DE19929224A1 - Drückwalzvorrichtung und Verfahren zum Umformen eines Werkstückes - Google Patents
Drückwalzvorrichtung und Verfahren zum Umformen eines WerkstückesInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Drückwalzvorrichtung mit einer um eine Rotationsachse drehbaren Spindel, einem Rotationsantrieb für die Spindel, einem an der Spindel angeordneten Drückfutter zur Aufnahme eines Werkstückes und mindestens einem radial zustellbaren Umformwerkzeug, wobei mindestens eine ringförmige Anschlageinrichtung vorgesehen ist, welche einen Bereich des Drückfutters zur Bildung eines Ringspaltes mit radialem Abstand umgibt, und der Ringspalt zur Aufnahme eines Abschnittes des Werkstückes ausgebildet ist. Bei einer anderen Ausführung der erfindungsgemäßen Drückwalzvorrichtung sind als Umformwerkzeug mindestens zwei Rollkörper vorgesehen, die an mindestens einem Rollkörperhalter drehbar gelagert sind. Es wird ein Verfahren angegeben, mit welchem sich Werkstücke besonders materialschonend auf den erfindungsgemäßen Drückwalzvorrichtungen herstellen lassen.
Description
Die Erfindung betrifft eine Drückwalzvorrichtung mit einer
um eine Rotationsachse drehbaren Spindel, einem Rotations
antrieb für die Spindel, einem an der Spindel angeordneten
Drückfutter zur Aufnahme eines Werkstückes und mindestens
einem radial zustellbaren Umformwerkzeug. Die Erfindung be
trifft ferner ein Verfahren zum Umformen eines Werkstückes,
bei dem das Werkstück auf einem Drückfutter einer Drück
walzvorrichtung mit einer drehbaren Spindel eingespannt
wird, die Spindel in Rotation versetzt wird und mindestens
ein Umformwerkzeug zugestellt wird.
Bei der gattungsgemäßen Vorrichtung und bei dem gattungsge
mäßen Verfahren treten in der Regel unerwünschte Material
verschiebungen auf. Beim Umformen zylindrischer Werkstücke
kommt es teilweise zu deutlich ausgeprägten Materialaufbäu
mungen, welche während des Umformprozesses durch einen Ma
terialfluß in Umfangsrichtung des Werkstückes bewirkt wer
den. Diese Materialaufbäumungen entstehen insbesondere beim
radialen Einziehen und bei axialer Einspannung des Werk
stückes, da der Materialfluß in axialer Richtung etwa durch
ein Anschlagelement begrenzt ist. Das Material kann sich
somit nur in radialer Richtung oder in Umfangsrichtung aus
breiten.
Eine Möglichkeit, den Materialaufbäumungen entgegenzuwir
ken, besteht bei den bekannten Drückwalzmaschinen darin,
mehrere Drückwalzen einzusetzen, welche den radial nach
außen gerichteten Materialverschiebungen entgegenwirken.
Dabei ist jedoch problematisch, daß der Gestaltungsfrei
heit aufgrund des begrenzten, für die Umformwerkzeuge zur
Verfügung stehenden Raumes enge Grenzen gesetzt sind.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde,
die gattungsgemäße Technik dahingehend weiterzubilden, daß
bei einem einfachen Aufbau ein Umformen und insbesondere
ein radiales Einziehen von zylindrischen Werkstücken mit
reduzierten Materialaufbäumungen möglich wird.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der Patentansprüche 1,
11 und 22 gelöst.
Die Erfindung baut auf der gattungsgemäßen Drückwalzvor
richtung einerseits dadurch auf, daß mindestens eine ring
förmige Anschlageinrichtung vorgesehen ist, welche einen
Bereich des Drückfutters zur Bildung eins Ringspaltes mit
radialem Abstand umgibt, und daß der Ringspalt zur Aufnah
me eines Abschnittes des Werkstückes ausgebildet ist. Auf
diese Weise wird eine Materialaufbäumung bei dem Werkstück
vermindert. Werden beispielsweise mehrere Walzen zum Umfor
men des Werkstückes eingesetzt, so verringert die Erfin
dung eine polygone Ausbildung des Werkstückes zwischen den
Walzen. Damit wird die Standzeit des Drückfutters aufgrund
der Verminderung von Wechselbelastungen positiv beeinflußt.
Als besonders vorteilhaft erweist sich die Erfindung, wenn
das Drückfutter eine Verzahnung aufweist. Besonders in die
sem Falle ist es vorteilhaft eine Belastung des Drückfut
ters und die damit verbundene Gefahr eines baldigen Bruchs
der Verzahnung zu vermindern.
