DE102015109433A1

DE102015109433A1 - Method and device for wall deformation of a tubular workpiece

Info

Publication number: DE102015109433A1
Application number: DE102015109433.9A
Authority: DE
Inventors: Udo Friese; Heiko Ohlscher
Original assignee: WF Maschinenbau und Blechformtecknik GmbH and Co KG
Current assignee: WF Maschinenbau und Blechformtecknik GmbH and Co KG
Priority date: 2015-06-12
Filing date: 2015-06-12
Publication date: 2016-12-15

Abstract

Ein Verfahren zur Wandverformung eines rohrförmigen Werkstücks (13), wobei ein Rohling des Werkstücks (13) an einem rotierenden Dorn (3) in Drehrichtung gehalten und an die äußere Mantelfläche des Werkstücks (13) mindestens eine sich drehende Drückrolle (4) angedrückt wird, bei einer gleichzeitigen, dazu relativen Axialverschiebung des Werkstücks (13), ist so ausgebildet, dass das rotierende Werkstück (13) unter Wandverformung gegenüber dem Dorn (3) axial bewegt wird.A method for wall deformation of a tubular workpiece (13), wherein a blank of the workpiece (13) on a rotating mandrel (3) held in the direction of rotation and on the outer circumferential surface of the workpiece (13) at least one rotating spinning roller (4) is pressed, with a simultaneous, relative axial displacement of the workpiece (13), is formed so that the rotating workpiece (13) under wall deformation relative to the mandrel (3) is moved axially.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Wandverformung eines rohrförmigen Werkstücks nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. The invention relates to a method for wall deformation of a tubular workpiece according to the preamble of claim 1 and to an apparatus for carrying out the method.

Mithilfe eines solchen Verfahrens wird die Wand eines rohrförmigen Werkstücks zu unterschiedlichen Formen bearbeitet. Beispielhaft sei hier eine Innenprofilierung des Werkstücks genannt, insbesondere jedoch die Wandverformung zur Herstellung eines Präzisionsrohres, wozu mittels der mindestens einen Drückrolle, die radial zugestellt wird, die Wanddicke eines Rohlings des Werkstücks, also eines Rohres reduziert wird, bei gleichzeitiger axialer Streckung. By means of such a method, the wall of a tubular workpiece is machined to different shapes. By way of example, an internal profiling of the workpiece is mentioned here, but in particular the wall deformation for the production of a precision tube, for which the wall thickness of a blank of the workpiece, ie a tube, is reduced by means of the at least one spinning roller which is delivered radially, with simultaneous axial stretching.

Hierzu wird der rotierende Dorn zusammen mit dem darauf gehaltenen Rohling relativ zu der ortsfest positionierten Drückrolle, die durch die Verdrehung des Rohlings gleichfalls in Drehung versetzt wird, verschoben, wobei zwischen dem Dorn und der Drückrolle ein entsprechend der gewünschten Wanddicke eingestellter Spalt gebildet wird. For this purpose, the rotating mandrel is moved together with the blank held thereon relative to the stationary positioned spinning roller, which is also rotated by the rotation of the blank in rotation, wherein between the mandrel and the spinning roller according to the desired wall thickness set gap is formed.

Zur Abstützung des durch die Streckung des Werkstücks gebildeten, über den Dorn vorstehenden Abschnitts ist ein entsprechend der Vorschubgeschwindigkeit des Dornes in gleicher Richtung verfahrbarer Reitstock vorgesehen, der an dem über den Dorn vorstehenden Bereich anliegt. To support the formed by the extension of the workpiece, over the mandrel projecting portion a corresponding to the feed speed of the mandrel in the same direction movable tailstock is provided, which abuts the over the mandrel projecting portion.

