DE102016012270A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Verdickung des Randes eines Blechkörpers - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Verdickung des Randes eines Blechkörpers Download PDF

Info

Publication number
DE102016012270A1
DE102016012270A1 DE102016012270.6A DE102016012270A DE102016012270A1 DE 102016012270 A1 DE102016012270 A1 DE 102016012270A1 DE 102016012270 A DE102016012270 A DE 102016012270A DE 102016012270 A1 DE102016012270 A1 DE 102016012270A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
tool
gap
edge
metal body
sheet metal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102016012270.6A
Other languages
English (en)
Inventor
A. Erman Tekkaya
Soeren Gies
Sebastian Wernicke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Technische Universitaet Dortmund
Original Assignee
Technische Universitaet Dortmund
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Technische Universitaet Dortmund filed Critical Technische Universitaet Dortmund
Priority to DE102016012270.6A priority Critical patent/DE102016012270A1/de
Priority to EP17001657.0A priority patent/EP3323527B1/de
Publication of DE102016012270A1 publication Critical patent/DE102016012270A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21HMAKING PARTICULAR METAL OBJECTS BY ROLLING, e.g. SCREWS, WHEELS, RINGS, BARRELS, BALLS
    • B21H1/00Making articles shaped as bodies of revolution
    • B21H1/02Making articles shaped as bodies of revolution discs; disc wheels
    • B21H1/04Making articles shaped as bodies of revolution discs; disc wheels with rim, e.g. railways wheels or pulleys
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21DWORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D53/00Making other particular articles
    • B21D53/26Making other particular articles wheels or the like
    • B21D53/261Making other particular articles wheels or the like pulleys
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21HMAKING PARTICULAR METAL OBJECTS BY ROLLING, e.g. SCREWS, WHEELS, RINGS, BARRELS, BALLS
    • B21H5/00Making gear wheels, racks, spline shafts or worms
    • B21H5/02Making gear wheels, racks, spline shafts or worms with cylindrical outline, e.g. by means of die rolls
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21JFORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J5/00Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
    • B21J5/06Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor for performing particular operations
    • B21J5/08Upsetting
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21KMAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K1/00Making machine elements
    • B21K1/28Making machine elements wheels; discs
    • B21K1/30Making machine elements wheels; discs with gear-teeth
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21KMAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K23/00Making other articles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Forging (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verdickung des Randes eines Blechkörpers (2), bei welchem der Blechkörper (2) zwischen den Backen (1a, 1b) eines Einspannwerkzeuges eingespannt und um eine Rotationsachse (3) senkrecht zu seiner Blechebene kontinuierlich oder inkrementell rotiert wird und mit einem Umformungswerkzeug (4) eine Umformungskraft in einer Richtung senkrecht zur Rotationsachse (3) auf den Rand (2a), insbesondere die Randstirnfläche ausgeübt wird, wodurch Randmaterial des Blechkörpers (2) in einer axialen und/oder radialen Richtung verlagert wird, wobei an den Blechkörper (2) zur Ausübung der Umformungskraft ein Umformungswerkzeug (4) in einer Richtung senkrecht zur Rotationsachse (3) kontaktierend angestellt wird, dem in Anstellrichtung ein Begrenzungswerkzeug (5) vorgelagert ist, dass einen variablen Axialspalt (5) ausbildet, in welchem der Rand (2a) des Blechkörpers (2) einliegt und sich das axiale Spaltmaß des Axialspaltes (5c) durch eine axiale Relativbewegung zwischen zwei sich axial gegenüberliegenden Spaltbacken (5a, 5b) des Begrenzungswerkzeuges während der Umformung verändert, insbesondere vergrößert wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verdickung des Randes eines Blechkörpers, bei welchem der Blechkörper zwischen den Backen eines Einspannwerkzeuges eingespannt und um eine Rotationsachse senkrecht zu seiner Blechebene kontinuierlich oder inkrementell rotiert wird und mit einem Umformungswerkzeug eine Umformungskraft in einer Richtung senkrecht zur Rotationsachse auf den Rand, insbesondere die Randstirnfläche ausgeübt wird, wodurch Randmaterial des Blechkörpers in einer axialen und/oder radialen Richtung verlagert wird. Vorzugsweise sind die zur Einspannung vorgesehenen Backen um die Rotationsachse herum angeordnet, z.B. hierbei kreisscheibenförmig ausgebildet, insbesondere wobei die Rotationsachse durch die Kreisscheibenmitte der Backen verläuft.