DE4431500C2 - Verfahren zur Herstellung eines rotationssymmetrischen Werkstückes aus Metall durch Drücken sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung ei­ nes rotationssymmetrischen Werkstückes aus Metall durch Drücken aus einem vorgeformten Rohling, wobei an dem Roh­ ling sowohl an radial nach außen als auch an radial nach innen weisenden Oberflächen Umformungen zur Bildung des Werkstückes vorgenommen werden. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfah­ rens.

Aus der DE 41 02 139 C1 sind ein Verfahren und eine Vor­ richtung zur Herstellung einer Tiefbettfelge aus einem hohlzylindrischen Blechrumpf bekannt. Bei seiner Umfor­ mung zur Tiefbettfelge wird der Blechrumpf in seinem Mit­ telteil eingezogen und an seinen beiden Stirnendberei­ chen aufgeweitet. Um eine möglichst wirtschaftliche Fer­ tigung zu ermöglichen, ist vorgesehen, daß der Blech­ rumpf in einer einzigen Aufspannung auf einem einzelnen Werkzeug aus mehreren Werkzeugteilen zur Tiefbettfelge umgeformt wird. Dabei erfolgt das Einziehen des Mittel­ teils des Blechrumpfes zum Felgenbett unter konzentri­ scher Drehung von Werkzeug und Blechrumpf, während das Aufweiten der Stirnendbereiche des Blechrumpfes zu den Felgenhörnern unter stetig bis zu einem vorgebbaren Maxi­ mum zunehmender radialer Verschiebung der Drehachse des Blechrumpfes zusammen mit einem sich entsprechend in der Ebene senkrecht zur Drehachse verschiebenden Werkzeug­ teil für Felgenbett und -rand erfolgt. Das Drücken er­ folgt dabei zumindest während des Aufweitens in einer einzigen radialen Richtung nach innen hin, wobei die Richtung der Achsverschiebung der Drückrichtung ent­ spricht. Alle Umformungen erfolgen dabei unmittelbar durch die Drückrolle(n) gegen den Außenumfang der ver­ schiedenen Werkzeugteile.

Als nachteilig wird bei diesem bekannten Stand der Tech­ nik angesehen, daß das Verfahren und die Vorrichtung zu dessen Durchführung in ihrem Anwendungsbereich auf die Herstellung von Tiefbettfelgen eingeschränkt sind, da die Herstellung von anderen rotationssymmetrischen Werk­ stücken, insbesondere solchen, bei denen an für die Drückrolle(n) von radial außen oder innen nicht zugäng­ lichen Bereichen Umformungen vorgenommen werden müssen, nicht möglich ist.

Weiterhin sind aus der Praxis Drückverfahren und Vorrich­ tungen zu deren Durchführung bekannt, bei denen zur Her­ stellung eines rotationssymmetrischen Werkstückes aus Metall aus einem vorgeformten Rohling entweder an radial nach außen oder an radial nach innen weisenden Oberflä­ chen Umformungen vorgenommen werden. Diese bekannten Ver­ fahren und Vorrichtungen weisen den Nachteil auf, daß für die Herstellung von Werkstücken, bei welchen an dem Rohling sowohl an radial nach außen als auch an radial nach innen weisenden Oberflächen Umformungen vorgenommen werden müssen, ein zwischenzeitliches Umspannen erforder­ lich ist. Dies führt zu einem erhöhten Arbeits- und Zeit­ aufwand und damit zu einer verminderten Wirtschaftlich­ keit bei der Herstellung der Werkstücke.

Aus der DE 35 45 506 A1 ist ein Werkzeug zum Drückwalzen von hohlzylindrischen Werkstücken bekannt. Dieses Werk­ zeug besteht aus einer Halterung zum Einspannen des Werk­ stücks und aus mindestens einem gegen die Wandungen des Werkstücks drückbaren Rollenpaar, wobei die eine Rolle von innen und die andere Rolle von außen an die Werk­ stückwand angreift, die von jeweils einem Rollenhalter gehalten sind. Weiterhin ist vorgesehen, daß mindestens ein Rollenträger mit der Halterung für das Werkstück in einer quer zur Walzrichtung befindlichen Ebene drehbeweg­ lich bzw. axial verschiebbar befestigt ist. Aufgrund sei­ ner Konstruktion sind mit diesem bekannten Werkzeug le­ diglich Drückwalzverfahren ausführbar, mit denen lange Rohre aus kurzen, dickwandigen Ausgangsrohren herge­ stellt werden. Das Anwendungsgebiet dieses bekannten Werkzeuges ist damit sehr eingeschränkt; insbesondere sind Werkstücke mit einem kleinen Innendurchmesser oder mit Bereichen kleinen Innendurchmessers mit diesem be­ kannten Werkzeug nicht bearbeitbar. Außerdem ist dieses bekannte Werkzeug nicht in der Lage, andere Umformungen als das erwähnte Drückwalzen vorzunehmen.

Es stellt sich deshalb die Aufgabe, ein Verfahren der eingangs genannten Art sowie eine Vorrichtung zu dessen Durchführung anzugeben, die eine einfachere, schnellere und damit wirtschaftlichere Herstellung von Werkstücken erlauben, bei denen durch Drücken Umformungen sowohl an radial nach außen als auch an radial nach innen weisen­ den Oberflächen sowie an Bereichen, die nicht für eine Drückrolle zugänglich sind, vorzunehmen sind.

