DE4225735A1 - Verfahren und vorrichtung zum abstrecken und besaeumen eines zylindrischen teils eines werkstuecks - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vor­ richtung zum Abstrecken und Besäumen eines Werkstücks oder Preßlings, das/der einen zylindrischen Abschnitt sowie ein an einem axialen Ende des zylindrischen Abschnitts ausgebil­ detes radiales Bodenstück hat. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf ein verbessertes Verfahren und eine ver­ besserte Vorrichtung zum Abstrecken des zylindrischen Ab­ schnitts (Zylinderteils) eines derartigen Werkstücks und zum Besäumen des vom radialen Bodenstück entfernten axia­ len Endes des Zylinderteils.

Ein Gegenstand oder ein Produkt in der Form eines Napfes oder Hohlgefäßes wird dadurch erhalten, daß man ein tiefge­ zogenes napfförmiges Werkstück einem Besäumvorgang unter­ wirft, in welchem das axiale offene Ende des Zylinderteils des Werkstücks besäumt oder beschnitten wird. Zum Besäumen des axialen offenen Endes des Zylinderteils sind im Stand der Technik die folgenden drei Verfahren bekannt:

Das erste Besäumverfahren ist in den beigefügten Fig. 24 und 25 dargestellt. Zuerst wird ein tiefgezogenes napfförmi­ ges Werkstück 500, das an seinem offenen Ende einen auswärts gerichteten Flansch hat, in ein Gesenk eingesetzt, worauf der Auswärtsflansch an einer ausgewählten radialen Position durch einen Stempel abgeschnitten wird, wie in Fig. 24 ge­ zeigt ist. Die radiale Position, an welcher der Auswärts­ flansch beschnitten wird, wird durch die endgültige Tiefe oder Höhe des als ein Zwischenprodukt 500, das in Fig. 24 gezeigt ist, zu erhaltenden Gegenstandes bestimmt. Dann wird das Werkstück 500, dessen Auswärtsflansch besäumt wor­ den ist, einer Art eines Ziehvorgangs unterworfen, um den besäumten Auswärtsflansch geradezurichten, während das Werk­ stück abgestreckt wird, um die Wanddicke des zylindrischen Abschnitts zu vermindern, wie in Fig. 25 gezeigt ist, so daß das Endprodukt 502 erzeugt wird.

Das zweite Besäumverfahren umfaßt die folgenden Schritte: Herstellen eines flanschlosen Werkstücks 504 entweder durch Geraderichten des tiefgezogenen, mit einem Flansch versehe­ nen napfförmigen Werkstücks 500 oder durch Wegstanzen des gesamten Teils des Auswärtsflansches des napfförmigen Werk­ stücks 500 und Besäumen des axialen offenen Endes des auf diese Weise hergestellten flanschlosen Werkstücks 504 unter Verwendung eines Scherwerkzeugs 506, das in unterschiedli­ chen radialen Richtungen des Werkstücks 504 bewegt wird, so daß aufeinanderfolgende Umfangsteile des offenen Ab­ schnitts des Werkstücks 504 nacheinander durch Scherschnit­ te mittels entsprechender radialer Bewegungen des Scherwerk­ zeugs 506 mit Bezug zum Werkstück 504, wie in Fig. 26 gezeigt ist, entfernt werden.

Bei dem dritten Besäumverfahren wird zuerst das flanschlose Werkstück 504, wie oben zum zweiten Besäumverfahren beschrie­ ben wurde, hergestellt. Dann wird der offene Endabschnitt des Werkstücks 504 kontinuierlich längs des Umfangs der zy­ lindrischen Wand unter Verwendung eines Scherzylinders 508 beschnitten. Wie in Fig. 27 gezeigt ist, ist der Scherzylin­ der 508, der ein Schermesser an seinem Außenumfang besitzt, um eine zur Mittellinie des Werkstücks 504 parallele Achse drehbar, und er wird längs eines zum Werkstück koaxialen Kreises bewegt, so daß das offene Ende der zylindrischen Wand des Werkstücks 504 kontinuierlich durch einen fortlau­ fenden Scherschnitt, der durch eine Kreisbewegung des Zylin­ ders 508 bewirkt wird, abgeschnitten wird.

Die vorstehend beschriebenen drei Besäumverfahren unterlie­ gen jedoch einem erheblichen Größenwert bezüglich von Scherfehlern oder -schwachstellen am besäumten offenen Ende des Endprodukts, die durch ein Brechen oder Reißen des Werkstückmaterials aufgrund eines Eindringens des Scherstem­ pels oder Scherzylinders in das Material hervorgerufen werden.

Der Ausdruck "Scherfehler oder -schwachstellen" bedeutet eine Abweichung von der tatsächlichen Form oder Gestaltung der offenen Endfläche des Produkts von der Sollgestalt. Beispielsweise kann die offene Endfläche des Produkts ge­ krümmte oder gerundete Kanten anstelle einer rechtwinkligen oder angefasten Sollkante haben oder kann der Krümmungsra­ dius der Kanten vom Nenn- oder Sollradius abweichen, bei­ spielsweise größer sein als der spezifizierte Radius.

Insbesondere weist das erste Besäumverfahren den Mangel auf, daß es schwierig ist, einen hohen Grad an Genauigkeit für die Höhe (Tiefe) des Endprodukts zu gewährleisten, selbst wenn das Besäumen des Auswärtsflansches mit einer hohen maß­ lichen Präzision unter Berücksichtung der gewünschten End­ höhe des Endprodukts bewirkt wird. Die Höhe des Endprodukts wird nämlich durch die Wanddicke des Werkstücks bestimmt, die durch das Abstrecken vermindert wird, während der Aus­ wärtsflansch durch den Stempel geradegerichtet wird. Die Wanddicke des Werkstücks weist jedoch üblicherweise eine gewisse Fehlergröße auf, die unvermeidbar in einem Fehler des Höhenmaßes des Endprodukts resultiert.

Das zweite und dritte Besäumverfahren weisen einen anderen Nachteil auf. Bei diesen Verfahren wird das Besäumen durch den radialen Scherschnitt oder radiale Scherschnitte an einer ausgewählten axialen Position des Werkstücks bewirkt, so daß das Höhenmaß des Endprodukts mit hoher Genauigkeit kontrolliert werden kann. Das Besäumen wird bei diesen Be­ säumverfahren jedoch nicht auf einmal bewirkt, d. h. durch einen kontinuierlichen Scherschnitt ausgeführt, sondern vielmehr durch aufeinanderfolgende Scherschnitte längs des Umfangs der Zylinderwand des Werkstücks. Demzufolge wird der offene Endabschnitt der Zylinderwand des Werkstücks unterschiedlichen Scherkräften an verschiedenen Umfangspo­ sitionen von diesem unterworfen, so daß das Endprodukt dazu neigt, eine gewisse Verformung in der Querschnittsgestalt aufzuweisen. Das zweite Besäumverfahren, das aufeinanderfol­ gende radiale Scherschnitte erfordert, um das offene Ende des Werkstücks zu besäumen, unterliegt insofern noch einem Problem, als die besäumte Endfläche des erhaltenen Produkts eine mindere, mäßige Ebenheit oder Geradheit hat, d. h. mehr oder weniger erhabene und vertiefte Teile aufweist, weil die aufeinanderfolgenden radialen Scherschnitte nicht unter derselben Bedingung ausgeführt werden.

Bei dem dritten Besäumverfahren tritt ein weiteres Problem auf, daß der Scherzylinder 508, der sich längs der vorbe­ stimmten Kreisbahn bewegen soll, kostspielig wird.

Obwohl die im Stand der Technik in Erscheinung tretenden Scherfehler oder -schwachstellen, die oben beschrieben wur­ den, durch ein Minimieren des n-Werts (Verfestigungskoeffi­ zient) des Werkstücks gemindert werden können, resultiert das Herabsetzen des n-Werts in einem anderen Problem, näm­ lich einer erheblichen Verschlechterung der Formbarkeit des Werkstücks, z. B. einer Verminderung in der Leichtigkeit, mit der das Werkstück gebogen oder gezogen werden kann. Deshalb ist das Herabsetzen des n-Werts des Werkstücks keine praktische Lösung des angesprochenen Problems.

Es ist deshalb die primäre Aufgabe der vorliegenden Erfin­ dung, ein Abstreck- und Besäumverfahren anzugeben, das nicht nur eine hohe Genauigkeit im Höhenmaß eines erhaltenen End­ produkts, sondern auch eine gesteigerte, verbesserte geome­ trische Genauigkeit des besäumten offenen Endes des Produkts bei verminderten Anteilen an Scherschwachstellen sowie Größenwerten von Scherfehlern und bei verminderter Quer­ schnittsverformung sowie hoher Ebenheit an der End- oder Stirnfläche gewährleistet.

Eine weitere, damit in Zusammenhang stehende Aufgabe ist darin zu sehen, eine Vorrichtung zur Durchführung des erfin­ dungsgemäßen Abstreck- und Besäumverfahrens zu schaffen.

Die primäre Aufgabe kann gemäß einem Gesichtspunkt der Er­ findung gelöst werden, wonach ein Verfahren zum Abstrecken eines Zylinderteils eines Werkstücks und zum Besäumen von einem der einander entgegengesetzten axialen Enden des Zylin­ derteils, wobei an dessen anderem axialen Ende ein radiales Bodenstück ausgebildet ist, angegeben wird, das die folgenden Schritte umfaßt: (1) Herstellen eines Stufenstempels sowie eines Gesenks, wobei der Stufenstempel ein kleinkalibriges Teil an seinem einen Ende, ein an das kleinkalibrige Teil angrenzendes großkalibriges Teil sowie eine Schulterfläche zwischen dem klein- und großkalibrigen Teil aufweist, welche Schulterfläche mit dem großkalibrigen Teil zur Abgrenzung einer äußeren Umfangskante und mit dem kleinkalibrigen Teil zur Abgrenzung einer inneren Umfangsecke zusammenwirkt, und wobei das Gesenk eine Gesenköffnung hat, deren Fläche einen Kegelabschnitt sowie einen an das kleinkalibrige Ende die­ ses Kegelabschnitts angrenzenden Ringabschnitt einschließt, welche Abschnitte in der angegebenen Reihenfolge in Richtung der Bewegung des Stempels mit Bezug zum Gesenk, bei welcher das kleinkalibrige Teil des Stempels dem großkalibrigen vorausgeht, ausgebildet sind, (2) Positionieren des Stempels mit Bezug zum genannten Werkstück derart, daß ein vorlaufen­ des Ende des kleinkalibrigen Teils des Stempels in anstoßen­ der Berührung mit dem Bodenstück des Werkstücks ist, und (3) Bewegen des Stempels und des Gesenks mit Bezug zueinan­ der, um den Stempel sowie das Werkstück in die erwähnte Öffnung des Gesenks zu pressen, so daß (a) das kleinkali­ brige Teil und das Ringstück zur Ausführung eines Abstreck­ vorgangs an dem besagten Zylinderteil des Werkstücks, um eine Dicke dieses Zylinderteils zu vermindern, zum Zusam­ menwirken gebracht werden, während die innere Umfangsecke des Stempels zwangsweise mit einem Teil des Materials des Zylinderteils, welches aufgrund einer Verminderung der Dicke des Zylinderteils fließt, gefüllt wird, und (b) die äußere Umfangskante des Stempels sowie das Gesenk zum Zusammenwir­ ken gebracht werden, um nutzloses Material des Werkstücks, welches zwischen dem großkalibrigen Teil des Stempels sowie dem Kegelabschnitt des Gesenks vorhanden ist, zu beseitigen, wenn die besagte äußere Umfangskante den Ringabschnitt des Gesenks in der erwähnten Bewegungsrichtung auf dem Weg über den Kegelabschnitt der Gesenköffnung erreicht.

