DE4315503A1 - Verfahren zum Herstellen eines hohlen Werkstücks, das wenigstens innen gerade oder schräg zur Werkstückachse profiliert ist - Google Patents
Verfahren zum Herstellen eines hohlen Werkstücks, das wenigstens innen gerade oder schräg zur Werkstückachse profiliert istInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1.
Man erhält dabei Werkstücke, welche wenigstens innen
gerade oder schräg zur Werkstückachse profiliert sind, und
gewünschtenfalls auch außen eine gerade oder schräg zur
Werkstückachse verlaufende Profilierung aufweisen können.
Wenn die Profilierung innen und außen vorgesehen ist,
kann eine mehr oder weniger starke Übereinstimmung oder
aber eine weitestgehende Verschiedenheit des inneren und
äußeren Profils erzielt werden.
Die Profilierung kann erforderlichenfalls auf sich axial
erstreckende Bereiche und/oder auf sich in Umfangsrichtung
erstreckende Bereiche begrenzt sein.
Als Profil kommt beispielsweise eine Verzahnung in
Frage.
Zur Herstellung qualitativ hochwertiger Profile
(beispielsweise von Verzahnungen) an hohlen Werkstücken
eignet sich die bekannte Grob-Methode hervorragend. Sie soll
nachstehend kurz zusammengefaßt dargestellt werden, obschon
sie in Schrift und Praxis weltweit bekannt ist:
So ist beispielsweise die Herstellung einer
Außenverzahnung an einem relativ dickwandigen hohlen
Werkstück in der CH-PS 579 427, FR-PS 75 38 539 und der
DE-OS 25 49 230 veröffentlicht.
Bei einem relativ dünnwandigen hohlen Werkstück erzeugt
man bei der Grob-Methode durch Kaltumformung gleichzeitig
das Außenprofil und ein Innenprofil, welche Profile
verschieden sein können. Dazu wird der rohrförmige Teil des
Rohlings auf einen dem Innenprofil entsprechenden Dorn
aufgezogen. Das Werkstück erhält in diesem Zustand einen
Werkstückvorschub, bei welchem es entlang seiner
Werkstückachse verschoben und um die Werkstückachse gedreht
wird. Während dieses Werkstückvorschubs wird das Werkstück
von außen mit ringartig profilierten Walzen bearbeitet,
wobei man mit jeder Walze in auf die Profilteilung und den
Werkstückvorschub abgestimmter rascher Folge schlagartige
Einzelwalzvorgänge ausführt. Diese Einzelwalzvorgänge führt
man im gleichen und hauptsächlich in Profillängsrichtung
verlaufendem Sinne aus. Mit der gleichen Walze nacheinander
geführte Einzelwalzvorgänge sind dabei auf einer
schraubenlinienförmigen Zone angeordnet, wobei die Zone
durch den Werkstückvorschub bestimmt wird.
Die in Profillängsrichtung in der gleichen Zahnlücke
aufeinanderfolgenden Einzelwalzvorgänge werden hinsichtlich
ihres Angriffs am Werkstück sich teilweise überdeckend
geführt. Bei diesem Verfahren der Kaltumformung auf einem
profilierten Dorn wird mit jedem Einzelwalzvorgang Werkstoff
entlang eines jeweils relativ kleinen Werkstückabschnitts in
hauptsächlich radialer Richtung in die Lücken des Dorns
befördert.
Bei relativ dickwandigen Werkstücken kann man auch nur
ein Innenprofil alleine auf einem profilierten Dorn
herstellen. Wenn dabei die Form der Außenfläche nicht sehr
bedeutsam ist, kann sie beliebig, mehr oder weniger glatt,
ausgebildet werden. Man kann dazu Walzen ohne Profilrippe
verwenden, die man nicht einmal mit genauer Synchronisation
hinsichtlich der Werkstückumdrehung umlaufen lassen muß.
