EP0970765B1 - Verfahren zum Umformen eines Werkstücks durch Drückwalzen - Google Patents

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EP0970765B1
EP0970765B1 EP99112960A EP99112960A EP0970765B1 EP 0970765 B1 EP0970765 B1 EP 0970765B1 EP 99112960 A EP99112960 A EP 99112960A EP 99112960 A EP99112960 A EP 99112960A EP 0970765 B1 EP0970765 B1 EP 0970765B1
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EP
European Patent Office
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forming
preform
tool chuck
cylinder wall
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EP99112960A
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EP0970765A2 (de
EP0970765A3 (de
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Karl-Heinz Köstermeier
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Leifeld Metal Spinning GmbH
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Leifeld Metal Spinning GmbH
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    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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    • B21H5/00—Making gear wheels, racks, spline shafts or worms
    • B21H5/02—Making gear wheels, racks, spline shafts or worms with cylindrical outline, e.g. by means of die rolls
    • B21H5/025—Internally geared wheels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D53/00—Making other particular articles
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    • B21D53/28—Making other particular articles wheels or the like gear wheels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J5/00—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
    • B21J5/06—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor for performing particular operations
    • B21J5/12—Forming profiles on internal or external surfaces
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    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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    • B21K1/00—Making machine elements
    • B21K1/28—Making machine elements wheels; discs
    • B21K1/30—Making machine elements wheels; discs with gear-teeth
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21H—MAKING PARTICULAR METAL OBJECTS BY ROLLING, e.g. SCREWS, WHEELS, RINGS, BARRELS, BALLS
    • B21H7/00—Making articles not provided for in the preceding groups, e.g. agricultural tools, dinner forks, knives, spoons
    • B21H7/18—Making articles not provided for in the preceding groups, e.g. agricultural tools, dinner forks, knives, spoons grooved pins; Rolling grooves, e.g. oil grooves, in articles
    • B21H7/187—Rolling helical or rectilinear grooves

Definitions

  • the invention relates to a method for forming a workpiece by spinning rollers, in particular for producing internal teeth on the workpiece that has a cup-shaped preform axially clamped against a tool chuck and by means of at least a rolling element is pressed onto the tool chuck and the preform rotates relative to the rolling element.
  • the preform is centered radially and on both sides axially clamped so that the radial pressure of the spinning rollers the displaced material in the profile of the tool chuck penetrates and fills it.
  • the invention is therefore based on the object of specifying a method in which, in order to achieve a high-quality workpiece, the deformation resistance of the preform is virtually constant in the region of the inner profile during the pressure rolling.
  • a reliable profiling of the inside of the preform is made achieved according to the invention in that an internal toothing on molded into the cylinder wall area with an axial length which is less than the length of the cylinder wall area, and that the molded internal teeth in a defined Distance to the ground is formed.
  • Spinning rolls from the open side of the preform can be material be moved towards the floor. It is according to the invention a space between the desired internal teeth and provided the floor in which the axially displaced material can be absorbed without an undesirable compression.
  • the at least one rolling element overflows the cylinder wall of the Preform not all the way to the bottom, but stops in a defined one axial distance in front of the floor area.
  • one Transition contour formed with a wall thickness reinforcement becomes.
  • the corner area between the substantially radial extending bottom and the substantially axial Cylinder wall area has the highest bending stress if the molded workpiece, for example, as a gear transmission part is used. Because on the inside of the corner area no defined design of the internal toothing achieved is a reliable high strength by a specially designed transition contour with a wall thickness reinforcement compared to the deformed cylinder wall area.
  • the transition area preferably has a conical contour which tapers from the bottom to the cylinder wall area.
  • the preform is formed by a large number of rolling elements, which are ring-like arranged around the preform and in a cage each are rotatably mounted, the preform can be geometrically maximum number of pressure rollers, rollers or balls on the circumference supported during their rotation and reshaped at the same time become.
  • the reshaping rolling elements circle the preform like a planet, when you touch and reshape them.
  • the preform is expediently in an axial relative movement moved by the ring-shaped rolling element arrangement and thereby pressed onto the spinning or tool chuck by the rolling elements.
  • those stored in the cage can be used Rolling elements are fed radially.