Die zweite Aufgabe kann gemäß einem anderen Gesichtspunkt dieser Erfindung gelöst werden, wonach eine Vorrichtung zum Abstrecken eines Zylinderteils eines Werkstücks und zum Be­ säumen von einem der einander entgegengesetzten axialen En­ den dieses Zylinderteils, wobei das Werkstück mit einem am anderen der entgegengesetzten axialen Enden des Zylinder­ teils ausgebildeten radialen Bodenstück versehen ist, ge­ schaffen wird. Diese Vorrichtung zeichnet sich erfindungsge­ mäß aus: (a) durch einen Stufenstempel mit einem kleinkali­ brigen Teil am einen seiner axialen Enden und mit einem großkalibrigen, an das kleinkalibrige Teil angrenzenden Teil, (b) durch ein Gesenk mit einer Gesenköffnung, de­ ren Fläche einen Kegelabschnitt sowie einen an das klein­ kalibrige Ende dieses Kegelabschnitts angrenzenden Ringab­ schnitt enthält, wobei die genannten Abschnitte in der an­ gegebenen Reihenfolge in Richtung der Bewegung des Stempels, bei welcher das kleinkalibrige Teil dem großkalibrigen vor­ ausgeht, ausgebildet sind, und (c) durch eine Antriebsein­ richtung, die den Stufenstempel sowie das Gesenk in einer axialen Richtung des Werkstücks mit Bezug zueinander von einer Ausgangsposition, in der ein vorlaufendes Ende des kleinkalibrigen Teils des Stempels in der genannten Bewe­ gungsrichtung örtlich vor dem Ringabschnitt des Gesenks liegt, zu einer Endposition, in welcher wenigstens ein vor­ laufendes Ende des großkalibrigen Teils innerhalb des Ring­ abschnitts sich befindet, bewegt.

Gemäß dem Abstreck- und Besäumverfahren der Erfindung, das oben beschrieben wurde, und in Übereinstimmung mit der er­ findungsgemäßen Abstreck- sowie Besäumvorrichtung wird das Zylinderteil des Werkstücks abgestreckt, so daß seine Wand­ dicke vermindert wird, während der Stufenstempel und das Gesenk mit Bezug oder relativ zueinander von der Ausgangs­ position zu der Endposition, wie oben definiert wurde, be­ wegt werden. Als Ergebnis fließt ein Teil des Materials des Zylinderteils des Werkstücks aufgrund des Abstreckens oder der Verminderung der Wanddicke zur inneren Umfangsecke (in­ neren umlaufenden Ecke) des Stufenstempels, so daß diese Umfangsecke des Stempels mit dem Material angefüllt wird. Wenn das vorlaufende Ende des großkalibrigen Teils des Stem­ pels, genauer gesagt die äußere Umfangskante des vorlaufen­ den Endes des großkalibrigen Teils, den Ringabschnitt des Gesenks über den Kegelabschnitt erreicht hat, wird Abfall- oder Überschußmaterial, das zwischen dem großkalibrigen Teil und dem Ringabschnitt vorhanden ist, durch eine zusammenwir­ kende Tätigkeit der äußeren Umfangskante des Stempels und des Ringabschnitts des Gesenks entfernt, wobei dieser Ab­ fall in der axialen Richtung des Werkstücks gezogen wird. Das heißt mit anderen Worten, daß dann, wenn das Zylinder­ teil des Werkstücks über eine Länge abgestreckt wird, die nahezu gleich dem gewünschten Höhenmaß des Endprodukts ist, die vom großkalibrigen Teil bestimmte äußere Umfangskante und die Schulterfläche des Stempels in die zylindrische Wan­ dung eindringen, wenn die Kante sich dem Ringabschnitt des Gesenks nähert, so daß ein Teil des Werkstückmaterials zum Fließen gebracht wird, um die innere, zwischen der Schulter­ fläche und dem kleinkalibrigen Teil des Stufenstempels be­ stimmte Umfangsecke zu füllen. An einem bestimmten Punkt während der Relativbewegung der äußeren Umfangskante des Stempels und des Ringabschnitts des Gesenks wird der nach­ laufende Teil des Materials, der zwischen der Fläche des großkalibrigen Teils und der Fläche des Ringabschnitts vor­ handen ist, vom abgestreckten Zylinderteil entfernt, wodurch die abgestreckte Zylinderwand am nachlaufenden Ende in Über­ einstimmung mit der Position der äußeren Umfangskante besäumt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemä­ ße Vorrichtung ermöglichen es somit, das Werkstück ohne einen Scherfehler oder ohne Scherschwachstellen an der inne­ ren Umfangskante am offenen Ende des letztlich erhaltenen Produkts abzustrecken und zu besäumen.

Es sollte klar sein, daß die Ausbildung oder Ausgestaltung des inneren Umfangsrandes am offenen Ende des aus dem Werk­ stück gemäß dem Verfahren und der Vorrichtung der Erfindung erhaltenen Produkts durch die Gestalt der inneren Umfangs­ kante des Stufenstempels bestimmt wird. Insofern kann der innere Rand am offenen Ende des Produkts rechtwinklig, ange­ fast, gerundet oder andersartig nach Wunsch gefertigt wer­ den, indem die innere Umfangskante des Stufenstempels ent­ sprechend gestaltet wird.

Da die Höhe des erhaltenen Produkts durch die axiale Länge des kleinkalibrigen Teils des Stufenstempels bestimmt wird, kann das Höhenmaß des Produkts ohne Schwierigkeiten mit ho­ her Genauigkeit geregelt werden.

Gemäß dem Verfahren und der Vorrichtung nach der Erfindung werden das Abstrecken und Besäumen des Zylinderteils des Werkstücks durch eine einzige Relativbewegung des Stufen­ stempels und des Gesenks bewirkt, so daß die gesamte Lei­ stungsfähigkeit in der Formgebung gesteigert werden kann, was folglich zu verminderten Herstellungskosten für das Produkt führt.

Weil der Abstreck- und Besäumvorgang durch denselben Satz von Stempel und Gesenk, die vergleichsweise einfach in ih­ rer Konstruktion sind, ausgeführt wird, können die Anlage- oder Vorrichtungskosten erheblich gesenkt werden.

Das Abstreck- sowie Besäumverfahren und die dazu dienende Vorrichtung gemäß der Erfindung sind auch von Vorteil inso­ fern, als das Besäumen des Zylinderteils des Werkstücks un­ ter einer konstanten Beanspruchung oder Spannung, die auf das Zylinderteil in der radialen Richtung über den gesamten Umfang wirkt, ausgeführt wird, so daß das erhaltene Produkt gegenüber einer auf der Rückfederungserscheinung der zylin­ drischen Wand nach dem Besäumschnitt beruhenden Verformung geschützt wird.

Der Stufenstempel und das Gesenk können derart hergerich­ tet werden, daß ein Zwischenraumanteil oder Ziehspaltwert 100(C/T₁) in einen Bereich von 30-40% fällt, wobei C eine Hälfte eines Unterschiedes zwischen den Durchmessern des Ringabschnitts des Gesenks und des großkalibrigen Teils des Stempels kennzeichnet, während T₁ die Wanddicke des ab­ gestreckten Zylinderteils, d. h. die Wanddicke des Zylinder­ teils des Produkts, wiedergibt. Nach Untersuchungen durch die Urheber der vorliegenden Erfindung ist es erwünscht, daß der Zwischenraumanteil so gewählt wird, daß er inner­ halb des Bereichs von 30-40% fällt. Im einzelnen ist der Zwischenraumanteil vorzugsweise wenigstens 30%, um den Größenwert im Scherfehler an der inneren Umfangskante (auf der Seite des Stufenstempels) am offenen Ende des erhaltenen Produkts ausreichend zu vermindern, während der Zwischenraumanteil vorzugsweise 40% oder weniger ist, um den Anteil an Graten an der äußeren Umfangskante (auf der Seite des Gesenks) am offenen Ende des Produkts ausrei­ chend herabzusetzen. Der Zwischenraum- oder Ziehspaltanteil des Stempels und des Gesenks werden bei der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen gemäß der Erfindung noch erläutert werden.

Ferner können der Stufenstempel und das Gesenk so eingerich­ tet werden, daß ein Dickenverminderungsverhältnis oder -anteil 100(1-T₁/T₀) in einen Bereich von 20-40% fällt, wobei T₁ die Wanddicke des Zylinderteils des erhaltenen Pro­ dukts kennzeichnet, während T₀ die Wanddicke des Zylinder­ teils des Werkstücks angibt. Gemäß weiteren Untersuchungen der Erfinder ist es erwünscht, daß das Dickenverminderungs­ verhältnis so gewählt wird, daß es innerhalb des Bereichs von 20-40% liegt. Im einzelnen ist das Dickenverminde­ rungsverhältnis wenigstens 20%, um den Größenwert im Scher­ fehler an der inneren Umfangskante des offenen Endes des Produkts in ausreichender Weise herabzusetzen, während das Dickenverminderungsverhältnis bevorzugterweise 40% oder weniger beträgt, um den Anteil an Graten an der äußeren Um­ fangskante am offenen Ende des Produkts ausreichend zu ver­ mindern. Der Dickenverminderungsanteil wird ebenfalls bei der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen erläutert werden.

Der Stufenstempel kann mit einem Kanal versehen werden, der an der inneren Umfangskante zwischen der Schulterfläche und dem kleinkalibrigen Teil offen ist. Dieser Kanal hat Ver­ bindung mit dem Atmosphärendruck (Umgebungsluft) oder einem Unterdruck (er steht mit einer Atmosphären- oder Unterdruckkammer in Verbindung). Während des Abstreckvor­ gangs wird im allgemeinen ein (flüssiges oder festes) Schmiermittel zwischen die Außenfläche des Zylinderteils des Werkstücks sowie die Fläche der Gesenköffnung und zwi­ schen die Innenfläche des Zylinderteils des Werkstücks sowie die Außenfläche des Stufenstempels eingebracht. Eine Unter­ suchung der Erfinder offenbarte die Tendenz des Schmiermit­ tels, an der inneren Umfangsecke des Stufenstempels einge­ fangen oder stehen zu bleiben, was verhindert, daß die Ecke in ausreichender Weise mit dem Anteil des Werkstückmaterials gefüllt wird, welcher aufgrund einer Verminderung der Wand­ dicke des Zylinderteils durch den Abstreckvorgang in die Ecke fließt. Der oben genannte Kanal wirkt dahingehend, dem Schmiermittel die Möglichkeit zum Entweichen von der inneren Umfangsecke des Stempels zu geben, so daß in perfekter Weise ein Scherfehler oder Scherschwachstellen am inneren Umfangs­ rand am besäumten offenen Ende des Produkts verhindert werden.