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Herstellung einer Randverdickung an einem Blechkörper, umfassend ein Einspannwerkzeug mit zwei sich axial gegenüberliegenden Backen, zwischen denen ein Blechkörper eingespannt und um eine Rotationsachse senkrecht zur Blechebene kontinuierlich oder intermittierend rotierbar ist und ein Umformungswerkzeug, dass in einer Richtung senkrecht zur Rotationsachse des Einspannwerkzeuges relativ zu diesem bewegbar ist, insbesondere um mit dem Rand eines eingespannten Blechkörpers in Kontakt zu gelangen und auf diesen eine umformende Kraft auszuüben und hierdurch Material axial und/oder radial zu verlagern.
  • Unter einer intermittierenden Rotation wird verstanden, dass das Einspannwerkzeug den eingespannten Blechkörper um einen vorbestimmen Winkelbetrag dreht und hiernach für eine Zeit stillsteht, insbesondere um in dieser Stillstandzeit sodann eine Umformung mit dem Umformungswerkzeug vorzunehmen. Hierfür wird mit dem Umformungswerkzeug während der Stillstandzeit auf den Rand die Umformungskraft ausgeübt, durch Anstellen des Umformwerkzeuges an den Rand. Insbesondere wird für die nächste inkrementelle Drehung das Umformwerkzeug zunächst wieder radial vom Blechrand weggezogen.
  • Unter kontinuierlicher Rotation wird verstanden, dass das Einspannwerkzeug das Werkstück ohne Stillstand über einen vorbestimmten Winkelbereich dreht, insbesondere wobei während dieser Drehung mit dem Umformungswerkzeug die umformende Kraft auf den Rand des Blechkörpers ausgeübt wird. Vorzugsweise entspricht der vorbestimmte Winkelbereich demjenigen Winkelbereich, über den sich am Blechkörper die Umformungszone erstreckt, insbesondere kann dieser Winkelbereich sowohl kleiner als auch größer gleich 360 Grad sein. Bevorzugt dreht sich ein rotationssymmetrischer Blechkörper, dessen Umformungszone sich über 360 Grad erstreckt, mehrfach über 360 Grad bis dass eine Umformung abgeschlossen ist.
  • Durch die axiale Verlagerung von Material des Blechkörpers, insbesondere die mit einer radialen Verlagerung kombiniert ist, besteht die Möglichkeit den Rand des Blechkörpers über die ursprüngliche Dicke des Blechkörpers hinaus zu verdicken unter gleichzeitiger Abnahme der radialen Gesamtausdehnung des Blechkörpers.
  • Ein solches Verfahren ist aus der vorangemeldeten, jedoch nachveröffentlichten Anmeldung DE 10 2015 015 388.9 derselben Anmelderin bekannt und wird dort angewendet, um Einzelbleche eines gestapelten Blechkörpers unter Verdickung des Randes wenigstens eines Einzelbleches miteinander zu verbinden.
  • Die vorliegende Erfindung kann auf Blechkörper angewendet werden, welche aus mehreren Einzelblechen gestapelt sind, ebenso wie auf Blechkörper, die nur aus einem einzigen Blech bestehen.
  • Unter dem Begriff „Blech“ werden im Sinne der Erfindung flächige Elemente aus Metall oder auch aus Nicht-Metall verstanden, üblicherweise bei denen die Erstreckung der großen sich gegenüberliegenden Oberflächen in einer oder zwei zueinander senkrechten Richtungen größer, insbesondere viel größer ist, bevorzugt mindestens 10-mal größer ist als die Beabstandung dieser beiden Oberflächen. Ein Blech hat somit in zumindest einer Richtung eine Ausdehnung die mindestens 10-mal größer ist als das Maß, dass üblicherweise als Dicke verstanden wird. Ein Blech kann demnach z.B. durch Walzen hergestellt sein.
  • Ein Blechkörper ist ein Körper der mindestens ein solches Blech umfasst.
  • Als Blechebene des Blechkörpers wird die Mittelebene verstanden, die mittig bezogen auf die Dicke des Körpers in dem einen oder den mehreren gestapelten Blechen parallel zu den großen sich gegenüberliegenden Oberflächen gedanklich angeordnet ist.
  • Alle Richtungen, auf welche die vorliegende Beschreibung Bezug nimmt verstehen sich in Relation zur Rotationsachse des Einspannwerkzeuges, soweit es nicht ausdrücklich anders beschrieben ist.