  • the preform by tapered rollers is formed, which is inclined to the axis of rotation of the preform Roll arrangement in a conical outer ring, so can improved centering when inserting the preform into the rolling element arrangement be achieved. Furthermore is by a axial displacement and positioning of the rolling elements with the Cage radial positioning and adjustment of the rolling elements possible.
  • the preform is expediently between two axially movable Drive spindles of a pressure rolling machine clamped, whereby the tool chuck on one of the drive spindles and on the other Drive spindle a centering device are provided, that the preform is first on the drive spindle with the centering device arranged and kept centered and that the drive spindles for clamping the preform on the tool chuck be moved axially against each other. Then she can movement unit formed from the two drive spindles and the preform are used to generate the feed movement, which enables quick clamping and forming.
  • a centering pin is used as the centering device is used, on which the preform with a Hub opening is fitted with a precise fit.
  • the centering pin and the hub opening can be a clearance fit or a form a slight interference fit, thereby ensuring that the preform is first fixed to one drive spindle.
  • the opposite is used to clamp the preform onto the tool chuck Drive spindle axially retracted into the pot, the preform in its bottom area between the two drive spindles is clamped.
  • the two moved against each other Drive spindles form a composite, which preferably then with the workpiece through an axially fixed Forming device driven with the at least one rolling element becomes.
  • the preform is in any case with the open side Forming tool moved d. H. the open side of the preform is the large diameter of those formed by the rolling elements conical receiving opening facing.
  • a device 10 or a forming tool for performing the method according to the invention has a plurality of rollers 11 as rolling elements or spinning rollers in an annular arrangement (in the illustrated embodiment 14 rollers, see Fig. 2), which are in recesses, the in an annular support body or cage 13 of the device 10 are formed, recorded and guided axially and radially are.
  • a fixed outer race or outer ring 14 is inserted in a housing 15 of the device 10 and forms an outer, hardened raceway 16 for the rollers 11, during an inner race through a preform 18 to be formed is formed.
  • the annular support body 13 is via a ball bearing 19 radially and rotatably in the housing 15 of the device 10 stored.
  • An axial bearing 20, for example a needle bearing supports the supporting body 13 axially via a spring device, z. B. in the form of several coil springs 21, on one with the housing 15 z. B. connected by screw housing end part 22 from.
  • Fig. 1 shows the arrangement of the device 10 for rolling Internal toothing in a schematically shown spinning roll machine.
  • the cup-shaped preform 18 is on a centering pin 30, which has a fit with a hub opening 29 the preform 18 forms on a first, right drive spindle 31, which serves as a pressing element, coaxial to its axis of rotation 32 recorded and held.
  • This is the preform 18 with its bottom 33 against the front 34 of the drive spindle 31 created so that the open end 35 of the preform 18 a coaxially arranged, second, left drive spindle 36 points on which a tool chuck 37 with a tooth profile 38 is set.
  • the inner diameter of the preform 18 corresponds approximately the outer diameter of the tool chuck 37.
  • the left drive spindle 36 is axially against the right drive spindle 31 driven until the tool chuck 37 in the Preform 18 is retracted and the bottom 33 of the preform 18 against clamps the right drive spindle 31 (see FIG. 3).
  • the preform 18 By rotating the left drive spindle 36 and / or the right drive spindle 31, the preform 18 in Rotation offset.
  • the combination of left and right drive spindle 36 and 31 and preform 18 clamped between them then in a feed movement in the axial direction through the Device 10 driven (see FIG. 4), the free end 40th of the cylinder wall region 39 at the open end 35 of the preform 18 in the larger diameter of that set by the tapered Rolling elements 11 formed ring immersed and against the rolling elements 11 is pressed.
  • the device 10 or Forming tool on a radially adjustable cross support 45 Press rolling machine attached so that the housing 15 rests and the Rotate rolling elements 11 with their cage 13 about the axis of rotation 32.
  • the pressure rolling machine can also be constructed in such a way that the cross support 45 is axially movable and the axial feed movement of the forming tool 10 with axially stationary drive spindles 31, 36 executes.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Umformen eines Werkstücks durch Drückwalzen, insbesondere zum Herstellen einer Innenverzahnung an dem Werkstück, bei dem eine topfförmige Vorform axial gegen ein Werkzeugfutter gespannt und mittels mindestens einem Wälzkörper an das Werkzeugfutter angedrückt wird und die Vorform relativ zu dem Wälzkörper rotiert.