Die Aufgabe und die Ziele der Erfindung sowie deren Merkmale und Vorteile werden aus der folgenden, auf die Zeichnungen Bezug nehmenden Beschreibung von bevorzugten Ausführungs­ formen des Erfindungsgegenstandes deutlich. Es zeigen:

Fig. 1 einen lotrechten Axialschnitt einer Vorrichtung zur Durchführung eines Abstreck- und Besäumvorgangs in einer ersten Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 2 den zu Fig. 1 gleichartigen Axialschnitt, der eine Endstufe des Abstreck- und Besäumvorgangs darstellt;

Fig. 3 eine vergrößerte Darstellung für einen Abstreck­ vorgang eines Zylinderteils des Werkstücks bei der Vorrichtung der Fig. 1;

Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung eines an den Abstreck­ vorgang sich anschließenden Besäumvorgangs;

Fig. 5 ein Diagramm, das Beziehungen zwischen einem Zwischenraumverhältnis eines Stufenstempels sowie eines Gesenks der Vorrichtung von Fig. 1 und Größenwerte im Scherfehler sowie im Anteil von Graten, die am offenen Ende des abgestreckten Werk­ stücks jeweils erzeugt werden, darstellt;

Fig. 6 ein Diagramm, das Beziehungen zwischen einem Dicken­ verminderungsverhältnis der Vorrichtung und den Werten im Scherfehler und bei den Graten jeweils angibt;

Fig. 7 einen Axialschnitt eines Stufenstempels, der bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ver­ wendet wird;

Fig. 8 einen Axialschnitt zur Darstellung eines Schmiermit­ tels im Verhältnis zum Werkstückmaterial und zum Stufenstempel der Fig. 7, wenn der Abstreck- und Besäumvorgang bei Vorhandensein des Schmiermittels durchgeführt werden;

Fig. 9 ein zu Fig. 8 gleichartiger Schnitt, der das Schmier­ mittel in einer Endstufe des Abstreck- sowie Be­ säumvorgangs darstellt;

Fig. 10 einen teilweisen Axialschnitt eines Stufenstempels in einer dritten Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 11 eine Draufsicht auf den Stufenstempel der Fig. 10;

Fig. 12 einen teilweisen Axialschnitt eines Stufenstempels in einer vierten Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 13 eine Draufsicht auf den Stufenstempel der Fig. 12;

Fig. 14 einen teilweisen Axialschnitt eines Stufenstempels in einer fünften Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 15 eine Draufsicht auf den Stufenstempel der Fig. 14;

Fig. 16 einen teilweisen Axialschnitt eines Stufenstempels in einer sechsten Ausführungsform gemäß der Er­ findung;

Fig. 17 eine Draufsicht auf den Stufenstempel der Fig. 16;

Fig. 18 einen teilweisen Axialschnitt eines Stufenstempels in einer siebenten Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 19 eine Draufsicht auf den Stufenstempel der Fig. 18;

Fig. 20 einen Axialschnitt eines Stufenstempels in einer achten Ausführungsform gemäß der Erfindung;

Fig. 21 bis 23 Axialschnitte von Werkstücken, die zu dem in Fig. 1 dargestellten unterschiedlich sind;

Fig. 24 einen teilweisen Axialschnitt für ein bekanntes Besäumverfahren eines Zylinderteils eines Werk­ stücks;

Fig. 25 einen teilweisen Axialschnitt für ein bekanntes Ab­ streckverfahren, das sich an das Besäumverfahren der Fig. 24 anschließt;

Fig. 26 einen teilweisen Axialschnitt für ein weiteres be­ kanntes Besäumverfahren an einem zylindrischen Werk­ stück;

Fig. 27 einen teilweisen Axialschnitt zur Darstellung eines noch weiteren bekannten Besäumverfahrens an einem zylindrischen Werkstück.

Gemäß Fig. 1 werden bei einer Abstreck- und Besäumvorrich­ tung ein Stufenstempel 10 und ein Gesenk 12 verwendet. Der Stufenstempel 10 ist an einem (nicht dargestellten) beweg­ baren Stempelblock befestigt, während das Gesenk 12 an einem ortsfesten Gesenkblock 14 fest angebracht ist, wie in der einschlägigen Technik bekannt ist. Der Stufenstempel 10 umfaßt an der vorlaufenden Seite ein kleinkalibriges Teil 16 und an der nachlaufenden Seite ein großkalibriges Teil 18. Die vorlaufende und nachlaufende Seite werden in einer Vorbewegungsrichtung des Stempels 10 gesehen, d. h. in der Richtung, in welcher der Stempel 10 mit Bezug zum Gesenk 12 vorwärts verschoben wird. Das großkalibrige Teil 18 hat einen gegenüber dem kleinkalibrigen Teil 16 größeren Durch­ messer, wobei zwischen dem klein- und großkalibrigen Teil 16 sowie 18 eine Ringbund- oder Schulterfläche 20 ausgebil­ det ist, die rechtwinklig zur Achs- oder Vorbewegungsrich­ tung des Stempels 10 liegt. Andererseits weist das Gesenk 12 eine Gesenköffnung 22 auf, in welche der Stufenstempel 10 bei seiner Vorbewegung eingeführt wird. Die Gesenköff­ nung 12 wird von einer inneren Fläche bestimmt oder um­ grenzt, die eine erste Kegelfläche oder einen ersten Kegel­ abschnitt 24, eine Ringfläche oder einen Ringabschnitt 26 und eine zweite Kegelfläche oder einen zweiten Kegelab­ schnitt 28 umfaßt, die in der angegebenen Reihenfolge in der Vorbewegungsrichtung des Stempels 10 ausgebildet sind. Der Ringabschnitt 26 liegt zwischen den kleinkalibrigen En­ den des ersten und zweiten Kegelabschnitts 24 bzw. 28. Das heißt andererseits, daß die Kegelabschnitte 24 und 28 so ausgestaltet sind, daß ihr Durchmesser in den einander ent­ gegengesetzten axialen Richtungen der Gesenköffnung 22 vom Ringabschnitt 26 weg größer wird.

In das Gesenk 12 wird ein napfförmiges Werkstück 34 aus Me­ tall eingesetzt, das durch den Stempel und das Gesenk abge­ streckt sowie besäumt werden soll. Das Werkstück 34 hat ein Zylinderteil 30 und ein radiales Bodenstück 32 an einem der entgegengesetzten axialen Enden des Zylinderteils 30. Das Werkstück 34 wird mit Bezug zum Gesenk 12 so positioniert, daß der Außenumfang des radialen Bodenstücks 32 mit dem ersten Kegelabschnitt 24 in anstoßender Berührung ist, wäh­ rend die Außenumfangsfläche des Zylinderteils 30 mit der Innenumfangsfläche eines auf die obere Stirnfläche des Ge­ senks 12 gesetzten Positionierrings 36 in Anlage ist.

In der in Fig. 1 gezeigten Position ist die vorlaufende Stirnseite oder das vorlaufende Ende des kleinkalibrigen Teils 16 des Stufenstempels 10 mit der Innenfläche des radialen Bodenstücks 32 des Werkstücks 34 in anstoßender Berührung, was auf die Vorschubbewegung des Stempels 10 über eine geeignete Strecke zurückzuführen ist. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, liegt ein ringförmiger Abstreifer 40 glei­ tend an der Außenumfangsfläche des großkalibrigen Teils 18 des Stufenstempels 10 an, und dieser Abstreifer wird durch eine Feder 42 gegen die obere Stirnfläche des Posi­ tionierrings 36 gedrückt. Der ringförmige Abstreifer 40 wirkt derart, das abgestreckte und besäumte Werkstück 34, d. h. den produzierten Gegenstand oder das Produkt, vom Stu­ fenstempel 10 zu trennen. Das in der Gesenköffnung 22 verblie­ bene Produkt wird, nachdem der Stufenstempel 10 über den Abstreifer 40 zurückgezogen worden ist, durch eine Ausdrück­ stange 44 aus der Gesenköffnung ausgestoßen.

Es ist darauf hinzuweisen, daß die Fig. 1 das Werkstück 34, den Stufenstempel 10, das Gesenk 12 und weitere Teile der Vorrichtung in dem Zustand zeigt, da der Abstreck- und Be­ säumvorgang begonnen wird, während die Fig. 2 diese Bautei­ le in dem Zustand zeigt, da der Abstreck- und Besäumvorgang soeben abgeschlossen worden sind. Die vergrößerte Darstel­ lung von Fig. 3 zeigt das Werkstück 34, den Stempel 10 und das Gesenk 12 im Prozeß des Abstreckens des Zylinderteils 30 des Werkstücks 34, während die vergrößerte Darstellung von Fig. 4 diese Elemente nahezu am Ende des Abstreck- und Besäumvorgangs am Werkstück 34 zeigt. Einzelheiten des Ab­ streck- und Besäumvorgangs am Werkstück 34 unter Verwendung des Stempels 10 und des Gesenks 12 werden unter Bezugnahme auf die Fig. 1-4 im folgenden beschrieben.

Wenn der Stufenstempel 10 aus der Ausgangsposition von Fig. 1 in die Gesenköffnung 22 vorgeschoben wird, so wird das Zylinderteil 30 des Werkstücks 34 durch ein Zusammenwir­ ken des kleinkalibrigen Teils 16 des Stempels 10 und des Ringabschnitts 26 des Gesenks 12 abgestreckt, bis eine äußere umlaufende Kante (Umfangskante) 50 der Schulterflä­ che 20 des Stempels 10 den Ringabschnitt 26 erreicht. Durch den Abstreckvorgang wird die Dicke des Zylinderteils 30 des Werkstücks 34 vermindert. Als Ergebnis dessen fließt ein Teil des Metallmaterials des Zylinderteils 30 zur Schulter­ fläche 20 hin, und eine innere umlaufende Ecke (innere Um­ fangsecke) 52, die zwischen der Schulterfläche 20 und dem kleinkalibrigen Teils 16 ausgebildet ist, wird mit diesem Werkstückmaterial gefüllt. In Fig. 3 gibt der Pfeil f die Fließrichtung des Materials an.

Wird der Stufenstempel 10 weiter in die Gesenköffnung 22 vorgeschoben, so dringt die äußere Umfangskante 50 des Stem­ pels 10 in die innere Umfangsfläche des Zylinderteils 30 des Werkstücks ein, so daß eine V-förmige Verengung oder Einkerbung (mit V-Querschnitt) 54 an einer axialen Stelle gebildet wird, die nahezu mit der axialen Länge des kleinka­ librigen Teils 16 des Stempels 10 übereinstimmt, wie in Fig. 4 angegeben ist. Bei einer weiteren Bewegung des Stem­ pels 10 mit Bezug zum Gesenk 12 wird das Werkstückmaterial auf der einen Seite der V-förmigen Verengung 54, d. h. auf der Seite des kleinkalibrigen Teils 16, mit dem Stempel 10 bewegt. Andererseits bleibt das Werkstückmaterial 56 auf der anderen Seite der V-förmigen Verengung 54, d. h. auf der Seite des großkalibrigen Teils 18, in dem Raum zwischen dem ersten Kegelabschnitt 24 des Gesenks 12 und dem großkalibri­ gen Teil 18. Somit wirkt eine Zugkraft auf denjenigen Teil des Materials, das sich nahe der V-förmigen Verengung 54 befindet, so daß das Material an dieser Verengung 54 geris­ sen wird, wenn die Zugkraft einen kritischen Punkt über­ schreitet. Auf diese Weise wird das überflüssige oder nutz­ lose Material (der Abfall) 56, das zwischen dem großkalibri­ gen Teil 18 und dem ersten Kegelabschnitt 24 vorhanden ist, vom Ende des abgestreckten Zylinderteils 30 des Werkstücks 34 entfernt oder abgeschnitten. Das bedeutet, daß das ab­ gestreckte Zylinderteil 30 an seinem offenen Ende durch die äußere Umfangskante 50 besäumt wird, die als ein Scher­ messer wirkt, das mit dem Ringabschnitt 26 des Gesenks 12 zusammenwirkt.

Es ist klar, daß die Endfläche des abgestreckten Zylinder­ teils 30, d. h. des Produkts, von einer von zwei Flächen der V-förmigen Verengung gebildet wird, nämlich denjenigen, die sich auf der Seite des kleinkalibrigen Teils des Stempels 10 befindet. Da diese Fläche der Verengung 54 teilweise durch das die innere Umfangsecke 52 des Stempels 10 füllende Ma­ terial bestimmt ist, wird die Gestalt des inneren Umfangs­ randes an der Endfläche des Produkts durch die Ausbildung der Querschnittsgestalt der Ecke 52 geregelt oder bestimmt. Demzufolge hat die Endfläche des Produkts am inneren umlau­ fenden Rand keinen Scherfehler.

Das Diagramm von Fig. 5 zeigt Beispiele für eine Beziehung zwischen dem Größenwert im Scherfehler des Produkts und einem Ziehspalt- oder Zwischenraumverhältnis 100(C/T₁) des Stempels 10 sowie des Gesenks 12 und einer Beziehung zwi­ schen dem Anteil an Graten sowie dem Zwischenraumverhältnis, wobei ein Dickenverminderungsverhältnis 100(1-T₁/T₀), was beschrieben werden wird, 28% beträgt.