Zur Herstellung solcher hohlen Werkstücke stellt man
nach dem bisherigen Stand der Technik immer erst einmal
einen topfförmigen Rohling-Hohlkörper her, was in der Regel
auf sehr teuren Stufenpressen (Transfer-Pressen) in mehreren
Stufen geschieht. Erst nach der letzten Press-Stufe können
die Rohling-Hohlkörper zur Grob-Maschine gebracht und auf
den darauf befindlichen Dorn aufgezogen und nach der Grob-
Methode bearbeitet werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, nach der Grob-
Methode ein, wenigstens innen ganz oder teilweise gerade
oder schräg zur Werkstückachse profiliertes, hohles
Werkstück, ohne Qualitätseinbuße, wirtschaftlich noch
vorteilhafter als bisher herzustellen.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird das im Anspruch 1
gekennzeichnete Verfahren vorgeschlagen.
Man kann dazu die bekannte Grob-Methode mit der bekannte
Grob-Maschine einsetzen, welche folgende Teile hat:
- - Eine axial verschiebliche und drehbare Werkstückaufnahme mit einem Dorn, der ein gerade oder schräg zur Dornachse, und somit zur späteren Werkstückachse, verlaufendes Profil hat.
- - Einen in einem Walzkopfträger drehbaren Walzkopf, in dem mindestens eine durch ihn planetenartig umlaufend mitnehmbare, drehbare Schlagwalze gelagert ist, mit der bei jeder Walzkopfumdrehung ein Teilwalzvorgang an dem zum Dorn koaxialen Werkstück(rohling) durchführbar ist.
Im erfindungsgemäßen Verfahren wird der Rohling auf
der Grob-Maschine durch die Grob-Methode in einem Zuge zum
Produkt kalt umgeformt.
Bisher glaubte man, daß es zur Erzielung der nötigen
Präzision unumgänglich sei, erst einmal einen Hohlkörper-
Rohling herstellen zu müssen. Aus diesem vorgefertigten
Hohlkörper-Rohling wurde dann durch Kaltumformung nach der
Grob-Methode das hohle Werkstück hergestellt, welches
wenigstens innen eine längs oder schräg zur Werkstückachse
verlaufende Profilierung aufweist. Es waren also immer zwei
Umformungs-Arbeitsvorgänge notwendig.
Man hat nun überraschenderweise gefunden, daß man
direkt, also ohne vorangehende Herstellung des Hohlkörper-
Rohlings, auf der Grob-Maschine durch Kaltumformung nach der
Grob-Methode das, wenigstens innen eine längs oder schräg
zur Werkstückachse verlaufende Profilierung aufweisende,
hohle Werkstück herstellen kann, wenn man erfindungsgemäß
von einer flachen oder tellerförmigen Ronde geeigneten
Durchmessers ausgeht.
Vorzugsweise ist dabei die Differenz zwischen dem
Ronden-Außenradius und dem Dorn-Außenradius kleiner bis
gleich der Werkstücklänge.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der rein
schematischen Zeichnung mit einer flachen Ronde und
profiliertem Dorn beispielsweise besprochen.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine arbeitsbereite Vorrichtung
mit einer eingespannten flachen Ronde,
Fig. 2 einen aus Fig. 1 vergrößerten Ausschnitt mit
geschnittener Ronde, vor Beginn der Kaltumformung,
Fig. 3 den Ausschnitt der Fig. 2 im Zuge des Kaltumformens
durch Schlagwalzen nach der Grob-Methode, mit
geschnittenem Werkstück,
Fig. 4 den Ausschnitt der Fig. 2 nach dem Ende der
Kaltumformung durch Schlagwalzen nach der Grob-
Methode, mit geschnitten dargestelltem Werkstück,
Fig. 5 einen Querschnitt durch das nur innen profilierte
Werkstück auf dem Dorn, mit dazugehörigen, im
wesentlichen profillosen Schlagwalzen,
und
Fig. 6 einen Querschnitt durch ein innen und außen
profiliertes Werkstück auf dem Dorn, mit
dazugehörigen, ein Ringprofil aufweisenden
Schlagwalzen.
