DE19900985C1

DE19900985C1 - Mould for hollow profile pressure forming has axial punch with working head having forming rollers for inner wall of workpiece

Info

Publication number: DE19900985C1
Application number: DE1999100985
Authority: DE
Inventors: Hans Braeunlich; Joerg Leihkauf; Franz Garreis; Guido Obieglo
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1999-01-13
Filing date: 1999-01-13
Publication date: 2000-03-30
Anticipated expiration: 2019-01-14

Abstract

The mould for hollow profile pressure forming has a matrix (1) and an axial punch to press the workpiece. The axial punch has a working head (W) with rollers (30) to engage the inner wall of the hollow profile. The rollers are mounted in a cage (20) with an inner wedge (40) to radially load them.

Description

Die Erfindung betrifft ein Umformwerkzeug zum Innenhochdruckumformen von Hohl profil-Werkstücken mit einer Matrize und einem Axialstempel zum Nachschieben ei nes umzuformenden Hohlprofil-Werkstückes.The invention relates to a forming tool for internal high pressure forming of hollow profile workpieces with a die and an axial punch for re-feeding a hollow profile workpiece to be formed.

Zur Veranschaulichung des Problems der Reibung beim Nachschieben werden zu nächst drei der in der Praxis gebräuchlichsten Vorgehensweisen beim Innenhoch druckumformen beschrieben.To illustrate the problem of friction when pushing will be too the next three of the most common indoor high practices pressure forming described.

Zunächst ist das alleinige Aufweiten zu nennen, bei dem eine Umformung eines Hohl profil-Werkstückes, wie beispielsweise ein Rohr, allein durch den Innendruck bewirkt wird. Hierbei erfolgt kein aktives Nachführen von Werkstoff des Hohlprofil-Werkstüc kes in die eigentliche Umformzone. Vielmehr wird das Ausgangswerkstück dabei ab gestreckt. Da lediglich jener Werkstoff umgeformt wird, der sich im Bereich der Um formzone befindet, können keine Reibungseffekte auftreten. Da der Umformvorgang auf Kosten der Wanddicke des Werkstückes erfolgt, sind bei diesem Verfahren ledig lich kleine Umformgrade möglich. Die Umformgrenzen lassen sich zwar durch thermi sche Zwischenbehandlung erweitern, jedoch beeinträchtigt dies die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens.First of all, there is the only expansion, in which a hollow is formed profile workpiece, such as a pipe, caused solely by the internal pressure becomes. Here, there is no active tracking of the material of the hollow profile workpiece kes in the actual forming zone. Rather, the starting workpiece is removed stretched. Since only the material that is in the area of the Um no friction effects can occur. Because the forming process done at the expense of the wall thickness of the workpiece, are single in this method Lich small degrees of deformation possible. The forming limits can be determined by thermi extend the intermediate treatment, but this affects the economy of the procedure.

Als Zweites ist das Aufweitstauchen im offenen Gesenk bekannt. Hierbei erfolgt die Umformung eines Ausgangswerkstückes durch Innendruckaufbau bei gleichzeitigem Schließen des Gesenks. Die Gesenkschließbewegung verläuft dabei in der Regel entlang der Werkstücklängsachse. Mit diesem Verfahren lassen sich größere Um formgrade als beim alleinigen Aufweiten erzielen. Jedoch ist das Verfahren dahinge hend nachteilig, daß sich lediglich rotationssymmetrische Nebenformelemente, d. h. Ausbauchungen von der Werkstückgrundform, herstellen lassen. Überdies können maximal zwei hintereinanderliegende Nebenformelemente ausgeformt werden.Secondly, expanding open die is known. This is where the Forming of a starting workpiece by building up internal pressure with simultaneous Closing the die. The die closing movement usually runs along the workpiece longitudinal axis. With this method, larger order achieve degrees of shape than when widening alone. However, the process is gone disadvantageous that only rotationally symmetrical secondary form elements, d. H. Have bulges produced from the basic workpiece shape. Moreover, can a maximum of two secondary form elements lying one behind the other.

