DE2225390A1

DE2225390A1 - Vorrichtung und verfahren zur herstellung definierter wanddickenaenderungen eines rotationssymmetrischen hohlkoerpers

Info

Publication number: DE2225390A1
Application number: DE19722225390
Authority: DE
Inventors: Richard Baumgartner; Hans Dipl Ing Luetkenhorst
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1972-05-25
Filing date: 1972-05-25
Publication date: 1973-12-06
Also published as: GB1424365A; FR2185457B1; FR2185457A1

Description

Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung definierter Wanddickenänderungen eines rotationssymmetrischen Hohlkörpers

Bei der Bearbeitung rotationssymmetrischer Hohlkörper, insbesondere extrem dünner Metallrohre aus umformbaren Werkstoffen, z.B. metallischen Zylindern unterschiedlichen Durchmessers, besteht häufig die Forderung, als Rippen ausgebildete Versteifungen oder andere als Nuten ausgebildete und z.3. als Sollbruchstellen dienende Vfanddickenänderungen im lichten Rohrquerschnitt einzuarbeiten.

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Die Ausbildung solcher Wanddickenänderungen ist umständlich und kostspielig und insbesondere bei den genannten dünnwandigen Rohren mit den bisher bekannten Vorrichtungen in wirtschaftlicher Weise nicht realisierbar.

So hat man versucht, Wanddickenänderungen bei Hohlkörpern dadurch zu erzeugen, daß der Hohlkörper auf einem kürzeren Dorn, z.B. mit einer Längsnutung oder mit einer anderen Wanddickenänderung, stetig in Längsrichtung bewegt wird und während der Relativbewegung des Hohlkörpers zum Dorn mittels einer Gesenkdrückmaschine gegen die äußere Umfangsfläche des Hohlkörpers Schläge von hoher kinetischer Energie geführt werden, durch die dann eine Verringerung der Wanddicke und z.B. die Bildung einer nach innen hervorstehenden Verstärkungsrippe erreicht werden soHCDT-OS 1 602 261).

Die Anwendung dieses bekannten Verfahrens für die Verformung dünnwandiger Rohre ist aber nicht angezeigt, zumal sich dabei der Durchmesser des Hohlkörpers in nicht exakt zu beeinflussender Weise und uneinheitlich verändert. Es ist im übrigen auch einleuchtend, daß bei der Präzisionsfertigung mit Maschinen, deren Arbeitsweise dem Schmieden ähnelt, nicht wirtschaftlich gearbeitet werden kann. In der Präzisionsfertigung hat man vielmehr versucht, Nuten in der Innenwand von Hohlkörpern mittels zerspanender Bearbeitung z.B. mit Ziehahlen oder mit anderen spanabhebenden Werkzeugen herzustellen. Bei dünnwandigen Werkstücken bereitet das aber erhebliche Schwierigkeiten; praktisch nicht realisierbar ist es aber, mehrere über den Umfang verteilte, z.B. axial geradlinig oder spiralig verlaufende und als Nuten ausgebildete Sollbruchstellen so exakt in die Innenwand eines Hohlkörpers einzubringen, daß bei Einwirkung einer bestimmten Belastung

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der Hohlkörper in der gewünschten Weise an allen vorbestimmten Stellen gleichzeitig birst.

Auf Einhaltung höchster Genauigkeit bei der Bearbeitung dieser z.B. als Hüllen verwendeter Hohlkörper und auf unbedingte Formtreue muß besonders geachtet werden, da die Eigenschaften und die Verwendbarkeit des Fertigteiles hiervon in hohem Maße abhängig sind·

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Erzielung definierter Wanddickenänderungen in der inneren Oberfläche von rotptionssymmetrischen, extrem dünnwandigen Hohlkörpern in Form von Versteifungsrippen oder.in Form von Nuten vorzuschlagen. Die Anwendung zusätzlicher spanender Arbeitsgänge auf besonderen Maschinen soll dabei ganz ausgeschaltet werden, wobei aber Formtreue in engen Toleranzgrenzen einzuhalten ist.

Es wurde erkannt, daß bei Anwendung des Fließdrückens die Erzielung zu fordernder Genauigkeiten am ehesten wirtschaftlich erreichbar ist. Die Erfindung bedient sich deshalb dieses bekannten Arbeitsverfahrens.

Die Erfindung ist bei einer Vorrichtung zur Herstellung definierter Wanddickenänderungen eines rotationssymmetrischen extrem dünnwandigen Hohlkörpers unter Verwendung einer Bearbeitungsmaschine, bei der ein auf rotierendem und axial vorgeschobenem Dorn aufgespanntes Werkstück mittels eines radial zustellbaren DrückWerkzeugs verformt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn die Negativform der auf der inneren Oberfläche des Werkstückes einzuarbeitenden Manddicken'inderungen in Form von örtlich ausgebildeten Verstärkungen oder Nuten aufweist.

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Ein vorteilhaftes Verfahren zum Abziehen der verformten Werkstücke vom Dorn ist dadurch gekennzeichnet, daß eine definierte Aufweitung des Werkstückes gegenüber dem Dorn durch geeignete Einstellung von Rollengeometrie und Umfangsgeschwindigkeit erfolgt, bis der Werkstück-Durchmesser etwa entsprechend dem doppelten Istmaß der geformten Rippen oder Nuten aufgeweitet ist. Ggf. kann zusätzlich eine Kühlung des Dornes vorgenommen werden.