Vorzugsweise ist die ringförmige Anschlageinrichtung als
einstückiger Ring mit einem sich in axialer Richtung er
streckenden und in radialer Richtung wirkenden Anschlag
ausgebildet. Der Ring begrenzt somit einerseits den axialen
Materialfluß, und durch einen Übergriff des Ringes über das
Drückfutter wird die erfindungsgemäße Begrenzung einer ra
dialen Materialaufbäumung erreicht.
Vorzugsweise ist eine Andrückscheibe vorgesehen, welche das
Werkstück gegen die Anschlageinrichtung einspannt. Auf die
se Weise läßt sich eine ausreichend große Vorspannung des
Werkstückes gegen die Anschlageinrichtung erreichen, so daß
ein axialer Materialfluß, insbesondere innerhalb der Werk
zeugverzahnung, unterbunden wird.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn zwischen dem mindestens
einen Umformwerkzeug und der ringförmigen Anschlageinrich
tung und/oder zwischen dem mindestens einen Umformwerkzeug
und der Andrückscheibe ein Abstand in axialer Richtung vor
liegt. Damit wird unter anderem eine "Überfüllung" der
Zahnlücken, welche aus variablen Volumina der Ausgangswerk
stücke (Wanddickendifferenzen) resultieren kann, verhin
dert, denn Material kann geringfügig zwischen den genannten
Vorrichtungselementen eindringen. Gleichwohl sollte beim
Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung darauf geachtet
werden, daß die Ausgangswerkstücke nur geringe Innen- und
Außendurchmessertoleranzen aufweisen.
Als besonders vorteilhaft erweist sich die Erfindung, wenn
die Verzahnung eine Schrägverzahnung ist. Da insbesondere
eine Verformung mit vermindertem axialem Materialfluß statt
finden kann, wird auch bei großen Schrägungswinkeln der
Verzahnungen die Belastung auf ein Maß reduziert, welches
eine akzeptable Standzeit mit sich bringt.
Es kann auch vorteilhaft sein, wenn die ringförmige An
schlageinrichtung Spannklauen aufweist. Dies kann es er
leichtern, die Anschlageinrichtung auf dem Werkstück zu
plazieren. Eine Spannklaue, d. h. eine in Umfangsrichtung
unterbrochene ringförmige Anordnung, kann je nach Einsatz
eine ausreichende Begrenzung der Materialaufbäumung bewir
ken.
Ferner kann vorteilhaft sein, wenn die ringförmige Anschlag
einrichtung axial verschiebbar ist. Auf diese Weise ist die
Drückwalzvorrichtung für verschiedene Umformvorgänge va
riabel einsetzbar. Beispielsweise kann die ringförmige
Anschlageinrichtung mehr oder weniger nah an dem Umform
werkzeug plaziert werden, so daß eine Materialaufbäumung im
Bereich des Umformwerkzeuges mehr oder weniger verringert
werden kann.
In diesem Zusammenhang ist es besonders nützlich, wenn die
axiale Verschiebung der ringförmigen Anschlageinrichtung in
Abstimmung mit einer axialen Bewegung des Umformwerkzeuges
gesteuert ist. Damit kann die Anschlageinrichtung stets in
der Nähe des Umformwerkzeuges angeordnet werden, was uner
wünschte Materialaufbäumungen besonders effektiv verrin
gert.
Auch kann nützlich sein, wenn auf beiden Seiten des Umform
werkzeuges eine ringförmige Anschlageinrichtung vorgesehen
ist. Dies bringt eine nochmalige Erhöhung der Effizienz
beim Verringern von Materialaufbäumungen mit sich.
Andererseits ist die gattungsgemäße Drückwalzvorrichtung
dadurch weitergebildet, daß als Umformwerkzeug mindestens
zwei Rollkörper vorgesehen sind, die an mindestens einem
Rollkörperhalter drehbar gelagert sind. Auf diese Weise ist
es möglich, gleichzeitig eine größere Anzahl von Rollkörpern
zuzustellen, welche das Werkstück gleichzeitig kontaktie
ren und umformen. Durch die größere Anzahl von Umformkon
takten wird die Materialaufbäumung in den Bereichen zwi
schen den Rollen verringert. Grundsätzlich besteht bei dem
radialen Zustellen von Rollkörpern ein Platzproblem, so daß
die Anzahl der zuzustellenden Drückrollen begrenzt ist. Die
Erfindung hilft dem ab, da eine Zustelleinheit jeweils
nicht nur für eine, sondern für mehrere Rollkörper genutzt
wird. Somit kann die Anzahl der Rollkörper, die das Werk
stück gemeinsam umformen, erhöht werden. Gleichzeitig ist
es nicht erforderlich, eine der Rollenzahl entsprechende
Zahl von Zustelleinheiten vorzusehen, was erhebliche kon
struktive Schwierigkeiten mit sich brächte. Ein weiterer
Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt darin, daß nicht
für jeden einzelnen Rollkörper die Zustellung separat ge
steuert werden muß.