Probleme hinsichtlich einer baulichen Realisierung einer Vorrichtung zur Durchführung des bekannten Verfahrens, das im Übrigen aus der EP 2 353 744 A1 bekannt ist, ergeben sich vor allem dann, wenn relativ lange Rohre bearbeitet werden sollen, da der zur Wandbearbeitung des Werkstücks damit gemeinsam axial verfahrbare Dorn der Länge des Rohlings entsprechen muss. Problems with respect to a structural realization of an apparatus for carrying out the known method, which incidentally from the EP 2 353 744 A1 is known, especially when relatively long pipes are to be processed, since the wall machining of the workpiece so that together axially movable mandrel must correspond to the length of the blank.

Abgesehen davon, dass die Vorrichtung, insbesondere hinsichtlich ihrer Abmaße, entsprechend auszulegen ist, sind auch für die unterschiedlichen Längen einsetzbare Dorne bereitzustellen, was naturgemäß mit einem erheblichen, kostenintensiven Aufwand verbunden ist, der einer rationellen Fertigung entgegensteht. Hierzu zählen auch Umrüstzeiten, wenn Werkstücke mit unterschiedlichen Längen hergestellt werden sollen. Apart from the fact that the device, in particular in terms of their dimensions, interpreted accordingly, are also available for the different lengths mandrels to provide, which is naturally associated with a considerable, costly effort, which precludes efficient production. This also includes changeover times if workpieces with different lengths are to be produced.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der gattungsgemäßen Art so weiterzuentwickeln, dass eine einfachere und kostengünstigere Durchführung möglich ist. The invention has for its object to further develop a method of the generic type so that a simpler and more cost-effective implementation is possible.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gelöst. This object is achieved by a method having the features of claim 1 and by a device for carrying out the method.

Soweit das lichte Abmaß der zu bearbeitenden Werkstücke gleich ist, können nunmehr solche in unterschiedlichsten Längen bearbeitet werden, bei Einsatz desselben Dorns. As far as the clear dimension of the workpieces to be processed is the same, now can be processed in different lengths, when using the same mandrel.

Da, im Gegensatz zum Stand der Technik, der Dorn und die Drückrolle fest zueinander positioniert sind, wohingegen das Werkstück relativ dazu axial verschiebbar ist, ist quasi eine beliebige Länge eines Rohlings einsetzbar. Ein Wechsel des Dorns bei unterschiedlich herzustellenden Längen des Werkstücks ist daher nicht mehr erforderlich, woraus sich naturgemäß eine deutlich rationellere Fertigung ergibt. Since, in contrast to the prior art, the mandrel and the pressure roller are fixedly positioned to each other, whereas the workpiece is axially displaceable relative thereto, virtually any length of a blank can be used. A change of the mandrel at different lengths of the workpiece to be produced is therefore no longer necessary, which naturally results in a much more rational production.

Der bereits zum Stand der Technik erwähnte Reitstock, mit dem eine Abstützung des über den Dorn hinausragenden Bereichs nach einer Wandverformung dient, wird zu Beginn des Verformungsvorgangs, also der axialen Verschiebung des Rohlings relativ zum axial fest stehenden Dorn in den Endbereich des Dorns verfahren und anschließend unter Anlage des stirnseitigen Bereichs des Werkstücks synchron mit diesem zurückgeschoben, so dass das Werkstück quasi über die gesamte Bearbeitungslänge an beiden Enden abgestützt ist, nämlich zum einen durch den Dorn und zum anderen durch einen Stützkopf des Reitstocks, der mit dem Dorn bzw. mit dem Werkstück gleichermaßen rotiert. The already mentioned in the prior art tailstock, with which a support of the projecting beyond the mandrel area after a wall deformation is moved at the beginning of the deformation process, ie the axial displacement of the blank relative to the axially stationary mandrel in the end of the mandrel and then pushed back under the plant of the frontal region of the workpiece in synchronism with this, so that the workpiece is supported virtually over the entire processing length at both ends, namely on the one hand by the mandrel and on the other by a support head of the tailstock, with the mandrel or with the Workpiece rotated equally.