  • Ein solches Verfahren oder eine solche Vorrichtung wird vorzugsweise vorgesehen, um nach einer Aufdickung oder zeitgleich damit einhergehend eine Verzahnung am Rand des Blechkörpers zu erstellen. Ein zeitlich nachfolgendes Verzahnen erfolgt häufig durch spanende Bearbeitung des aufgedickten Randes. Ein zeitgleiches Erstellen wird häufig durch ein Umformwerkzeug vorgenommen, dass die Negativform wenigstens eines Zahnes, ggfs. von mehreren Zähnen aufweist, so dass die Zähne beim Aufdicken des Randes in das Randmaterial eingedrückt werden.
  • Vorteile ergeben sich durch diese Verfahren dadurch, dass Verzahnungen auf leichte Weise auch nur über einen Teilumfangsbereich von kleiner 360 Grad erstellt werden können, bzw. umzuformende Blechkörper nicht zwingend 360°-rotationssymmetrisch sein müssen.
  • Typische Anwendungsgebiete sind somit neben klassischen Zahnrädern auch gekurvte Zahnstangen bzw. Hebel mit Verzahnungen, wie z.B. bei Sitzverstellern von Autositzen.
  • Problematisch bei dieser Art der Randaufdickung ist es, dass die axiale und/oder radiale geometrische Ausdehnung einer erstellten Aufdickung wenig kontrollierbar ist. Die jeweilige Ausdehnung wird im Wesentlichen durch die Fließeigenschaften des Materials bestimmt. Es ist jedoch häufig wünschenswert, gerade bei der Herstellung von Verzahnungen am Rand, die axiale Ausdehnung einer Aufdickung und bevorzugt auch deren radiale Ausdehnung kontrolliert einstellen zu können, z.B. um benötigte Lastabtragungseigenschaften von Verzahnungen gezielt und reproduzierbar einstellen zu können.
  • Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Möglichkeit der axialen Kontrolle und bevorzugt auch der radialen Kontrolle einer Aufdickung bei einem solchen gattungsgemäßen Verfahren bzw. der gattungsgemäßen Vorrichtung durch eine erfindungsgemäße Weiterbildung zu erschließen.
  • Erfindungsgemäß erfolgt dies in einem Verfahren dadurch, dass an den Blechkörper zur Ausübung der Umformungskraft ein Umformungswerkzeug in einer Richtung senkrecht zur Rotationsachse kontaktierend angestellt wird, dem in Anstellrichtung ein Begrenzungswerkzeug vorgelagert ist, dass einen variablen Axialspalt ausbildet, in welchem der Rand des Blechkörpers einliegt. Als Axialspalt wird dabei ein Spalt verstanden, der sich in axialer Richtung erstreckt.
  • Weiterhin ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das axiale Spaltmaß des Axialspaltes durch eine axiale Relativbewegung zwischen zwei sich axial gegenüberliegenden Spaltbacken des Begrenzungswerkzeuges während der Umformung verändert, insbesondere vergrößert wird. Diese sich axial gegenüberliegenden Spaltbacken können dabei bevorzugt eine Erstreckung in radialer Richtung aufweisen, so dass die Spaltbacken jeweils einen Randbereich des Blechkörpers überdecken, wenn dieser mit seinem Rand im Axialspalt einliegt.
  • Bevorzugt wird dafür der Blechkörper durch das Einspannwerkzeug eingespannt ohne durch die Backen des Einspannwerkzeuges einen sich in Umfangsrichtung erstreckenden, radial außenliegenden Randbereich des Blechkörpers zu überdecken, welcher die Umformungszone des Blechkörperrandes umfasst. Trotz sicherer Einspannung bleibt so die Umformungszone frei von jeglicher Überdeckung und somit zugänglich für das Umformungswerkzeug und das Begrenzungswerkzeug.
  • Hinsichtlich der Vorrichtung wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass in radialer Richtung vor der Stirnfläche des Umformwerkzeugs (betrachtet in Richtung zum Einspannwerkzeug) ein Begrenzungswerkzeug angeordnet ist, bevorzugt welches mit dem Umformwerkzeug zusammen senkrecht zur Rotationsachse des Einspannwerkzeuges bewegbar ist, welches einen Axialspalt ausbildet, mit dem der Rand eines eingespannten Blechkörpers übergreifbar ist und das Begrenzungswerkzeug zwei sich axial gegenüberliegende Spaltbacken aufweist, die den Axialspalt in axialer Richtung begrenzen und die relativ zueinander in axialer Richtung verstellbar sind zur Änderung des zwischen ihnen ausgebildeten Axialspaltes, insbesondere zu Änderung während eines Umformungsprozesses.
  • Der wesentliche Kerngedanke der Erfindung liegt darin, bei der Umformung dem axial ausweichenden Randmaterial eine axiale Begrenzung zu geben, welche durch den Abstand der aufeinander zuweisenden Spaltbacken des Begrenzungswerkzeuges gegeben ist. Hierdurch können auch Gratbildungen an dem verschobenen Material verhindert werden.