Vorzugsweise sind drei oder mehr Rollkörperhalter vorge
sehen, die in Umfangsrichtung der Spindel gleichmäßig um
die Spindel angeordnet sind. Ein Rollkörperhalter deckt
dabei einen Umfangsbereich von 120° bzw. 90° ab.
Für Werkstücke mit einem relativ kleinen Durchmesser kön
nen auch nur zwei gegenüberliegende Rollkörperhalter ein
gesetzt werden. Bei kleineren Umformkräften können die
Rollkörperhalter auch in einer ungleichmäßigen Anordnung um
die Spindel gelagert sein.
Eine besonders gute Umformung wird dadurch erreicht, daß
die Rollkörper an den Rollkörperhaltern in Umfangsrichtung
gleichmäßig um die Spindel angeordnet sind. Grundsätzlich
gilt, daß die Formgenauigkeit des Endproduktes umso höher
ist, je mehr Rollkörper beim Umformen mitwirken.
Eine besonders große Zahl von Rollkörpern, die das Werk
stück gemeinsam kontaktieren, und damit eine besonders
effektive Unterdrückung von Materialaufbäumungen läßt sich
mit einer Fortbildung der erfindungsgemäßen Drückwalzvor
richtung erreichen, bei der die Abstände zwischen den Roll
körpern des Rollkörperhalters geringer als der Durchmesser
der Rollkörper sind. Der Abstand kann vorteilhafterweise
gegen Null gehen, wobei bei einer axial versetzten An
ordnung der Rollkörper an einem Halter sich diese sogar
überlappen können.
Für einige Anwendungen ist es vorteilhaft, daß an den
Rollkörperhaltern mehr als zwei Rollkörper drehbar gelagert
sind und daß an dem Rollkörperhalter eine Verstelleinrich
tung zum Anpassen der Lage mindestens eines Rollkörpers an
den Radius des umzuformenden Werkstückes vorgesehen ist.
Die Verstelleinrichtung umfaßt eine bewegliche Lagerung
vorzugsweise des mittleren Rollkörpers und eine Nachstell
einheit. Letztere kann vorzugsweise eine Federmechanik oder
ein motorisch angetriebenes Stellorgan aufweisen, um eine
gewisse radiale Verstellung des Rollkörpers zu bewirken.
Eine Drückwalzvorrichtung mit drei Rollkörperhaltern, die
in Umfangsrichtung der Hauptspindel um 120° zueinander
versetzt angeordnet sind, hat dann beispielsweise 9 oder
12 Rollkörper.
Weiter ist erfindungsgemäß bevorzugt, daß die Rollkörper
und/oder die Rollkörperhalter mit einem axialen Versatz zu
einander angeordnet sind. Die Rollkörper sind mit einem
axialen Versatz in einer zur Rotationsachse der Hauptspin
del parallelen Axialrichtung zustellbar, wobei die ver
schiedenen Rollkörper im wesentlichen gleich belastet wer
den. Die Rollkörper weisen grundsätzlich den gleichen ra
dialen Abstand zur Rotationsachse auf. In einigen Fällen
kann auch ein geringfügiger radialer Versatz bestehen,
wobei gezielt beim Drückwalzen Stichabnahmen oder Dicken
änderungen des Werkstücks eingestellt werden können.
Die erfindungsgemäße Drückwalzvorrichtung ist insbesondere
für ein radiales Einziehen zylindrischer Werkstücke auf
verzahnte Drückdorne geeignet. Es kann aber davor keine
axiale Relativbewegung der Drückrollen zu einem Werkstück
erfolgen, welches auf ein Drückfutter gespannt ist. Dies
kann bei axial nicht verstellbarer Hauptspindel durch eine
axiale Verstellung der Drückrollen erfolgen. Alternativ
kann mit einer axial verstellbaren Hauptspindel das
Werkstück relativ gegen die Drückrollen verfahren werden.
Für eine exakte Zustellung bei hohen Umformkräften bei ei
ner erfindungsgemäßen Drückwalzvorrichtung sind Hydraulik
zylinder oder Kugelumlaufspindeln zum Antrieb der
Rollkörperhalter in der radialen und/oder axialen Richtung
vorgesehen.
Besonders bevorzugt ist es weiterhin, die erfindungsgemäße
Drückwalzvorrichtung so auszugestalten, daß die Rollkörper
als Drückrollen ausgebildet sind, welche jeweils in den
Rollkörperhaltern mittels einer Wälz- oder Gleitlagerein
richtung drehbar gelagert sind. Die Drückrollen sind ent
weder an drehbar gelagerten Wellen befestigt oder direkt an
einer Achse drehbar gelagert, wobei eine nahezu beliebige
Formen an Drückrollen einsetzbar sind.