Bei der spanlosen Herstellung von Innenverzahnungen durch Drückwalzen werden unterschiedliche Verfahren angewendet. So ist in der DE 196 36 567 A1 (vgl. Fig. 4) ein Herstellungsverfahren beschrieben, das als Gleichlaufstrecken bezeichnet werden kann. Dabei wird eine Vorform radial zentriert und durch einen axialen Druck gegen das Werkzeugfutter gespannt. Die Vorschubbewegung der Drückwalzen erfolgt von der Reitstockseite aus, so daß die auf den Außendurchmesser des Werkstückes eingestellten Drückwalzen die Vorform im Außendurchmesser reduzieren und das Material in das Profil am Umfang des Werkzeugfutters drücken und dabei in Axialrichtung auswalzen.
Des weiteren ist in der DE 196 36 567 A1 (vgl. Fig. 5) eine Herstellung einer Innenverzahnung durch radiales Einwalzen beschrieben. Dabei wird die Vorform radial zentriert und an der Bodenseite axial eingespannt, so daß bei einer Radialzustellung der Drückwalzen das verdrängte Material in das Profil des Werkzeugfutters radial und axial eindringt.
Bei einer weiteren Verfahrensvariante (siehe DE 196 36 567 A1, Fig. 6) wird die Vorform radial zentriert und an beiden Seiten axial eingespannt, so daß bei einer Radialzustellung der Drückwalzen das verdrängte Material in das Profil des Werkzeugfutters eindringt und dieses ausfüllt.
Schließlich wird bei einem Gleichlaufstrecken mit axialem Anschlag (siehe DE 196 36 567 A1, Fig. 7) die Vorform radial zentriert und an der Bodenseite der Vorform axial eingespannt. In axialer Richtung ist auf dem Werkzeugfutter ein Anschlag, gegen den das Material beim Drückwalzen fließt und von dem es gestoppt wird, sobald durch die Vorschubbewegung die auf einen Außendurchmesser des Werkstückes eingestellten Drückwalzen von der Reitstockseite gegen die Vorform fahren und das Material verdrängen. Bei diesem Verfahren kann das Material nur in radialer Richtung in das Profil des Werkzeugfutters eindringen und es kann sich gegen den Reibwiderstand der Planfläche des Anschlages im Durchmesser verdicken.
Bei all diesen Verfahren tritt das Problem der radialen Ausbeulungen auf, das durch den gegenseitigen Abstand der Drückwalzen, der sich aufgrund der geometrischen Abmessungen der Drückwalzen mit ihren Lagerungen ergibt, bedingt ist. Die Folge ist eine Wechselbeanspruchung in den Profilen des Werkzeugfutters während der Umformung.
Des weiteren ist allen Verfahren gemeinsam, daß zu Beginn der Umformung der radiale Widerstand des Materials aus der kreisringförmigen Übergangszone zwischen Boden und Wandung der Vorform überwunden werden muß. Hinzu kommt die Abstützung der Wandung der Vorform auf den Zahnspitzen des Werkzeugfutters. Dies hat zur Folge, daß wechselnde Umformkräfte aufgrund des unterschiedlichen Widerstandes während der Umformung der Vorform zu unterschiedlichen Verfestigungen innerhalb der geformten Profile im Werkstück führen. Da gleichbleibende Umformkräfte eine Voraussetzung für gleichbleibende Toleranzstreubreiten am Profil des Werkstückes sind, ist mit einer schwankenden Toleranzstreubreite zu rechnen. Dieses ist ein verfahrensbedingter, gravierender Nachteil bei der Fertigung von genau zu dimensionierenden Werkstücken nach den aufgeführten Verfahren.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, bei dem zum Erzielen eines hochwertigen Werkstückes der Umformwiderstand der Vorform im Bereich des Innenprofils während des Drückwalzens nahezu gleichbleibend ist.
Diese Aufgabe wird bei dem eingangs genannten Verfahren erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Bevorzugte Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben.