Als Drittes ist das Aufweitstauchen im geschlossenen Gesenk bekannt. Hierbei erfolgt ein Nachführen von Werkstoff in die eigentliche Umformzone durch ein aktives Nach schieben über Axialstempel an den Enden des Hohlprofil-Werkstückes. Die Axial stempel bewirken daneben auch eine Unterstützung des Umformvorganges durch Er zeugung von Druckspannungen. Sie haben überdies die Funktion, das Hohlprofil- Werkstück gegen den herrschenden Innendruck abzudichten. Durch den Reibwider stand zwischen Werkzeug und Werkstück kommt es zu einem Aufdicken der Enden des Hohlprofil-Werkstückes. Überdies ist bei sehr langen Werkstücken ein Nachführen von Werkstoff nur begrenzt möglich, da durch die zu überwindenden Reibwiderstände die Nachschiebewirkung sukzessive nachläßt.Thirdly, expansion in a closed die is known. This is done a tracking of material in the actual forming zone through an active tracking slide over axial punches at the ends of the hollow profile workpiece. The axial stamps also provide support for the forming process by Er generation of compressive stresses. They also have the function of Sealing the workpiece against the prevailing internal pressure. Through the friction resistance between the tool and the workpiece, the ends are thickened of the hollow profile workpiece. In addition, tracking is required for very long workpieces of material is only possible to a limited extent because of the frictional resistance to be overcome the pushing effect gradually decreases.

Im Zusammenhang mit dem Aufweitstauchen im geschlossenen Gesenk ist in der DE 196 53 463 C2 vorgeschlagen worden, die zum Nachschieben erforderliche, axial ge richtete Druckkraft radial von innerhalb des Hohlprofil-Werkstückes auf dieses mittels eines radial aufspreizbaren oder aufdehnbaren Elastomer-Elementes aufzubringen. Der in DE 196 53 463 C2 genannte Elastomer ist elastisch und infolgedessen kann der eingestellte Nachschiebeweg, welcher in der Regel außerhalb des Hohlprofiles gemessen wird, von dem tatsächlich in der Umformzone erfolgten Nachschiebeweg um den elastischen Anteil abweichen.In connection with the expansion dipping in the closed die is in DE 196 53 463 C2 have been proposed, the necessary for re-feeding, axially ge directed compressive force radially from within the hollow profile workpiece by means of this a radially expandable or expandable elastomer element. The elastomer mentioned in DE 196 53 463 C2 is elastic and as a result can the set feed path, which is usually outside the hollow profile is measured from the feed path actually taken in the forming zone to deviate by the elastic portion.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Nachführ- und Abdichtverhalten eines Umformwerkzeuges der eingangs genannten Art weiter zu verbessern.The invention has for its object the tracking and sealing behavior of a To further improve the forming tool of the type mentioned.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei dem eingangs genannten Umformwerkzeug dadurch gelöst, daß der Axialstempel einen Außenstempel zur Anlage gegen ein En de des umzuformenden Hohlprofil-Werkstückes, einen in das Hohl profil-Werkstück einführbaren Wälzkörperkäfig mit Wälzkörpern zur Anlage gegen ei ne Innenwand des Hohlprofil-Werkstückes und einen in den Wälzkörperkäfig einführ baren Innendorn zur Ausübung einer Radialkraft auf die Wälzkörper aufweist.This object is achieved according to the invention in the forming tool mentioned at the beginning solved in that the axial stamp an outer stamp to bear against an En de of the hollow profile workpiece to be formed, one into the hollow Rolling element cage that can be inserted into the workpiece with rolling elements for bearing against an egg Insert the inner wall of the hollow profile workpiece and one into the rolling element cage baren internal mandrel for exerting a radial force on the rolling elements.

In der Betriebsstellung des Umformwerkzeuges läßt sich somit Werkstoff aus der unmittelbarer Umgebung der Umformzone nachführen, so daß der Einfluß von Rei bungsverlusten stark verringert und die Ausformung von Nebenformelementen durch Nachschieben besser unterstützt wird. In the operating position of the forming tool, material can thus be made from the track the immediate surroundings of the forming zone so that the influence of Rei Exercise losses greatly reduced and the shaping of secondary form elements Support is better supported.