Der Zwischenraumanteil (%) ist ein Verhältnis des Zwischen­ raumes C, der in Fig. 3 angegeben ist, mit Bezug zur Dicke T₁ des Zylinderteils 30, das abgestreckt worden ist. Der Zwischenraum C ist gleich einer Hälfte des Unterschiedes zwischen den Durchmessern des Ringabschnitts 26 des Gesenks 12 und des großkalibrigen Teils 18 des Stufenstempels 10. Der Größenwert im Scherfehler wird als Dmax/T₁ ausgedrückt, worin Dmax einen größeren Wert der radialen und axialen Ab­ messungen D₁ und D₂ des inneren umlaufenden Randes am offe­ nen Ende des zylindrischen Teils 30 des Werkstücks 34 (des Produkts) kennzeichnet, wie in Fig. 5 angegeben ist. Der Anteil an Graten wird als Bmax/T₁ ausgedrückt, worin BmaX eine axiale Abmessung des Grates am äußeren umlaufenden Rand des offenen Endes des Zylinderteils 30 kennzeichnet, wie ebenfalls in Fig. 5 angegeben ist. Das Diagramm von Fig. 5 zeigt, daß die Werte im Scherfehler und der Gratanteil zufriedenstellend klein sind, wenn das Zwischenraumverhält­ nis 100C/T₁ in einem Bereich von 30-40% gehalten wird.

Das Diagramm der Fig. 6 zeigt Beispiele einer Beziehung zwi­ schen dem Dickenverminderungsverhältnis 100(1-T₁/T₀) und dem Größenwert im Scherfehler Dmax/T₁ sowie einer Bezie­ hung zwischen dem Dickenverminderungsverhältnis und dem Anteil an Graten Bmax/T₁, wobei das Zwischenraumverhältnis 100C/T₁ 30% beträgt.

Die Dicke T₁ ist diejenige des Zylinderteils 30, das durch den Abstreckvorgang vermindert worden ist, während die Dicke T₀ die anfängliche Dicke des Zylinderteils 30 vor dem Ab­ streckvorgang ist. Das Diagramm der Fig. 6 zeigt, daß die Werte im Scherfehler und im Anteil an Graten ausreichend klein sind, wenn das Dickenverminderungsverhältnis 100(1-T₁/T₀) in einem Bereich von 20-40% gehalten wird.

Als Grund für einen Anstieg im Anteil an Graten mit dem über 40% liegenden Dickenabnahmeverhältnis wird ein An­ stieg in der Duktilität eines Teils des Materials inner­ halb des Zwischenraumes C aufgrund eines hydrostatischen Effekts unter einer großen, auf diesen Teil des Materials wirkenden Kompressionskraft angenommen. Insofern wird ein relativ langer Grat am inneren umlaufenden Rand an der End­ fläche des abgestreckten Zylinderteils 30 erzeugt, wenn das Dickenverminderungsverhältnis erheblich größer als der 40%-Pegel ist.

Die Diagramme der Fig. 5 und 6 wurden für das Werkstück 34 aus rostfreiem Stahl, Kupfer oder SPCC erhalten.

Aus dem Vorstehenden sollte folglich deutlich sein, daß das Werkstück 34 durch den Stufenstempel 10 und das Gesenk 12 mit ausreichend verminderten Werten eines Scherfehlers und von Graten, die an der Fläche des offenen Endes des Zylin­ derteils 30 des erhaltenen Produkts erzeugt werden, abge­ streckt und besäumt werden können, wenn das Zwischenraumver­ hältnis als innerhalb des Bereichs von 30-40% liegend gewählt wird, wobei das Dickenverminderungsverhältnis als im Bereich von 20-40% liegend gewählt wird. Ferner nüt­ zen das Verfahren und die Vorrichtung zum Abstrecken und Besäumen gemäß der Erfindung einen Materialfluß des abge­ streckten Zylinderteils 30 zur Schulterfläche 20 des Stu­ fenstempels 10 hin aus, so daß das die Ecke 52 ausfüllende Material die rechtwinklig, angefast, gerundet oder anders­ artig in geeigneter Weise ausgestaltete Innenkante des be­ säumten Endes des Zylinderteils 30 mit einem minimalen Scher­ fehleranteil gewährleistet, während die V-förmige Verengung oder Einkerbung 54, die an der äußeren Umfangskante des Stempels 10 gebildet wird, einen minimalen Anteil an Graten am äußeren Rand des besäumten Endes des Zylinderteils 30 sicherstellt.

Bei der vorliegenden Erfindung werden das Abstrecken des Zylinderteils 30 des Werkstücks 34 und das Besäumen am offe­ nen Ende des Zylinderteils 30 in einer einzigen Bewegung des Stufenstempels 10 mit Bezug zum Gesenk 12 bewirkt, so daß die Produktionsleistung gesteigert und die Herstellungs­ kosten vermindert werden.

Es wurden Versuche mit einer Abstreck- und Besäumvorrich­ tung durchgeführt, die zu derjenigen der Fig. 1 und 2 ähnlich ist, jedoch anstelle des Stufenstempels 10 einen Stufen­ stempel 100, der in Fig. 7 gezeigt ist, verwendet. Dieser Stufenstempel 100 und das Gesenk 12 sind so hergerichtet, daß das Zwischenraumverhältnis und das Dickenverminderungs­ verhältnis innerhalb der oben spezifizierten Bereiche gehal­ ten sind. Der Stufenstempel 100 hat ein kleinkalibriges Teil 102, ein großkalibriges Teil 104, eine Schulterflä­ che 106 zwischen dem klein- sowie großkalibrigen Teil 102 bzw. 104, einen Sitz 108, über welchen der Stempel 100 an einem Stempelblock befestigt ist, und eine Führungsbohrung 110, in die ein (nicht gezeigter) Abstreifdorn eingesetzt ist. Das großkalibrige Teil 104 und die Schulterfläche 106 bestimmen eine äußere Umfangskante 112, während die Schul­ terfläche 106 und das kleinkalibrige Teil 102 eine innere Umfangsecke 114 bestimmen.

Bei den Versuchen wurde ein (flüssiges) Schmiermittel zwi­ schen das Gesenk sowie die Außenumfangsfläche des Werkstücks 34 und zwischen den Stufenstempel 100 sowie die innere Um­ fangsfläche des Werkstücks 34 eingebracht, um einen Wider­ stand gegenüber der Abstreckbewegung des Stempels zu ver­ mindern, das Werkstück 34 (erhaltenes Produkt) gegen Be­ schädigungen zu schützen, und um andere Ziele zu erreichen. Die Versuche zeigten, daß die Verwendung des Schmiermittels im Hinblick auf die Verhinderung von Scherfehlern oder - schwachstellen am inneren umlaufenden Rand des besäumten Endes des abgestreckten Zylinderteils 30 des erhaltenen Pro­ dukts nicht von Vorteil war. Insbesondere neigt das Schmier­ mittel mehr als das Werkstückmaterial dazu, die innere Um­ fangsecke 114 des Stempels 100 einzunehmen oder anzufüllen, wie in den Fig. 8 und 9 gezeigt ist, welche den Fig. 3 und 4 entsprechen. Da das Schmiermittel nicht kompressibel ist, wird das Werkstückmaterial an einem Anfüllen der inneren Umfangsecke 114 durch das Schmiermittel gehindert.

Um den Einfluß des Schmiermittels auf das Füllen der Ecke 114 mit dem Werkstückmaterial weiter zu klären, wurden zusätzliche Versuche unter den folgenden vier Bedingungen durchgeführt: (i) die Außenumfangsfläche des kleinkalibrigen Teils 102 des Stempels 100 und die Innenumfangsfläche des Zylinderteils 30 des Werkstücks 34 wurden beide mit dem Schmiermittel bedeckt; (ii) lediglich die Außenumfangsflä­ che des kleinkalibrigen Teils 102 wurde mit dem Schmier­ mittel bedeckt; (iii) lediglich die Innenumfangsfläche des Zylinderteils 30 wurde mit dem Schmiermittel bedeckt; (iv) weder das kleinkalibrige Teil 102 noch das Zylinder­ teil 30 wurden mit dem Schmiermittel bedeckt.

Die Versuche zeigten, daß im vierten Fall (iv) Scherfehler oder -schwachstellen nicht vorhanden waren und daß im zwei­ ten sowie dritten Fall (ii) sowie (iii) längs des inneren Umfangsrandes des abgestreckten Zylinderteils 30 örtlich Scherfehler erzeugt wurden. Die Versuche zeigten darüber hinaus die Erzeugung von Scherfehlern oder -schwach­ stellen über den gesamten Umfang des inneren Randes des Zy­ linderteils 30 im ersten Fall (i).

Es wurde folglich bestätigt, daß das Schmiermittel ein Fül­ len der inneren Umfangsecke 114 des Stufenstempels 100 durch das Werkstückmaterial verhindert hat. Obwohl das Vermeiden der Verwendung eines Schmiermittels eine Maßnahme ist, um die Scherfehler oder -schwachstellen am inneren umlaufen­ den Rand des besäumten Endes des abgestreckten Zylinderteils 30 mit Sicherheit restlos zu vermeiden, ist die Verwendung des Schmiermittels aus den oben angegebenen Gründen wesent­ lich oder erforderlich.

Im Hinblick hierauf sahen es die Erfinder als wünschenswert und zweckmäßig an, den Stufenstempel mit geeigneten Einrich­ tungen auszustatten, um zu verhindern, daß das Schmiermit­ tel die innere Umfangsecke des Stufenstempels füllt, wäh­ rend zugleich die Schmierung zwischen dem Gesenk sowie der Außenumfangsfläche des Werkstücks und zwischen dem Stufen­ stempel sowie der inneren Umfangsfläche des Werkstücks er­ möglicht werden. Zu diesem Zweck können die Stufenstempel 10 und 100 im Prinzip dadurch verbessert werden, daß Mittel oder Einrichtungen vorgesehen werden, die dem Schmiermit­ tel ein Entweichen von der inneren Umfangsecke 52, 114 zur Außenseite des Stempels 10, 100 durch den Körper des Stem­ pels hindurch ermöglichen, um die Konzentration des Schmiermittels an der Ecke 52, 114 zu verhindern. Im fol­ genden werden einige Ausführungsformen von Stufenstempeln, die mit solchen Einrichtungen versehen sind, beschrieben.

Die Fig. 10 zeigt einen Stufenstempel 200, wobei der links der Achs- oder Mittellinie liegende Teil im Axialschnitt der rechts der Achslinie liegende Teil in der Ansicht dar­ gestellt sind.

Der Stufenstempel 200 umfaßt ein kleinkalibriges Teil 202 und ein großkalibriges Teil 204 sowie eine durch diesen hin­ durch längs der Achse ausgebildete Führungsbohrung 205. Ein (nicht gezeigter) Abstreifdorn ist in die Führungsbohrung 205 eingesetzt. Zwischen dem klein- sowie großkalibrigen Teil 202 sowie 204 ist eine ringförmige Schulterfläche 206 ausgebildet, in welcher mehrere radiale Kehlen 210 ausge­ staltet sind, die sich in der radialen Richtung des Stempels 200, wie in Fig. 11 gezeigt ist, von einer inneren Umfangs­ ecke 212 (radial inneres Ende der Schulterfläche 206), die durch die Schulterfläche 206 und das kleinkalibrige Teil 202 bestimmt ist, aus erstrecken. Die äußeren Enden der radialen Kehlen 210 liegen mit einem geringen Abstand ra­ dial innenseitig einer äußeren Umfangskante 214 des groß­ kalibrigen Teils 204. Demzufolge sind die Kehlen 210 nicht in der Außenfläche des großkalibrigen Teils 204 offen, so daß die äußere Umfangskante 214 nicht durch die Kehlen 210 in Segmente geteilt wird, um der Kante 214 die Möglichkeit zu geben, in geeigneter und zweckmäßiger Weise als ein Be­ säum- oder Beschneidemesser zu arbeiten.

Jede radiale Kehle 210 ist im Querschnitt rechteckig und hat eine Tiefe x sowie eine Breite y. Diese Maße x und y haben Einflüsse auf die maßliche und geometrische Genauig­ keit des erhaltenen Produkts sowie auf die Festigkeit des Stempels 200 (Flächendruck der Schulterfläche 206). Bei­ spielsweise kann die Endfläche des Zylinderteils 30 des erhaltenen Produkts (des Werkstücks 34) mehr oder weni­ ger durch die Kehlen 210 gerieft werden. Die Abmessungen x und y werden deshalb in Abhängigkeit von der Maßtoleranz des Produkts und der geforderten Festigkeit oder Stärke des Stempels 200 bestimmt. Im allgemeinen wird die Tiefe x als innerhalb eines Bereichs von 5-10 µm und die Breite y als innerhalb eines Bereichs von 5-100 µm liegend gewählt.