  • Vorzugsweise können die Spaltbacken anfänglich auf einen Abstand eingestellt werden, der zumindest etwas größer ist als die Blechdicke, so dass der Rand des umzuformenden Blechkörpers in den Spalt des Begrenzungswerkzeuges eindringen kann. Es kann alternativ oder auch in Kombination mit vorgenannter Ausführung auch vorgesehen sein, dass sich der gebildete Spalt in radialer Richtung und in Richtung zum Einspannwerkzeug erweitert. Das radial in Bezug auf den Blechkörper weiter außenliegende Spaltmaß kann hierbei anfänglich mit der Dicke des Blechkörpers übereinstimmen.
  • Unabhängig von der konkreten aktuellen axialen Spaltweite und insbesondere unabhängig davon, ob diese konkrete Spaltweite anfänglich vorliegt oder während der Umformung passiv oder aktiv eingenommen wird, kann bei einer Kraftausübung durch die Stirnfläche des Umformungswerkzeuges auf den Rand des Blechkörpers in einer Richtung senkrecht zur Rotationsachse und bevorzugt in radialer Richtung somit Material des Randes in axialer Richtung nur so weit ausweichen, bis dass es an die sich axial gegenüberliegenden Flächen der Spaltbacken gelangt.
  • Ein weiterer Materialfluß ist hiernach zumindest beschränkt bzw. sogar unterbunden, so dass ein Materialfluss bei weiterer radialer Kraftbeaufschlagung auch, wenn nicht gar bei axial festgehaltenen Spaltbacken ausschließlich nur in radialer Richtung erfolgt. So kann durch eine z.B. aktive Ansteuerung der Spaltbacken, also z.B. deren gezieltes Festhalten gegen axiale Verstellung oder durch eine gezielte axiale Verstellung konkret Einfluss genommen werden auf den axialen und/oder radialen Materialfluß bei einer radialen Kraftausübung durch die Stirnfläche des Umformwerkzeuges.
  • Die Erfindung kann in einer möglichen Ausführung vorsehen, dass die Spaltbacken des Begrenzungswerkzeuges durch die vom verdrängten Randmaterial des Blechkörpers axial auf diese ausgeübte Kraft in axialer Richtung verlagert werden, insbesondere passiv verlagert werden, bevorzugt gegen eine statische oder änderbare Kraftbeaufschlagung. Eine solche Kraftbeaufschlagung kann z.B. durch ein passives Kraftbeaufschlagungsmittel, insbesondere wenigstens eine Feder erfolgen in eine Richtung zur Verringerung des Axialspaltes. Statt einer Feder kann auch ein kompressibles Medium eingesetzt werden.
  • Es wird so durch die Spaltbacken ein axialer Fluss des Randmaterials zwar beschränkt, aber nicht unterbunden. Der verdickte Rand kann so auf einfache Weise hinsichtlich seiner Form an die Form des Spaltes des Begrenzungswerkzeuges angepasst werden. Durch die Gegenkraft, die der axialen Ausdehnung entgegenwirkt wird somit weiterhin erzielt, dass zumindest ein Teil des Materials auch in radialer Richtung fließt. Durch diese passive Verlagerung kann allgemein ein Verhältnis von axialer zu radialer Aufdickung eingestellt werden. Bevorzugt kann die Erfindung hier vorsehen, die Gegenkraft, die durch die Spaltbacken erzeugt wird, also deren genannte Kraftbeaufschlagung variabel einstellbar zu gestalten.
  • Die Erfindung kann alternativ auch vorsehen, dass der axiale Abstand der Spaltbacken des Begrenzungswerkzeuges zueinander durch wenigstens einen Aktor in axialer Richtung aktiv verstellt werden. Hierfür kann die Vorrichtung wenigstens einen Aktor umfassen, insbesondere je Spaltbacke wenigstens einen Aktor umfassen, insbesondere einen hydraulisch betriebenen Aktor, mit dem wenigstens eine Spaltbacke axial bewegbar ist.
  • Unter der relativen Bewegung der Spaltbacken zueinander soll verstanden werden, dass zumindest eine Spaltbacke gegenüber der anderen bewegbar ist, bevorzugt sind beide bewegbar und besonders bevorzugt werden beide Spaltbacken gleichzeitig, bevorzugt mit gleicher axialer Bewegungsweite bewegt, insbesondere zur Erzielung einer um die Blechebene symmetrischen Randverdickung.
  • Die Erfindung kann auch vorsehen, die Spaltbacken in axialer Richtung relativ zueinander zur Änderung des Axialspaltmaßes zu verstellen in Abhängigkeit der radialen Anstellposition des Umformwerkzeuges. Je nach radialer Position kann so z.B. vorgegeben werden, ob bei weitere Kraftausübung in radialer Richtung das Material vornehmlich axial oder radial verlagert wird, bzw. wie das Verhältnis dieser beiden Verlagerungsmöglichkeiten ist.
  • Eine Änderung der axialen Spaltweite des Spaltes des Begrenzungswerkzeuges kann schrittweise erfolgen, z.B. kann vor einer radialen Kraftausübung zunächst eine Einstellung der Spaltbacken auf eine gewünschte Spaltweite erfolgen, hiernach die Kraft ausgeübt und der Spalt somit durch das verlagerte Material gefüllt werden, wonach zunächst die radiale Kraftausübung unterbrochen und die Spaltweite verändert wird.