Nach der Erfindung wird eine besonders kompakte und einfach
aufgebaute Drückwalzvorrichtung dadurch erreicht, daß die
Rollkörper als massive Wälzelemente ausgebildet sind, wel
che zur drehbaren Lagerung der Wälzelemente in Ausnehmungen
der Rollkörperhalter eingelegt sind. Die Halter weisen
Ringsegmente auf, in denen in der Art eines Käfigs die
Wälzelemente eingelegt und drehbar gehalten sind.
Vorteilhaft ist bei dieser Ausführungsform außerdem, daß
der konstruktive Aufwand für Achsen oder Wellen und die
entsprechenden Lagereinrichtungen entfallen und hierfür auch
kein Platz benötigt wird. Bevorzugte Fortbildungen der zu
letzt beschriebenen erfindungsgemäßen Drückwalzvorrichtung
bestehen darin, daß die Wälzelemente in Zylinder-, Kegel- oder
Kugelform ausgebildet sind.
Für das Einformen einer speziellen Werkstückkontur ist es
zweckmäßig, daß zum Einformen eines Profiles die Rollkörper
ein Außenprofil aufweisen. Beispielsweise kann durch geeig
nete Profilierung der Rollkörper in das Werkstück in Um
fangsrichtung ein Außenprofil, bestehend etwa aus Nuten
oder Erhebungen, eingearbeitet werden. In ähnlicher Weise
ist aber auch die Einformung eines Außenprofiles in axialer
Richtung des Werkstückes, etwa eine Verzahnung, im Prinzip
denkbar, wobei eine entsprechende Synchronisation der Roll
körper und der Hauptspindel vorzusehen ist.
Die Erfindung baut auf dem gattungsgemäßen Verfahren da
durch auf, daß ein Bereich des Werkstückes am Drückfutter
von mindestens einer ringförmigen Anschlageinrichtung ra
dial umgeben wird und daß die ringförmige Anschlageinrich
tung beim Umformen eine Materialverschiebung in radialer
Richtung begrenzt. Auf diese Weise gelingt es, Material
aufbäumungen, welche während des Umformprozesses auftreten,
stark zu verringern.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Werkstück zwischen
der Anschlageinrichtung und einer Andrückscheibe einge
spannt wird. Auf diese Weise wird ein axialer Materialfluß
unterbunden.
Dies ist vor allem dann nützlich, wenn in das Werkstück ei
ne Innenverzahnung, insbesonders eine Innen-Schrägverzah
nung, eingeformt wird. Die Vermeidung eines axialen Mate
rialflusses innerhalb der Werkzeugverzahnung durch eine ent
sprechend hohe Vorspannung der Andrückscheibe vermindert
die Werkzeugbelastung und erhöht demzufolge dessen Stand
zeit. Die Verminderung von Materialaufbäumungen in radialer
Richtung verringert die Wechselbelastung des Drückfutters
und insbesondere der Verzahnung, so daß auch aus diesem
Grund die Werkzeugstandzeit erhöht wird.
Vorzugsweise wird durch die Andrückscheibe ein sich in ra
dialer Richtung erstreckender Werkstückbereich geformt. Die
Andrückscheibe erfüllt somit zum einen die Aufgabe, eine
ausreichende Vorspannung in axialer Richtung zu erzeugen,
zum anderen hat sie eine formgebende Aufgabe.
In diesem Zusammenhang ist es besonders vorteilhaft, wenn
die Innenverzahnung bis zu dem sich in radialer Richtung
erstreckenden Werkstückbereich eingeformt wird. Man erhält
so z. B. ein topfförmiges Werkstück, wobei eine Innenverzah
nung bis zum Boden des Topfes vorliegt, d. h. in einem an
sich schwer zugänglichen Bereich.
Besonders bevorzugt ist es, wenn die ringförmige Anschlag
einrichtung, die Andrückscheibe und das Umformwerkzeug so
positioniert werden, daß zwischen dem Umformwerkzeug und
der ringförmigen Anschlageinrichtung und/oder zwischen dem
Umformwerkzeug und der Andrückscheibe ein Abstand in axia
ler Richtung vorliegt. Auf diese Weise wird eine "Über
füllung" der Zahnlücken verhindert. Diese kann im allge
meinen daraus resultieren, daß die Ausgangswerkstücke Dif
ferenzen in ihrer Wanddicke aufweisen. Durch die angege
gebenen Merkmale kann nun Material zwischen den einzelnen
Werkzeugkomponenten in radialer Richtung fließen, so daß
Wanddickendifferenzen ausgeglichen werden.