Hinsichtlich des Verfahrens wird die gestellte Aufgabe durch ein Verfahren gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 gelöst, daß sich dadurch auszeichnet

• - daß der Rohling in einer einzigen Aufspannung auf dem­ selben, aus mindestens einem ersten Werkzeugteil und mindestens einem zweiten Werkzeugteil bestehenden Werk­ zeug zu dem fertigen Werkstück umgeformt wird,
• - daß die Umformungen an der radial nach außen weisenden Oberfläche des Rohlings bei konzentrischer Rotation aller Werkzeugteile und des Rohlings durch eine radial von außen nach innen mittels mindestens einer Drückrol­ le ausgeübte Drückkraft auf dem ersten Werkzeugteil vorgenommen werden und
• - daß die Umformungen an der radial nach innen weisenden Oberfläche des Rohlings bei Rotation unter stetig bis zu einem vorgebbaren Maximum zunehmender Exzentrizität mittels radialer Verschiebung der Drehachse des Roh­ lings erfolgen, wobei dieser Verschiebung der Dreh­ achse entsprechend der erste Werkzeugteil des Werkzeu­ ges zusammen mit dem Rohling in Radialebene in eine gegenüber dem zweiten Werkzeugteil des Werkzeuges zu­ nehmend exzentrische Lage verschoben wird und so die radial nach innen weisende Oberfläche des Rohlings und der zweite Werkzeugteil miteinander in Eingriff ge­ bracht werden.

Erfindungsgemäß ermöglicht das neue Verfahren die Umfor­ mung des Rohlings zu dem fertigen Werkstück in einer ein­ zigen Aufspannung. Dabei können sowohl an radial nach außen als auch an radial nach innen weisenden Oberflä­ chen des Rohlings - auch in für die Drückrolle(n) nicht zugänglichen Bereichen - Umformungen vorgenommen werden, wobei diese gleichzeitig oder nacheinander erfolgen kön­ nen. Die Reihenfolge ist dabei im letzteren Fall grund­ sätzlich frei wählbar und richtet sich im Einzelfall nach der Art der vorzunehmenden Umformungen und der Form und Gestaltung des Werkstückes. Die Umformungen an den radial nach außen oder nach innen weisenden Oberflächen des Rohlings bzw. Werkstücks können zum Beispiel darin bestehen, Verzahnungen, Rillen, Nuten und/oder Rippen zu erzeugen, wobei diese wahlweise nach innen oder nach außen weisend herstellbar sind. Ein Einsatz von Drückrol­ len am Innenumfang des Rohlings ist dabei nicht erforder­ lich, so daß auch die Herstellung von Werkstücken mit insgesamt kleinem Innendurchmesser oder mit zumindest Bereichen kleinen Innendurchmessers problemlos möglich ist. Hierdurch ist das erfindungsgemäße Verfahren sehr vielseitig einsetzbar, was die schnelle und kostengün­ stige Herstellung vieler rotationssymmetrischer Werk­ stücke aus Metall durch Drücken erlaubt, die bisher durch aufwendige spanende Bearbeitung hergestellt werden mußten. Als Rohling kann in dem erfindungsgemäßen Verfah­ ren im einfachsten Fall eine flache, z. B. durch Stanzen hergestellte Blechronde oder alternativ eine durch zu­ sätzliches Pressen oder Tiefziehen vorbereitete Vorform eingesetzt werden.

Bevorzugt ist vorgesehen, daß das radiale Verschieben der Drehachse des Rohlings zusammen mit dem ersten Werk­ zeugteil in die exzentrische Lage durch eine radial von außen nach innen ausgeübte Drückkraft gegen eine den er­ sten Werkzeugteil vorbelastende Rückstellkraft erfolgt. Hierbei wird vorteilhaft die ohnehin aufzubringende Drückkraft auch für das radiale Verschieben der Dreh­ achse des Rohlings zusammen mit dem ersten Werkzeugteil genutzt, was die Durchführung des Verfahrens verein­ facht.

Dabei ist die den ersten Werkzeugteil vorbelastende Rück­ stellkraft vorzugsweise eine Federkraft, die technisch einfach erzeugbar ist und mit einer ausreichenden Genau­ igkeit hinsichtlich ihrer Größe auswählbar und festleg­ bar ist. Alternativ kann die Rückstellkraft auch eine pneumatische oder hydraulische Kraft sein, die aber ei­ nen höheren technischen Aufwand für ihre Erzeugung erfor­ dert.

Für manche Werkstücke, insbesondere solche, die mit ei­ ner Verzahnung am Umfangsbereich zu versehen sind, ist es vorteilhaft, den Umfangsbereich mit einer gegenüber dem Nabenbereich größeren Dicke auszuführen. Um eine solche Verdickung auch bei Verwendung eines Rohlings mit konstanter Materialstärke zu ermöglichen, schlägt eine Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens vor, daß ein Rohling mit mindestens einem in Umfangsrichtung verlau­ fenden Wandbereich eingesetzt wird und daß vor der Um­ formung an der radial nach außen und/oder an der radial nach innen weisenden Oberfläche des Rohlings dieser in dem genannten Wandbereich in Axialrichtung zusammenge­ schoben wird. Hierdurch wird das in dem in Umfangsrich­ tung verlaufenden Wandbereich zunächst vorhandene Mate­ rial auf einen Bereich geringerer axialer Länge konzen­ triert, wodurch die gewünschte Materialverdickung er­ reicht wird, wenn der zusammengeschobene Wandbereich flachgedrückt wird.

Um in diesem Zusammenhang die Gefahr eines unkontrollier­ ten Ausbeulens oder Faltens des in Umfangsrichtung ver­ laufenden Randbereiches des Rohlings auszuschließen, wird vorgeschlagen, daß zu Beginn des Zusammenschiebens durch Ausüben einer zusätzlichen, radial von außen nach innen oder radial von innen nach außen wirkenden Kraft auf den in Umfangsrichtung verlaufenden Wandbereich eine definierte Ausbeulrichtung dieses Wandbereiches bei dem weiteren Zusammenschieben festgelegt wird.