Der Vorschub des Werkstücks erfolgt in horizontaler Ebene, während senkrecht, also radial dazu die Drückrolle in Eingriff kommt. The feed of the workpiece takes place in the horizontal plane, while perpendicular, ie radially to the spinning roller engages.

Bevorzugt sind in einer vertikalen Ebene mehrere Drückrollen angeordnet, vorzugsweise drei, die in gleichem Winkelabstand zueinander angeordnet sind. Preferably, a plurality of spinning rollers are arranged in a vertical plane, preferably three, which are arranged at the same angular distance from each other.

Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung sind in einer zweiten oder weiteren vertikalen Ebene gleichfalls Drückrollen angeordnet, die einen zuvor durch die in Vorschubrichtung des Werkstücks ersten Drückrollen verformten Wandbereich weiter verformen, beispielsweise zu einer umfänglichen Abstufung. According to a further aspect of the invention, pressure rollers are likewise arranged in a second or further vertical plane, which further deform a wall area previously deformed by the first pressure rollers in the feed direction of the workpiece, for example to a circumferential graduation.

Zur Durchführung des Verfahrens kommt eine Vorrichtung zum Einsatz, mit einem rotierbaren Dorn zum verdrehfesten Tragen des Werkstücks, sowie mindestens einer, senkrecht zur Drehachse des Dorns zustellbaren, drehbar gelagerten und in dessen mantelseitigem Überdeckungsbereich angeordneten Drückrolle. To carry out the method, a device is used, with a rotatable mandrel for rotationally supporting the workpiece, as well as at least one, perpendicular to the axis of rotation of the mandrel deliverable, rotatably mounted and arranged in the mantelseitigem coverage area spinning roller.

Bei der neuen Vorrichtung ist erfindungsgemäß der Dorn gegenüber der mindestens einen Drückrolle in axialer Richtung fest positioniert und weist überdies ein zum Dorn koaxial angeordnetes und axial dazu bewegbares Vortriebselement auf. Dieses Vortriebselement greift in Funktion an einer zugeordneten Stirnseite des Werkstücks an. In the new device according to the invention, the mandrel is fixedly positioned relative to the at least one spinning roller in the axial direction and, moreover, has a driving element arranged coaxially to the mandrel and axially movable therewith. This drive element acts in function on an associated end face of the workpiece.

Dabei kann das Vortriebselement das Werkstück über den Dorn schieben oder, als Alternativlösung und bei entsprechender konstruktiver Anpassung, über den Dorn ziehen. In this case, the driving element can push the workpiece over the mandrel or, as an alternative solution and with appropriate structural adaptation, pull over the mandrel.

Insbesondere beim Schieben über den Dorn ist ein Reitstock vorgesehen, der einen dem Dorn zugewandten, drehbaren Stützkopf aufweist, wobei der Reitstock auf der dem Vortriebselement gegenüberliegenden Seite des Dornes angeordnet ist und entsprechend der Vorschubgeschwindigkeit des Vortriebselementes und damit des Werkstücks gleichgerichtet bewegt wird, unter Anlage des Stützkopfes an der zugewandten Stirnseite des Werkstücks, wobei sich der Stützkopf mit dem Werkstück dreht. In particular, when pushing over the mandrel, a tailstock is provided which has a mandrel facing the rotatable support head, wherein the tailstock is disposed on the opposite side of the drive element of the mandrel and is moved rectified according to the feed speed of the drive element and thus the workpiece, under plant the support head on the facing end side of the workpiece, wherein the support head rotates with the workpiece.

Die genannten beteiligten Bauteile der Vorrichtung sind in einem Maschinengestell gelagert, wobei der axiale Vortrieb des Vortriebselementes hydraulisch oder mechanisch, beispielsweise über einen Spindeltrieb oder dergleichen erfolgen kann, ebenso wie der axiale Vorschub des Reitstocks. The mentioned components of the device are mounted in a machine frame, wherein the axial propulsion of the propulsion element can be done hydraulically or mechanically, for example via a spindle drive or the like, as well as the axial feed of the tailstock.