Vorzugsweise wird während des Verfahrens die Rotations
richtung der Spindel gewechselt. Auch diese Maßnahme un
terstützt die kontinuierliche Füllung der Zahnlücken über
die gesamte Länge, so daß die Werkzeugzähne in einem erheb
lichen Maße von Biegebeanspruchungen entlastet werden.
Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis zugrunde,
daß die Ausbildung sich in radialer Richtung erstreckender
Materialaufbäumungen in wirkungsvoller Weise verhindert
werden kann. Einerseits ist es möglich, den Materialfluß in
radialer Richtung durch eine ringförmige Anschlageinrich
tung zu begrenzen, andererseits wird die Aufbäumung durch
eine Bestückung eines Rollkörperhalters mit mindestens zwei
Rollkörpern herabgesetzt. Dabei ist zu bemerken, daß die
gleichzeitige Verwirklichung beider erfindungsgemäßen Maß
nahmen ebenfalls besonders vorteilhaft sein kann.
Die Erfindung wird im folgenden mit Bezug auf die beglei
tenden Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen näher
erläutert.
Fig. 1 zeigt eine erste Ausführung einer erfindungs
gemäßen Drückwalzvorrichtung in einer teilwei
se geschnittenen Ansicht;
Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt aus Fig. 1;
Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführung einer erfindungs
gemäßen Drückwalzvorrichtung in axialer Rich
tung;
Fig. 4 zeigt einen Ausschnitt aus der zweiten Ausfüh
rung der Drückwalzvorrichtung in einer teil
weise geschnittenen Ansicht.
In Fig. 1 ist eine Drückwalzvorrichtung dargestellt. Ein
Werkstück 10 ist auf einem Drückfutter 12 in die Drückwalz
vorrichtung eingespannt. Auf einer Seite wird das Werkstück
10 von einer Anschlageinrichtung 14 gehalten. Auf der ande
ren Seite sorgt eine Andrückscheibe 16 für einen sicheren
Halt des Werkstückes 12 und eine hinreichend große Vor
spannung in axialer Richtung. Ein Umformwerkzeug 18, wel
ches im vorliegenden Fall ein von einem Rollkörperhalter
20 gehaltener Rollkörper ist, ist zugestellt.
In Fig. 2 sind die Einzelheiten des Umformvorganges besser
zu erkennen. Wiederum sind das Werkstück 10, das Drückfut
ter 12, die ringförmige Anschlageinrichtung 14, die An
drückscheibe 16 sowie die Drückrolle 18 zu erkennen. Das
Drückfutter 12 ist mit einer Außenverzahnung 22 versehen,
so daß in das Werkstück 10 eine Innenverzahnung, insbeson
dere eine Innen-Schrägverzahnung, eingeformt wird. Die ur
sprüngliche radiale Ausdehnung des Werkstückes 10 ist durch
die Linie 24 dargestellt. Die Drückrolle 18 ist somit be
reits in den ursprünglichen Bereich des Werkstückes 10 vor
gedrungen; mit anderen Worten, es ist ein Zustand während
des Drückwalzvorganges zu erkennen. Das Werkstück 10 ist
auf beiden Seiten an einer axialen Materialausdehnung ge
hindert. Auf der einen Seite erfolgt dies durch die ring
förmige Anschlageinrichtung 14; auf der anderen Seite ist
die Andrückscheibe 16 für den sicheren Halt und die axiale
Begrenzung der Materialverschiebung verantwortlich.
Bei der Anschlageinrichtung 14 ist eine erfindungsgemäße
Besonderheit zu erkennen. Die Anschlageinrichtung 14 weist
einen sich in axialer Richtung erstreckenden Übergriff auf,
welcher in radialer Richtung als Anschlag 26 wirkt, so daß
ein Aufbäumen von Material während des Drückwalzvorganges
verringert wird.
Die Andrückscheibe 16 ist bezüglich den anderen Werkzeug
komponenten und dem Werkstück 10 so angeordnet, daß ein sich
in radialer Richtung erstreckender Bereich 28 gebildet
wird. Auf diese Weise ist es möglich, daß sich die durch die
Außenverzahnung 22 des Drückfutters 12 geformte Innenverzah
nung des Werkstückes 10 bis zu dem radialen den Bereich 28
erstreckt. Beim fertigen Werkstück 10 liegt somit eine In
nenverzahnung bis zum Boden vor.
Sowohl die Anschlageinrichtung 14 als auch die Andrück
scheibe 16 sind mit einem axialen Abstand von der Drückrol
le 18 angeordnet. Dies ermöglicht es, daß sich auf beiden
Seiten der Drückrolle ein Materialüberschuß 30 radial nach
außen verschieben kann. Dies ist insbesondere dann nütz
lich, wenn das Ausgangswerkstück Toleranzen im Hinblick auf
seine Wanddicke aufweist.