Um auf möglichst einfache und doch zuverlässige Weise sicherzustellen, daß bei den Umformungen an dem Rohling, die bei konzentrischer Rotation aller Werkzeugteile und des Rohlings vorgenommen werden, diese auch ihre konzen­ trische Lage zueinander beibehalten, ist bevorzugt vor­ gesehen, daß der erste und der zweite Werkzeugteil durch Ausüben einer in Axialrichtung weisenden Klemmkraft rela­ tiv zueinander fixierbar sind. Solche Klemmkräfte sind relativ einfach, z. B. als hydraulische Kräfte mittels Kolben-Zylinder-Einheiten, erzeugbar und erfordern insbe­ sondere keine miteinander in Eingriff und außer Eingriff zu bringende Elemente an den Werkzeugteilen, die die Durchführung des Verfahrens verkomplizieren würden.

Zur Lösung des die Vorrichtung zur Durchführung des Ver­ fahrens betreffenden Teils der Aufgabe wird eine Drück­ maschine mit zwei miteinander fluchtenden drehbaren Spin­ deln und mindestens einer Drückrolle vorgeschlagen, wo­ bei die Spindeln an ihren einander gegenüberliegenden Enden ein rotationssymmetrisches Werkzeug zur Aufnahme eines vorgeformten Rohlings tragen, wobei wenigstens eine der Spindeln motorisch drehantreibbar ist, wobei wenigstens eine der Spindeln in Axialrichtung verfahrbar ist und wobei die Drückrolle zumindest in Radialrichtung von außen her zustellbar ist. Um eine derartige, an sich bekannte Drückmaschine für die Durchführung des zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet zu machen, wird vorgeschlagen,

• - daß das Werkzeug aus mindestens einem ersten Werkzeug­ teil und mindestens einem zweiten Werkzeugteil be­ steht, wobei einerseits Umformungen der radial nach außen weisenden Oberfläche des Rohlings durch Zusammen­ wirken der Drückrolle und des ersten Werkzeugteils aus­ führbar sind und wobei andererseits für Umformungen der radial nach innen weisenden Oberfläche des Roh­ lings der zweite Werkzeugteil vorgesehen ist,
• - daß der zweite Werkzeugteil konzentrisch zur einen der beiden Spindeln auf oder an dieser angeordnet ist und
• - daß der erste Werkzeugteil relativ zum zweiten Werk­ zeugteil in Radialrichtung, d. h. senkrecht zur Spindel- Drehachse verschieblich gelagert ist, wobei der erste Werkzeugteil während des Umformens aus einer zum zwei­ ten Werkzeugteil und zu den Spindeln koaxialen Lage in eine zu diesen exzentrische Lage mit einer in Radial­ richtung versetzten parallelen Drehachse bringbar ist, wodurch die radial nach innen weisende Oberfläche des Rohlings in Eingriff mit dem zweiten Werkzeugteil bringbar ist.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird vorteilhaft eine technisch verhältnismäßig einfache und dabei zu­ gleich zuverlässige Durchführung des vorangehend be­ schriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens ermöglicht.

Bevorzugte und vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiter­ bildungen der Vorrichtung sind in den Ansprüchen 8 bis angegeben.

Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens und der Vorrichtung zu dessen Durchführung werden im folgenden anhand einer Zeichnung erläutert. Die Figuren der Zeichnung zeigen:

Fig. 1a und 1b ein erstes Verfahrensbeispiel anhand zweier Verfahrensschritte,

Fig. 2a und 2b ein zweites Verfahrensbeispiel, eben­ falls anhand zweier Verfahrensschritte und

Fig. 3a bis 3d ein drittes Verfahrensbeispiel anhand von vier Verfahrensschritten.

Die Fig. 1a und 1b der Zeichnung zeigen jeweils im Längsschnitt zwei Spindeln 2, 3 als Teile einer im wei­ teren nicht eigens dargestellten Vorrichtung 1, z. B. einer an sich bekannten Drückmaschine. Die beiden Spin­ deln 2, 3 sind in Flucht miteinander angeordnet und um zusammenfallende Drehachsen 29, 39 drehbar. Dabei ist zumindest eine der Spindeln 2, 3 aktiv durch einen Dreh­ antrieb in Drehung versetzbar; sofern nur eine der Spin­ deln 2, 3 drehantreibbar ist, ist die andere Spindel passiv drehbar gelagert. Weiterhin sind die beiden Spin­ deln 2, 3 in Axialrichtung relativ zueinander verschieb­ bar. Zur gegenseitigen Zentrierung besitzt bei dem hier dargestellten Beispiel die linke Spindel 2 einen Zen­ triervorsprung 27, der genau in eine entsprechende Zen­ trierbohrung 37 in der rechten Spindel 3 paßt.

Weiterhin umfaßt die Vorrichtung 1 ein Werkzeug 4, das zur Halterung und Umformung eines Rohlings 5 dient. Das Werkzeug 4 setzt sich zusammen aus einem ersten Werkzeug­ teil 40, 40' und einem zweiten Werkzeugteil 41, wobei der erste Werkzeugteil 40, 40' radial außen und der zwei­ te Werkzeugteil 41 radial innen angeordnet ist. Der er­ ste Werkzeugteil 40, 40' setzt sich aus zwei Werkzeug­ hälften 40 und 40' zusammen, zwischen denen der Rohling 5 eingespannt ist. Bei dem Rohling 5 handelt es sich hier um eine z. B. durch Pressen oder Tiefziehen erzeugte Vorform, an deren Kontur die beiden Werkzeughälften 40 und 40' angepaßt sind. Radial außen besitzt der Rohling einen in Axialrichtung verlaufenden Wandbereich 52; nach innen hin schließt sich an diesen ein Nabenteil 51 an.