  • Es kann alternativ auch vorgesehen werden kontinuierlich bei der Ausübung der radialen Umformungskraft die Spaltweite zu vergrößern, z.B. durch die genannte aktive Ansteuerung. Das Verhältnis von radialem Vorschub des Umformwerkzeuges und gleichzeitiger axialer Öffnung des Spaltes des Begrenzungswerkzeuges kann bevorzugt geändert werden.
  • Die Erfindung kann grundsätzlich vorsehen, dass zur Umformung nur das Einspannwerkzeug und damit der eingespannte Blechkörper intermittierend oder bevorzugt kontinuierlich rotiert. Das Umformwerkzeug und das Begrenzungswerkzeug, können abgesehen von der radialen Zustellung in Richtung zum Einspannwerkzeug ortsfest sein, insbesondere also selbst nicht rotieren.
  • Allgemein können bei allen, auch den nachfolgenden Ausführungen, das Umformwerkzeug und das Begrenzungswerkzeug in einer gemeinsamen Halterung verbunden sein, somit also gleichzeitig bewegbar sein.
  • Bevorzugt sieht die Erfindung vor, dass bei einer Rotation des Blechkörpers / Einspannwerkzeuges um die Rotationsachse gleichzeitig auch das Umformwerkzeug und das mit seinen Spaltbacken darum herum angeordnete Begrenzungswerkzeug um eine parallele Rotationsachse drehen, insbesondere passiv oder bevorzugt synchron angetrieben, weiter bevorzugt mit einem veränderbaren Übersetzungsverhältnis, wobei der Rand des Blechkörpers und die dem Rand zugewiesene Stirnfläche des Umformungswerkzeuges aufeinander abrollen.
  • Hierdurch wird vermieden, dass sich zwischen dem Rand des Blechkörpers und der Stirnfläche des Umformungswerkzeuges eine signifikante Reibung ergibt. Eine Aufwärmung wird so vermieden. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn bei der Umformung durch das Umformwerkzeug zeitgleich zur Erstellung der Randverdickung eine Verzahnung in den Rand des Blechkörpers eingedrückt wird. Insbesondere soll mit dieser Ausführung die entstehende Kaltverfestigung erhalten bleiben.
  • Um eine hohe Stabilität zu erzielen kann es die Erfindung allgemein vorsehen, dass eine jeweilige Spaltbacke einen Bereich umfasst, der in radialer Richtung vor der Stirnfläche des Umformungswerkzeuges angeordnet ist, welche zum Einspannwerkzeug weist und einen Bereich aufweist, welcher axial neben dem Umformungswerkzeug angeordnet ist, insbesondere eine Spaltbacke im Querschnitt parallel zur Rotationsachse L-förmig ausgebildet ist. Bevorzugt kontaktiert der vor der Stirnfläche liegende Bereich der jeweiligen Spaltbacke die Stirnfläche.
  • Besonders, wenn zusätzlich zum Einspannwerkzeug auch das Umformwerkzeug und das Begrenzungswerkzeug rotieren, sieht die Erfindung vor, dass das Umformwerkzeug und die Spaltbacken des Begrenzungswerkzeuges kreisscheibenförmig ausgebildet sind und um eine gemeinsame Rotationsachse drehen, bevorzugt die parallel zur Rotationsachse des Einspannwerkzeuges liegt. Die Rotationsachsen von Umformungswerkzeug / Begrenzungswerkzeug und Einspannwerkzeug können auch zueinander verkippt sein, insbesondere einen spitzen Winkel einschließen. Hierdurch kann eine Spannungsüberlagerung erzielt und die radiale Umformungskraft reduziert werden. Der eingeschlossene spitze Winkel ist vorzugsweise größer 0 und kleiner 10 Grad, weiter bevorzugt größer 0 und kleiner 5 Grad, noch weiter bevorzugt größer 0 und kleiner 3 Grad. Eine Spaltbacke entspricht dabei im Wesentlichen einer Kreisscheibe mit einem äußeren axial vorstehenden Rand, der den Bereich bildet, welcher radial vor der Stirnfläche des Umformungswerkzeuges angeordnet. Bei dieser Ausführung umgreifen beiden Spaltbacken das Umformwerkzeug, welches ein einfache Scheibe sein kann, sowohl axial als auch radial.
  • In konkretisierter Ausgestaltung kann eine jeweilige Spaltbacke drehbar an einer in der Position axial verstellbaren Platte einer Halterung des Umformwerkzeuges angeordnet sein, wobei die jeweilige Platte mit wenigstens einem, bevorzugt zwei Aktoren axial angetrieben ist.
  • Eine jeweilige Spaltbacke ist bevorzugt exakt linear parallel zur Rotationsachse verstellbar, was bevorzugt durch die genannten wenigstens zwei Aktoren realisiert werden kann oder auch durch Verschiebbarkeit in einer Linearführung.
  • Die Rotationsachse von Umformungswerkzeug / Begrenzungswerkzeug und die Rotationsachse des Einspannwerkzeuges können weiterhin über ein Getriebe synchron aneinander gekoppelt sein, insbesondere kann hierdurch das Umformungswerkzeug / Begrenzungswerkzeug durch einen Antrieb des Einspannwerkzeuges angetrieben sein. Das Übersetzungsverhältnis des Getriebes kann bevorzugt änderbar sein.