Der Stufenstempel 200 ist ferner mit einer Mehrzahl von ra­ dialen Durchgangslöchern oder -bohrungen 218 versehen, die sich von der inneren Umfangsecke 212 in der radial einwärti­ gen Richtung bei Betrachtung in der axialen Richtung des Stempels unter einem geeigneten Winkel R mit Bezug zur ra­ dialen Richtung (mit Bezug zu einer zur Schulterfläche 206 parallelen Ebene) erstrecken, wie in Fig. 10 angegeben ist. Die Durchgangsbohrungen 218 stehen mit der Führungsbohrung 205 in Verbindung, die ihrerseits wieder am Ende des groß­ kalibrigen Teils 204 zur Atmosphäre Verbindung hat. Auf die­ se Weise ist die innere Umfangsecke 212 mit der Atmosphäre über die Durchgangsbohrungen 218 und die Führungsbohrung 205 verbunden.

Jede Durchgangsbohrung 218 ist ein Loch von rundem Quer­ schnitt mit einem Durchmesser ⌀, der das Höhenmaß des Pro­ dukts, weil das radial außenliegende offene Ende der Durch­ gangsbohrung 218 die erhabenen und vertieften Teile längs der inneren Umfangskante am besäumten Ende des abgestreck­ ten Zylinderteils 30 hervorruft, und auch die Festigkeit des Stufenstempels 200, z. B. die axial kompressible Festig­ keit, beeinflußt. Der Durchmesser ⌀ wird im allgemeinen in Abhängigkeit von der Maßtoleranz und der geforderten Festigkeit des Produkts als im Bereich von 5-100 µm lie­ gend gewählt.

Der Stufenstempel 200 besitzt also einen durch diesen hin­ durch ausgebildeten und an der inneren Umfangsecke 212 of­ fenen sowie dem Atmosphärendruck ausgesetzten Kanal 218, 205.

Wenn der Abstreck- und Besäumvorgang unter Verwendung des Stufenstempels 200 durchgeführt wird, fließt ein Teil des auf den Stufenstempel 200 und/oder die Innenumfangsfläche des Werkstücks 34 aufgebrachten Schmiermittels durch die radialen Kehlen 210 in der radialen Einwärtsrichtung des Stempels 200 von der äußeren Umfangskante 214 zur inneren Umfangsecke 212 hin und dann durch die radialen Durchgangs­ bohrungen 218 von der Ecke 212 zur Führungsbohrung 205, so daß die der Schulterfläche 206 und der Ecke 212 benach­ barte oder naheliegende Schmiermittelmasse aus dem Stufen­ stempel 200 abgeführt wird. Auf diese Weise wird die innere Umfangsecke 212 nicht mit dem Schmiermittel angefüllt, und das Schmiermittel verhindert nicht ein Füllen der Ecke 212 mit dem Werkstückmaterial. Die beschriebene erfindungsge­ mäße Anordnung ist folglich wirksam, um einen Scherfehler am inneren Umfangsrand des besäumten Endes des Produkts (des abgestreckten und besäumten Werkstücks 34) zu ver­ meiden.

Der Stufenstempel 200 kann derart abgewandelt werden, daß die radialen Kehlen 210 an der Außenumfangsfläche des groß­ kalibrigen Teils 204 offen sind, d. h. an der äußeren Um­ fangskante 214. In diesem Fall können in der Außenumfangs­ fläche des großkalibrigen Teils 204 axiale Kehlen von ge­ eigneter axialer Länge so ausgebildet werden, daß sie sich von der Kante 214 in der Achsrichtung des Stempels 200 er­ strecken und mit den jeweiligen radialen Kehlen 210 in Ver­ bindung sind. Die Tiefe x und die Breite y dieser axialen Kehlen werden, wie oben mit Bezug auf die radialen Kehlen 210 beschrieben wurde, in geeigneter Weise gewählt.

Wenn die Wanddicke des Werkstücks 34 relativ groß und dem­ zufolge die radiale Abmessung der ringförmigen Schulterflä­ che 206 ebenfalls groß ist, dann sollen die radialen Keh­ len 210 eine entsprechend große radiale Länge haben.

In diesem Fall kann in der Schulterfläche 206 eine Verbin­ dungskehle 230 so ausgestaltet werden, daß sie alle radia­ len Kehlen 210 kreuzt, wie in Fig. 11 gezeigt ist. Die Ver­ bindungskehle 230 ist als eine geschlossene Schleife im all­ gemeinen längs eines Kreises ausgebildet, dessen Mitte im Zentrum des Stufenstempels 200 liegt. In dem besonderen Bei­ spiel der Fig. 11 hat die Verbindungskehle 230 die Gestalt einer Sinuswelle, deren Minima an den Kreuzungen mit den radialen Kehlen 210 und deren Maxima an den mittig zwischen in der Umfangsrichtung der Schleife der Kehle 230 benachbar­ ten radialen Kehlen 210 befindlichen Stellen liegen. Die Minima sind diejenigen Punkte, die dem Zentrum des Stempels 200 zunächst liegen, während die Maxima die vom Zentrum des Stempels am weitesten entfernten Stellen sind. Die Sinus­ welle für die Kehle 230 kann durch eine dreieckige, gezack­ te Welle ersetzt werden, deren Minima und Maxima zu denen der Sinuswelle gleichartig sind. Ferner können zwei oder mehr Verbindungskehlen 230 so vorgesehen werden, daß die Schleifen dieser Kehlen in der radialen Richtung des Stem­ pels voneinander beabstandet sind. Bei der beschriebenen Ausführungsform fließen die Schmiermittelmassen an den örtlichen Bereichen der Schulterfläche 206 zwischen den ein­ ander benachbarten radialen Kehlen 210 durch die Verbindungs­ kehle 230 von den Maxima zu den Minima der Kurve, an wel­ chen die Schmiermittelmassen in die radialen Kehlen 210 ein­ treten, so daß das Schmiermittel am im wesentlichen gesamten Bereich der Schulterfläche 206 gesammelt und durch die Ver­ bindungskehle 230 wie auch die radialen Kehlen 210 in die radialen Durchgangsbohrungen 218 mit nur einer relativ klei­ nen Anzahl von radialen Kehlen 210 geleitet werden kann.

Obwohl der Stufenstempel 200 ein einstückiger Körper ist, so kann dieser Stempel aus zwei getrennten Körpern oder Hauptteilen bestehen, die als das klein- und großkalibrige Teil 202 bzw. 204 arbeiten. Einige Ausgestaltungen einer solchen Art eines Stufenstempels werden unter Bezugnahme auf die Fig. 12-20 beschrieben.

Der in Fig. 12 gezeigte Stufenstempel 250 besteht aus einem inneren zylindrischen Abstreckstempel 254, der als ein kleinka­ libriges Teil 252 wirkt, und einem äußeren ringförmigen Stem­ pel 260 in Gestalt einer Hülse oder Muffe, der als ein groß­ kalibriges Teil 256, das eine Schulterfläche 258 hat, wirkt. Der äußere Ringstempel 260 ist auf die Außenumfangsfläche des inneren zylindrischen Abstreckstempels 254 gesetzt. Die Schulterfläche 258 des Ringstempels 260 arbeitet mit der Außenumfangsfläche des zylindrischen Abstreckstempels 254 zusammen, um eine innere Umfangsecke 261 zu bestimmen.

Der äußere Ringstempel 260 hat eine abgesetzte Innenumfangs­ fläche, die eine kleinkalibrige Öffnung 262 begrenzt, eine kegelförmige Öffnung 264 und eine großkalibrige Öffnung 266, die in der hier angegebenen Reihenfolge in der Richtung von der Schulterfläche 258 weg, d. h. in der Aufwärtsrichtung bei Betrachtung der Fig. 12, ausgebildet sind. An der Fläche der kleinkalibrigen Öffnung 262 sind axiale Kehlen oder Nu­ ten, die sich in der axialen Richtung des Ringstempels 260 erstrecken, in einer Mehrzahl ausgebildet, und diese Keh­ len 270 verbinden die innere Umfangsecke 261 sowie das kleinkalibrige Ende der kegelförmigen Öffnung 264, wie in der Unteransicht der Fig. 13 dargestellt ist. Die axialen Kehlen 270, die jeweils einen rechteckigen Querschnitt ha­ ben, sind in der Umfangsrichtung des Ringstempels 260 von­ einander beabstandet, wie die Fig. 13 deutlich erkennen läßt. Die kleinkalibrige Öffnung 262 hat einen zum Außen­ durchmesser des inneren zylindrischen Abstreckstempels 254 gleichen Innendurchmesser. Der äußere Ringstempel 260 ist am inneren Abstreckstempel 254 so angebracht, daß die klein­ kalibrige Öffnung 262 mit der Außenumfangsfläche des inne­ ren Abstreckstempels 254 in Anlage ist. Als Ergebnis dessen werden zwischen den beiden Stempeln 254 und 260 mehrere axia­ le Kanäle 272, die den axialen Kehlen 270 entsprechen, ein kegelförmiger Ringraum 274, der der kegelförmigen Öffnung 264 entspricht, und ein gerader Ringraum 276, der der groß­ kalibrigen Öffnung 266 entspricht, in der angegebenen Rei­ henfolge in einer Richtung von der Schulterfläche 258 weg gebildet. Der kegelförmige Ringraum 274 und der gerade oder zylindrische Ringraum 276 bilden einen Ringspalt, der mit der Atmosphäre am Ende des geraden Ringraumes 276 in Ver­ bindung steht, so daß die axialen Kanäle 272 über den Ring­ spalt 274, 276 mit der Atmosphäre Verbindung haben. Die axialen Kanäle 272 und der Ringspalt 274, 276 wirken mit­ einander zusammen, um einen Kanal für eine Fluidverbindung zwischen der inneren Umfangsecke 261 und der Atmosphäre ab­ zugrenzen.

Die Tiefe x und die Breite y der axialen Kehlen 270 werden in Abhängigkeit von der Maßtoleranz des erhaltenen Produkts und der geforderten Festigkeit des Stufenstempels gewählt, wie oben mit Bezug auf die radialen Kehlen 210 beschrieben wurde. Ein Radialmaß t des geraden Ringraumes 276 wird im allgemeinen so bestimmt, daß es wenigstens das Doppelte der Tiefe x der axialen Kehlen 270 ausmacht. Eine Länge L der axialen Kanäle 272 wird im allgemeinen so festgelegt, daß sie das Fünf- bis Zehnfache der Tiefe x der axialen Kehlen 270 beträgt. Wenn die Länge L der axialen Kanäle 272 gerin­ ger ist als der untere Grenzwert (fünffache Tiefe x), ist der Widerstand der Kanäle 272 gegenüber Strömungen des Schmiermittels recht gering, was bewirkt, daß das Schmier­ mittel leicht durch die Kanäle 272 mit einem höheren Durchsatz, als erforderlich ist, fließt, was einen Mangel an Schmiermittel an der Schulterfläche 258 zum Ergebnis hat, wodurch wiederum ein Aufrauhen und eine verschlechterte Maß­ genauigkeit der Fläche des besäumten Endes des abgestreck­ ten Zylinderteils 30 des Werkstücks 34 (des erhaltenen Pro­ dukts) hervorgerufen wird. Wenn das Schmiermittel einen hohen Grad an Fließfähigkeit hat, wird die Schmierung des Stempels 250 unzureichend, wodurch ein leichtes Fressen des Stempels 250 hervorgerufen wird. Aus diesen Gründen sollen die axialen Kanäle 272 einen geeigneten Widerstand gegen­ über einer Schmiermittelströmung haben.