Der zweite Werkzeugteil 41 besitzt einen zylindrischen Grundkörper 45, von dessen Außenfläche Formgebungsvor­ sprünge 46 vorstehen. Außerdem ist der Werkzeugteil 41 verdrehfest auf dem Stirnendbereich 20 der ersten Spin­ del 2 montiert, wozu hier eine Sicherungsmutter 47 Ver­ wendung findet. Nach Lösen der Sicherungsmutter 47 kann der zweite Werkzeugteil 41 abgenommen und ausgetauscht werden.

Der erste Werkzeugteil 40, 40' ist mit seiner einen Werk­ zeughälfte 40 an der ersten Spindel 2 und mit seiner zweiten Werkzeughälfte 40' an der zweiten Spindel 3 ge­ haltert, wobei die Halterung in einer solchen Weise vor­ genommen ist, daß der erste Werkzeugteil 40, 40' zusam­ men mit dem Rohling 5 nur in Radialrichtung relativ zu den beiden Spindeln 2, 3 um ein bestimmtes Maß verschieb­ bar ist.

In dem in Fig. 1a dargestellten Verfahrensschritt nimmt der erste Werkzeugteil 40, 40' eine konzentrische Stel­ lung relativ zu den Spindeln 2, 3 ein und liegt dabei mit zwei an seiner radial nach innen weisenden Seite vor­ gesehenen Konusflächen 42', 43' über deren vollen Umfang an entsprechend geformten Verstellkegeln 23, 33 mit Ke­ gelflächen 23', 33' der ersten und zweiten Spindel 2, 3 an. Die beiden Verstellkegel 23, 33 sind in Axialrich­ tung der Spindeln 2, 3 verschieblich in diesen gelagert. An ihrer jeweils vom ersten Werkzeugteil 40, 40' abge­ wandten Seite sind die Verstellkegel 23, 33 jeweils mit einer ringförmigen Grundplatte 25, 35 ausgebildet, auf welche sich jeweils über den Umfang verteilt eine Anzahl von hier aus mehreren Tellerfedern gebildeten Federpake­ ten 26, 36 abstützt. An ihrer jeweils anderen Seite sind die Federpakete 26, 36 an den Spindeln 2, 3 abgestützt. Durch die Federpakete 26, 36 werden die Verstellkegel 23, 33 jeweils mit einer zum ersten Werkzeugteil 40, 40' hin gerichteten Kraft vorbelastet. Solange auf den Werk­ zeugteil 40, 40' oder den Rohling 5 von außen keine in Radialrichtung nach innen wirkende Kraft ausgeübt wird, sorgen die federbelasteten Verstellkegel 23, 33 für eine konzentrische Lage des Werkzeugeteils 40, 40' relativ zu den Spindeln 2, 3. Diese Lage kann zusätzliche durch ei­ ne hydraulische Kraft fixiert werden, mit der die Spin­ deln 2, 3 in ihrer Längsrichtung aufeinander zu weisend beaufschlagt werden, so daß dann auch bei Ausübung ra­ dial nach innen weisender Drückkräfte die konzentrische Lage erhalten bleibt.

Weiterhin zeigen die Fig. 1a und 1b oberhalb des Werk­ zeugteils 40, 40' jeweils eine Drückrolle 6, die um eine parallel zu den Spindeldrehachsen 29, 39 verlaufende Drehachse 69 drehbar gelagert ist und die in Radialrich­ tung relativ zu den Spindeln 2, 3 zustellbar ist. Mit­ tels dieser Drückrolle 6 ist in einem ersten, vor dem in Fig. 1a gezeigten Arbeitsschritt liegenden Schritt be­ reits der Wandbereich 52 des Rohlings 5 radial außensei­ tig zu einer exakt zylindrischen Umfangsform an den Außenumfang des Werkzeugteils 40, 40' angedrückt worden, wobei durch Ausübung entsprechend großer axialer Anpreß­ kräfte zwischen den beiden Spindeln 2, 3 der Werkzeug­ teil 40, 40' zusammen mit dem Rohling 5 in der in Fig. 1a gezeigten konzentrischen Stellung gehalten wurde.

Um in derselben Aufspannung des Rohlings 5 auch eine Um­ formung am Innenumfang 53 des Rohlings 5 vornehmen zu können, wird gemäß Fig. 1b nach Reduzierung der axialen Anpreßkraft der Spindeln 2, 3 die Drückrolle 6 erneut oder weiter zugestellt, wobei nun der Werkzeugteil 40, 40' zusammen mit dem Rohling 5 gegen die Federkraft der Federpakete 26, 36 in eine relativ zu den Spindeln 2, 3 exzentrische Lage verschoben wird. Diese Verschiebung in eine exzentrische Lage erfolgt entsprechend der Zustel­ lung der Drückrolle 6 nach und nach, wobei bei sich wei­ terhin drehenden Spindeln 2, 3 mittels der Formgebungs­ vorsprünge 46 am zweiten Werkzeugteil 41 eine Nut 54 in den Innenumfang 53 des Rohlings 5 eingeformt wird. In Fig. 1b ist deutliche die exzentrische Lage des Werk­ zeugeteils 40, 40' relativ zu den Spindeln 2, 3 erkenn­ bar, wobei die Verschiebung im gezeigten Ausführungsbei­ spiel wegen der Zustellung der Drückrolle 6 von oben her nach unten hin erfolgt ist. Die radiale Verschiebbarkeit wird ermöglicht durch Radialführungen 44, die mit dem ersten Werkzeugteil 40, 40' zusammenwirken.

