfindungsgemäßes Verfahren dargestellt, welches hinsichtlich der Verfahrensschritte gemäß 7B und 7C den Verfahrensschritten von 2C und 2D entspricht. Im Unterschied zu dem vorausgehend beschriebenen Verfahren wird eine Vorform 10 mit einem hülsenförmigen Abschnitt 14 in ein Drückfutter 52 mit Umfangsrand 53 eingesetzt, wobei der hülsenförmige Abschnitt 14 eine erste axiale Länge aufweist. Die erste axiale Länge des hülsenförmigen Abschnitts 14 ist größer als eine axiale Länge des zylindrischen Formabsatzes 60, so dass ein spaltförmiger Freiraum 68a gebildet ist. Beim Einspannen der Vorform 10 durch axiales Zustellen eines Andrückelementes 54 wird ein innerer radial verlaufender Abschnitt 12b der Vorform 10 axial gegen die Stirnseite des Formabsatzes 60 gedrückt. Bei diesem Stauchen wird der hülsenförmige Abschnitt 14 auf eine zweite axiale Länge verkürzt, welche vorzugsweise der axialen Länge des Formabsatzes 60 entspricht.
Das bei dieser axialen Stauchung anfallende Material wird radial nach außen verdrängt und kann durch radiales und axiales Zustellen einer Umformrolle 80 zu der ringförmigen Materialansammlung 34 geformt werden, wie in 7B dargestellt ist. Anschließend kann gemäß 7C mittels einer Profilrolle 30 die mindestens eine umlaufende Nut 32 eingeformt werden.
Gemäß einem vierten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel nach 8 wird ein ringförmiges Drückfutter 52c und ein ringförmiges Andrückelement 54c verwendet, so dass ein Mittendurchgang gebildet ist. Die topfförmige Vorform 10 weist ebenfalls ein Mittenloch auf, dessen Durchmesser etwa dem Durchmesser des Durchganges entspricht. Innerhalb des Durchganges ist eine Profilrolle 70c mit einem Rollenschaft 73c angeordnet. In der Ausgangsposition gemäß 8A fällt eine Rollenachse 71c der Profilrolle 70c mit einer Drehachse 51c des Drückfutters 52c zusammen.
Ein radial innerer Endbereich des Radialabschnittes 12b der Vorform 10 ragt in eine Kammerung 58c hinein, welche durch entsprechende Ausnehmungen an der radialen Innenseite des Drückfutters 52c und des Andrückelementes 54c ausgebildet ist, wobei die radial inneren Wände der Kammerung 58c zumindest eine Formgebungsfläche 62c aufweisen.
Gegenüber dem ringförmigen Formabsatz 60c am Drückfutter 52c mit einem Umfangsrand 53c ist der Durchmesser eines hülsenförmigen Abschnittes 14c der Vorform 10 größer ausgebildet, so dass ein ringförmiger, umlaufender Freiraum 68c gebildet ist.
Durch radiales Zustellen einer an die Kontur des hülsenförmigen Abschnittes 14c angepassten Umformrolle 80c wird der hülsenförmige Abschnitt 14c durchmesserverkleinert, wobei der Freiraum 68c entfernt wird. Durch eine nur leichte axiale Einspannkraft zwischen dem Drückfutter 52c und dem Andrückelement 54c wird bei diesem radialen Zustellen der Umformrolle 80c Material radial nach innen in die Kammerung 58c zum Bilden einer Materialansammlung verdrängt. Gleichzeitig mit dem Zustellen der Umformrolle 80c radial nach innen wird die Profilrolle 70c radial nach außen verstellt, so dass die Rollenachse 71c beabstandet zur Drehachse 51c ist, wie aus 8B zu ersehen ist. Hierdurch wird ein Profilvorsprung 72c in die sich bildende ringförmige Materialansammlung 34 eingedrückt, wobei eine innere ringförmige Nut 32 ausgebildet wird.