Eine zuverlässige Profilierung der Innenseite der Vorform wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß eine Innenverzahnung an dem Zylinderwandbereich mit einer axialen Länge eingeformt wird, die geringer ist als die Länge des Zylinderwandbereichs, und daß die eingeformte Innenverzahnung in einem definierten Abstand zum Boden ausgebildet wird. Bei dem erfindungsgemäßen Drückwalzen von der offenen Seite der Vorform her kann Material in Richtung des Bodens verschoben werden. Es wird erfindungsgemäß ein Freiraum zwischen der gewünschten Innenverzahnung und dem Boden vorgesehen, in welches das axial verdrängte Material ohne eine unerwünschte Stauchung aufgenommen werden kann. Der mindestens eine Wälzkörper überläuft dabei die Zylinderwand der Vorform nicht ganz bis zum Boden, sondern stoppt in einem definierten axialen Abstand vor dem Bodenbereich. Bei einer durchgehenden axialen Ausbildung des Außenprofiles an dem Werkzeugfutter kann beispielsweise ein ausreichender Freiraum vorgesehen werden. Alternativ kann auch eine spezielle ringförmige Nut an dem Werkzeugfutter angrenzend an den Boden der eingespannten Vorform angeordnet sein. Es ist so sichergestellt, daß eine geforderte axiale Länge der Innenverzahnung zuverlässig an dem Werkstück drückgewalzt werden kann.
Weiterhin ist es nach der Erfindung bevorzugt, daß in einem Eckbereich zwischen dem Boden und dem Zylinderwandbereich eine Übergangskontur mit einer Wanddickenverstärkung ausgebildet wird. In dem Eckbereich zwischen dem im wesentlichen radial verlaufenden Boden und dem im wesentlichen axial verlaufenden Zylinderwandbereich besteht die höchste Biegebelastung, wenn das geformte Werkstück beispielsweise als ein Verzahnungsgetriebeteil eingesetzt wird. Da an der Innenseite des Eckbereichs keine definierte Ausgestaltung der Innenverzahnung erreicht wird, wird eine zuverlässige hohe Festigkeit durch eine speziell ausgebildete Übergangskontur mit einer Wanddickenverstärkung gegenüber dem verformten Zylinderwandbereich erreicht. Der Übergangsbereich weist vorzugsweise eine konische Kontur auf, welche sich vom Boden zum Zylinderwandbereich hin verjüngt.
Wenn gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante die Vorform durch eine Vielzahl von Wälzkörper umgeformt wird, welche ringartig um die Vorform angeordnet und in einem Käfig jeweils drehbar gelagert sind, kann die Vorform durch die geometrisch maximale Anzahl von Drückwalzen, -rollen oder -kugeln am Umfang während ihrer Drehung abgestützt und gleichzeitig umgeformt werden. Die umformenden Wälzkörper umkreisen die Vorform planetenförmig, wenn sie diese berühren und umformen.
Beim bekannten Drückwalzen wird durch die separate Lagerung und Ansteuerung der Achsen aufgrund des Axialversatzes der Walzen immer eine Walze den Formgebungsprozeß beginnen, wodurch es zwangsläufig zur Auslenkung des Werkzeugs kommt, bis weitere axial versetzte Walzen zum Einsatz kommen. Dies hat zur Folge, daß durch diese wechselseitige Auslenkung des Umformwerkzeuges eine gleichmäßige Belastung und eine Selbstzentrierung nicht möglich ist. Hingegen wird bei dieser Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens die Kraft symmetrisch über einen Außenring eines Lagers auf alle Walzen gleichmäßig übertragen. Alle Walzen greifen gleichzeitig in den Umformprozeß ein. Dabei kann sich das innenliegende Werkzeug selbständig zentrieren und wird gleichmäßig belastet.
Zweckmäßigerweise wird die Vorform in einer axialen Relativbewegung durch die ringförmige Wälzkörperanordnung bewegt und dabei von den Wälzkörpern an das Drück- oder Werkzeugfutter angedrückt. Alternativ dazu können die in dem Käfig gelagerten Wälzkörper radial zugestellt werden.
Wenn in bevorzugter Weise die Vorform durch kegelige Wälzrollen umgeformt wird, die in zur Rotationsachse der Vorform geneigter Anordnung in einem konischen Außenring abrollen, so kann eine verbesserte Zentrierung beim Einführen der Vorform in die Wälzkörperanordnung erzielt werden. Des weiteren ist durch eine axiale Verschiebung und Positionierung der Wälzkörper mit dem Käfig eine radiale Positionierung und Einstellung der Wälzkörper möglich.