Beim Zurückfahren der Drückrolle 6 wird der erste Werk­ zeugteil 40, 40' mit dem Werkstück 5 durch die federbe­ lasteten Verstellkegel 23, 33 wieder in seine konzentri­ sche Stellung zu den Spindeln 2, 3 gebracht. Durch Aus­ einanderfahren der beiden Spindeln 2, 3 in Axialrichtung werden die beiden Werkzeughälften 40 und 40' des ersten Werkzeugteils 40, 40' voneinander getrennt, wonach dann das aus dem Rohling 5 durch Drücken hergestellte Werk­ stück 50 abnehmbar ist.

Die Fig. 2a und 2b der Zeichnung zeigen ein Ausfüh­ rungsbeispiel der Vorrichtung 1, bei welchem wieder eine mit dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1a und 1b identi­ sche Ausführung der Spindeln 2, 3 vorgesehen ist, wobei aber nun die Spindeln 2, 3 mit einem anderen Werkzeug 4 versehen sind. Auch hier besteht das Werkzeug 4 aus ei­ nem radial äußeren ersten Werkzeugteil 40, 40' und einem radial inneren, zweiten Werkzeugteil 41, die in der glei­ chen, schon anhand von Fig. 1a und 1b beschriebenen Art und Weise mit den Spindeln 2, 3 verbunden bzw. an diesen gehaltert sind. Der erste Werkzeugteil 40, 40' besteht auch wieder aus zwei Werkzeughälften 40 und 40', die zwischen ihren Stirnflächen den Rohling 5 einspannen. Der Rohling 5 ist bei dem hier gezeigten Beispiel eine einfache flache Blechronde, die die Form einer Kreisring­ scheibe hat. In Fig. 2a ist der Rohling 5 noch in sei­ ner unbearbeiteten Ausgangsform sichtbar, wobei außerdem hier der erste Werkzeugteil 40, 40' noch eine konzentri­ sche Stellung zu den Spindeln 2, 3 einnimmt.

Oberhalb der Spindeln 2, 3 und des Werkzeuges 4 ist eine Drückrolle 6 erkennbar, die wieder um eine parallel zu den Spindeldrehachsen 29, 39 verlaufende Drehachse 69 drehbar ist.

Durch Zustellung der Drückrolle 6 in Radialrichtung zum Rohling 5 hin und Drehen der Spindeln 2, 3 bei hoher axialer Anpreßkraft der Spindeln und Fixierung in konzen­ trischer Stellung kommt die Drückrolle 6 zunächst mit dem Außenumfang des Rohlings 5 und anschließend mit den Außenumfang des ersten Werkzeugteils 40, 40' in Ein­ griff. Durch die Konturierung der Drückrolle 6 erzeugt diese am Außenumfang des Rohlings 5 eine umlaufende Nut, die nach außen hin offen ist und die beispielsweise zum späteren Einlegen eines Dichtringes geeignet ist.

Durch weiteres Zustellen der Drückrolle 6, wie dies in Fig. 2b dargestellt ist, wird der erste Werkzeugteil 40, 40' in eine zunehmend exzentrische Lage gebraucht und somit der Innenumfang des Rohlings 5 entsprechend der Kontur der ihn einspannenden Werkzeugteile 40, 40', 41 mit einer Verdickung versehen, z. B. zur Schaffung einer vergrößerten Sitzfläche für die spätere Anordnung des so hergestellten Werkstücks 50 auf einer Achse oder Welle.

Auch bei dem Beispiel gemäß Fig. 2a und 2b wird also in einer einzigen Aufspannung des Rohlings 5 ein Werkstück 50 durch Drücken hergestellt, das sowohl an seinem Innen­ umfang als auch an seinem Außenumfang Umformungen erfah­ ren hat.

Bezüglich der weiteren in den Fig. 2a und 2b erschei­ nenden Bezugsziffern wird auf die Beschreibung der Fig. 1a und 1b verwiesen.

Anhand der Fig. 3a bis 3d wird im folgenden eine Aus­ führung des Verfahrens beschrieben, bei der ein zunächst topfförmiger Rohling 5 in seinem in Umfangsrichtung ver­ laufenden Wandbereich 52 verdickt und mit einer innen­ seitigen Verzahnung versehen wird, wobei auch diese Um­ formungen in einer einzigen Aufspannung erfolgen.

Fig. 3a zeigt jeweils die obere Hälfte zweier rotations­ symmetrischer Spindeln 2, 3 einer im übrigen nicht dar­ gestellten Drückmaschine, wobei die Spindeln um Dreh­ achsen 29, 39 drehbar sind. Die Spindeln 2, 3 sind auch hier in Flucht zueinander angeordnet, wobei die in Fig. 3a linke Spindel 2 mit einer stirnseitigen Zentrierboh­ rung 27' und die zweite Spindel 3 mit einem passenden Zentriervorsprung 37' versehen ist. Im vorliegenden Bei­ spiel ist die Spindel 3 in Richtung des zwischen den bei­ den Spindeln eingezeichneten Bewegungspfeiles in Axial­ richtung verschiebbar.