Bei dem Stufenstempel 250 der Fig. 12 und 13 stehen die axialen Kanäle 272 mit der Atmosphäre über den einzelnen kegelförmigen Ringraum 274 und den einzelnen geraden Ring­ raum 276 in Verbindung. Jedoch können die axialen Kanäle 272 mit der Atmosphäre durch jeweilige geneigte Kanäle, die teilweise durch geneigte, in der Fläche der kegelförmigen Öffnung 264 ausgebildete Kanäle und durch jeweilige gerade, durch gerade Kehlen in der Fläche der großkalibrigen Öffnung 266 bestimmte Kanäle verbunden sein. Bei dieser abgewandel­ ten Ausbildung wirken die axialen Kanäle 272 und diese ge­ neigten sowie geraden Kanäle zusammen, um einen Verbindungs­ kanal zwischen der inneren Umfangsecke 260 und der Atmosphä­ re zu bestimmen.

Bei der Ausführungsform der Fig. 12 und 13 ist die Innenum­ fangsfläche des äußeren Ringstempels 260 abgesetzt und bil­ det die axialen Kehlen 270 für die axialen Kanäle sowie den kegelförmigen und den geraden Ringraum 274 bzw. 276. Jedoch kann der äußere Ringstempel 260 eine geradlinige Innenumfangs­ fläche haben. Der Stufenstempel 250 der Fig. 12 und 13 kann somit durch einen Stufenstempel 290, wie er in Fig. 14 und 15 gezeigt ist, ersetzt werden.

Dieser Stufenstempel 290 (s. Fig. 14 und 15) besteht aus einem inneren zylindrischen Abstreckstempel 284 und einem äußeren ringförmigen Stempel 286, der auf den inneren Ab­ streckstempel 284 gesetzt ist. Bei diesem Stufenstempel 290 hat der innere zylindrische Abstreckstempel 284 eine Nenn­ durchmesserfläche 280 und eine abgesetzte, im Durchmesser verringerte Fläche 282, deren Innendurchmesser kleiner ist als der Durchmesser der Nenndurchmesserfläche 280. Ande­ rerseits besitzt der äußere Ringstempel 286 eine gerade In­ nenumfangsfläche mit einem konstanten Innendurchmesser. In der Nenndurchmesserfläche 280 des inneren Stempels 284 sind in der axialen Richtung mehrere axiale Kehlen 294 ausge­ arbeitet, die sich zwischen dem großkalibrigen Ende der im Durchmesser verringerten Fläche 282 und einer inneren Umfangsecke 292, die durch die Schulterfläche 258 sowie die Außenumfangsfläche des zylindrischen Ab­ streckstempels 284 bestimmt ist, erstrecken. Die axialen Kehlen 294 sind in der Umfangsrichtung des inneren Stempels 284 voneinander beabstandet. Wenn der äußere Ringstempel 286 auf den inneren zylindrischen Abstreckstempel 284 gesetzt ist, werden zwischen diesen axiale Kanäle 296, die den axia­ len Kehlen 294 entsprechen, und ein kegelförmiger Ringraum 298 sowie ein gerader Ringraum 300 gebildet, die der im Durchmesser verringerten Fläche 282 entsprechen. Bei dieser Ausführungsform bilden diese Kanäle 296 und die Ringräume 298 sowie 300 einen Kanal für eine Verbindung zwischen der inneren Umfangsecke 292 und der Atmosphäre.

Bei dem Stufenstempel 250 der Fig. 12 sowie 13 und dem Stu­ fenstempel 290 der Fig. 14 sowie 15 sind die axialen Keh­ len 270, 294 und die im Durchmesser verringerten Flächen 264, 266 sowie 282 im äußeren Ringstempel 260 bzw. 286 aus­ gebildet. Jedoch können die Stufenstempel 250 und 290 zu einem Stufenstempel 330 abgewandelt werden, der in den Fig. 16 und 17 gezeigt ist.

Bei diesem Stufenstempel 330 (s. Fig. 16 und 17) sind axiale Kehlen 310 in der Innenumfangsfläche eines äußeren ringförmigen Stempels 312 in einer Mehrzahl ausgebildet, während eine im Durchmesser verminderte Fläche 314 als Teil der Außenumfangsfläche eines inneren zylindrischen Abstreck­ stempels 316 ausgestaltet ist. In diesem Fall bestimmen die axialen Kehlen 310 teilweise axiale Kanäle 320, während die im Durchmesser verringerte Fläche 314 teilweise einen ke­ gelförmigen Ringraum 322 sowie einen geraden Ringraum 324 bestimmt, die mit den axialen Kanälen 320 zusammenwirken, um einen Kanal für eine Verbindung zwischen der inneren Um­ fangsecke 292 und der Atmosphäre herzustellen.

Bei den Stufenstempeln 250, 290 und 330 der Fig. 12-17 ist der gesamte Flächenbereich der ringförmigen Stirnfläche der äußeren Ringstempel 260, 286 und 312, die zum Teil die innere Umfangsecke 261 und 292 bestimmen, freiliegend und wirkt als die Schulterfläche 258. Gemäß dieser Anordnung wird die Wanddicke der äußeren Ringstempel 260, 286 und 312 mit einer Abnahme in der endgültigen Wanddicke T₁ des Zylin­ derteils des Werkstücks 34 (des Produkts) vermindert. Wenn die endgültige Wanddicke T₁ in erheblichem Maß klein sein soll, so werden die äußeren Ringstempel 260, 286 und 312 aufgrund der daraus folgenden geringen Wanddicke keine ausreichende Festigkeit haben. In diesem Fall kann in geeig­ neter Weise ein Stufenstempel 340, wie er in den Fig. 18 und 19 gezeigt ist, für das Werkstück 34, das das Zylinder­ teil 30 mit relativ geringer Wanddicke besitzt, verwendet werden.

Der Stufenstempel 340 umfaßt einen äußeren ringförmigen Stem­ pel 342 mit einer geraden Innenumfangsfläche und einen inne­ ren zylindrischen Abstreckstempel 348, der aus einem groß­ kalibrigen Teil 344 und einem kleinkalibrigen Teil 346 be­ steht. Das großkalibrige Teil oder der großkalibrige Ab­ schnitt 344 hat nahe dem Ende des kleinkalibrigen Teils oder kleinkalibrigen Abschnitts 346 eine Schulterfläche 350. Der äußere Ringstempel 342 ist auf den kleinkalibrigen Abschnitt 346 des inneren zylindrischen Abstreckstempels 348 so gesetzt, daß die Schulterfläche 350 dieses inneren Stempels 348 in anstoßender Berührung mit einem radial in­ nenliegenden Teil der Stirnfläche des äußeren Ringstempels 342, und zwar benachbart zum oder angrenzend an den großka­ librigen Abschnitt 344, ist. Bei diesem Stufenstempel 340 wird eine innere Umfangsecke 352 durch die Außenumfangsflä­ che des großkalibrigen Abschnitts 344 des inneren zylindri­ schen Abstreckstempels 348 und den freiliegenden, radial äußeren Teil der Stirnfläche des äußeren Ringstempels 342, wobei dieser radial äußere Teil als die Schulterfläche 258 wirkt, bestimmt. Das Radialmaß w der Schulterfläche 350 des inneren Abstreckstempels 348 wird in Abhängigkeit von der geforderten Festigkeit des Stufenstempels 340, und zwar insbesondere der geforderten Festigkeit des äußeren Ring­ stempels 342, bestimmt. Diese Anordnung erlaubt es, daß die Wanddicke des äußeren Ringstempels 342 größer gemacht wer­ den kann als die endgültige Wanddicke T₁ des Zylinderteils 30 des Werkstücks 34, wodurch dem äußeren Ringstempel 342 ohne Rücksicht auf die endgültige Wanddicke T₁ eine ausrei­ chende Festigkeit vermittelt werden kann.

Die Außenfläche des kleinkalibrigen Abschnitts 346 des inne­ ren zylindrischen Abstreckstempels 348 umfaßt eine Nenndurch­ messerfläche 356 nahe der Schulterfläche 358 des großkalibri­ gen Abschnitts 344 und eine von dieser Nenndurchmesserflä­ che 356 ausgehende Fläche 358, die im Durchmesser vermin­ dert ist. Die Nenndurchmesserfläche 356 hat einen zum In­ nendurchmesser des äußeren Ringstempels 342 gleichen Außen­ durchmesser. Der äußere Ringstempel 342 ist am inneren Ab­ streckstempel 348 so angebracht, daß die Innenumfangsfläche des äußeren Ringstempels 342 mit der Nenndurchmesserfläche 356 des kleinkalibrigen Abschnitts 346 des inneren Abstreck­ stempels 348 in Anlage ist.

In der Nenndurchmesserfläche 356 sind mehrere axiale Kehlen ausgebildet, die in der axialen Richtung zwischen der Schul­ terfläche 350 und dem großkalibrigen Ende der im Durchmes­ ser verminderten Fläche 358 verlaufen. Diese axialen Kehlen 360 sind in der Umfangsrichtung des kleinkalibrigen Ab­ schnitts 346 voneinander beabstandet. Die Schulterfläche 350 ist mit einer Mehrzahl von radialen Kehlen 362 versehen, die an ihren radial innenliegenden Enden mit den jeweils zugeordneten Enden der axialen Kehlen 260 in Verbindung sind. Die radialen Kehlen 362 sind an ihren radial außenliegenden Enden an der Außenumfangsfläche des großkalibrigen Ab­ schnitts 344 offen, so daß die radialen Kehlen 362 mit der inneren Umfangsecke 352 in Verbindung stehen.

Wenn der äußere Ringstempel 342 auf den inneren zylindri­ schen Abstreckstempel 348 gesetzt ist, so werden zwischen diesen radiale Durchgänge 364, die den radialen Kehlen 362 entsprechen, in einer Mehrzahl, mehrere axiale Durchgänge 366, die den axialen Kehlen 360 entsprechen, und ein kegel­ förmiger Ringraum 368 sowie ein gerader Ringraum 370, die der im Durchmesser verminderten Fläche 358 entsprechen, ge­ bildet. Der gerade Ringraum 370 ist zur Atmosphäre am vom kegelförmigen Ringraum 368 entfernten Ende exponiert. Bei der Ausführungsform der Fig. 18 und 19 bilden die radialen Durchgänge 364, die axialen Durchgänge 366 und der kegel­ förmige sowie der gerade Ringraum 368 bzw. 370 einen Ka­ nal für eine Verbindung zwischen der inneren Umfangsecke 352 und der Atmosphäre.

Die Tiefe x (s. Fig. 18) und die Breite y (s. Fig. 19) der radialen Kehlen 362 werden in derselben Weise bestimmt, wie oben zu den radialen Kehlen 210 beschrieben wurde. Die Tiefe x′ und Breite y′ der axialen Kehlen 360 sind jeweils der Tiefe x und der Breite y der radialen Kehlen 362 gleich. Es ist zu bemerken, daß die Fig. 14 eine Seitenansicht der Stempel 348 und 342 zeigt, wobei die Breiten y und y′ der Kehlen 362 bzw. 360 in der diametralen Richtung der Stem­ pel 348 und 342 angegeben sind.

Wenn die Länge der radialen Durchgänge 364, die gleich dem Radialmaß w der Schulterfläche 350 des Abstreckstempels 348 ist, nicht groß genug ist, um der Schmiermittelströmung einen angemessenen Widerstand entgegenzusetzen, sollen die axialen Durchgänge 366 einen ergänzenden Widerstand liefern, der dem von den radialen Durchgängen 364 aufgebrachten Wider­ stand zugefügt wird, so daß ein geeigneter Gesamtwiderstands­ wert erzeugt wird. Haben die radialen Durchgänge 364 eine zur Erzeugung des adäquaten Widerstandes gegenüber der Schmiermittelströmung geeignete Länge, so können die axia­ len Kehlen 360 nach Wunsch mit einem vergleichsweise hohen Frei­ heitsgrad bemessen werden. Beispielsweise kann die Breite y′ der axialen Kehlen 360 größer als die Breite y der radia­ len Kehlen 362 gemacht werden.