Zweckmäßigerweise wird die Vorform zwischen zwei axial bewegbaren Antriebsspindeln einer Drückwalzmaschine eingespannt, wobei an einer der Antriebsspindeln das Werkzeugfutter und an der anderen Antriebsspindel eine Zentriereinrichtung vorgesehen sind, daß die Vorform zunächst an der Antriebsspindel mit der Zentriereinrichtung angeordnet und zentriert gehalten wird und daß zum Einspannen der Vorform an dem Werkzeugfutter die Antriebsspindeln axial gegeneinander verfahren werden. Dann kann die aus den beiden Antriebsspindeln und der Vorform gebildete Bewegungseinheit zur Erzeugung der Vorschubbewegung verfahren werden, wodurch ein schnelles Spannen und Umformen gegeben ist.
Es ist dabei bevorzugt, daß als Zentriereinrichtung ein Zentrierzapfen verwendet wird, auf welchem die Vorform mit einer Nabenöffnung paßgenau aufgesteckt wird. Der Zentrierzapfen und die Nabenöffnung können dabei eine Spielpassung oder eine leichte Preßpassung bilden, wodurch sichergestellt wird, daß die Vorform zunächst an der einen Antriebsspindel fixiert ist. Zum Einspannen der Vorform an dem Werkzeugfutter wird die gegenüberliegende Antriebsspindel axial in den Topf eingefahren, wobei die Vorform in ihrem Bodenbereich zwischen den beiden Antriebsspindeln eingespannt wird. Die beiden gegeneinander verfahrenen Antriebsspindeln bilden einen Verbund, welcher vorzugsweise dann mit dem Werkstück durch eine axial feststehende Umformeinrichtung mit dem zumindest einem Wälzkörper gefahren wird.
Die Vorform wird dabei in jedem Fall mit der offenen Seite zum Umformwerkzeug hin bewegt, d. h. die offenen Seite der Vorform ist dem großen Durchmesser der von den Wälzkörpern gebildeten kegeligen Aufnahmeöffnung zugewandt.
Durch die Vielzahl der Walzen ist der Abstand der Walzen zueinander auf ein Minimum reduziert. Dadurch wird die radiale Ausbeulung der Vorform und damit die Wechselbeanspruchung an den Profilen des Werkzeugfutters auf ein Minimum reduziert und eine gleichmäßige Werkstoffverfestigung wird erzielt.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1:
in einer Schnittansicht eine Teildarstellung einer Drückwalzmaschine mit einer Vorrichtung zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer Ladestellung;
Fig. 2:
in einer Schnittansicht quer zu einer Maschinenrotationsachse die Vorrichtung der Fig. 1;
Fig. 3:
in einer Schnittansicht die Vorrichtung der Fig. 1 mit einer an einem Werkzeug eingespannten Vorform;
Fig. 4:
in einer Ansicht gemäß Fig. 3 die Vorrichtung in einer Betriebsstellung beim Umformen der Vorform;
Fig. 5:
in einer Schnittansicht eine Vorform, an der eine Innenverzahnung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden soll; und
Fig. 6:
in einer Schnittansicht ein Werkstück mit einer Innenverzahnung, die durch Umformung der in Fig. 5 dargestellten Vorform hergestellt worden ist.
Eine Vorrichtung 10 oder ein Umformwerkzeug zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens (siehe insbesondere Fig. 1 bis 3) weist eine Vielzahl von Walzen 11 als Wälzkörper oder Drückrollen in einer ringförmigen Anordnung auf (im dargestellten Ausführungsbeispiel 14 Walzen, siehe Fig. 2), die in Ausnehmungen, die in einem ringförmigen Tragkörper oder Käfig 13 der Vorrichtung 10 ausgebildet sind, aufgenommen und axial und radial geführt sind. Ein feststehender äußerer Laufring oder Außenring 14 ist in einem Gehäuse 15 der Vorrichtung 10 eingesetzt und bildet eine äußere, gehärtete Laufbahn 16 für die Walzen 11, während eine innere Laufbahn durch eine umzuformende Vorform 18 gebildet wird. Der ringförmige Tragkörper 13 ist über ein Kugellager 19 radial und drehbar in dem Gehäuse 15 der Vorrichtung 10 gelagert. Ein Axiallager 20, beispielsweise ein Nadellager, stützt den Tragkörper 13 axial über eine Federeinrichtung, z. B. in Form von mehreren Schraubenfedern 21, an einem mit dem Gehäuse 15 z. B. durch Verschraubung verbundenen Gehäuseabschlußteil 22 ab.