Die Spindel 2 trägt an ihrem Stirnende die eine Werkzeug­ hälfte 40 des ersten Werkzeugteils 40, 40' sowie radial nach innen zu diesem versetzt einen zweiten Werkzeugteil 41. Letzterer ist an seiner nach außen weisenden Umfangs­ fläche mit Formgebungsvorsprüngen 46, die hier die Nega­ tiv-Form einer Verzahnung sind, versehen. Der zweite Werkzeugteil 41 ist starr, jedoch lösbar mit der Spindel 2 verbunden, hier durch mehrere Schraubbolzen, von denen einer sichtbar ist. Die Werkzeughälfte 40 des ersten Werkzeugeils 40, 40' ist, wie auch schon bei den Beispie­ len, die zuvor erläutert wurden, in Radialrichtung der Spindel 2 verschiebbar an dieser gehaltert. Hierzu ist eine Radialführung 44 vorgesehen, die eine radiale Ver­ schiebung, nicht jedoch eine axiale Verschiebung er­ laubt. Weiterhin ist wieder eine Konusfläche 42' an der Werkzeughälfte 40 vorhanden, die an einer passenden Ke­ gelfläche 23' eines Verstellkegels 23 anliegt. Der Ver­ stellkegel 23 ist mittels einer Führung 22 in Axialrich­ tung der Spindel 2 auf dieser verschiebbar gelagert. Mit­ tels eines Federpaketes 26, das in einem Hohlraum zwi­ schen dem Verstellkegel 23 und der Spindel 2 angeordnet ist, ist der Verstellkegel 23 in Ausschubrichtung, d. h. in Fig. 3a nach rechts vorbelastet. Mehrere weitere Federpakete 26 sind gleichmäßig in Umfangsrichtung der Spindel 2 verteilt vorgesehen, so daß eine über den Um­ fang gleichmäßige Kraft auf den Verstellkegel 23 wirkt.

In ähnlicher Weise ist an der rechten Spindel 3 die zwei­ te Werkzeughälfte 40' des ersten Werkzeugteils 40, 40' radial verschiebbar, aber axial unverschiebbar gehal­ tert. Auch hier ist eine Radialführung 44 vorgesehen, die die genannte Radialverschiebung erlaubt und eine axiale Bewegung der Werkzeughälfte 40' relativ zur Spin­ del 3 ausschließt. Weiterhin ist auch hier wieder ein Verstellkegel 33 mit einer Kegelfläche 33' vorgesehen, die an einer Gegen-Konusfläche 43' der Werkzeughälfte 40' des ersten Werkzeugteils 40, 40' anliegt. Auch die­ ser zweite Verstellkegel 33 ist mittels mehrerer Feder­ pakete 36, von denen eines hier sichtbar ist und die in Hohlräumen 31 in der Spindel 3 angeordnet sind, in Aus­ schubrichtung, d. h. in der Fig. 3a nach links, vorbela­ stet. Zur Führung des Verstellkegels 33 ist eine ring­ förmige Führung 32 vorgesehen.

Zusätzlich ist an der rechten Werkzeughälfte 40' des er­ sten Werkzeugteils 40, 40' ein Eindellring 7 gehaltert, der relativ zur Werkzeughälfte 40' in Radialrichtung, d. h. senkrecht zur Drehachse 39 der Spindel 3, verschieb­ bar und axial unverschiebbar ist. Der Eindellring liegt vor der linken Stirnseite der Werkzeughälfte 40' und ist mittels einer Radialführung 71 gelagert. Nach außen hin besitzt der Eindellring 7 eine zylindrische Außenfläche 70, die zur Anlage einer Drückrolle dient, was später noch beschrieben werden wird. An seinem Innenumfang 72 ist der Eindellring 7 abgerundet und ohne Kanten ausge­ führt. Schließlich ist an dem Eindellring 7 noch ein Rückstellmittel 73 vorgesehen, welches hier aus mehreren federbelasteten Kugeln besteht, die mehrfach über den Umfang der Werkzeughälfte 40' verteilt vorgesehen sind. Das Rückstellmittel 73 sorgt dafür, daß bei Nichtvorhan­ densein von äußeren auf den Eindellring 7 einwirkenden Kräften dieser in einer konzentrischen Lage relativ zur Werkzeughälfte 40' gehalten wird.

Schließlich zeigt die Fig. 3a noch einen Rohling 5, der hier ein topfförmiger Vorzug aus Blech mit einem Naben­ teil 51, der vor dem Stirnende 30 der rechten Spindel 3 liegt, und einem Wandbereich 52, der in Umfangsrichtung verläuft, ist. Bei auseinandergefahrenen Spindeln 2, 3, wie dies in Fig. 3a gezeigt ist, kann der Rohling 5 von links her auf die Spindel 3 leicht klemmend aufgesetzt werden, wonach dann der Umformvorgang beginnen kann.

Die erste Phase des Umformvorganges zeigt die Fig. 3b, in welcher die Spindeln 2, 3 unter Rotation um ihre Dreh­ achse 29, 39 nun vollständig aufeinander zu gefahren sind und den Rohling 5 fest zwischen sich einspannen. Gleichzeitig ist in Radialrichtung, hier von oben nach unten, eine um eine Drehachse 69 drehbare erste Drück­ rolle 6 in Richtung zum Außenumfang 70 des Eindellrings 7 zugestellt worden, wodurch der Eindellring 7 in eine relativ zum Werkzeug 4 und zum Rohling 5 exzentrische Lage überführt ist. Dies führt dazu, daß der in Axial­ richtung gesehen mittlere Teil des Wandbereiches 52 des Rohlings 5 von dem Eindellring 7 in Radialrichtung nach innen hin eingedellt wird, wodurch diese Eindellung eine definierte Richtung und Form erhält, wie sie in der Fig. 3b sichtbar ist.

In einem weiteren Verfahrensschritt, der in der Fig. 3c gezeigt ist, wird nun eine zweite Drückrolle 6 zuge­ stellt, die eine spulenförmige Kontur hat, wodurch er­ reicht wird, daß die Drückrolle 6 zwar in Anlage an ent­ sprechende Gegenflächen am Außenumfang der Werkzeughälf­ ten 40 und 40' des ersten Werkzeugteils 40, 40' gelangt, nicht jedoch den Außenumfang 70 des Eindellrings 7 be­ rührt. Aus diesem Grund hat nun hier der unbelastete Ein­ dellring 7 wieder seine konzentrische Lage zum ersten Werkzeugteil 40, 40' eingenommen. Durch stetig weiteres Zustellen der Drückrolle 6 wird nun der erste Werkzeug­ teil 40, 40' zusammen mit dem Rohling 5 in eine relativ zu den Spindeln 2 und 3 exzentrische Lage überführt, wo­ durch der Wandbereich 52 des Rohlings 5 in Anlage an den zweiten Werkzeugteil 41 gebracht wird.