Wenn das Werkstück 34 unter Verwendung des Stufenstempels 340 abgestreckt und besäumt wird, so hat beispielsweise das besäumte Ende des Zylinderteils 30 des Werkstücks 34 (erhal­ tenes Produkt) eine rechtwinklige, scharfe Innenumfangskante, die der inneren Umfangsecke 352 des Stufenstempels 340 ent­ spricht. Jedoch kann die Ecke 352 in anderer Weise geeignet ausgebildet werden, z. B. angefast oder gerundet, was von der erwünschten Ausgestaltung des inneren Umfangsrandes an der Fläche des besäumten Endes des abgestreckten Zylinder­ teils 30 abhängt.

Beispielsweise verwendet der in Fig. 20 gezeigte Stufenstem­ pel 394 einen äußeren ringförmigen Stempel 380 mit einer abgesetzten Stirn- oder Endfläche, die aus einem radial inneren geraden Teil 382, einem radial äußeren geraden Teil 384 und einem radial zwischenliegenden gekrümmten Teil 392, das die beiden geraden Teile 382 und 384 verbindet, besteht.

Das radial innere gerade Teil 382 hat einen Außendurchmes­ ser, der dem Durchmesser des großkalibrigen Abschnitts 388 eines inneren Stempels 386, an welchem der äußere Stempel 380 angebracht ist, entspricht. Wenn der äußere Ringstempel 380 auf den kleinkalibrigen Abschnitt des inneren Stempels 386 gesetzt ist, dann ist die Außenumfangsfläche des groß­ kalibrigen Abschnitts 388 des inneren Stempels 386 bündig mit dem inneren Ende des gekrümmten Teils 392 der Stirn­ fläche des äußeren Stempels 380. Bei dieser Ausführungs­ form wirkt das zwischenliegende gekrümmte Teil 392 als eine innere Umfangsecke, die einer am inneren Umfangsrand des besäumten Endes des abgestreckten zylindrischen Teils 30 des Werkstücks 34 auszubildenden Ausrundung entspricht.

Die Krümmung des gekrümmten Teils 392 wird in Abhängigkeit von der gewünschten Krümmung der Ausrundung bestimmt. Die äußere Umfangskante des radial äußeren geraden Teils 384 wirkt als ein Besäummesser, um das offene Ende des Zylinder­ teils 30 zu besäumen.

Bei der Ausführungsform der Fig. 18 und 19 wird die zur Achse des Stufenstempels 340 rechtwinklige Schulterfläche 350 des inneren Abstreckstempels 348 in anstoßender Be­ rührung mit der Stirnfläche des äußeren Ringstempels 342, die ebenfalls zur Achse des Stufenstempels 340 rechtwinklig ist, gehalten. Jedoch können die Schulterfläche 350 und der anliegende Teil der Stirnfläche des äußeren Ringstem­ pels 342 in einer Ebene liegen, die zur Achse des Stempels 340 geneigt ist, d. h., die diese Achse unter einem anderen Winkel als mit 90° schneidet.

Bei dem Stufenstempel 340 der Fig. 18 und 19 sind die ra­ dialen Kehlen 362, die axialen Kehlen 360 und die im Durch­ messer verminderte Fläche 358 alle am inneren zylindrischen Abstreckstempel 348 ausgebildet. Jedoch können gleichartige Kanäle, Kehlen und eine gleichartige, im Durchmesser vermin­ derte Fläche am äußeren Ringstempel 342 ausgestaltet sein, so daß diese mit dem inneren Stempel 348 zusammenwirken, um die radialen sowie axialen Durchgänge 364, 366 und den kegelförmigen sowie geraden Ringraum 368 bzw. 370 abzu­ grenzen. Ferner können die Kehlen 362, 360 und die im Durch­ messer verminderte Fläche 358 wahlweise am einen oder ande­ ren des inneren und äußeren Stempels 348 bzw. 342 vorgese­ hen sein.

Wenngleich die verschiedenen Stufenstempel als mit unter­ schiedlichen Ausgestaltungen von Kanälen für eine Verbindung zwischen der inneren Umfangsecke des Stufenstempels und der Atmosphäre ausgestattet vorstehend anhand der Fig. 10-20 beschrieben wurden, so ermöglichen diese Kanäle ein Füllen der inneren Umfangsecke eines jeden Stufenstempels mit dem Werkstückmaterial, wobei eine minimale Schmiermittelmenge an der oder nahe der Ecke stehenbleibt, so daß eine geome­ trische Genauigkeit oder eine Genauigkeit in der Ausgestal­ tung des inneren Umfangsrandes gewährleistet ist, welcher am besäumten Ende des Zylinderteils 30 des Werkstücks aus­ gebildet wird.

Zusätzlich zu dem oben genannten, auf dem Vorsehen oder Vor­ handensein des Kanals beruhenden Vorteil haben die speziel­ len Ausführungsformen der Fig. 10-20 weitere Vorteile.

Bei dem Stufenstempel 200 der Fig. 10 berührt die Endfläche des abgestreckten und besäumten Zylinderteils 30 des Werk­ stücks 34 die Schulterfläche 206, die mit den radialen Keh­ len 210 ausgestattet ist. Insofern erleichtern die radialen Kehlen 210 das Abnehmen des bearbeiteten Werkstücks 34 (des erhaltenen Produkts), da die Umgebungsluft ohne Schwierig­ keiten zwischen das Werkstück 34 und den Stufenstempel 200 eingeführt werden kann.

Der Stufenstempel 250 der Fig. 12 und 13, der Stufenstempel 290 der Fig. 14 und 15, der Stufenstempel 330 der Fig. 16 und 17 sowie der Stufenstempel 340 der Fig. 18 und 19 sind nicht mit Kehlen an der Schulterfläche 258 versehen. Des­ halb wird die Endfläche des abgestreckten Zylinderteils 30 (des erhaltenen Werkstücks 34) nicht durch die Kehlen in unerwünschter Weise gerieft.

Bei der Ausführungsform der Fig. 10 weist die Endfläche des abgestreckten Zylinderteils 30 aufgrund der an der Schul­ terfläche 206 ausgebildeten radialen Kehlen Riefen auf. Wenn die Endfläche des zu erzeugenden Produkts eine Wel­ lung oder Riefung in Form von radialen Streifen besitzt, dann wird in geeigneter Weise der Stufenstempel 200 der Fig. 10 verwendet, weil dadurch der ansonsten notwendige anschließende Schritt zur Ausbildung solcher Wellungen oder Riefen eliminiert wird.

Die am Stufenstempel 290 der Fig. 14 und 15 vorgesehenen axialen Kehlen 294 können so ausgestaltet werden, daß sie sich über den frei liegenden Teil der Nenndurchmesserfläche 280 des inneren zylindrischen Abstreckstempels 284 erstrec­ ken, wenn axiale Streifen oder Leisten an der Innenumfangs­ fläche des Zylinderteils eines napf- oder becherförmigen Produkts auszubilden sind. In diesem Fall wirken die axia­ len Kehlen 294 dahingehend, solche axialen Streifen oder Leisten an der Innenfläche des Produkts hervorzurufen. Die axialen Streifen erleichtern eine Gleitbewegung eines be­ stimmten Bauteils mit Bezug zur inneren Wandfläche des napf- oder becherförmigen Produkts. Der mit solchen axia­ len Kehlen versehene Stufenstempel 290 macht den ansonsten notwendigen folgenden Schritt zur Ausbildung der axialen Streifen, Stege u. dgl. am napfförmigen Produkt unnötig.

Wenn das Werkstück 34 aus einem hochfesten Material, wie hitzebeständigem Stahl, oder aus einem anderen Material, wie rostfreiem Stahl, Aluminium und Titan, gefertigt wird, dann ist die zu erwartende Standzeit des kleinkalibrigen Teils des Stufenstempels kürzer als diejenige des großkali­ brigen Teils des Stempels. In dieser Hinsicht sind die Stu­ fenstempel 250, 290, 330, 340 und 394 der Fig. 12-20 von Vorteil, weil lediglich der innere zylindrische Abstreck­ stempel 254, 284, 316, 348 und 386 durch einen neuen zu er­ setzen ist.

Wenngleich die verschiedenen Stufenstempel in Verbindung mit dem Werkstück 34 beschrieben wurden, dessen Zylinderteil 30 am einen Ende gänzlich durch das radiale Bodenstück 32 abgeschlossen ist, so können das Verfahren und die Vorrich­ tung zum Abstrecken und Besäumen gemäß der Erfindung für ein anderes Werkstück als das Werkstück 34 zum Einsatz gelan­ gen unter der Voraussetzung, daß dieses Werkstück ein Zylinder­ teil sowie ein radiales Bodenstück an einem der axialen ent­ gegengesetzten Enden des Zylinderteils besitzt. Beispiels­ weise kann das Werkstück ein solches sein, bei dem, wie in Fig. 21 gezeigt ist, eine Öffnung durch das radiale Boden­ stück hindurch ausgebildet ist. Dieses Werkstück der Fig. 21 kann als ein Zylinder angesehen werden, der am einen seiner axialen Enden einen Einwärtsflansch besitzt. Dieses Werk­ stück der Fig. 21 kann so abgewandelt werden, wie in Fig. 22 gezeigt ist, wobei das Werkstück ein erstes und ein zweites Zylinderteil besitzt, die unterschiedliche Durchmesser auf­ weisen und deren axiale Längen durch ein zwischen diesen Zylinderteilen ausgebildetes radiales Wand- oder Bodenstück bestimmt sind. In diesem Fall kann das radiale Wandstück als das radiale Bodenstück des ersten, größeren Zylinder­ teils angesehen werden. Ferner kann das Werkstück von Fig. 21 auch so abgewandelt werden, wie in Fig. 23 gezeigt ist, wobei das Werkstück ein Zylinderteil und ein radiales Boden­ stück mit einem eingezogenen zentralen Teil, das eine Ver­ tiefung mit geeigneter Tiefe in der axialen Richtung begrenzt, aufweist.

Die Erfindung offenbart ein System zum Abstrecken eines Zy­ linderteils eines Werkstücks und zum Besäumen des einen axialen Endes, das von einem radialen Bodenstück des Zylin­ derteils entfernt ist, dieses Werkstücks. Bei diesem System kommen ein Stufenstempel mit einem kleinkalibrigen sowie einem großkalibrigen Teil und ein Gesenk, das eine Gesenk­ öffnung hat, deren Innenfläche einen Kegelabschnitt so­ wie einen an das kleinkalibrige Ende des Kegelabschnitts angrenzenden Ringabschnitt hat, zur Anwendung. Unter an­ stoßender Berührung des kleinkalibrigen Teils des Stempels an dem radialen Bodenstück des Werkstücks werden der Stem­ pel und das Gesenk relativ zueinander in axialer Richtung des Werkstücks von einer Ausgangsposition, in welcher das radiale Bodenstück örtlich vor dem Ringabschnitt des Ge­ senks in der Bewegungsrichtung liegt, zu einer Endposition in welcher wenigstens das vorlaufende Ende des großkalibri­ gen Teils des Stempels innerhalb des Ringabschnitts sich befindet, bewegt. Diese Relativbewegung bewirkt eine Be­ seitigung von überschüssigem oder nutzlosem Material am nachlaufenden Ende des Werkstücks.

Wenngleich die Erfindung anhand ihrer gegenwärtig bevorzug­ ten Ausführungsformen im einzelnen und speziellen beschrie­ ben wurde, so ist klar, daß hierauf keine Beschränkungen bestehen, sondern dem Fachmann bei Kenntnis der durch die Erfindung vermittelten Lehre Abwandlungen und Abänderungen an diesen speziellen Ausführungsformen nahegelegt sind, die in den Rahmen der Erfindung fallen.

