DE1777251C3 - Bördelmaschine zur Formung des Bordrandes an Behälterböden - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Bördelmaschine zur KaIt- und/oder Warmumformung des Bordrandes flacher oder gewölbter Behälterböden mit einer das Krempenprofil bestimmenden, den Bordrand innen abstützenden angetriebenen Formpilzrolle, die das Werkstück mittels Reibungsschlusses um seine Mittelachse in Rotation versetzt, einer außen entlang des gewünschten Um· formprofils in einer die Mittelachse aufweisenden vertikalen Bewegungsebene geführten, in einem Lagerkörper gehaltenen Arbeitsrolle sowie mit das Werkstück zur Führung desselben und zur Erhöhung des Reibungsschlusses nachgiebig abstützenden und gegen die Formpilzrolle pressenden Hilfsrollen.

Derartige Bördelmaschinen sind aus der AT-PS 219 931 bekannt. Gegen den Randbereich des zu formenden Behälterbodens wird von innen eine motorbetriebene Formpilzrolle so angelegt, daß der Behälterboden durch Rotation mitgenommen wird und rotiert. In der sowohl die Achse des Behälterbodens als auch die der Formpilzrolle aufweisenden Ebene ist die Achse einer Arbeitsrolle vorgesehen, die von außen gegen den Bordrand des Behälterbodens so geführt wird, daß zwischen den einander zugekehrten Profilbereichen der Arbeitsrolle und der Formpilzrolle ein Abstand verbleibt, welcher mindestens der Materialstärke des Behältefbödens entspricht. Durch die nicht angetriebene Arbeitsrolle wird der Behälterboden so stark gegen die Formpilzrolle gepreßt, daß der zwischen dieser und dem Behälterboden gegebene Reibungsschluß ausreicht, den Boden in Rotation zu versetzen und das für den Bördelprozeß erforderliche Drehmoment bei gleichbleibender, optimaler Arbeitsgeschwindigkeit zu übertragen. Da die von außen angreifende Arbeitsrolle lose mitläuft, werden zwar Oberflächenschäden des Behälterbodens durch ungleiche Umlaufgeschwindigkeiten an Berührungsstellen zwischen der Formpilzrolle und dem Behälterboden bzw. dein Behälterboden und der Arbeitsrolle sicher vermieden; in der Praxis hat es sich jedoch gezeigt, daß bei hochwertigem, hartem, federndem Material oder auch bei durch fortgeschrittene Kaltverformung verfestigtem Material die Arbeitsrolle zwar in der Lage ist. den jeweils abgestützten Bereich des Behälterboden an die Formpilzrolle zu drükken; infolge der Federung des Materials jedoch ist die hierbei erzielte bleibende Verformung, insbesondere die Stauchung, geringer, als es da« Profil der Formpilzrolle fordert, und infolge der örtlichen Auslenkung wird die ohnehin vorhandene Tendenz zur Faltenbildung im zu stauchenden Bereich vergrößert, so daß durch mangelnde Verformung die Arbeitsgeschwindigkeit unliebsam beeinträchtigt wird und die unzureichende Stauchung zu Oberflächenschäden oder gar Faltenbildung führt, welche das Werkstück unbrauchbar machen können.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, die bekannte Bördelmaschine derart zu verbessern, daß auch Behälterboden aus schwer umformbaren Werkstoffen zuverlässig gebördelt werden können, ohne daß Oberflächenschäden oder Faltungen des Blechs auftreten.