Durch den Walzkörperkäfig und die Walzkörper kann das beim Innenhochdruckumfo ren wichtige Verhältnis von Nachschiebeweg zu Innendruck exakt reguliert werden. Abweichungen infolge elastischer Verformungen bleiben dabei vernachlässigbar. Un ter Berücksichtigung der hohen wirksamen Kräfte ist ein geringer Verschleiß und somit eine längere Standzeit bei den Wälzenkörpern zu erwarten.Due to the roller body cage and the roller bodies, this can be the case with internal high pressure important ratio of feed path to internal pressure can be precisely regulated. Deviations due to elastic deformations remain negligible. Un Taking into account the high effective forces is low wear and tear thus a longer service life is to be expected for the roller bodies.

Die Funktionstrennung des Nachschiebens einerseits und des Abdichtens anderer seits ermöglicht es, lediglich die erforderliche Dichtkraft gegen den Innendruck an den Enden des Hohlprofil-Werkstückes angreifen zu lassen, so daß an diesen Stellen ein unerwünschtes Aufdicken vermieden wird.The separation of functions between pushing in and sealing others on the one hand, it allows only the required sealing force against the internal pressure to the Let the ends of the hollow profile workpiece attack, so that at these points unwanted thickening is avoided.

Zudem lassen sich Werkstücke mit einem großen Längen-Dicken-Verhältnis mit einer Vielzahl von Nebenformelementen ausformen, wobei die Reihenfolge der Ausformung der Nebenformelemente beliebig ist. Eine Aushalsung gelingt gleichmäßiger, da das Nachschieben von Werkstoff beidseitig und mit gleicher Kraft erfolgen kann.In addition, workpieces with a large length-thickness ratio can be used with one Form a large number of secondary form elements, the order of the form the secondary form elements is arbitrary. A necking succeeds more evenly, because that Material can be pushed on both sides and with the same force.

Die Aufteilung des Axialstempels in drei Komponenten, nämlich den Außenstempel, den Wälzkörperkäfig samt Wälzkörpern sowie den Innendorn ermöglicht eine flexible Anpassung an unterschiedliche Durchmesser, ohne daß hierzu jedesmal sämtliche Bestandteile ausgetauscht werden müßten. Insbesondere kann, wenn die Druckzufuhr über den Innendorn erfolgt, dieser für unterschiedliche Innendurchmesser der Hohl profil-Werkstücke verwendet werden.The division of the axial punch into three components, namely the outer punch, the rolling element cage including rolling elements and the inner mandrel allow flexible Adaptation to different diameters, without having to do this every time Components would have to be replaced. In particular, if the pressure supply over the inner mandrel, this for different inner diameters of the hollow profile workpieces can be used.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind der Außenstempel, der Wälzkörperkäfig und der Innendorn jeweils individuell in einer Axialrichtung bewegbar angeordnet und ausgebildet. Dies ermöglicht es, zuerst eine Abdichtung des Hohl profil-Werkstückes mit Hilfe des Außenstempels vorzunehmen, anschließend den Wälzkörperkäfig in das Werkstück einzuführen und zuletzt den Wälzkörperkäfig mit Hilfe des einzuführenden Innendorns derart aufzuweiten, daß ein Nachschieben von Werkstück unmittelbar im Bereich der Umformzone erfolgen kann. Vorzugsweise ist hierzu jede Komponente des Axialstempels eigens angetrieben, beispielsweise indem für jede einzelne eine eigene Antriebsvorrichtung vorgesehen ist. According to an advantageous embodiment of the invention, the outer stamp is the Rolling element cage and the inner mandrel can each be moved individually in an axial direction arranged and trained. This makes it possible to first seal the hollow profile workpiece using the outer stamp, then the Insert the rolling element cage into the workpiece and finally the rolling element cage Help expand the inner mandrel to be inserted so that a pushing of Workpiece can take place directly in the area of the forming zone. Preferably for this purpose each component of the axial punch is driven separately, for example by a separate drive device is provided for each one.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Wälzkörperkäfig mit Taschen zur Aufnahme von Wälzkörpern versehen, die am Umfang desselben und in Axialrichtung verteilt angeordnet sind. Hierdurch ergibt sich eine gleichmäßige Verteilung der Kraft einleitung in das Hohlprofil-Werkstück, so daß Reibungsverluste beim Nachschieben kompensiert und eine Überlastung des Materials des Werkstückes durch eine gleich mäßige Krafteinleitung vermieden wird.According to an advantageous embodiment, the roller body cage with pockets for Inclusion of rolling elements provided, the same on the circumference and in the axial direction are distributed. This results in an even distribution of the force introduction into the hollow profile workpiece, so that friction losses when feeding compensated and an overload of the material of the workpiece by an equal moderate force is avoided.