Die erfindungsgemäße Drückwalzvorrichtung schont die Werk
zeugkomponenten und insbesondere das verzahnte Drückfutter
12 auf mehrere Weisen. Zum einen wird durch den sich in
axialer Richtung erstreckenden Übergriff 26 eine Material
aufbäumung vermindert. Dies setzt die Wechselbeanspruchung
des Drückfutters 12 herab und erhöht somit die Werkzeug
standzeit. Die Möglichkeit, daß sich Material nach außen
verschieben kann, was durch die Lücken zwischen der ring
förmigen Anschlageinrichtung 14 und dem Umformwerkzeug 18
einerseits sowie der Andrückscheibe 16 und dem Umformwerk
zeug 18 andererseits bewirkt wird, setzt ebenfalls die Be
anspruchung der Verzahnung 22 des Drückfutters 12 herab.
Das in Fig. 3 in Teilansicht dargestellte Beispiel einer
zweiten Ausführung der erfindungsgemäßen Drückwalzvorrich
tung umfaßt drei Rollkörperhalter 120, an denen jeweils zwei
Drückrollen als Rollkörper 118 drehbar gelagert sind. Die
Rollkörper 118 formen gemeinsam ein Werkstück 110 um, wel
ches auf einem Drückfutter oder einem Werkzeugdorn einge
spannt ist. Die Rollkörper 118 sind unter Deckplatten 132
angeordnet, welche über Verbindungsschrauben 134 lösbar mit
den Rollkörperhaltern 120 verbunden sind. Über eine Öffnung
136 in den Deckplatten 132 kann ein Schmiermittel in die
Lagerung der Drückrollen 118 eingebracht werden. Die Roll
körperhalter 120 sind durch Schraubverbindungen 138 an ent
sprechenden (hier nicht gezeigten) Zustelleinheiten befe
stigt.
Bei der in Fig. 3 in Teilansicht abgebildeten Ausführungs
form sind die Rollkörper 118 nahezu ohne Abstand zueinan
der auf den Rollkörperhaltern 120 angeordnet. Dies und die
gleichmäßige Anordnung der Rollkörper 118 um die Spindel
führt zu einer besonders guten Unterdrückung von Material
aufbäumungen an dem Werkstück 110. Gleichzeitig ist mit drei
Rollkörperhaltern 120 eine hohe Flexibilität im Hinblick auf
eine Zustellung der Rollkörper 118 mit einem radialen und/oder
axialen Versatz gegeben.
In Fig. 4 ist ein Querschnitt einer erfindungsgemäßen
Drückwalzvorrichtung im Umformbetrieb gezeigt, bei der in
ein topfförmiges Werkstück 210 eine Innenverzahnung einge
formt wird.
Ein Werkzeugdorn 212 ist auf einer Spindel 242 angeord
net, welche um eine Rotationsachse 244 rotierbar ist. Zwi
schen einem Drückfutter 212 und einem Andrückelement 246,
welches seinerseits an einem Andrückhalter 248 befestigt
ist, wird das Werkstück 210 eingespannt.
Mehrere als Drückrollen ausgebildete Rollkörper 218, von de
nen aus darstellungstechnischen Gründen hier lediglich zwei
sichtbar sind, kontaktieren gleichzeitig das Werkstück 210.
Die Rollkörper 218 sind jeweils über eine Welle 250 an einem
(hier nicht gezeigten) Rollkörperhalter drehbar gelagert.
Die Anformung der Innenverzahnung geschieht hier durch die
Methode des radialen Einziehens, die auch in der deutschen
Offenlegungsschrift DE-A-196 36 557 beschrieben ist. Hier
bei wird das Werkstück 210 in eine auf der Außenseite des
Drückfutters 212 angeordnete Außenverzahnung 222 hineinge
drückt. Der Materialfluß in axialer Richtung wird durch ein
Anschlagelement 252 begrenzt, welches am Drückfutter 212 an
geordnet ist. Ein freier Rand 254 des Werkstückes 210 wird
bewußt nicht eingezogen, um eine Randversteifung zu bilden,
welche einem unerwünschten radialen Aufbiegen des Randes
entgegenwirkt.
Die in Fig. 3 und Fig. 4 dargestellte erfindungsgemäße
Drückwalzvorrichtung ist insbesondere für die Herstellung
von Werkstücken 110, 210 mit einer Innenverzahnung vorteil
haft. Bei der Umformung des Werkstückes 110, 210 durch soge
nanntes Einziehen oder "partielles Einziehen" soll im we
sentlichen nur ein Materialfluß des Werkstückes 110, 210 in
radialer Richtung auftreten. Für die genannten Umformpro
zesse ist die Unterdrückung eines Materialflusses in einer
Umfangsrichtung des Werkstückes 110, 210 und damit von Mate
rialaufbäumungen besonders wichtig. Mit der in den Fig.