Bei Anwendung der Erfindung werden in einfacher Weise ohne zusätzliche Arbeitsgänge, z.B. mittels spanender Verformung, Wanddickenänderungen an den Innenwänden von Hohlkörpern erzielt. Solche Wanddickenänderungen werden als Versteifungen z.B. Rippen in Ringform oder z.B. als rechteckige oder rautenförmige Sollbruchstellen in Nutenform angelegt. Die Wanddickenänderungen können dabei sowohl halbrunden als auch eckigen oder einen anders geformten Querschnitt aufweisen; sie können ferner parallel, senkrecht oder in einem spitzen Winkel zur Achse des Hohlkörpers verlaufen und z.B. als einfache Spiralen oder auch als sich in regelmäßigen Abständen überkreuzende Teilflächen bildende Doppelspiralen angelegt sein. Die Verdickungen oder Verdünnungen der Wandstärke sind in allen denkbaren Variationen und in vielgestaltiger Zusammenstellung möglich.

Durch das Fließdrücken wird ganz allgemein u.a. der Vorteil erreicht, daß das Werkstoffgefüge des Werkstückes verbessert und eine Verfestigung erzielt wird. Das wirkt sich bei extrem dünnwandigen Hohlkörpern besonders günstig aus, weil eine Verfestigung des Werkstoffgefüges hier immer sehr erwünscht ist. Darüber hinaus werden Arbeitszeit, Maschinenstunden, Werkzeugverschleiß und Material bei Anwendung der Erfindung eingespart, weil spanabhebende Fertigungsvorgänge durch das Fließdrücken abgelöst wor '■ η sind.

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Auf der nachfolgend beschriebenen Zeichnung ist die Erfindung anhand einiger Ausführungsbeispiele erläutert:

Es zeigen

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine perspektivische Ansicht einer Bearbeitungsstelle einer Fließdrückmaschinej

Fig. 2 eine Schnittzeichnyng gemäß Fig. 1; Fig. 3 einen anders ausgebildeten Drückdorn;

Fig. 4 bis 7 Hülsen mit unterschiedlichen Wanddickenänderungen ;

Fig. 8 und 9 Schnittzeichnungen zweier Hülsen mit verschiedenen Wanddicken.inderungen.

Der Drückdorn 1 ist mittels des Rundflansches 2 an der Spindel einer nicht dargestellten Fließdrückmaschine befestigt. Desgleichen sind die Drückwerkzeuge, es ist nur eine drehbar gelagerte Druckrolle 3 dargestellt, mit dem nicht gezeigten Quersupport der Maschine verbunden. Ein axial verschiebbarer Gegenhalter 4 wird zum Zwecke des Spannens und Auswerfens des zu bearbeitenden als hohlzylindrische Hülse ausgebildeten Werkstückes 5, von seiner Arbeitsstellung, bei der er an der Stirnflache 6 des Drück dornes 1 anliegt, in Pfeilrichtung 7 verschoben. Durch den Gegenhalter 4 und den Stift 18 wird ein Durchrutschen des Werkstückes an dem rotierenden Drückdorn 1 vermieden, wenn das Werkstück durch den Anpreßdruck der in Ffeilrichtung 9 radial zum Drückdorn 1 zustellbaren Drückrolle 3 belastet

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wird. Das Werkstück 5, welches zu Beginn der Fließdrückbearbeitung die Gestalt eines breiten, ringförmigen Rohlings 8 aufweist, nimmt durch die Drückbearbeiturig die Form einer langgestreckten Hülse an, deren innere Oberfläche diejenigen Wanddickenänderungen aufweist, die im Falle des Ausführungsbeispieles nach den Fig. 1 und 2 als Rippen 10 in Erscheinung treten und als Nuten 11 in der Oberfl eiche des Drückdornes 1 eingelassen sind.

Fig. 3 zeigt einen anderen Drückdorn 16, auf dessen Oberfläche eine spiralig gewundene Verstärkung in Form einer Rippe 17 angelegt ist. Diese wird sich als Nut in dem nichtt gezeigten Werkstück abdrücken.

Die Fig, 4 bis 7 zeigen beispielsweise hohlzylindrische Hülsen, deren innere Oberfläche mit Verstärkungsrippen 12, 13, 14 oder mit als Nuten 15 ausgebildeten Sollbruchstellen versehen sind. Zur Verdeutlichung der zeichnerischen Darstellung sind die Halsen in axialer Richtung aufgeschlitzt und aufgebogen.

In den Fig. 8 und 9 sind im Schnitt ebenfalls als Beispiel Hülsen gezeigt, deren innere Oberfläche verschieden geformte Rippen oder Nuten aufweist.

- Patentansprüche — 7 —

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Claims

Patentansorüche

Vorrichtung zur Herstellung definierter Wanddickenänderungen eines extrem dünnwandigen rotationssymmetrischen Hohlkörpers mittels einer Fließdrückmaschine mit einem rotierenden, das Werkstück aufnehmenden Dorn, einem hierzu radial zustellbaren Druckwerkzeug, wobei zwischen Dorn und Werkzeug eine gegenüber der Dorndrehung abgestimmte Relativbewegung in Richtung der Dornachse stattfindet, dadurch gekennzeichnet, daß der Drückdorn (1) die Negativforraen der auf der inneren Oberfläche des Werkstückes (5) einzuarbeitenden Wanddickenänderungen in Form von örtlich ausgebildeten Verstärkungen (Rippe 17) oder Nuten (11) aufweist.
2. Verfahren zum Aufweiten des mit der Vorrichtung nach Anspruch 1 hergestellten Werkstückes, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Abziehen vom Drückdorn benötigte definierte Aufweitung des Werkstückes (5) gegenüber dem Drückdorn (1) durch Einstellung von Rollengeometrie und Umfangsgeschwindigkeit des Drückdornes erfolgt.

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3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß eine Kühlung des Drückdornes (1) nach Beendigung des Fließdrückvorganges erfolgt.

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