Die vorzugsweise mehreren Drückrollen, von denen jeweils mehrere in einer vertikalen Ebene angeordnet sind, beispielsweise drei an der Zahl, unter einem Winkel von 120° zueinander, sind an einem Träger angeordnet und, bezogen auf den Dorn radial zustellbar, was gleichfalls hydraulisch oder mechanisch erfolgen kann. The preferably a plurality of pressure rollers, each of which are arranged in a vertical plane, for example, three in number, at an angle of 120 ° to each other, are arranged on a support and, relative to the mandrel radially deliverable, which also occur hydraulically or mechanically can.

Dieser Träger wird von dem Dorn durchtreten, wozu eine Durchgangsöffnung vorgesehen ist, deren lichtes Abmaß größer ist als das größte Querschnittsabmaß des bevorzugt als Hohlzylinder ausgebildeten Vortriebselements, das im Verlauf des Verfahrens auf den Dorn gleitet, wobei dieser eine Führung für das Vortriebselement bilden kann. This carrier will pass through the mandrel, to which a passage opening is provided whose light dimension is greater than the largest Querschnittsabmaß preferred as a hollow cylinder driving element which slides in the course of the process on the mandrel, which can form a guide for the driving element.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Further advantageous embodiments of the invention are characterized in the subclaims.

Das erfindungsgemäße Verfahren sowie ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben. The method according to the invention and an embodiment of an apparatus for carrying out the method will be described below with reference to the accompanying drawings.

Es zeigen: Show it:

1–4 eine Vorrichtung, jeweils in einer schematischen Seitenansicht in verschiedenen Verfahrensstellungen. 1 - 4 a device, each in a schematic side view in different process positions.

In der 1 ist eine Vorrichtung dargestellt, mit der ein Verfahren zur Wandverformung eines rohrförmigen Werkstücks 13 (2) durchführbar ist. In the 1 a device is shown, with which a method for wall deformation of a tubular workpiece 13 ( 2 ) is feasible.

Dabei besteht diese Vorrichtung aus einem Maschinengestell 1, in dem ein Träger 2 fest positioniert ist, der eine Durchgangsöffnung 12 aufweist. In this case, this device consists of a machine frame 1 in which a carrier 2 is firmly positioned, the one through hole 12 having.

Diese wird durchtreten von einem drehbaren Dorn 3, der gegenüber dem Träger 2 axial fest steht und der über einen Antrieb 10 antreibbar ist. This will pass through a rotatable mandrel 3 who is facing the wearer 2 axially fixed and the drive via a 10 is drivable.

Koaxial zum Dorn 3 ist ein Vortriebselement 5 vorgesehen, das über einen hydraulischen oder einen mechanischen Antrieb 11, wie einen Spindelantrieb oder dergleichen axial verschiebbar ist, wobei das Vortriebselement 5 aus einem drehbaren Hohlzylinder 6 und einem diesem gegenüber mit dem Antrieb 11 verbundenen fest stehenden Flansch 7 besteht. Coaxial to the spine 3 is a propulsion element 5 provided by a hydraulic or a mechanical drive 11 how a spindle drive or the like is axially displaceable, wherein the driving element 5 from a rotatable hollow cylinder 6 and a drive with this opposite 11 connected fixed flange 7 consists.

Auf der dem Vortriebselement 5 gegenüberliegenden Seite ist ein Reitstock 8 vorgesehen, der gleichfalls koaxial zum Dorn 3 positioniert ist und der axial verschiebbar gelagert ist. Auf der dem Dorn 3 zugewandten Seite ist an dem Reitstock 8 ein Stützkopf 9 angeschlossen, der gleichfalls drehbar gelagert ist. On the propulsion element 5 opposite side is a tailstock 8th provided, which is also coaxial with the mandrel 3 is positioned and is mounted axially displaceable. On the thorn 3 facing side is on the tailstock 8th a support head 9 connected, which is also rotatably mounted.