Zur Verbesserung des Einführens des Innendorns und zur Überführung der Wälzkör per in einen Preßzustand zwischen der Innenwand des Hohlprofil-Werkstückes und der Außenwand des Innendorns weist der Innendorn an seinem in das Hohlprofil- Werkstück einzuführenden Ende einen abgeschrägten Abschnitt auf, wobei die Ab schrägung derart dimensioniert ist, um die Wälzkörper in Richtung der Innenwand des Hohlprofil-Werkstückes zu bewegen.To improve the insertion of the inner mandrel and to transfer the rolling elements per in a pressed state between the inner wall of the hollow profile workpiece and the inner mandrel faces the outer wall of the inner mandrel into the hollow profile Workpiece to be inserted end has a chamfered section, the Ab is dimensioned in such a way to the rolling elements in the direction of the inner wall of the To move the hollow profile workpiece.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung sind während eines eigentlichen Umformvor ganges an dem Hohlprofil-Werkstück die Komponenten des Axialstempels synchron bewegbar, so daß mit dem Nachschieben gleichzeitig eine ausreichende Abdichtung gegen den Innendruck erzielt wird.According to an advantageous embodiment, during an actual forming process the components of the axial ram synchronously on the hollow profile workpiece movable, so that at the same time sufficient sealing with the pushing is achieved against the internal pressure.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben. Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausfüh rungsbeispieles näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:Further advantageous refinements are specified in the subclaims. The invention is based on an embodiment shown in the drawing Example explained approximately. The drawing shows in:

Fig. 1 eine Teilansicht des Umformwerkzeuges nach dem Ausführungsbei spiel, Fig. 1 play a partial view of the forming tool after the Ausführungsbei,

Fig. 2 das Umformwerkzeug von Fig. 1 vor einem Umformvorgang, Fig. 2 shows the forming tool of FIG. 1 before a forming process,

Fig. 3 das Werkzeug von Fig. 1 nach einem Umformvorgang, und Fig. 3 shows the tool of Fig. 1 after a forming process, and

Fig. 4 den Verfahrensablauf eines Umformvorganges an einem Hohlprofil- Werkstück in dem in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Umformwerkzeug. Fig. 4 shows the process flow of a forming process on a hollow profile workpiece in the forming tool shown in Figs. 1 to 3.

Das in den Figuren dargestellte Umformwerkzeug zum Innenhochdruckumformen umfaßt eine Matrize 1, die beispielsweise aus einem Obergesenk und einem Unterge senk bestehen kann. Diese Matrize 1 ist, wie insbesondere aus den Fig. 2 und 3 zu ersehen ist, mit Nebenformausnehmungen 2 versehen, wobei in den Figuren ledig lich eine dargestellt ist. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel dient die Matrize 1 der Aufnahme eines länglichen, rohrförmigen Hohlprofil-Werkstückes W, das relativ dünn wandig ausgebildet ist.The forming tool shown in the figures for hydroforming comprises a die 1 , which may consist, for example, of an upper die and a lower die. This die 1 , as can be seen in particular from FIGS. 2 and 3, is provided with secondary form recesses 2 , only one being shown in the figures. In the exemplary embodiment shown, the die 1 serves to hold an elongated, tubular hollow profile workpiece W which is relatively thin-walled.

Weiterhin umfaßt das Umformwerkzeug einen Axialstempel zum Nachschieben eines umzuformenden Hohlprofil-Werkstückes W in die eigentliche Umformzone im Bereich der Nebenformausnehmungen 2 der Matrize 1. Dieser Axialstempel besitzt wiederum drei Komponenten, nämlich einen Außenstempel 10, einen Wälzkörperkäfig 20 samt Wälzkörpern 30 sowie einen Innendorn 40.Furthermore, the forming tool comprises an axial punch for pushing a hollow profile workpiece W to be formed into the actual forming zone in the area of the secondary form recesses 2 of the die 1 . This axial punch in turn has three components, namely an outer punch 10 , a rolling element cage 20 together with rolling elements 30 and an inner mandrel 40 .