Gelöst wird diese Aufgabe, indem der Lagerkörper der Arbeitsrolle einer Bördelmaschine der angegebenen Gattung mit zwei Hilfsarbeitsrollen ausgestattet wird, deren eine in Richtung der Lauflinie der Arbeitsrolle unmittelbar vor dieser und deren andere in gleicher Richtung unmittelbar hinter der Arbeitsrolle angeordnet ist. Diese in der Lauflinie der Arbeitsrolle beidseitig unmittelbar neben derselben angeordneten Hilfsrollen stützen jeweils die an den Umformbereich des Bordrandes anschließenden Abschnitte desselben ab. die bei der bekannten gattungsbildenden Bördelmaschine als Rückwirkung auf das Einwärtsbiegen des Materials durch die Arbeitsrolle nach außen federn. Die hierbei im Material in Umfangsrichtuiig auftretenden Zugkräfte werden bei der erfindungsgemäßen Anordnung sicher vermieden, indem auch diese in Lauflinienrichtung die Arbeitsrolle flankierenden Bereiche nach innen auf die Achse des Behälterbodens zu gepreßt werden, so daß Arbeitsrollen und Hilfsrollen den Bordrand über einen längeren Bereich in die Form des die drei Rollen tangierenden Kreisbogens formen. Hierdurch werden sowohl der zur Achse des Behälterbodens normale Krümmungsradius im Umformungsbereich verringert als auch die üblichen in Umfangsrich· tung auftretenden Zugspannungen durch Druckspannungen ersetzt, so daß aufgabengemäß der Faltenbildung entgegengewirkt wird und stärkere Umformungen erzielt wender,

Eine Formpilzrolle und mehr als eine Arbeitsrolie aufweisende Bördelmaschinen gehören bereits zum Stand der Technik. Nach der US-PS 795 180 sind zwei verstellbare Arbeitsrollen vorgesehen. Zur Durchführung des Umformvorganges werden sie so eingestellt, daß nur eine der Arbeitsrollen der Formpilzrolle gegenübersteht und wirksam wird, die andere aber auf das Werkstück nicht einwirkt. Nach Durchführung des eigentlichen Verformungsvorganges werden nur zum Glätten, Rückbiegen lokaler Verbiegungen gegenüber der Sollform od. dgl. beide Arbeitsrollen so eingestellt, daß sie unter Einhaltung eines die Materialstärke überschreitenden Abstandes symmetrisch der Formpilzrolle gegenüberstehen und die übliche Wirkung einer Drei-

Rollen-Biegemaschine erzielt wird.

Nach der US-PS 1606 677 wird eine gleichartige, zwei Biegerollen aufweisende Einrichtung offenbart, bei der die Biegerollen ebenfalls symmetrisch zur Formpilzrolle angeordnet sind. Durch die seitliche Versetzung dieser Biegerollen ist es auch hier nicht möglich, diese bis auf die Stärke des umzuformenden Materials an die Formpilzrolle heranzurücken, da deren Radius wesentlich geringer ist als der des Werkstückes und daher mit zunehmender Entfernung von der Symmetrieebene der Anordnung der Umfang der Formpilzrolle wesentlich stärker in Richtung auf die Achse des Behälterbodens zurücktritt als die entsprechenden Zonen des Werkstückes. Der Umformprozeß wird daher wie der von Drei-Rollen-Biegemaschinen durchgeführt: Er weist einen wesentlich schlechteren Wirkungsgrad auf als ein Umformprozeß, der durch eine direkt um die Formpilzrolle geführte Arbeitsrolle bewirkt wird, und besonders nachteilig macht sich bemerkbar, daß durch die Beanspruchung im Umformungsbereich die Stauchung des Materials des Behülterbodtns beeinträchtigende Zugspannungen auftreten. Weiterhin m?cht sich als nachteilig bemerkbar, daß die zwischen der Formpilzrolle und dem Werkstück bewirkten Normalkräfte ausschließlich durch die jeweiligen Biegekräfte gegeben und somit in ihrem Betrag begrenzt sind; der Antrieb kann daher nicht bzw. nicht allein von der Formpilzrolle bewirkt werden, es ist vielmehr eine weitere, direkt an dem Behälterboden angreifende Antriebsvorrichtung erforderlich.

Die den bekannten Bördelmaschinen, die mehr als eine der Formpilzrolle gegenüberstehende Rolle aufweisen, eigenen Nachteile werden gemäß der Erfindung behoben: im Umformungsbereich sowie den an diese anschließenden Bereichen werden Druckkräfte bewirkt, welche eine die Faltenbildung sicher unterbindende Stauchung des Materials bewirken.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.

Im einzelnen ist die Erfindung an Hand der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit dieses darstellenden Zeichnungen erläutert. Es zeigt hierbei

F i g. 1 in schematischer Darstellung einen Längsschnitt durch eine Bördelmaschine,

F i g. 2 einen Vertikalschnitt durch eine der Hilfsrollen mit an zugeordneten Führungen und Einstellglied und

F i g. 3 einen teilweisen Horizontalschnitt durch den Lagerkörper mit einer Ansicht auf die Arbeitsrolle sowie die Hilfsrollen.