In der Zeichnung sind die nachstehenden Teile bezeichnet:
1 Axial-Vorschub-Richtung von 6.
2 Zu- und Wegstell-Richtung von 76.
3 Rotationsbewegungs-Richtung von 6.
4 Umlaufrichtung von 77.
5 Werkstückachse, hier gleich Dornachse.
6 Werkstück mit Innenverzahnung (Fig. 5).
60 Werkstück mit Innen- und Außenverzahnung (Fig. 6).
61 Ronde (Rohling).
611 Entstehendes Werkstück (teilweise geformt, in Fig. 3).
7 Vorrichtung.
70 Maschinengestell.
71 Haltestempel.
72 Gegenstempel.
73 Rotationsantrieb von 72.
74 Schraubenspindel.
75 Antrieb von 74 (Axialantrieb von 72).
76 Walzkopfträger.
77 Walzkopf.
78 Schlagwalze für 6.
780 Flugkreis von 78.
781 Schlagwalze für 60.
8 Dorn für 6.
80 Dorn für 60 (Fig. 6).
81 Profil (Verzahnung) von 8.
D Differenz RO minus RD.
RD Dorn-Außenradius.
RO Ronden-Außenradius.
WL Werkstücklänge.
2 Zu- und Wegstell-Richtung von 76.
3 Rotationsbewegungs-Richtung von 6.
4 Umlaufrichtung von 77.
5 Werkstückachse, hier gleich Dornachse.
6 Werkstück mit Innenverzahnung (Fig. 5).
60 Werkstück mit Innen- und Außenverzahnung (Fig. 6).
61 Ronde (Rohling).
611 Entstehendes Werkstück (teilweise geformt, in Fig. 3).
7 Vorrichtung.
70 Maschinengestell.
71 Haltestempel.
72 Gegenstempel.
73 Rotationsantrieb von 72.
74 Schraubenspindel.
75 Antrieb von 74 (Axialantrieb von 72).
76 Walzkopfträger.
77 Walzkopf.
78 Schlagwalze für 6.
780 Flugkreis von 78.
781 Schlagwalze für 60.
8 Dorn für 6.
80 Dorn für 60 (Fig. 6).
81 Profil (Verzahnung) von 8.
D Differenz RO minus RD.
RD Dorn-Außenradius.
RO Ronden-Außenradius.
WL Werkstücklänge.
Die Vorrichtung 7 (Fig. 1) hat in ihrem Maschinengestell
70 einen zur Dornachse 5 (entspricht hier auch der
Werkstückachse 5) koaxialen Haltestempel 71, welcher nach
Maßgabe der Bewegung des Gegenstempels 72 (auch er liegt
auf der Achse 5) von letzterem bewegt wird.
Zwischen den beiden Stempeln 71, 72 ist hier bereits die
als Rohling dienende Ronde 61 und der Dorn 8 eingespannt
gezeichnet.
Der Gegenstempel 72 kann durch den Rotationsantrieb 73
in Richtung des Pfeiles 3 rotiert werden, wodurch der Dorn
8, die Ronde 61 bzw. das entstehende Werkstück 611 und
schließlich das fertige Werkstück 6 mitrotiert werden.
Außerdem kann der Gegenstempel 72 durch den
Axialantrieb 75 mittels der Schraubenspindel 74 in Richtung
des Pfeils 1 axial vorgeschoben werden.
Gegebenenfalls können die Antriebsbewegungen 1 und 3,
beispielsweise mittels (nicht gezeigter) elektronischer
Steuermittel, auf das Umlaufen der Schlagwalzen 78 in den
Walzköpfen 77 abgestimmt werden. Die Walzköpfe 77 rotieren
in deren Umlaufrichtung 4.
Im Maschinengestell 70 sind zwei sich gegenüberliegende
Walzkopfträger 76 dargestellt. Die Walzkopfträger 76 können
durch nicht dargestellte Stellstempel in Richtung der
Doppelpfeile 2 zur Achse 1 zu oder davon weg gestellt
werden. In der Regel stellt man sie in der dargestellten
Situation auf die richtige Distanz ein und läßt sie dort
bis das Walzen beendet ist, oder aber man verstellt sie im
Zuge des Walzens über eine NC-Achse nach Maßgabe der
technologischen Erfordernisse. Für den Rückschub und Auswurf
des fertigen Werkstückes kann man sie nötigenfalls
verstellen.