Der Außenstempel 10 ist als ringartiger Körper ausgebildet, der in die Axialrichtung des Axialstempels bewegbar ist. Sein Außendurchmesser entspricht dem Innen durchmesser der Matrize 1, so daß dieser in die Matrize 1 eingeführt werden kann. Die Wanddicke des Außenstempels 10 entspricht in etwa der des umzuformenden Hohl profil-Werkstückes W. In einer Betriebsstellung, in der der Axialstempel gegen das Hohlprofil-Werkstück W zur Anlage gebracht ist, und in der der eigentliche Umformvor gang an dem Hohlprofil-Werkstück W erfolgt, liegt der Außenstempel 10 mit einer Front seite gegen ein Ende des umzuformenden Hohlprofil-Werkstückes W an, um dieses mittels einer an dem Außenstempel 10 vorgesehenen Dichtung in Form eines Absatzes oder einer Kante 11 gegen den Innendruck abzudichten.The outer punch 10 is designed as a ring-like body which can be moved in the axial direction of the axial punch. Its outer diameter corresponds to the inner diameter of the die 1 , so that it can be inserted into the die 1 . The wall thickness of the outer die 10 corresponds approximately to that of the hollow profile workpiece W to be formed. In an operating position in which the axial die is brought into contact with the hollow profile workpiece W, and in which the actual forming operation takes place on the hollow profile workpiece W. , Is the outer punch 10 with a front side against one end of the hollow profile workpiece W to be formed to seal this by means of a seal provided on the outer punch 10 in the form of a shoulder or edge 11 against the internal pressure.

Der Axialstempel umfaßt weiterhin den bereits erwähnten Wälzkörperkäfig 20, der als längliche Hülse ausgebildet ist. Der Außendurchmesser dieser länglichen Hülse ist geringfügig kleiner als der Innendurchmesser des umzuformenden Hohlprofil- Werkstückes W, so daß der Wälzkörperkäfig 20 durch eine Axialbewegung einfach in das Hohlprofil-Werkstück W eingeführt wird und bis in den Bereich der eigentlichen Umformzone vorgeschoben werden kann. Der Wälzkörperkäfig 20 weist an seinem Umfang und in Axialrichtung verteilt eine Vielzahl von Taschen 21 zur Aufnahme von Wälzkörpern 30 auf. Die Taschen 21 können dabei in mehreren Ringen hintereinander an dem Wälzkörperkäfig 20 vorgesehen sein. Alternativ ist es auch möglich, diese unregel mäßig anzuordnen. Jede dieser Taschen 21 nimmt einen Wälzkörper 30 auf. Als Wälzkörper 30 können Rollen, Tonnen oder ähnliche Elemente vorgesehen werden, die radial bzw. tangential bewegbar in den Wälzkörperkäfig 20 integriert sind.The axial ram further includes the roller body cage 20 already mentioned, which is designed as an elongated sleeve. The outer diameter of this elongated sleeve is slightly smaller than the inner diameter of the hollow profile workpiece W to be formed, so that the rolling element cage 20 is simply inserted into the hollow profile workpiece W by an axial movement and can be advanced into the area of the actual forming zone. The rolling element cage 20 has a plurality of pockets 21 on its circumference and distributed in the axial direction for receiving rolling elements 30 . The pockets 21 can be provided in a plurality of rings one behind the other on the rolling element cage 20 . Alternatively, it is also possible to arrange them irregularly. Each of these pockets 21 receives a rolling element 30 . Rollers, barrels or similar elements can be provided as rolling elements 30 , which are integrated in the rolling element cage 20 such that they can be moved radially or tangentially.

Zwischen dem Außenstempel 10 und dem in diesem Außenstempel 10 geführten Wälzkörperkäfig 20 befindet sich eine in der Zeichnung nicht dargestellte Dichtung, die ein Heraustreten des Druckmediums an dieser Stelle verhindert.Between the outer stamp 10 and the roller body cage 20 guided in this outer stamp 10 there is a seal, not shown in the drawing, which prevents the pressure medium from escaping at this point.