Fig. 1 zeigt die Anordnung der Vorrichtung 10 zum Einwalzen einer Innenverzahnung in einer schematisch dargestellten Drückwalzmaschine. Die topfförmige Vorform 18 wird auf einem Zentrierzapfen 30, welcher eine Passung mit einer Nabenöffnung 29 der Vorform 18 bildet, an einer ersten, rechten Antriebsspindel 31, welche die als Andrückelement dient, koaxial zu deren Rotationsachse 32 aufgenommen und gehalten. Dabei wird die Vorform 18 mit ihrem Boden 33 gegen die Frontseite 34 der Antriebsspindel 31 angelegt, so daß das offene Ende 35 der Vorform 18 zu einer koaxial angeordneten, zweiten, linken Antriebsspindel 36 weist, an der ein Werkzeugfutter 37 mit einem Verzahnungsprofil 38 festgelegt ist. Der Innendurchmesser der Vorform 18 entspricht in etwa dem Außendurchmesser des Werkzeugfutters 37. Die linke Antriebsspindel 36 wird axial gegen die rechte Antriebsspindel 31 gefahren, bis das Werkzeugfutter 37 in die Vorform 18 eingefahren ist und den Boden 33 der Vorform 18 gegen die rechte Antriebsspindel 31 festspannt (siehe Fig. 3). Durch rotatorischen Antrieb der linken Antriebsspindel 36 und/oder der rechten Antriebsspindel 31 wird die Vorform 18 in Drehung versetzt. Der Verbund aus linker und rechter Antriebsspindel 36 und 31 sowie dazwischen geklemmmter Vorform 18 wird dann in einer Vorschubbewegung in axialer Richtung durch die Vorrichtung 10 gefahren (siehe Fig. 4), wobei das freie Ende 40 des Zylinderwandbereichs 39 am offenen Ende 35 der Vorform 18 in den größeren Durchmesser des von den kegelig eingestellten Wälzkörpern 11 gebildeten Ringes eintaucht und gegen die Wälzkörper 11 gedrückt wird. Dabei wird während der axialen Vorschubbewegung der Zylinderwandbereich 39 vom offenen Ende 35 der Vorform 18 her im Durchmesser reduziert (siehe Fig. 4), so daß durch das Walzen die Vertiefungen am Verzahnungsprofil 38 des Werkzeugfutters 37 durch Material des Zylinderwandbereichs 39 gefüllt werden und das Innenprofil oder die Innenverzahnung 41 (siehe Fig. 6) hergestellt wird. Die Länge der Vorschubbewegung oder des Vorschubweges 42 ist dann erreicht, wenn die Innenverzahnung 41 oder das Innenprofil im aus der Vorform 18 gebildeten Werkstück 43 in der gewünschten Länge 44 gebildet worden ist, wobei ein definierter Abstand 46 oder Freiraum zum Boden 33 eingehalten wird. Weiter ist zwischen dem Boden 33 und der eingeformten Innenverzahnung 41 an dem Zylinderwandbereich 39 eine Übergangskontur 47 mit einer Wanddickenverstärkung ausgebildet, durch welche eine gezielte Versteifung des hochbelasteten Eckbereichs des Werkstücks 43 gewährleistet ist.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Vorrichtung 10 bzw. das Umformwerkzeug an einem radial zustellbaren Quersupport 45 der Drückwalzmaschine befestigt, so daß das Gehäuse 15 ruht und die Wälzkörper 11 mit ihrem Käfig 13 um die Rotationsachse 32 rotieren. Die Drückwalzmaschine kann auch derart aufgebaut sein, daß der Quersupport 45 axial verfahrbar ist und die axiale Vorschubbewegung des Umformwerkzeugs 10 bei axial ruhenden Antriebsspindeln 31, 36 ausführt.