In F i g. 1 ist eine Bördelmaschine gezeigt, deren Gestell auf ein Supportbett 1 aufgesetzt ist und an seiner oberen Stirnseite eine frei auskragende Supportführung 2 aufweist. Das Supportbett sowie die Supportführung sind in bekannter Weise mit einer horizontal ver fahrbaren Einsnannvorrichtung ausgestattet, welche zwei Hydraulikzylinder 3 und 4 aufweist, die über zwei Spannteller 5 und 6 den zu bearbeitender flachen oder gewölbten Behälterboden 7 um seine vertikale Mittelachse lose drehbar zwischen sich einspannen. Die Hydraulikzylinder 3 und 4 werden so gesteuert bzw. beaufschlagt, daß nicht nur die erforderlichen Spannkräfte induziert werden, sondern auch jede erforderliche, durch die Tiefe des Behälterbodens bedingte Höhenlage eingefahren und gehalten werden kann.

Zwischen den Ständerplatten 8 des Maschinengestelles ist eine Lageranordnung 9 vorgesehen, in der die Antriebswelle 10 der gehärteten Formpilzrolle 1 i geführt ist. Durch einen in der Figur nicht gezeigten Drehantrieb wird die Antriebswelle 10 mit der aufgekeilten Formpilzrolle in Richtung des Pfeiles 12 angetrieben. Die Formpilzrolle ist auswechselbar und weist das gewünschte Innenprofil der Randbördelung des Behälterbodens 7 auf. In bekannter Weise kann die Neigung der Antriebswelle 10 durch Schwenken um den Zapfen 13 geändert werden, um unterschiedliche Rückfederungsfaktoren der verschiedenen Werkstoffe ausgleichen zu können.

An als Hydraulikzylinder ausgebildeten, längenverstellbaren Lenkern 14 ist der Lagerkörper 15 für die Arbeitsrolle 16 gehalten und wird durch seine Anordnung zwischen den Ständerplatten 8 in einer durch diese bestimmten Bewegungsebene durch die Lenker 14 im Zusammenwirken mit dem Hydraulikzylinder 17 verschoben.

Wie insbesondere F i g. 2 und 3 zeigen, weist der Lagerkörpei 15 an seinem vorderen, der Arbeitsrolle 16 zugekehrten Ende jeweils seitlich r■·. uen der Arbeitsrollenachse 18 Halterungen fur zwei nicht angetriebene Hilfsrollen 21 und 22 auf. Diese Hilfsrollen sind auf ihren Achsbolzen 23 und 24, die unter einem Neigungswinkel von etwa 45° gegenüber der Arbeitsrollenachse 18 in zug-.hörigen Gabeln 25 gehalten werden, drehbar gelagert. Jede der Gabeln 25 wird von zwei Führungsstangen 26 getragen, die im Lagerkörper 15 längsverschiebbar geführt sind. Zwischen den Führungsstangen ist jeweils ein Stellglied 27, im Ausführiingsbeispiel als hydraulische Arbeitszylinder dargestellt, vorgesehen, welche die Gabeln 25 mit den Hilfsrollen 21 und 22 gemeinsam und/oder jede für sich gegenüber dem Behälterboden 7 anzustellen vermögen, so wie es der Umformvorgang jeweils erfordert. In F i g. 3 sind zur Erläuterung solcher Erfordernisse mit 7, T und 7" Behälterboden unterschiedlicher Durchmesser bezeichnet, die auch entsprechend voneinander abweichende Einstellungen der Hilfsrollen 21 und 22 erforder.i.

Zur Durchführung des Formvorganges wird ein Behälterboden zwischen den Spanntellern 5 und 6 eingespannt und angehoben, bis er die Formpilzrolle 11 tangiert. Durch Anlegen der hydraulisch betriebenen Stützrollen 28 wird der Behälterboden 7 derart an die Formpilzrolle 11 angepreßt, daß das zur Mitnahme erforderliche Drehmoment durch den Reibungsschluß übertragbar ist. Durch vorzugsweise im Gleichlauf bewirktes Verstellen der Lenker 14 sowie durch Verlagerung und Beaufschlagung des Hydraulikzylinders 17 werden der Lagerkörper 15 und damit die Arbeitsrolle 16 derart an den RAnd des Behälterbodens herangebracht, daß dieser in an sich bekannter Weise um den Umfang der Formpilzrollc gedrückt wird.