Der Axialstempel umfaßt weiterhin auch einen Innendorn 40, der in der in Fig. 1 ge zeigten Betriebsstellung innerhalb des Wälzkörperkäfigs 20 geführt ist. Zwischen dem Innendorn 40 und dem Wälzkörperkäfig 20 befindet sich eine weitere, ebenfalls im Detail nicht dargestellte Dichtung.The axial punch also includes an inner mandrel 40 which is guided in the operating position shown in Fig. 1 within the rolling element cage 20 . A further seal, also not shown in detail, is located between the inner mandrel 40 and the rolling element cage 20 .

Der Innendorn 40 besitzt eine im wesentlichen planzylindrische Grundform mit einer zentralen Durchgangsöffnung 42 als Zulauf für das Druckmedium. An seinem in das Hohlprofil-Werkstück W einzuführenden Ende weist der Innendorn 40 an seinem Außen umfang einen abgeschrägten Abschnitt 41 auf, an den nach außen hin ein planzylin drischer Abschnitt 43 anschließt. Die Abschrägung des abgeschrägten Abschnittes 41 ist derart dimensioniert, um beim Einführen des Innendorns 40 in den Wälzkörperkäfig 20 die Wälzkörper 30 in Richtung der Innenwand des Hohlprofil-Werkstückes W zu bewegen und letztlich auf das Durchmesserniveau des planzylindrischen Abschnittes 43 anzuheben. Der Außendurchmesser des letzteren ist mit Bezug auf den Innen durchmesser des Hohlprofil-Werkstückes W derart gewählt, daß in einer Betriebsstel lung über die in diesem Zwischenraum, d. h. zwischen dem planzylindrischen Ab schnitt 43 und der Innenwand des Hohlprofil-Werkstückes W angeordneten Wälzkör per 30, ein Preßsitz besteht. Mittels dieses Preßsitzes wird die Nachschiebekraft über die Wälzkörper 30 gleichmäßig auf die Innenwand des umzuformenden Hohlprofil- Werkstückes W übertragen, und zwar bis in die eigentliche Umformzone hinein, wie dies anhand des Bereiches 22 in den Fig. 2 und 3 erkennbar ist, in dem dort die Wälz körper 30 angeordnet sind. The inner mandrel 40 has an essentially plan-cylindrical basic shape with a central through opening 42 as an inlet for the pressure medium. At its end to be inserted into the hollow profile workpiece W, the inner mandrel 40 has on its outer circumference a chamfered section 41 , to which a planzylinic section 43 connects to the outside. The chamfer of the chamfered section 41 is dimensioned such that when the inner mandrel 40 is inserted into the rolling element cage 20, the rolling elements 30 move in the direction of the inner wall of the hollow profile workpiece W and ultimately raise it to the diameter level of the plane cylindrical section 43 . The outer diameter of the latter is chosen with reference to the inner diameter of the hollow profile workpiece W such that in an operating position on the in this space, ie between the plane cylindrical section 43 and the inner wall of the hollow profile workpiece W arranged Wälzkör by 30 , there is a press fit. By means of this press fit, the pushing force is evenly transmitted via the rolling elements 30 to the inner wall of the hollow profile workpiece W to be formed, namely into the actual forming zone, as can be seen from the area 22 in FIGS. 2 and 3, in which there the rolling body 30 are arranged.

Nachfolgend wird nun anhand von Fig. 4 eine Verfahrensweise zur Herstellung eines länglichen, rohrartigen Hohlprofil-Werkstückes W mit einem asymmetrischen Nebenform element anhand der Schritte a) bis e) erläutert.A method for producing an elongated, tubular hollow profile workpiece W with an asymmetrical secondary shape element will now be explained with reference to FIG. 4 using steps a) to e).

Bei a) ist die Stellung des Umformwerkzeuges gezeigt, bei der ein umzuformendes Hohlprofil-Werkstück W, z. B. ein Rohr, in die Gesenke der Matrize 1 eingelegt wird. Die Komponenten des Axialstempels befinden sich dabei in einer zurückgezogenen Posi tion außerhalb der Matrize 1.In a) the position of the forming tool is shown, in which a hollow profile workpiece to be formed W, z. B. a tube is inserted into the dies of the die 1 . The components of the axial ram are in a withdrawn position outside the die 1 .