3 und 4 dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Drückwalzvorrichtung wird die Unterdrückung der Material
aufbäumungen in besonders hohem Maß erreicht.
Besonders ist zu betonen, daß die erste Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Drückwalzvorrichtung gemäß den Fig. 1
und 2 auch vorteilhaft mit der zweiten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung gemäß den Fig. 3 und 4 kombinier
bar ist. Durch die Bereitstellung sowohl einer ringförmigen
Anschlageinrichtung 14 und die gleichzeitige konstruktive
Lösung, mindestens zwei Rollkörper 118, 218 in einem Roll
körperhalter 120 zu lagern, wird nochmals eine weitere Ver
minderung der Materialaufbäumung stattfinden und somit ein
noch schonender Prozeß für die beteiligten Werkzeugelemente
vorliegen.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen
sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung
können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination
für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.
Claims (28)
1. Drückwalzvorrichtung mit
- - einer um eine Rotationsachse drehbaren Spindel,
- - einem Rotationsantrieb für die Spindel,
- - einem an der Spindel angeordneten Drückfutter (12) zur Aufnahme eines Werkstückes (10) und
- - mindestens einem radial zustellbaren Umformwerkzeug (18), dadurch gekennzeichnet,
- - daß mindestens eine ringförmige Anschlageinrichtung (14) vorgesehen ist, welche einen Bereich des Drück futters (12) zur Bildung eines Ringspaltes mit ra dialem Abstand umgibt, und
- - daß der Ringspalt zur Aufnahme eines Abschnittes des Werkstückes (10) gebildet ist.
2. Drückwalzvorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Drückfutter (12) eine Verzahnung aufweist.
3. Drückwalzvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die ringförmige Anschlageinrichtung (14) als
einstückiger Ring mit einem sich in axialer Richtung
erstreckenden und in radialer Richtung wirkenden An
schlag (26) ausgebildet ist.
4. Drückwalzvorrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Andrückscheibe (16) vorgesehen ist, welche das
Werkstück (10) gegen die Anschlageinrichtung (14) ein
spannt.
5. Drückwalzvorrichtung nach einem der vorangehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen dem mindestens einen Umformwerkzeug (18)
und der ringförmigen Anschlageinrichtung (14) und/oder
zwischen dem mindestens einen Umformwerkzeug (18) und
der Andrückscheibe (16) ein Abstand in axialer Rich
tung vorliegt.
6. Drückwalzvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verzahnung eine Schrägverzahnung ist.
7. Drückwalzvorrichtung nach einem der vorangehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die ringförmige Anschlageinrichtung (14) Spann
klauen aufweist.
8. Drückwalzvorrichtung nach einem der vorangehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die ringförmige Anschlageinrichtung (14) axial ver
schiebbar ist.
9. Drückwalzvorrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die axiale Verschiebung der ringförmigen Anschlag
einrichtung (14) in Abstimmung mit einer axialen Bewe
gung des Umformwerkzeuges (18) gesteuert ist.
10. Drückwalzvorrichtung nach einem der vorangehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß auf beiden Seiten des Umformwerkzeuges (18) eine
ringförmige Anschlageinrichtung (14) vorgesehen ist.
11. Drückwalzvorrichtung, insbesondere nach einem der
vorangehenden Ansprüchen, mit
- - einer um eine Rotationsachse (244) drehbaren Spindel (242),
- - einem Rotationsantrieb für die Spindel (242),
- - einem an der Spindel (242) angeordneten Drückfutter (212) zur Aufnahme eines Werkstückes (110; 210) und
- - mindestens einem radial zustellbaren Umformwerk zeug, dadurch gekennzeichnet, daß als Umformwerkzeug mindestens zwei Rollkörper (118; 218) vorgesehen sind, die an mindestens einem Rollkörperhalter (120) drehbar gelagert sind.
12. Drückwalzvorrichtung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß drei oder mehr Rollkörperhalter (120) vorgesehen
sind, die in Umfangsrichtung der Spindel (242) gleich
mäßig um die Spindel (242) angeordnet sind.
13. Drückwalzvorrichtung nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Rollkörper (118; 218) an den Rollkörperhaltern
(120) in Umfangsrichtung gleichmäßig um die Spindel
(242) angeordnet sind.
14. Drückwalzvorrichtung nach einem der Ansprüche 11
bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Abstände zwischen den Rollkörpern (118; 218)
des Rollkörperhalters (120) geringer als der Durchmes
ser der Rollkörper (118; 218) sind.