Die insbesondere bei der Bearbeitung von kaltverformten Blechen und legierten Stählen oft Schwierigkeiten bereitende Neigung des umzuformenden Randes des Behälterbodens zur Rückfederung kann sich bei der erfindungsgemäß ausgebildeten Bördelmaschine nicht auswirken. Nach Anstellen der Hilfsrollen 21 und 22 mittels der Stellglieder 27 liegen diese unmittelbar rechts und links neben der Arbeitsrolle 16 vor und hin= ter der eigentlichen Umformzone an und zwingen das zwischen ihnen liegende Segment des umzuformenden Randes auf den neuen, kleineren Durchmesser, so daß eine intensive Stauchung des Materials erwirkt und die bei Anwendung nur einer Arbeitsrolle 16 hinter dieser einsetzende Rückfederung infolge des Gefügewiderstandes gegenüber dem Stauchprozeß des Materials

stark herabgesetzt wird. Die durch die Gcfügcverfesligung beim Kaltumformungsvorgartg begünstigte Neigung zur Rückfederung wird so durch zusätzliche Abstützung unterbunden, so daß sich Umformungseffekte erzielen lassen, die weit über die mit nur einer Arbeilsrolle crzielbaren hinausgehen. In der Praxis hat es sich oft als zweckmäßig erwiesen, insbesondere bei großen Krempenradien, wie sie in den Geometrien der sogenannten Klöpper- und Korbbogenböden gegeben sind, die gesamte Umformung nicht in einem einzigen Umföfrnprözeß zii erzwingen^ sondern in mehreren aufeinanderfolgenden Umformetappen durchzuführen. Die mittels der Hilfsrolle erzielte wesentlich wirksamere Umformung erlaubt es, die Zahl dieser Etappen wesentlich herabzusetzen bzw. auf einen Umformvorgang zurückzuführen, so daß kürzere Bcarbeitungszeiten erzielt werden. Die Abstützung unterstützt die notwendige Gefügestauchung im Umformbcrcich und ergibt damit nicht nur eine stauchfreundliche Krempenformgebung, sie wirkt auch der drohenden Fallenbildung entgegen.

Die gemäß der Erfindung ausgebildete Bördelmaschine erlaubt durch zusätzliche Abstützung im Umformbereich wirkungsvolle Umformvorgänge auch bei hartem, federndem Material durchzuführen Und die hierbei erforderlichen Antriebsmomente schiupfffei zu übertragen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Bördelmaschine zur Kalt- und/oder Warmumformung des Bordrandes flacher oder gewölbter Behälterboden mit einer das Krempenprofil bestimmenden, den Bordrand innen abstützenden angetriebenen Formpilzrolle, die das Werkstück mittels Reibungsschlusses um seine Mittelachse in Rotation versetzt, einer außen entlang des gewünschten Umformprofils in einer die Mittelachse aufweisenden vertikalen Bewegungsebene geführten, in einem Lagerkörper gehaltenen Arbeitsrolle sowie mit das Werkstück zur Führung desselben und zur Erhöhung des Reibungsschlusses nachgiebig abstützenden und gegen die Formpilzrolle pressenden Hilfsrollen, dadurch gekennzeichnet, daß de Lagerkörper (15) der Arbeitsrolle (16) zwei Hilfsarbeitsrollen (21, 22) aufweist, deren eine in Richtung der Lauflink der Arbeitsrolle (16) unmittelbar vor dieser und deren andere in gleicher Richtung unmittelbar hinter der Arbeitsrolle (16) angeordnet ist.

2. Bördelmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerkörper (15) Führungsstangen (26) aufweist, von denen die Hilfsarbeitsrol- len (21, 22) gegen das Werkstück anstellbar gehalten sind.

3. Bördelmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerkörper (15) den Hilfsarbeitsrollen (21, 22) zugeordnete Stellantriebe (27) aufweist.