  • Z.B. kann eine solche Änderung vorgesehen sein, wenn bei gleichzeitig erfolgender Randverdickung und Einpressung von Zähnen in den Rand des Blechkörpers das (Negativ-) Zähne aufweisende Umformwerkzeug bei gleichbleibendem Umfang radial immer weiter an den sich im Umfang kleiner werdenden Blechkörper angestellt wird.
  • Ausführungsformen werden nachfolgend anhand der Figuren beschrieben.
  • 1 zeigt eine Ausführung einer Vorrichtung mit einem kontinuierlich rotierten Einspannwerkzeug 1, in dessen Backen 1a und 1b ein Blechkörper 2 eingespannt ist und mitrotiert wird um die Rotationsachse 3.
  • In einer Richtung radial zur Rotationsachse 3 wird ein Umformungswerkzeug 4 an den Rand des Blechkörpers angestellt, so dass die Stirnfläche 4a des Umformungswerkzeuges 4 den Rand des Blechkörpers 2 radial kontaktiert und eine radiale umformende Kraft auf diesen ausübt.
  • Um das Umformwerkzeug 4 ist ein Begrenzungswerkzeug angeordnet, dass zwei Spaltbacken 5a und 5b aufweist. Die Spaltbacken umgreifen das Umformwerkzeug axial und radial. Zwischen den Spaltbacken 5a, 5b wird ein Axialspalt 5c ausgebildet, in den der Rand 2a des Blechkörpers 2 hineinreicht. Um dies zu erleichtern erweitert sich der Spalt 5c radial in Richtung zum Einspannwerkzeug 1. Diese Anfangsposition ist in der 1 oben dargestellt.
  • Mittig in der 1 ist die Endposition der Umformung visualisiert. Das Umformwerkzeug ist gegenüber der Ausgangsposition radial auf das Einspannwerkzeug und somit auf den Blechkörper 2 zugestellt worden. Material vom Rand 2a wurde axial verdrängt und hat hier z.B. die passiv kraftvorgespannten Spaltbacken 5a und 5b in axialer Richtung gegen die Vorspannungskraft verschoben. Alternativ wurden die Spaltbacken 5a, 5b durch Aktoren gesteuert verschoben und /oder festgehalten.
  • Durch die Verschiebung vergrößerte sich der Spalt 5c in axialer Richtung, was die Randverdickung zulässt, aber diese beschränkt bzw. das Material konturiert. Insbesondere wurde durch die Beschränkung erzielt, dass das Material nicht nur axial, sondern auch radial fließt.
  • Der untere Bereich der 1 zeigt die Draufsicht und verdeutlicht ein nicht rotierendes Umformungswerkzeug 4 bzw. Begrenzungswerkzeug 5, welches jeweils nur radial bewegt wird, insbesondere gemeinsam.
  • In dieser Ausführung der 1 kann das Einspannwerkzeug den Blechkörper kontinuierlich drehen und die Stirnfläche des Umformwerkzeuges ist plan oder in einer Ebene parallel zur Blechebene gerundet.
  • 2 zeigt demgegenüber eine Ausführung bei der das Einspannwerkzeug intermittierend gedreht, d.h. abwechselnd gedreht und angehalten wird, um einen Umformungsschritt auszuführen.
  • Mit jedem Umformungsschritt wird mit dem Umformungswerkzeug, das stirnseitig eine Negativ-Verzahnung 6 aufweist, eine Verzahnung in den Rand 2a des Blechkörpers eingedrückt. Anfangsposition (oben) und Endposition (mitte) entsprechen den Positionen des Begrenzungswerkzeuges, wie es zur 1 beschrieben wurde. Dabei kann die radial der Stirnseite des Umformungswerkzeuges zugewiesene Fläche jeder Spaltbacke ebenso eine Verzahnung aufweisen, welche in die Stirnverzahnung des Umformwerkzeuges eingreift. Dies gilt bei allen Ausführungen in welchen Verzahnungen hergestellt werden, also auch der späteren 4.
  • 3 zeigt eine Ausführung, bei der das Umformungswerkzeug 4 und die Spaltbacken 5a, 5b des Begrenzungswerkzeuges ebenso rotieren und jeweils scheibenförmig ausgebildet sind. In der Rotation um die parallelen Achsen 3 und 7 sind die Werkzeuge synchronisiert.
  • In gleicher Weise wird mit fortschreitender Randverformung der Spalt 5c in seiner axialen Weite vergrößert und lässt damit einen axialen Fluss des Materials zu, beschränkt diesen jedoch, insbesondere, wenn die Spaltbacken aktorisch festgehalten werden.
  • Gemäß der Draufsicht rollen die Stirnfläche 4a des Umformwerkzeuges und der Rand 2a des Blechkörpers 2 aufeinander ab, was eine Erwärmung verhindert. Bevorzugt kann hier das Werkzeuge 4 frei rollen, also ohne Antrieb oder Synchronisation zum Einspannwerkzeug.
  • In der 4 besteht der Unterschied zur 3 darin, dass die Stirnfläche 4a des Umformungswerkzeuges eine sich in Umfangsrichtung vollständig erstreckende (Negativ-) Verzahnung aufweist. Hierüber wird beim Abrollen auf dem Rand 2a des Blechkörpers und der radialen Zustellung auf diesen zu eine Verzahnung rollend in den Rand eingepresst. Dafür sind die Rotationen der Werkzeuge 4/5 und 1 aneinander synchronisiert, z.B. über ein gemeinsames Getriebe.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102015015388 [0006]