15. Drückwalzvorrichtung nach einem der Ansprüche 11
bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß an den Rollkörperhaltern (120) jeweils mehr als
zwei Rollkörper (118; 218) drehbar gelagert sind und
daß an dem Rollkörperhalter (120) eine Verstellein
richtung zum Anpassen der Lage mindestens eines Roll
körpers (118; 218) an den Radius des umzuformenden
Werkstückes (10) vorgesehen ist.
16. Drückwalzvorrichtung nach einem der Ansprüche 11
bis 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Rollkörper (118; 218) und/oder die Rollkörper
halter (120) mit einem axialen Versatz zueinander ange
ordnet sind.
17. Drückwalzvorrichtung nach einem der Ansprüche 11
bis 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß Hydraulikzylinder oder Kugelumlaufspindeln zum
Antrieb der Rollkörperhalter (120) in der radialen
und/oder axialen Richtung vorgesehen sind.
18. Drückwalzvorrichtung nach einem der Ansprüche 11
bis 17,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Rollkörper (118; 218) als Drückrollen (118;
218) ausgebildet sind, welche jeweils in den Roll
körperhaltern (120) mittels einer Wälz- oder Gleitla
gereinrichtung drehbar gelagert sind.
19. Drückwalzvorrichtung nach einem der Ansprüche 11
bis 17,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Rollkörper (118; 218) als massive Wälzelemente
ausgebildet sind, welche zur drehbaren Lagerung der
Wälzelemente in Ausnehmungen der Rollkörperhalter (120)
eingelegt sind.
20. Drückwalzvorrichtung nach Anspruch 19,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Wälzelemente in Zylinder-, Kegel- oder Kugel
form ausgebildet sind.
21. Drückwalzvorrichtung nach einem der Ansprüche 11
bis 20,
dadurch gekennzeichnet,
daß zum Einformen eines Profiles die Rollkörper (118;
218) ein Außenprofil aufweisen.
22. Verfahren zum Umformen eines Werkstückes, bei dem
- - das Werkstück (10) auf einem Drückfutter (12) einer Drückwalzvorrichtung mit einer drehbaren Spindel eingespannt wird,
- - die Spindel in Rotation versetzt wird und
- - mindestens ein Umformwerkzeug (18) zugestellt wird, dadurch gekennzeichnet,
- - daß ein Bereich des Werkstückes (10) am Drückfutter (12) von mindestens einer ringförmigen Anschlagein richtung radial umgeben wird und
- - daß die ringförmige Anschlageinrichtung (14) beim Um formen eine Materialverschiebung in radialer Rich tung begrenzt.
23. Verfahren nach Anspruch 22,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Werkstück (10) zwischen der Anschlageinrich
tung (14) und einer Andrückscheibe (16) eingespannt
wird.
24. Verfahren nach Anspruch 22 oder 23,
dadurch gekennzeichnet,
daß in das Werkstück eine Innenverzahnung, insbeson
dere eine Innen-Schrägverzahnung, eingeformt wird.
25. Verfahren nach Anspruch 23 oder 24,
dadurch gekennzeichnet,
daß durch die Andrückscheibe (16) ein sich in radialer
Richtung erstreckender Werkstückbereich (28) geformt
wird.
26. Verfahren nach Anspruch 25,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Innenverzahnung bis zu dem sich in radialer
Richtung erstreckenden Werkstückbereich (28) eingeformt
wird.
27. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 26,
dadurch gekennzeichnet,
daß die ringförmige Anschlageinrichtung (14), die
Andrückscheibe (16) und das Umformwerkzeug (18) so po
sitioniert werden, daß zwischen dem Umformwerkzeug
(18) und der ringförmigen Anschlageinrichtung (14)
und/oder zwischen dem Umformwerkzeug (18) und der
Andrückscheibe (16) ein Abstand in axialer Richtung
vorliegt.
28. Verfahren nach einem der Ansprüche 22 bis 27,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Rotationsrichtung der Spindel gewechselt wird.
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Family Applications (2)
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DD148192A1 (de) | 1979-12-27 | 1981-05-13 | Karl Deubner | Stossgedaempfte zentriereinrichtung fuer zwei-und vierrollen-fliessdruecksupporte |
DE3545506A1 (de) | 1985-12-20 | 1987-07-02 | Man Technologie Gmbh | Werkzeug zum drueckwalzen von hohlzylindrischen werkstuecken |
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1999
- 1999-02-19 DE DE29903049U patent/DE29903049U1/de not_active Expired - Lifetime
- 1999-06-25 DE DE19929224A patent/DE19929224A1/de not_active Withdrawn
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