Radial zum Dorn 3 verfahrbar sind an dem Träger 2 Drückrollen 4, 4´ drehbar befestigt, wobei diese Drückrollen 4, 4´ in zwei vertikal ausgerichteten Ebenen angeordnet sind und wobei in jeder vertikalen Ebene vorzugsweise drei unter gleichem Winkel abständig zueinander angeordnete Drückrollen 4, 4´ positioniert sind, die auch eine Zentrierhilfe für das Werkstück 13 bilden. Radial to the thorn 3 can be moved to the carrier 2 spinning rollers 4 . 4' rotatably mounted, these spinning rollers 4 . 4' are arranged in two vertically aligned planes and wherein in each vertical plane preferably three at the same angle spaced from each other arranged spinning rollers 4 . 4' which are also a centering aid for the workpiece 13 form.

Dabei sind die Drückrollen 4 einer vertikalen Ebene synchron radial zustellbar, jedoch unterschiedlich zu den in der anderen vertikalen Ebene verstellbaren Drückrollen 4´, wodurch eine Stufenabsetzung der Mantelfläche des Werkstücks 13 möglich ist. Here are the spinning rollers 4 a synchronous radially adjustable vertical plane, but different from the adjustable in the other vertical plane pressure rollers 4' , whereby a step reduction of the lateral surface of the workpiece 13 is possible.

Während die 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in einer Nichtfunktionsstellung wiedergibt, sind in den 2–4 verschiedene Verfahrensschritte nach der Erfindung abgebildet. While the 1 a device according to the invention in a non-functional position reproduces are in the 2 - 4 mapped various process steps according to the invention.

So ist in der 2 zu erkennen, dass als Werkstück-Rohling ein Rundrohr zunächst auf einen Teilbereich des Dornes 3 aufgeschoben ist und an der den Drückrollen 4 abgewandten Stirnseite des Werkstücks 13 das Vortriebselement 5 anliegt. Der lichte Durchmesser des Werkstücks 13 entspricht dabei in etwa dem Außendurchmesser des Dorns 3. So is in the 2 to recognize that as a workpiece blank, a round tube initially on a portion of the mandrel 3 is deferred and s.der the spinning rollers 4 facing away from the end of the workpiece 13 the propulsion element 5 is applied. The clear diameter of the workpiece 13 corresponds approximately to the outer diameter of the mandrel 3 ,

Durch axiales Verschieben des Vortriebselementes 5 in Richtung des Dorns 3, unter Vorschub des Rohlings, gerät dieser in den Wirkbereich der ersten Drückrollen 4, wobei sowohl der Hohlzylinder 6 des Vortriebselementes 5 wie auch der Dorn 3 und das Werkstück 13 rotieren, ebenso wie die Drückrollen 4, die allerdings durch die Umdrehung des Werkstücks 13 in Drehung versetzt werden. By axial displacement of the driving element 5 in the direction of the thorn 3 , while advancing the blank, this comes into the effective range of the first spinning rollers 4 where both the hollow cylinder 6 of the driving element 5 as well as the thorn 3 and the workpiece 13 rotate, as well as the spinning rollers 4 , however, by the rotation of the workpiece 13 be set in rotation.

In der 3 ist deutlich erkennbar, dass durch die anliegenden Drückrollen 4 die Wand des Werkstücks 13 im Sinne einer Wandreduzierung verformt wird, wobei das Werkstück 13 durch den Vorschub des Vortriebselementes 5 gegenüber dem fest stehenden Dorn 3 axial verschoben wird. In the 3 is clearly recognizable that by the adjacent spinning rollers 4 the wall of the workpiece 13 is deformed in the sense of a wall reduction, wherein the workpiece 13 by the advance of the driving element 5 opposite the fixed mandrel 3 is moved axially.