In jedem Walzkopfträger 76 ist ein Walzkopf 77 drehbar
antreibbar gelagert. Der Antrieb kann in an sich bekannter
Weise erfolgen. Dabei werden die Walzköpfe 77 mit
entgegengesetzter Umlaufrichtung 4 synchron umlaufend so
angetrieben, daß die in ihnen gelagerten Schlagwalzen 78,
gleichzeitig auf die Ronde 61 bzw. das in Entstehung
begriffene Werkstück 611 einwirken. Auch eine
Synchronisation zur Rotationsbewegung der Ronde 61 bzw. des
entstehenden Werkstücks 611 kann mittels (nicht
dargestellter) an sich bekannter mechanischer und/oder
elektronischer Mittel erfolgen.
In jedem Walzkopf 77 ist hier nur je eine Schlagwalze 78
gezeichnet. Es könnten aber auch mehr Schlagwalzen vorhanden
sein, womit sich die Antriebsverhältnisse entsprechend
ändern würden.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung des
profilierten Werkstücks 6 geht man wie folgt vor:
- - Man spannt eine flache Ronde 61 in der in Fig. 1 dargestellten Weise ein (die Ronde dürfte auch tellerförmig sein).
- - Nun kann mit dem Schlagwalzen nach der Grob-Methode gleich begonnen werden. - Dabei wird der Werkstoff sowohl axial als auch radial bezüglich der Achse 5 bewegt.
Durch den Schlagwalzvorgang entsteht (in einer bislang
bei der Grob-Methode unbekannten Weise) gleichzeitig eine
Durchmesserreduktion der Ronde 61 zu einem Hohlkörper und
die Umformung des Hohlkörpers in das Werkstück 6. Wobei beim
Übergang vom bereits topfförmigen Teil zur Werkstückform,
ein Zwischenbereich entsteht, der z. B. etwa dem entstehenden
Werkstück 611 entspricht. An diesem entstehenden Werkstück
611 wird in dessen bereits am Dorn 8 anliegendem Bereich (in
der für die Grob-Methode typischen Weise) allmählich die
Innenverzahnung des Werkstücks 6 durch schrittweises
Einformen in das Profil 81 des Dorns 8 erzeugt.
In dieser Weise kann man beispielsweise wie folgt
arbeiten:
- - Die Ronde 61, welche eine Blechstärke von 5 mm und einen Außenradius RO von 104 mm hat, wird in der in Fig. 1 gezeigten Weise zwischen
- - dem Dorn 8, der einen Außenradius RD von 65 mm hat, und dem Haltestempel 71 in die Vorrichtung 7 (Grob-Maschine 7) eingespannt.
Man setzt die Grob-Maschine in Betrieb um das Werkstück 6
direkt aus der Ronde 61 herzustellen, wobei
- - die Walzkopfdrehzahl 1400 Umdrehungen/Minute,
- - die Werkstückdrehzahl 35 Umdrehungen/Minute, und
- - der Werkstücklängsvorschub 1000 mm/Minute beträgt.
Nach beendetem Kaltumformen durch Grob-Kaltwalzen erhält man
auf dem Dorn 8 ein innen längs profiliertes
- - Werkstück 6 mit einer Werkstücklänge WL von 71 mm.
Also ist hier WL größer als RO minus RD.
Mit anderen Worten ist die Differenz RO minus RD kleiner als
WL.
Wenn man den Dorn 8 durch den Dorn 80 (Fig. 6) und die
Schlagwalzen 78 durch die Schlagwalzen 781 (Fig. 6) ersetzt
und die Werkstückumdrehungs-Bewegung mit der
Walzkopfdrehzahl synchronisiert, erhält man (bei sonst
unveränderter Vorrichtung und sonst unveränderter
Arbeitsweise) das innen und außen ähnlich profilierte
Werkstück 60 (Fig. 6), wie dies bei der Grob-Methode an sich
bekannt ist.