Claims (18)

1. Verfahren zum Abstrecken eines Zylinderteils eines Werkstücks und zum Besäumen von einem der entgegenge­ setzten axialen Enden dieses Zylinderteils, wobei das Werkstück ein am anderen der entgegengesetzten axialen Enden des Zylinderteils ausgebildetes radiales Boden­ stück besitzt, gekennzeichnet durch die Schritte:

• - Herstellen eines Stufenstempels sowie eines Ge­ senks, wobei der Stufenstempel ein kleinkalibriges Teil an seinem einen Ende, ein an das kleinkalibrige Teil an­ grenzendes großkalibriges Teil sowie eine Schulterflä­ che zwischen dem klein- und großkalibrigen Teil aufweist, welche Schulterfläche mit dem großkalibrigen Teil zur Abgrenzung einer äußeren Umfangskante und mit dem klein­ kalibrigen Teil zur Abgrenzung einer inneren Umfangsecke zusammenwirkt, und wobei das Gesenk eine Gesenköffnung hat, deren Fläche einen Kegelabschnitt sowie einen an das kleinkalibrige Ende dieses Kegelabschnitts angrenzenden Ringabschnitt einschließt, welche Abschnitte in der an­ gegebenen Reihenfolge in Richtung der Bewegung des Stem­ pels mit Bezug zum Gesenk, bei welcher das kleinkali­ brige Teil des Stempels dem großkalibrigen vorausgeht, ausgebildet sind,
• - Positionieren des Stempels mit Bezug zum genannten Werkstück derart, daß ein vorlaufendes Ende des kleinkali­ brigen Teils des Stempels in anstoßender Berührung mit dem Bodenstück des Werkstücks ist, und
• - Bewegen des Stempels und des Gesenks mit Bezug zueinan­ der, um den Stempel sowie das Werkstück in die erwähnte Öffnung des Gesenks zu pressen, so daß
• a) das kleinkalibrige Teil und das Ringstück zur Ausfüh­ rung eines Abstreckvorgangs an dem besagten Zylinderteil des Werkstücks, um eine Dicke dieses Zylinderteils zu vermindern, zum Zusammenwirken gebracht werden, während die innere Umfangsecke des Stempels zwangsweise mit einem Teil des Materials des Zylinderteils, welches aufgrund einer Verminderung der Dicke des Zylinderteils fließt, gefüllt wird, und
• b) die äußere Umfangskante des Stempels sowie das Gesenk zum Zusammenwirken gebracht werden, um überschüssiges Ma­ terial des Werkstücks, welches zwischen dem großkalibri­ gen Teil des Stempels sowie dem Kegelabschnitt des Ge­ senks vorhanden ist, zu beseitigen, wenn die besagte äuße­ re Umfangskante den Ringabschnitt des Gesenks in der er­ wähnten Bewegungsrichtung auf dem Weg über den Kegel ab­ schnitt der Gesenköffnung erreicht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Herstellens des Stufenstempels sowie des Gesenks die Bestimmung eines Zwischenraumverhältnisses 100C/T₁, so daß dieses in einem Bereich von 30-40% liegt, umfaßt, wobei C die Hälfte eines Unterschiedes zwischen einem Durchmesser des Ringabschnitts des Gesenks und einem Durchmesser des großkalibrigen Teils des Stem­ pels darstellt, während T₁ die Dicke des Zylinderteils des Werkstücks nach Verminderung dessen Dicke durch den Abstreckvorgang wiedergibt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schritt des Herstellens des Stufenstempels sowie des Gesenks die Bestimmung eines Dickenverminderungsver­ hältnisses 100(1-T₁/T₀), so daß dieses in einem Be­ reich von 20-40% liegt, umfaßt, wobei T₁ die Dicke des Zylinderteils des Werkstücks nach Verminderung dessen Dicke durch den Abstreckvorgang darstellt, während T₀ die Dicke dieses Zylinderteils vor der Verminderung des­ sen Dicke durch den Abstreckvorgang wiedergibt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt des Ausbildens eines Kanals im Stufenstempel, welcher am einen seiner entgegengesetz­ ten Enden zur inneren Umfangsecke des Stufenstempels of­ fen und am anderen der entgegengesetzten Enden einem At­ mosphären- oder Unterdruck ausgesetzt ist.

5. Vorrichtung zum Abstrecken eines Zylinderteils (30) eines Werkstücks (34) und zum Besäumen von einem der einander entgegengesetzten axialen Enden dieses Zylinderteils, wobei das Werkstück mit einem am anderen der entgegenge­ setzten axialen Enden des Zylinderteils ausgebildeten radialen Bodenstück (32) versehen ist, gekennzeichnet

• - durch einen Stufenstempel (10, 100, 200, 250, 290, 330, 340, 394) mit einem kleinkalibrigen Teil (16, 102, 202, 254, 284, 316, 344, 388) am einen seiner axialen Enden und mit einem großkalibrigen, an das kleinkalibrige Teil angrenzenden Teil (18, 104, 204, 260, 286, 312, 342, 380),
• - durch ein Gesenk (12) mit einer Gesenköffnung (22), de­ ren Fläche einen Kegelabschnitt (24) sowie einen an das kleinkalibrige Ende dieses Kegelabschnitts angrenzenden Ringabschnitt (26) enthält, wobei die genannten Abschnit­ te in der angegebenen Reihenfolge in Richtung der Bewe­ gung des Stempels, bei welcher das kleinkalibrige Teil dem großkalibrigen vorausgeht, ausgebildet sind, und
• - durch eine Antriebseinrichtung, die den Stufenstempel sowie das Gesenk in einer axialen Richtung des Werkstücks mit Bezug zueinander von einer Ausgangsposition, in der ein vorlaufendes Ende des kleinkalibrigen Teils des Stem­ pels in der genannten Bewegungsrichtung örtlich vor dem Ringabschnitt des Gesenks liegt, zu einer Endposition, in welcher wenigstens ein vorlaufendes Ende des großkali­ brigen Teils innerhalb des Ringabschnitts sich befindet, bewegt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringabschnitt des Gesenks und der Stufenstempel der­ art ausgebildet sind, daß ein Verhältnis eines Unterschie­ des zwischen Durchmessern des Ringabschnitts sowie des großkalibrigen Teils zu einem Unterschied zwischen Durchmessern des Ringabschnitts sowie des kleinkalibrigen Teils in einem Bereich von 0,2-0,4 liegt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stufenstempel zwischen dem klein- sowie dem groß­ kalibrigen Teil eine Schulterfläche (20, 106, 206, 258) hat, welche mit dem kleinkalibrigen Teil zur Bestimmung einer inneren Umfangsecke (52, 114, 212, 261, 292, 352) zusammenwirkt, und daß der Stufenstempel einen durch die­ sen hindurch ausgebildeten Kanal (205, 218, 272, 274, 276, 296, 298, 300, 320, 322, 324, 364, 366, 368, 370), der an einem seiner einander entgegengesetzten Enden zur inneren Umfangsecke offen und am anderen dieser Enden einem Atmosphären- oder Unterdruck ausgesetzt ist, be­ sitzt.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schulterfläche mit einer Mehrzahl von radialen Kehlen (210, 218, 364) versehen ist, die mit dem genannten Ka­ nal in Verbindung stehen.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Schulterfläche (206) wenigstens eine Verbindungskehle (230) besitzt, von denen jede alle der in Mehrzahl vorhandenen radialen Kehlen (210) schneidet.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Kanal eine Mehrzahl von axialen Durchgängen (366), die in der Umfangsrichtung des Stempels voneinander beabstandet sind, und eine Mehrzahl von radialen Durchgängen (364), die jeweils mit den axia­ len Durchgängen in Verbindung stehen und zur inneren Um­ fangsecke (352) führen, umfaßt.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Stufenstempel einen inneren zy­ lindrischen Abstreckstempel (254, 284, 316, 348, 386), der das genannte kleinkalibrige Teil einschließt, so­ wie einen äußeren ringförmigen Stempel (260, 286, 312, 342, 380) in Gestalt einer Hülse, der das großkalibrige Teil einschließt, wobei der äußere ringförmige Stempel an einer Außenumfangsfläche des inneren zylindrischen Ab­ streckstempels angebracht ist, umfaßt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Abschnitt (272, 274, 276, 296, 298, 300, 320, 322, 324, 366, 368, 370) des erwähnten Kanals von der Außenumfangsfläche des inneren zylindrischen Ab­ streckstempels sowie einer Innenumfangsfläche des äußeren ringförmigen Stempels abgegrenzt ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Außen- sowie Innenumfangsflächen des inneren zylin­ drischen Abstreckstempels und des äußeren ringförmigen Stempels jeweilige sich wechselseitig auf einer vorbe­ stimmten axialen Länge von einem vorlaufenden Ende des äußeren ringförmigen Stempel aus berührende Teile haben, wobei eines dieser wechselseitig sich berührenden Teile eine Mehrzahl von axialen Kehlen (270, 294, 310, 360), die einen Abschnitt des erwähnten Kanals abgrenzen, be­ sitzt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Außen- sowie Innenumfangsflächen des inneren zylindri­ schen Abstreckstempels und des äußeren ringförmigen Stem­ pels jeweilige sich wechselseitig gegenüberliegende Teile haben, die einen Ringraum (274, 276, 298, 300, 322, 324, 368, 370) bestimmen, der mit der Mehrzahl von axia­ len Kehlen in Verbindung steht und eine Querschnittfläche hat, die größer ist als eine Gesamtquerschnittsfläche der axialen Kehlen.

15. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der innere zylindrische Abstreckstempel (348), der das kleinkalibrige Teil bildet, einen Abschnitt (344) von größerem Durchmesser, einen Abschnitt (346) mit einem ge­ genüber dem Abschnitt (344) von größerem Durchmesser ge­ ringeren Durchmesser, der in den äußeren ringförmigen Stem­ pel (342) eingesetzt ist, sowie eine zwischen den Ab­ schnitten von größerem und geringerem Durchmesser ausge­ bildete Schulterfläche (350) umfaßt, die mit einer vor­ laufenden Stirnfläche (258) des äußeren ringförmigen Stem­ pels (342) in Berührung ist, wobei eine der Flächen aus der Schulterfläche des inneren Abstreckstempels und der vorlaufenden Stirnfläche des äußeren Stempels eine Mehr­ zahl von radialen Durchgängen (364) besitzt, die einen Abschnitt des erwähnten Kanals bestimmen.

16. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stufenstempel zwischen dem klein- sowie großkalibri­ gen Teil eine Schulterfläche (20, 106, 206, 258) hat, die mit dem kleinkalibrigen Teil zur Bestimmung einer inneren Umfangsecke (52, 114, 212, 261, 292, 352) zusam­ menwirkt, und daß diese innere Umfangsecke eine solche Gestalt hat, um eine scharfe Innenkante an einer umlau­ fenden Randfläche am einen der einander entgegengesetzten axialen Enden des Zylinderteils (30) des Werkstücks (34) bei der Relativbewegung des Stufenstempels und des Gesenks zueinander zu der erwähnten Endposition hin zu bilden.

17. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stufenstempel zwischen dem klein- sowie großkalibri­ gen Teil eine Schulterfläche (20, 106, 206, 258), die mit dem kleinkalibrigen Teil zur Bestimmung einer inneren Um­ fangsecke (52, 114, 212, 261, 292, 352) zusammenwirkt, besitzt und diese innere Umfangsecke eine solche Gestalt hat, um an einem inneren Ende der umlaufenden Randfläche am einen der einander entgegengesetzten axialen Enden des Zylinderteils (30) des Werkstücks (34) bei der Rela­ tivbewegung des Stufenstempels und des Gesenks zueinander zu der erwähnten Endposition hin eine Schrägkante zu bilden.

18. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stufenstempel (394) zwischen dem klein- sowie groß­ kalibrigen Teil (388, 380) eine Schulterfläche hat, die mit dem kleinkalibrigen Teil zur Bestimmung einer inneren Umlaufecke (392) zusammenwirkt, und daß diese innere Um­ laufecke eine solche Gestalt hat, um am inneren Ende einer umlaufenden Randfläche am einen der einander entgegenge­ setzten Enden des Zylinderteils (30) des Werkstücks (34) bei der Relativbewegung des Stufenkolbens und des Gesenks zueinander zu der erwähnten Endposition hin eine Ausrun­ dung zu bilden.