Am Ende der Vorschubbewegung, d. h. nach dem Umformen der Vorform 18 und dem Herstellen des Innenprofils oder der Innenverzahnung 41 wird ein Ausstoßer 46, der in der linken Antriebsspindel 36 angeordnet ist, mit einer axialen Druckkraft beaufschlagt (Kraftwirkung in Fig. 4 nach rechts). Während der axialen Rückbewegung der beiden Antriebsspindeln 31, 36 wird das fertigbearbeitete Werkstück 43 aus dem Umformwerkzeug 10 gefahren und von der linken Antriebsspindel 36 bzw. dem Werkzeugfutter 37 abgeschoben, sobald die linke Antriebsspindel 36 ihre Ausgangsposition erreicht hat und die rechte Antriebsspindel 31 sich von der linken Antriebsspindeln 36 weg in ihre Ausgangslage weiter zurückbewegt. Das Werkstück 43 wird durch einen Abstreifer 47 von der rechten Antriebsspindel 31 geschoben. Ein neuer Verfahrenszyklus zum Herstellen des nächsten Werkstückes kann beginnen.

Claims (8)

  1. Verfahren zum Umformen eines Werkstücks (43) durch Drückwalzen, insbesondere zum Herstellen einer Innenverzahnung (41) an dem Werkstück (43), bei dem eine topfförmige Vorform (18) axial gegen ein Werkzeugfutter (37) gespannt und beidseitig eingespannt wird, mittels mindestens einem Wälzkörper (11) an das Werkzeugfutter (37) angedrückt wird und relativ zu dem Wälzkörper (11) rotiert, wobei der zumindest eine Wälzkörper (11) zu Beginn der Umformung gegen einen Zylinderwandbereich (39) der Vorform (18) angedrückt wird und in axialer Relativbewegung über den Zylinderwandbereich (39) in Umformkontakt mit diesem geführt wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Wälzkörper (11) vom offenen Ende (35) der Vorform (18) zum Boden (33) der Vorform (18) hin in Umformkontakt geführt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß eine Innenverzahnung (41) an dem Zylinderwandbereich (39) mit einer axialen Länge (44) eingeformt wird, die geringer ist als die Länge des Zylinderwandbereichs (39), und daß die eingeformte Innenverzahnung (41) in einem definierten Abstand (46) zum Boden (33) ausgebildet ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß in einem Eckbereich zwischen dem Boden (33) und dem Zylinderwandbereich (39) eine Übergangskontur (47) mit einer Wanddickenverstärkung ausgebildet wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Vorform (18) durch eine Vielzahl von Wälzkörpern (11) umgeformt wird, welche ringartig um die Vorform (18) angeordnet und in einem Käfig (13) jeweils drehbar gelagert sind.
  5. Verfahren nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Vorform (18) in einer axialen Relativbewegung durch die ringförmige Anordnung der Wälzkörper (11) bewegt und dabei von den Wälzkörpern (11) an das Werkzeugfutter (37) angedrückt wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Vorform (18) durch kegelige Wälzrollen (11) umgeformt wird, die in zur Rotationsachse (32) der Vorform (18) geneigter Anordnung in einem konischen Außenring (14) abrollen.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Vorform (18) zwischen zwei axial bewegbaren Antriebsspindeln (31, 36) einer Drückwalzmaschine eingespannt wird, wobei an einer der Antriebsspindeln (36) das Werkzeugfutter (37) und an der anderen Antriebsspindel (31) eine Zentriereinrichtung vorgesehen sind,
    daß die Vorform (18) zunächst an der Antriebsspindel (36) mit der Zentriereinrichtung angeordnet und zentriert gehalten wird und
    daß zum Einspannen der Vorform (18) an dem Werkzeugfutter (37) die Antriebsspindeln (31, 36) axial gegeneinander verfahren werden.
  8. Verfahren nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet, daß als Zentriereinrichtung ein Zentrierzapfen (30) verwendet wird, auf welchem die Vorform (18) mit einer Nabenöffnung (29) paßgenau aufgesteckt wird.
EP99112960A 1998-07-09 1999-07-05 Verfahren zum Umformen eines Werkstücks durch Drückwalzen Expired - Lifetime EP0970765B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

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