Man kann gewünschtenfalls auch voneinander abweichende
Innen- und Außenprofile erhalten, wenn man nach der Grob-
Methode in an sich bekannter (nicht dargestellter) Weise
verschiedene Profile an Dorn und Schlagwalzen verwendet.
Wenn man einen ganz oder partiell glatten, d. h.
teilweise profillosen Dorn verwendet, kann man ein innen
teilweise glattes Werkstück erhalten, was hier nicht näher
dargestellt ist.
Man erkennt aus dem Gesagten, daß durch das
erfindungsgemäße Verfahren eine wirtschaftlich vorteilhafte
Herstellung von, wenigstens innen profilierten, hohlen
Werkstücken in einer einzigen Aufspannung in einem einzigen
Arbeitsgang erzielbar ist. Dabei kann die gleiche Qualität
erhalten werden, wie sie durch die Grob-Methode nach den
bisherigen Verfahren mit vorangehender Herstellung der
Rohling-Hohlkörper erzielbar ist.
Claims (5)
1. Verfahren zum Herstellen eines hohlen Werkstücks (6;
60), das wenigstens innen gerade oder schräg zur
Werkstückachse (5) verlaufend profiliert ist, durch
Kaltumformung nach der Grob-Methode, wobei der Rohling (61)
und ein dem herzustellenden Innenprofil entsprechender Dorn
(8; 80) einen Werkstückvorschub erhalten, bei welchem sie
entlang der Werkstückachse (5) verschoben (1) und um die
Werkstückachse (5) gedreht (3) werden, während man von
außen mit wenigstens einer in einem umlaufenden Walzkopf
(77) antreibbar drehbar gelagerten Schlagwalze (78; 781) in
auf den Werkstückvorschub abgestimmter rascher Folge, im
gleichen und hauptsächlich in Profillängsrichtung
verlaufendem Sinne, sich teilweise überdeckende,
schlagartige Einzelwalzvorgänge auf einer durch den
Werkstückvorschub bestimmten schraubenlinienförmigen Zone
ausführt,
dadurch gekennzeichnet, daß
im Zuge des Schlagwalzens unter axialer und radialer
Materialverfrachtung aus einer Ronde (61) das wenigstens
innen profilierte hohle Werkstück (6; 60) direkt durch
Kaltumformung gebildet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Differenz (D) zwischen dem Ronden-Außenradius (RO)
und dem Dorn-Außenradius (RD) kleiner bis gleich der
Werkstücklänge (WL) ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß zur Herstellung eines außen nicht
besonders profilierten Werkstücks (6) wenigstens eine
Schlagwalze (78), die im Radialschnitt praktisch profillos
bis konkav ausgebildet ist, im zugehörigen Walzkopf (77)
umlaufen gelassen wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß man zur Herstellung eines ein gerade
oder schräg zur Werkstückachse (5) verlaufendes Außenprofil
aufweisenden Werkstücks (60) wenigstens eine Schlagwalze
(781), die im Radialschnitt ringartig profiliert ist und
vorzugsweise neben dem Ringprofil konkave Flächen aufweist,
im zugehörigen Walzkopf (77) synchron zum Werkstückvorschub
umlaufen läßt, so daß die mit der gleichen profilierten
Schlagwalze (781) in der gleichen Profillücke
aufeinanderfolgend geführten Einzelwalzvorgänge sich in
Profillängsrichtung teilweise überdecken.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Ronde (60) flach ist.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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CH2246/92A CH685542A5 (de) | 1992-07-16 | 1992-07-16 | Verfahren zum Herstellen eines hohlen Werkstücks, das wenigstens innen gerade oder schräg zur Werkstückachse profiliert ist. |
CH02246/92 | 1992-07-16 |
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ID=4229282
Family Applications (1)
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DE4315503A Expired - Lifetime DE4315503B4 (de) | 1992-07-16 | 1993-05-10 | Verfahren zum Herstellen eines hohlen Werkstücks, das wenigstens innen gerade oder schräg zur Werkstückachse profiliert ist |
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