Claims

Verfahren zum Herstellen eines im Wesentlichen rotationssymmetrischen Werkstückes (30) mit einer umlaufenden Nut (32) mittels Drückwalzen aus einer Vorform (10), welche einen radial verlaufenden Abschnitt (12) und einen sich daran anschließenden hülsenförmigen Abschnitt (14) aufweist, welcher einen ersten Durchmesser aufweist, dadurch gekennzeichnet, – dass der erste Durchmesser des hülsenförmigen Abschnittes (14) durch Zustellen mindestens einer Umformrolle (80) auf einen zweiten Durchmesser verringert wird, – dass dabei anfallendes Material zum Anformen einer ringförmigen Materialansammlung (34) verwendet wird und – dass in die ringförmige Materialansammlung (34) durch Zustellen einer Profilrolle (70) die umlaufende Nut (32) eingeformt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Umformrolle (80) zum Anformen der Materialansammlung (34) radial und axial zugestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorform (10) mit einem hülsenförmigen Abschnitt (14) ausgebildet wird, welcher eine erste axiale Länge aufweist, und dass beim axialen Einspannen der hülsenförmige Abschnitt (14) auf eine zweite axiale Länge gestaucht wird, wobei anfallendes Material zum Bilden der ringförmigen Materialansammlung (34) verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (30) zwischen einem Drückfutter (52) und einem Andrückelement (54) axial eingespannt wird, wobei zwischen dem Drückfutter (52) und dem Andrückelement (54) im Bereich des hülsenförmigen Abschnittes (14) eine axiale Kammerung (58) ausgebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorform (10) aus einem Blech durch Umformen, insbesondere Tiefziehen oder Drücken, gebildet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die ringförmige Materialansammlung (34) mit einem ersten Ringdurchmesser ausgeformt wird und dass beim Einformen der umlaufenden Nut (32) die ringförmige Materialansammlung (34) in ihrem Durchmesser auf einen zweiten Ringdurchmesser vergrößert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Einformen der Nut (32) zumindest ein Teil des radialen Abschnitts (12) axial umgelegt wird, so dass dieser koaxial zum hülsenförmigen Abschnitt (14) verläuft.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (30) zu einem Getriebeteil, insbesondere einem Kupplungslamellenträger (40) ausgebildet wird.
Drückwalz- und Profiliermaschine zum Herstellen eines im Wesentlichen rotationssymmetrischen Werkstückes (30) mit einer umlaufenden Nut (32) aus einer Vorform (10) mit einem radial verlaufenden Abschnitt (12) und einem sich daran anschließenden hülsenförmigen Abschnitt (14), welcher einen ersten Durchmesser aufweist, nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, – dass ein drehend antreibbares Drückfutter (52) vorgesehen ist, welches zum Aufnehmen der Vorform (10) eine radiale Auflagefläche (63) und einen Formabsatz (60) aufweist, wobei der Formabsatz (60) bei aufgenommener Vorform (10) in den Bereich des hülsenförmigen Abschnittes (14) hineinreicht, und – dass der Formabsatz (60) mit einem definierten Abstand in radialer und/oder axialer Richtung zum hülsenförmigen Abschnitt (14) der aufgenommenen Vorform (10) ausgebildet ist, so dass zwischen dem hülsenförmigen Abschnitt (14) und dem Formabsatz (60) ein Freiraum (68) gebildet ist.
Drückwalz- und Profiliermaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine zustellbare Umformrolle (80) angeordnet ist, mit welcher zum Bilden einer Materialansammlung (34) der hülsenförmige Abschnitt (14) radial gegen den Formabsatz (60) drückbar ist, und dass mindestens eine zustellbare Profilrolle zum Einformen der umlaufenden Nut (32) angeordnet ist.
Drückwalz- und Profiliermaschine nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einspannen der Vorform (10) ein Andrückelement (54) mit Anschlagfläche (64) vorgesehen ist, durch welche ein radialer Abschnitt (12) der Vorform (10) axial gegen das Drückfutter (52) drückbar ist, und dass an dem Andrückelement (54) im Bereich der einzuformenden Nut (32) eine Formgebungsfläche (62) ausgebildet ist.
Profilrolle zum Einformen einer Nut (32), insbesondere für ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 oder eine Drückwalz- und Profiliermaschine nach einem der Ansprüche 9 bis 11 mit einem Profilvorsprung (72) und zwei, zu beiden Seiten angeordneten zylindrischen Stützflächen (74), dadurch gekennzeichnet, dass zwischen mindestens einer Stützfläche (74) und dem Profilvorsprung (72) eine konkave Ausnehmung (76) mit einer zum Profivorsprung (72) hin abfallenden Wand angeordnet ist, durch welche eine axiale Stützfläche gebildet ist.
Profilrolle nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden zylindrischen Stützflächen (74) radial versetzt zueinander angeordnet sind.