Dieses Zustellen der Drückrolle 6 erfolgt soweit, bis die Stellung gemäß Fig. 3d erreicht ist, in welcher der Wandbereich 52 des Rohlings 5 vollständig an den zweiten Werkzeugteil 41 angedrückt ist, wodurch der Wandbereich 52 des Rohlings 5 nun an seinem Außenumfang abgeflacht ist und an seinem Innenumfang eine zu dem zweiten Werk­ zeugteil 41 gegengleiche Verzahnung erhalten hat und wo­ bei gleichzeitig eine Materialverdickung am Wandbereich 52 erzielt ist.

Durch Zurückfahren der Drückrolle 6 gelangt das Werkzeug 4 zusammen mit dem Eindellring 7 und dem nun fertigen, aus dem Rohling 5 hergestellten Werkstück 50 wieder in eine konzentrische Lage zu den Spindeln 2, 3. Nach deren Auseinanderfahren kann das fertige Werkstück 50 abgenom­ men werden und ein neuer Rohling 5 eingesetzt werden.

Claims (15)

1. Verfahren zur Herstellung eines rotationssymmetri­ schen Werkstückes (50) aus Metall durch Drücken aus einem vorgeformten Rohling (5), wobei an dem Rohling (5) sowohl an radial nach außen als auch an radial nach innen weisenden Oberflächen Umformungen zur Bil­ dung des Werkstückes (50) vorgenommen werden, dadurch gekennzeichnet,

• 1. daß der Rohling (5) in einer einzigen Aufspannung auf demselben, aus mindestens einem ersten Werk­ zeugteil (40, 40') und mindestens einem zweiten Werkzeugteil (41) bestehenden Werkzeug (4) zu dem fertigen Werkstück (50) umgeformt wird,
• 2. daß die Umformungen an der radial nach außen wei­ senden Oberfläche des Rohlings (5) bei konzentri­ scher Rotation aller Werkzeugteile (40, 40', 41) und des Rohlings (5) durch eine radial von außen nach innen mittels mindestens einer Drückrolle (6) ausgeübte Drückkraft auf dem ersten Werkzeugteil (40, 40') vorgenommen werden und
• 3. daß die Umformungen an der radial nach innen wei­ senden Oberfläche des Rohlings (5) bei Rotation unter stetig bis zu einem vorgebbaren Maximum zu­ nehmender Exzentrizität mittels radialer Verschie­ bung der Drehachse des Rohlings (5) erfolgen, wo­ bei dieser Verschiebung der Drehachse entsprechend der erste Werkzeugteil (40, 40') des Werkzeuges (4) zusammen mit dem Rohling (5) in Radialebene in eine gegenüber dem zweiten Werkzeugteil (41) des Werkzeuges (4) zunehmend exzentrische Lage verscho­ ben wird und so die radial nach innen weisende Oberfläche des Rohlings (5) und der zweite Werk­ zeugteil (41) miteinander in Eingriff gebracht werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das radiale Verschieben der Drehachse des Roh­ lings (5) zusammen mit dem ersten Werkzeugteil (40, 40') in die exzentrische Lage durch eine radial von außen nach innen ausgeübte Drückkraft gegen eine den ersten Werkzeugteil (40, 40') vorbelastende Rück­ stellkraft erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den ersten Werkzeugteil (40, 40') vorbela­ stende Rückstellkraft eine Federkraft oder hydrauli­ sche Kraft ist.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rohling (5) mit min­ destens einem in Umfangsrichtung verlaufenden Wandbe­ reich (52) eingesetzt wird und daß vor der Umformung an der radial nach außen und/oder an der radial nach innen weisenden Oberfläche des Rohlings (5) dieser in dem genannten Wandbereich (52) in Axialrichtung zusammengeschoben wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zu Beginn des Zusammenschiebens durch Ausüben einer zusätzlichen, radial von außen nach innen oder radial von innen nach außen wirkenden Kraft auf den in Umfangsrichtung verlaufenden Wandbereich (52) ei­ ne definierte Ausbeulrichtung dieses Wandbereiches (52) bei dem weiteren Zusammenschieben festgelegt wird.

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite Werkzeugteil (40, 40', 41) durch Ausüben einer in Axialrichtung weisenden Klemmkraft relativ zueinan­ der fixierbar sind.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach ei­ nem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Vorrichtung eine Drückmaschine (1) mit zwei miteinander fluchtenden drehbaren Spindeln (2, 3) und mindestens einer Drück­ rolle (6) ist, wobei die Spindeln (2, 3) an ihren ein­ ander gegenüberliegenden Enden (20, 30) ein rotations­ symmetrisches Werkzeug (4) zur Aufnahme eines vorge­ formten Rohlings (5) tragen, wobei wenigstens eine der Spindeln (2, 3) motorisch drehantreibbar ist, wo­ bei wenigstens eine der Spindeln (2, 3) in Axialrich­ tung verfahrbar ist und wobei die Drückrolle (6) zu­ mindest in Radialrichtung von außen her zustellbar ist, dadurch gekennzeichnet,