Weiter ist in der 3 zu erkennen, dass die den ersten Drückrollen 4 nachgeordneten zweiten Drückrollen 4´ derart mit dem Werkstück 13 in Eingriff stehen, dass eine weitere Wandverdünnung des Werkstücks 13 hergestellt wird, entweder axial durchgehend oder als Abstufung der äußeren Mantelfläche des Werkstücks 13. Next is in the 3 to recognize that the first spinning rollers 4 downstream second spinning rollers 4' such with the workpiece 13 engaged in that another wall thinning of the workpiece 13 is made, either axially continuous or as a gradation of the outer surface of the workpiece 13 ,

Im Übrigen ist deutlich zu erkennen, dass das dem Vortriebselement 5 gegenüberliegende Ende des Werkstücks 13 am Stützkopf 9 des Reitstocks 8 anliegt, so dass das Werkstück 13 quasi zweiseitig gelagert ist. Incidentally, it can clearly be seen that this is the driving element 5 opposite end of the workpiece 13 on the support head 9 of the tailstock 8th abuts so that the workpiece 13 is stored on two sides so to speak.

In der 4 schließlich ist das insoweit fertiggestellte Werkstück 13 erkennbar, das zur Entnahme aus der Vorrichtung bereitsteht, wozu es aus dem Wirkbereich mit dem Dorn 3 herausgefahren und von der Abstützung durch den Stützkopf 9 gelöst ist. In the 4 Finally, this is the finished workpiece 13 recognizable, which is ready for removal from the device, what it from the effective range with the mandrel 3 moved out and from the support by the support head 9 is solved.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 2353744 A1 [0005]

Claims

Method for wall deformation of a tubular workpiece ( 13 ), wherein a blank of the workpiece ( 13 ) on a rotating mandrel ( 3 ) held in the direction of rotation and to the outer circumferential surface of the workpiece ( 13 ) at least one rotating spinning roller ( 4 ) is pressed, with a simultaneous, relative axial displacement of the workpiece ( 13 ), characterized in that the rotating workpiece ( 13 ) under wall deformation with respect to the mandrel ( 3 ) is moved axially.

Method according to claim 1, characterized in that the workpiece ( 13 ) by a driving element ( 5 ) over the thorn ( 3 ) is pulled or pushed.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that a plurality of (in at least one of the workpiece 13 ) radial plane, preferably at the same angle arranged spinning rollers ( 4 . 4' ) to the outer surface of the workpiece ( 13 ).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that (with the pressure rollers 4' ) a level a circumferential step to the workpiece ( 13 ) is formed.

Device for carrying out the method according to claim 1, having a rotatable mandrel ( 3 ) for non-rotatably supporting a workpiece ( 13 ), and at least one, radially to the mandrel ( 3 ) deliverable, rotatably mounted pressure roller ( 4 . 4' ), characterized in that the mandrel ( 3 ) relative to the at least one spinning roller ( 4 ) is fixedly positioned in the axial direction and a to the mandrel ( 3 ) coaxially arranged and axially movable propulsion element ( 5 ) is provided which in function on an associated end face of the workpiece ( 13 ) attacks.

Apparatus according to claim 5, characterized in that the at least one spinning roller ( 4 . 4' ) rotatable on a stationary support ( 2 ) is held.

Apparatus according to claim 5 or 6, characterized in that in at least one, the thorn ( 3 ) radial plane a plurality of, preferably at the same angular distance from each other arranged spinning rollers ( 4 . 4' ) are arranged.

Device according to one of claims 5-7, characterized in that the carrier ( 2 ) a passage opening ( 12 ) received from the mandrel ( 3 ).

Device according to one of claims 5-8, characterized in that the driving element ( 5 ) from a rotatable hollow cylinder ( 6 ) and a stationary flange ( 7 ), to which a drive ( 11 ) connected.

Device according to one of claims 5-9, characterized in that the drive ( 11 ) is hydraulically or mechanically actuated.

Device according to one of claims 5-10, characterized in that coaxial with the mandrel ( 3 ) an axially movable tailstock ( 8th ) is provided, which on the the driving element ( 5 ) opposite side of the spine ( 3 ) and that on its the thorn ( 3 ) facing side a rotatable support head ( 9 ) having.