Nach dem Einlegen des Werkstückes W wird die Matrize 1 geschlossen. Anschlie ßend fährt, wie in Schritt b) dargestellt, der Wälzkörperkäfig 20 mit den Wälzkörpern 30 in das Werkstück W hinein bis kurz vor die eigentliche Umformzone im Bereich der Nebenformausnehmung 2 der Matrize 1.After inserting the workpiece W, the die 1 is closed. Subsequently ßend proceeds as in step b) shown, the roller retainer 20 with the rolling elements 30 in the workpiece W inside until shortly before the actual forming zone in the area of Nebenformausnehmung 2 of the die. 1

Danach wird, wie in Schritt c) dargestellt, der Außenstempel 10 an das axiale Ende des Hohlprofil-Werkstückes W herangefahren und dichtet dieses gegen einen Innen druck ab.Then, as shown in step c), the outer punch 10 is moved up to the axial end of the hollow profile workpiece W and seals it against an internal pressure.

Anschließend wird in Schritt d) der Innendorn 40 in den Wälzkörperkäfig 20 eingeführt, wobei die Wälzkörper 30 zunächst in Anlage gegen den abgeschrägten Abschnitt 41 und anschließend gegen den planzylindrischen Abschnitt 43 kommen und so gegen die Innenwand des Hohlprofil-Werkstückes W gedrückt werden.Then, in step d), the inner mandrel 40 is inserted into the roller body cage 20 , the roller bodies 30 first coming into contact with the chamfered section 41 and then against the plane cylindrical section 43 and thus being pressed against the inner wall of the hollow profile workpiece W.

Hiernach befindet sich das Umformwerkzeug in der Betriebsstellung, in der der ei gentliche Umformvorgang an dem Hohlprofil-Werkstück W ausgeführt werden kann, wie dies in Schritt e) dargestellt ist. Hierzu wird über die Öffnung 42 auf das Werk stück W innenseitig ein Druck aufgebracht, um hierdurch dieses in die Nebenformaus nehmung 2 der Matrize 1 zu drücken. Mit dem Aufbau des Innendrucks erfolgt gleich zeitig eine gleichzeitige Bewegung der Komponenten des Axialstempels, nämlich des Außenstempels 19, des Wälzkörperkäfigs 20 und des Innendorns 40 synchron in Richtung der Umformzone. Das Nachschieben des Werkstückes W erfolgt hierbei über die Wälz körper 30. Der Außenstempel 10 übernimmt lediglich eine Dichtfunktion, so daß ein Aufweiten der Enden des Hohlprofil-Werkstückes W vermieden wird. The forming tool is then in the operating position in which the actual forming process can be carried out on the hollow profile workpiece W, as shown in step e). For this purpose, a pressure is applied to the inside of the workpiece W via the opening 42 , thereby pressing this into the secondary mold recess 2 of the die 1 . With the build-up of the internal pressure, a simultaneous movement of the components of the axial punch, namely the outer punch 19 , the rolling element cage 20 and the inner mandrel 40 takes place synchronously in the direction of the forming zone. The workpiece W is then pushed over the roller body 30 . The outer punch 10 only takes on a sealing function, so that widening of the ends of the hollow profile workpiece W is avoided.

Nach erfolgter Umformung und einem Abbau des Innendrucks wird zunächst der In nendorn 40, anschließend der Wälzkörperkäfig 20 und zuletzt der Außenstempel 10 in die in Schritt a) dargestellte Ausgangsposition zurückgezogen. Zuletzt wird die Matrize 1 geöffnet, so daß das fertige Werkstück W entnommen werden kann.After reshaping and a reduction in the internal pressure, the inner mandrel 40 is first retracted, then the rolling element cage 20 and finally the outer punch 10 into the starting position shown in step a). Finally, the die 1 is opened so that the finished workpiece W can be removed.

In den Figuren ist stets lediglich ein Ende des Umformwerkzeuges, und auch dieses nur im Halbschnitt dargestellt. Ein gegenüberliegendes Ende des Umformwerkstückes ist jedoch gleichartig ausgebildet, wobei die Axialstempel dann aufeinanderzu bewegt werden. Alternativ hierzu sind auch Konstruktionen möglich, bei denen eine Axialseite durch das Gesenk verschlossen wird, so daß lediglich ein Axialstempel benötigt wird.In the figures there is always only one end of the forming tool, and this too only shown in half section. An opposite end of the forming workpiece is, however, of the same design, the axial rams then moving towards one another become. As an alternative to this, constructions are also possible in which one axial side is closed by the die, so that only an axial punch is required.