Claims (14)

  1. Verfahren zur Verdickung des Randes eines Blechkörpers (2), bei welchem der Blechkörper (2) zwischen den Backen (1a, 1b) eines Einspannwerkzeuges eingespannt und um eine Rotationsachse (3) senkrecht zu seiner Blechebene kontinuierlich oder inkrementell rotiert wird und mit einem Umformungswerkzeug (4) eine Umformungskraft in einer Richtung senkrecht zur Rotationsachse (3) auf den Rand (2a), insbesondere die Randstirnfläche ausgeübt wird, wodurch Randmaterial des Blechkörpers (2) in einer axialen und/oder radialen Richtung verlagert wird, dadurch gekennzeichnet, dass a. an den Blechkörper (2) zur Ausübung der Umformungskraft ein Umformungswerkzeug (4) in einer Richtung senkrecht zur Rotationsachse (3) kontaktierend angestellt wird, dem in Anstellrichtung ein Begrenzungswerkzeug (5) vorgelagert ist, dass einen variablen Axialspalt (5) ausbildet, in welchem der Rand (2a) des Blechkörpers (2) einliegt und b. sich das axiale Spaltmaß des Axialspaltes (5c) durch eine axiale Relativbewegung zwischen zwei sich axial gegenüberliegenden Spaltbacken (5a, 5b) des Begrenzungswerkzeuges während der Umformung verändert, insbesondere vergrößert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spaltbacken (5a, 5b) des Begrenzungswerkzeuges durch die vom verdrängten Randmaterial des Blechkörpers (2) axial auf diese ausgeübte Kraft in axialer Richtung verlagert werden, insbesondere passiv verlagert werden, bevorzugt gegen eine statische oder änderbare Kraftbeaufschlagung.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der axiale Abstand der Spaltbacken (5a, 5b) des Begrenzungswerkzeuges zueinander durch wenigstens einen Aktor in axialer Richtung aktiv verstellt werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass beide Spaltbacken (5a, 5b) gleichzeitig, bevorzugt mit gleicher axialer Bewegungsweite bewegt werden, insbesondere zur Erzielung einer um die Blechebene symmetrischen Randverdickung.
  5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spaltbacken (5a, 5b) in axialer Richtung relativ zueinander zur Änderung des Axialspaltmaßes verstellt werden in Abhängigkeit der radialen Anstellposition des Umformwerkzeuges (4).
  6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Rotation des Blechkörpers (2)/ Einspannwerkzeuges (1) um die Rotationsachse (3) gleichzeitig auch das Umformwerkzeug (4) und das mit seinen Spaltbacken (5a, 5b) darum herum angeordnete Begrenzungswerkzeug um eine insbesondere parallele Rotationsachse (7) drehen, insbesondere passiv oder bevorzugt synchron angetrieben, weiter bevorzugt mit einem veränderbaren Übersetzungsverhältnis, wobei der Rand (2a) des Blechkörpers (2) und die dem Rand (2a) zugewiesene Stirnfläche (4a) des Umformungswerkzeuges (4) aufeinander abrollen.
  7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Umformung durch das Umformwerkzeug (4) zeitgleich zur Erstellung der Randverdickung eine Verzahnung in den Rand (2a) des Blechkörpers (2) eingedrückt wird.
  8. Vorrichtung zur Herstellung einer Randverdickung an einem Blechkörper (2) , umfassend a. ein Einspannwerkzeug mit zwei sich axial gegenüberliegenden Backen (1a, 1b), zwischen denen ein Blechkörper (2) eingespannt und um eine Rotationsachse (3) senkrecht zur Blechebene kontinuierlich oder intermittierend rotierbar ist und b. ein Umformungswerkzeug (4), dass in einer Richtung reckrecht zur Rotationsachse (3) des Einspannwerkzeuges (1) relativ zu diesem bewegbar ist, insbesondere um mit dem Rand (2a) eines eingespannten Blechkörpers (2) in Kontakt zu gelangen dadurch gekennzeichnet, dass c. in radialer Richtung vor der Stirnfläche (4a) des Umformwerkzeugs (4) ein Begrenzungswerkzeug (5) angeordnet ist, bevorzugt welches mit dem Umformwerkzeug (4) zusammen senkrecht zur Rotationsachse (3) des Einspannwerkzeuges bewegbar ist, welches einen Axialspalt (5c) ausbildet, mit dem der Rand (2a) eines eingespannten Blechkörpers (2) übergreifbar ist und d. das Begrenzungswerkzeug (5) zwei sich axial gegenüberliegende Spaltbacken (5a, 5b) aufweist, die den Axialspalt (5c) in axialer Richtung begrenzen und die relativ zueinander in axialer Richtung verstellbar sind zur Änderung des zwischen ihnen ausgebildeten Axialspaltes.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Spaltbacken (5a, 5b) in axialer Richtung durch ein passives Kraftbeaufschlagungsmittel, insbesondere wenigstens eine Feder kraftbeaufschlag sind in eine Richtung zur Verringerung des Axialspaltes.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie wenigstens einen Aktor umfasst, insbesondere je Spaltbacke(5a, 5b) einen Aktor umfasst, insbesondere einen hydraulisch betriebenen Aktor, mit dem wenigstens eine Spaltbacke (5a, 5b) axial bewegbar ist.
  11. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine jeweilige Spaltbacke (5a, 5b) einen Bereich (5a2) umfasst, der in radialer Richtung vor der Stirnfläche (4a) des Umformungswerkzeuges (4) angeordnet ist, welche zum Einspannwerkzeug (1) weist und einen Bereich (5a1) aufweist, welcher axial neben dem Umformungswerkzeug (4) angeordnet ist, insbesondere eine Spaltbacke (5a, 5b) im Querschnitt parallel zur Rotationsachse L-förmig ausgebildet ist.
  12. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Umformwerkzeug (4) und die Spaltbacken (5a, 5b) des Begrenzungswerkzeuges (5) kreisscheibenförmig ausgebildet sind und um eine gemeinsame Rotationsachse (7) drehbar sind, insbesondere die parallel oder in einem spitzen Winkel zur Rotationsachse (3) des Einspannwerkzeuges (4) liegt.
  13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine jeweilige Spaltbacke (5a, 5b) drehbar in einer in der Position axial verstellbaren Platte einer Halterung des Umformwerkzeuges (4) angeordnet ist, wobei die jeweilige Platte mit wenigstens einem, bevorzugt wenigstens zwei Aktoren axial angetrieben ist.
  14. Vorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationsachse(7) von Umformungswerkzeug (4) / Begrenzungswerkzeug (5) und die Rotationsachse (3) des Einspannwerkzeuges (1) über ein Getriebe synchron an einander gekoppelt sind, insbesondere hierdurch das Umformungswerkzeug (4) / Begrenzungswerkzeug(5) durch einen Antrieb des Einspannwerkzeuges (4) angetrieben ist.
DE102016012270.6A 2016-10-14 2016-10-14 Verfahren und Vorrichtung zur Verdickung des Randes eines Blechkörpers Withdrawn DE102016012270A1 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016012270.6A DE102016012270A1 (de) 2016-10-14 2016-10-14 Verfahren und Vorrichtung zur Verdickung des Randes eines Blechkörpers
EP17001657.0A EP3323527B1 (de) 2016-10-14 2017-10-09 Verfahren und vorrichtung zur verdickung des randes eines blechkörpers