• 1. daß das Werkzeug (4) aus mindestens einem ersten Werkzeugteil (40, 40') und mindestens einem zwei­ ten Werkzeugteil (41) besteht, wobei einerseits Umformungen der radial nach außen weisenden Ober­ fläche des Rohlings (5) durch Zusammenwirken der Drückrolle (6) und des ersten Werkzeugteils (40, 40') ausführbar sind und wobei andererseits für Umformungen der radial nach innen weisenden Ober­ fläche des Rohlings (5) der zweite Werkzeugteil (41) vorgesehen ist,
• 2. daß der zweite Werkzeugteil (41) konzentrisch zur einen der beiden Spindeln (2, 3) auf oder an die­ ser angeordnet ist und
• 3. daß der ersten Werkzeugteil (40, 40') relativ zum zweiten Werkzeugteil (41) in Radialrichtung, d. h. senkrecht zur Spindel-Drehachse (29, 39) verschieb­ lich gelagert ist, wobei der erste Werkzeugteil (40, 40') während des Umformens aus einer zum zwei­ ten Werkzeugteil (41) und zu den Spindeln (2, 3) koaxialen Lage in eine zu diesen exzentrische Lage mit einer in Radialrichtung versetzten parallelen Drehachse (49) bringbar ist, wodurch die radial nach innen weisende Oberfläche des Rohlings (5) in Eingriff mit dem zweiten Werkzeugteil (41) bring­ bar ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in wenigstens einer der beiden Spindeln (2, 3) in axial verschieblicher Verstellkegel (23, 33) kon­ zentrisch angeordnet ist und daß der erste Werkzeug­ teil (40, 40') eine zum Verstellkegel (23, 33) pas­ sende konische Gegenfläche (42', 43') aufweist, wo­ bei in der einen Endstellung des Verstellkegels (23, 33), in welcher dieser in die konische Gegenfläche (42', 43') des ersten Werkzeugteils (40, 40') ganz eingefahren ist, letzterer seine zu dem zweiten Werk­ zeugteil (41) und zu den Spindeln (2, 3) koaxiale Lage einnimmt und wobei in der anderen Endstellung des Verstellkegels (23, 33), in welcher dieser um einen vorgebbaren maximalen Weg aus der konischen Gegenfläche (42', 43') ausgefahren ist, der erste Werkzeugteil (40, 40') in seine maximal in Radial­ richtung verschobene exzentrische Lage bringbar ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß gegengleich in beiden Spindeln (2, 3) je ein Ver­ stellkegel (23, 33) angeordnet ist, daß der erste Werkzeugteil (40, 40') zwei entsprechende konische Gegenflächen (42', 43') aufweist und daß die Ver­ stellkegel (23, 33) jeweils mit einer in Einfahr­ richtung in die konischen Gegenflächen (42', 43') wirkenden Kraft vorbelastbar sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraft durch je eine Federanordnung (26, 36) oder Kolben-Zylinder-Einheit erzeugbar ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich­ net, daß die Federanordnungen (26, 36) jeweils durch mehrere Tellerfederpakete gebildet sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Werkzeugteil (40, 40') unterteilt ist in zwei Werkzeughälften (40; 40'), wobei die eine Werkzeughälfte (40) mit der einen Spindel (2) und die andere Werkzeughälfte (40) mit der anderen Spindel (3) verbunden ist und wobei der Rohling (5) bzw. das Werkstück (50) zwi­ schen den beiden Werkzeughälften (40; 40') einspann­ bar ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, wobei mit der Vorrich­ tung ein Rohling (5) mit mindestens einem in Umfangs­ richtung verlaufenden Wandbereich (52) umformbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Werkzeug­ hälften (40; 40') durch axiales Verfahren mindestens einer der Spindeln (2, 3) aus einer voneinander beab­ standeten Stellung unter Zusammenschieben des genann­ ten Wandbereiches (52) des Rohlings (5) aufeinander zu bewegbar sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich­ net, daß der Rohling (5) vor dem Zusammenschieben seines Wandbereiches (52) an der einen der beiden Werkzeughälften (40') halterbar ist und daß diese Werkzeughälfte (40') einen Eindellring (7) radial verschieblich trägt, dessen Innenumfang (72) radial außen unmittelbar vor der Außenseite des genannten Wandbereiches (52) des Rohlings (5) liegt und dessen Außenfläche (70) über die Außenfläche der Werkzeug- . hälfte (40') radial nach außen vorragt, und daß der Eindellring (7) gegen die Kraft eines Rückstellmit­ tels (73) aus einer zum Rohling (5) konzentrischen Lage durch Zustellen einer Drückrolle (6) in eine zum Rohling (5) und zur Werkzeughälfte (40') exzen­ trische Lage verschiebbar ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 14, wobei mit der Vorrichtung als eine von mehreren Umformun­ gen an dem Rohling (5) eine Verzahnung in dessen Außenumfang mittels einer eine entsprechende Nega­ tiv-Verzahnung aufweisenden Drückrolle (6) eindrück­ bar ist und wobei zwischen Spindeln (2, 3) und ver­ zahnte Drückrolle (6) ein Synchrongetriebe einschalt­ bar ist, gekennzeichnet durch eine Steuereinrich­ tung, mittels welcher nach dem Eindrücken der Verzah­ nung bei dann stillstehenden Spindeln (2, 3) und stillstehender verzahnter Drückrolle (6) die Spindel­ position erfaßbar und speicherbar sowie die Drück­ rolle (6) gegen weitere Drehung mechanisch festleg­ bar und das Synchrongetriebe ausschaltbar ist und mittels welcher nach zwischenzeitlicher Ausführung weiterer Umformungen vor dem nächsten Eindrücken einer Verzahnung in einen nachfolgend zu bearbeiten­ den Rohling (5) die Spindeln (2, 3) wieder in die zuvor erfaßte und gespeicherte Position drehbar sind und die Festlegung der verzahnten Drückrolle (6) aufhebbar und das Synchrongetriebe einschaltbar ist.