Mit dem beschriebenen Umformwerkzeug ist es möglich, den Angriffspunkt für eine Nachschiebekraft in die unmittelbare Umgebung der Umformzone zu legen. Die Funk tionen des Nachführens von Werkstoff bzw. die Übertragung der Nachschiebekraft ei nerseits und das Abdichten gegen den Innendruck andererseits werden von verschie denen Komponenten, nämlich einmal durch den Innendorn 40 mit dem Wälzkörperkä fig 30 und andererseits durch den Außenstempel 10 bewirkt. Diese einzelnen Kompo nenten besitzen voneinander unabhängige Antriebsvorrichtungen, die im Bedarfsfall miteinander gekoppelt werden können. Mit dem beschriebenen Umformwerkzeug läßt sich ein erhöhtes Umformvermögen von Nebenformelementen bei Werkstücken mit einem großen Längen/Durchmesserverhältnis erzielen.With the described forming tool, it is possible to place the point of application for a pushing force in the immediate vicinity of the forming zone. The functions of the tracking of material or the transmission of the pushing force on the one hand and the sealing against the internal pressure on the other hand are caused by various components, namely once by the inner mandrel 40 with the Wälzkörperkä fig 30 and on the other hand by the outer stamp 10 . These individual components have mutually independent drive devices that can be coupled together if necessary. With the forming tool described, an increased forming capacity of secondary form elements can be achieved in workpieces with a large length / diameter ratio.

Claims

1. Forming tool for internal high pressure forming of hollow profile workpieces (W) with a die ( 1 ) and an axial punch for pushing a hollow profile workpiece to be reformed, characterized in that the axial punch has:
an outer temple ( 10 ) for bearing against one end of the hollow profile workpiece (W) to be formed,
a roller body cage ( 20 ) which can be inserted into the hollow profile workpiece (W) and has roller bodies ( 30 ) for abutment against an inner wall of the hollow profile workpiece (W), and
an inner mandrel ( 40 ) which can be inserted into the rolling element cage ( 20 ) for exerting a radial force on the rolling elements ( 30 ).

2. Forming tool according to claim 1, characterized in that the Au essenstempel ( 10 ), the rolling element cage ( 20 ) and the inner mandrel ( 40 ) are each individually arranged and designed to be movable in an axial direction.

3. Forming tool according to claim 1 or 2, characterized in that each de component of the axial ram is specially driven.

4. Forming tool according to one of claims 1 to 3, characterized in that the outer punch ( 10 ) on its to a hollow profile workpiece (W) send white side has a sealing projection ( 11 ) for sealing against the internal pressure in the hollow profile Workpiece (W) in an operating position.

5. Forming tool according to one of claims 1 to 4, characterized in that the rolling element cage ( 20 ) in the outer punch ( 10 ) is guided axially movable.

6. Forming tool according to one of claims 1 to 5, characterized in that a device is provided between the outer punch ( 10 ) and the rolling element cage ( 20 ).

7. Forming tool according to one of claims 1 to 6, characterized in that the rolling element cage ( 20 ) is provided with pockets ( 21 ) for receiving rolling elements ( 30 ) which are arranged on the circumference thereof and distributed in the axial direction.

8. Forming tool according to one of claims 1 to 7, characterized in that the inner mandrel ( 40 ) at its end to be inserted into the hollow profile workpiece (W) has a chamfered section ( 41 ), the chamfer being dimensioned in such a way as to when inserting the inner mandrel ( 40 ) into the rolling element cage ( 20 ) to move the rolling elements ( 30 ) in the direction of the inner wall of the hollow profile workpiece (W).

9. Forming tool according to one of claims 1 to 8, characterized in that the inner mandrel ( 40 ) has a plan-cylindrical portion ( 43 ), the outer diameter of which is selected with reference to the inner diameter of the hollow profile workpiece (W) in such a way that Operating position over the roller body ( 30 ) arranged in this space there is a press fit.

10. Forming tool according to one of claims 1 to 9, characterized in that the inner mandrel ( 40 ) has a through opening ( 42 ) for supplying pressure medium.

11. Forming tool according to one of claims 1 to 10, characterized in that during an actual forming process on the hollow profile workpiece (W), the components ( 10 , 20 , 30 , 40 ) of the axial punch can be moved synchronously.