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102016012270.6A DE102016012270A1 (de) 2016-10-14 2016-10-14 Verfahren und Vorrichtung zur Verdickung des Randes eines Blechkörpers

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102016012270A1 true DE102016012270A1 (de) 2018-04-19

Family

ID=60083058

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102016012270.6A Withdrawn DE102016012270A1 (de) 2016-10-14 2016-10-14 Verfahren und Vorrichtung zur Verdickung des Randes eines Blechkörpers

Country Status (2)

Country Link
EP (1) EP3323527B1 (de)
DE (1) DE102016012270A1 (de)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110860773B (zh) * 2019-12-17 2023-09-26 信达科创(唐山)石油设备有限公司 一种连续油管钢带对接工艺及其原材增厚设备

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19635152A1 (de) * 1996-08-14 1998-03-12 Wf Maschinenbau Blechformtech Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines außen verzahnten Getriebeteiles
DE19602298C2 (de) * 1996-01-23 1999-11-11 Leifeld Gmbh & Co Verfahren zur Herstellung eines rotationssymmetrischen Teiles
DE10211135A1 (de) * 2002-03-14 2003-10-09 Wf Maschinenbau Blechformtech Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Formkörpers
DE102015015388A1 (de) 2015-12-01 2017-06-01 Technische Universität Dortmund Verfahren zur Herstellung eines Blechkörpers aus wenigstens zwei Blechen

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE60225C (de) * E. SlEBEL in Cronenfeld-Hahnerberg bei Elberfeld Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Stirnrädern aus schmiedbarem Metall
DE1602594A1 (de) * 1967-02-09 1971-03-04 Rationalisierung Eisen Blech M Verfahren und Vorrichtung zum Aufspalten der Stirnseite von rotationssymmetrischen Werkstuecken

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19602298C2 (de) * 1996-01-23 1999-11-11 Leifeld Gmbh & Co Verfahren zur Herstellung eines rotationssymmetrischen Teiles
DE19635152A1 (de) * 1996-08-14 1998-03-12 Wf Maschinenbau Blechformtech Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines außen verzahnten Getriebeteiles
DE10211135A1 (de) * 2002-03-14 2003-10-09 Wf Maschinenbau Blechformtech Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines Formkörpers
DE102015015388A1 (de) 2015-12-01 2017-06-01 Technische Universität Dortmund Verfahren zur Herstellung eines Blechkörpers aus wenigstens zwei Blechen

Also Published As

Publication number Publication date
EP3323527B1 (de) 2019-08-21
EP3323527A1 (de) 2018-05-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2756893B1 (de) Materialbearbeitungsvorrichtung, insbesondere eine Umformmaschine
EP0937568B1 (de) Vorrichtung zur veränderlichen Begrenzung eines flachen Fliesskanals und Verfahren zum Austragen einer Massebahn mit veränderlicher Geometrie
DE102010007955B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines Bauteils sowie Vorrichtung
EP2781280B1 (de) Verfahren zur Herstellung einer Stauchniet-Verbindung mit einer rotativen Pendelbewegung
EP3323527B1 (de) Verfahren und vorrichtung zur verdickung des randes eines blechkörpers
EP1117497B1 (de) Fügevorrichtung, durchsetzfügeverfahren und durchsetzfügeverbindung
DE102008060700B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen eines Käfigs eines Wälzlagers, sowie Käfig eines Wälzlagers
EP3116680B1 (de) Vorrichtung und verfahren zur herstellung einer funktionswelle
DE2458451A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines paketes aus uebereinandergelegten, geschlossenen metallbaendern
DE102011110732A1 (de) Blechumformwerkzeug mit Blechdistanzhalter
EP2465626A1 (de) Spannbacke zum einspannen von Werkstücken, sowie Spannfutter und Werkzeugmaschine hiermit
EP2165783B1 (de) Werkzeug für eine Stanzmaschine zum Verändern des Spannungszustands eines Blechs
EP2165785B1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung von Längsnuten in zylindrischen Werkstücken
EP3414030B1 (de) Walzvorrichtung zum walzen von werkstücken mit verzahnung und zugehöriges verfahren
DE102008062850B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines Tiefziehteils sowie ein Verfahren zur Steuerung einer Tiefziehvorrichtung und eine Tiefziehvorrichtung
EP2888064B1 (de) Umformverfahren
EP3424606A1 (de) Vorrichtung und verfahren zum biegen von blechartigen werkstücken bei gleichzeitiger druckspannungsüberlagerung
DE102017115285A1 (de) Flexibles Falzwerkzeug
EP3720627B1 (de) Verfahren zum herstellen eines verbindungselements
DE102017113382B3 (de) Gewindewalzverfahren und Gewindewalzvorrichtung zur Herstellung eines Gewindes
DE102016207062A1 (de) Presse mit doppelnockenübersetzt angetriebenem Presselement
DE947587C (de) Verfahren und Vorrichtung zur spanlosen Herstellung von Schaufeln fuer Stroemungsmaschinen
EP4211778A1 (de) VERFAHREN ZUM HERSTELLEN EINES ROTORS FÜR EINE ELEKTRISCHE MASCHINE MIT AXIALER FIXIERUNG EINES BLECHPAKETS DURCH REIBSCHWEIßEN SOWIE ROTOR
DE102009013223B4 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Bearbeitung, insbesondere zum Stanzen eines Werkstücks, insbesondere eines Bandmaterials
DE404443C (de) Schere, Stanze oder Presse mit um das Antriebsexzenter angebrachtem, verstellbar gelagertem Hubexzenter

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee