EP1341625A1 - Verfahren zum drückwalzen sowie drückwalzvorrichtung - Google Patents

Verfahren zum drückwalzen sowie drückwalzvorrichtung

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EP1341625A1
EP1341625A1 EP01994612A EP01994612A EP1341625A1 EP 1341625 A1 EP1341625 A1 EP 1341625A1 EP 01994612 A EP01994612 A EP 01994612A EP 01994612 A EP01994612 A EP 01994612A EP 1341625 A1 EP1341625 A1 EP 1341625A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
stop element
preform
tool mandrel
tool
mandrel
Prior art date
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Granted
Application number
EP01994612A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1341625B1 (de
Inventor
Wolfgang RÖMPP
Thomas Rupke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Leifeld Metal Spinning GmbH
Original Assignee
Leico GmbH and Co Werkzeugmaschinenbau
Leifeld Metal Spinning GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Leico GmbH and Co Werkzeugmaschinenbau, Leifeld Metal Spinning GmbH filed Critical Leico GmbH and Co Werkzeugmaschinenbau
Publication of EP1341625A1 publication Critical patent/EP1341625A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1341625B1 publication Critical patent/EP1341625B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21H—MAKING PARTICULAR METAL OBJECTS BY ROLLING, e.g. SCREWS, WHEELS, RINGS, BARRELS, BALLS
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a method for the pressure rolling of a workpiece with an inner profile, in which a preform of the workpiece is clamped to a tool mandrel, which is provided in its longitudinal direction with an outer profile, for shaping the inner profile, a relative movement between the tool mandrel and a forming tool by one Longitudinal axis of the tool mandrel coinciding axis of rotation is performed, the forming tool, the material of the preform clamped on the tool mandrel is molded into the outer profile of the tool mandrel, and the preform with its end face facing the tool mandrel bears against a stop element at least during the molding of the preform into the outer profile. Furthermore, the invention relates to a pressure rolling device according to the preamble of claim 9.
  • the above-mentioned method for pressure rolling and a pressure rolling device suitable for carrying out the method is known for example from DE 196 36 567 AI or DE 198 30 816 C2.
  • a preform of the workpiece is clamped to a tool mandrel with the aid of an axially movable pressure element.
  • An outer profile is formed on the lateral surface of the tool mandrel, which is complementary to the inner profile, for example a straight toothing, a helical toothing, a spline profile or the like, is formed.
  • a relative movement is carried out between the tool mandrel and a shaping tool, for example a shaping roller, about a rotation axis coinciding with the longitudinal axis of the tool mandrel, so that material of the preform clamped on the tool mandrel is molded or pressed into the outer profile of the tool mandrel.
  • a shaping tool for example a shaping roller
  • the forming tool can also be moved radially, ie transversely to the axis of rotation, and / or axially, ie parallel to the axis of rotation.
  • the invention is based on the object of developing the method mentioned at the beginning and the spinning-rolling device mentioned at the beginning in such a way that tool wear and the risk of tool breakage is further reduced and avoided as far as possible.
  • the object is achieved by a method having the features of claim 1 and in particular by the fact that the stop element, which is pre-stressed on the preform during molding, exerts a defined torque on the preform to produce a defined torsional stress acting on the preform in the circumferential direction thereof. Furthermore, the object is achieved by a pressure rolling device with the features according to claim 9.
  • the invention was based on the finding that, in addition to the forming forces, torsional forces act on the preform during the pressure rolling, which torsion forces can lead to the preform twisting about the axis of rotation. Furthermore, it was recognized that the resulting torsional forces can be absorbed and supported with a stop element, so that the torsional forces distributed over the tool toothing act on the tool mandrel and the load on the individual tool teeth of the outer profile is correspondingly reduced.
  • the invention now proposes to exert a torque on the preform, at least during the molding, by means of the stop element in the circumferential direction of the preform targeted torsional stresses arise there.
  • the torque exerted by the stop element is dimensioned such that the resulting torsional stresses at least approximately compensate for the torsional forces generated on the preform during molding, so that despite the molding, the preform is at most slightly twisted or twisted.
  • twisting can also be specifically increased in order, for example, to achieve better shaping of helical teeth.
  • the torsional forces generated during the pressure rolling in the preform are compensated, so that the forming forces occurring at the tool toothing of the outer profile of the tool mandrel are lower, consequently the tool toothing is subjected to comparatively low loads and accordingly wears out less quickly or less prone to tool breakage than when using the known method.
  • the stop element For a defined generation of the torque, it is proposed in a development of the invention to move the stop element relative to the tool mandrel. If the tool mandrel and thus the preform is set in rotation to generate the relative movement of the tool mandrel to the forming tool, the likewise rotating stop element is operated at a correspondingly lower or higher speed in order to generate the desired counter torque. If, on the other hand, the relative movement between the tool mandrel and the forming tool is generated by a circumferential movement of the forming tool, the stop element is slightly rotated with respect to the tool mandrel in order to generate the desired torque on the preform.
  • the preform is simultaneously clamped against the stop element when clamping on the tool mandrel, so that the preform is clamped in the axial direction at the beginning of the molding process and the stop element generate a corresponding torque on the preform at the beginning of the pressure rolling can.
  • the torsional forces caused by the forming tool during molding are comparatively low near this end face, while they increase with increasing distance from the forming tool from the clamping point.
  • the torque generated by the stop element in the circumferential direction of the preform is preferably regulated in dependence on known forming parameters such as the material, the degree of forming and the like.
  • a sleeve-shaped stop element which has an inner profile with which the stop element is brought into engagement with a section of the outer profile formed on the tool mandrel .
  • the stop element is rotated relative to the tool mandrel about the axis of rotation in such a way that the stop element lies with its inner profile under prestress on the outer profile of the tool mandrel.
  • the stop element not only specifically generates a torque in the circumferential direction of the preform, but at the same time supports the tool toothing of the outer profile of the tool mandrel during molding, thereby preventing the tool toothing from breaking out on the outer profile of the tool mandrel, particularly in the case of high forming forces.
  • the pretensioning force generated by the stop element in the longitudinal direction of the preform during insertion to increase the closer the forming tool is moved to the stop element. In this way it is achieved that the material flowing in the axial direction is supported and deflected in the radial direction so that the tool toothing on the outer profile of the tool mandrel is also completely filled with material near the stop element.
  • the invention relates to a pressure rolling device which is designed in particular to carry out the method according to the invention.
  • a tool mandrel with an outer profile for shaping the preform, a forming tool and a stop element are also provided.
  • an actuating device is provided on the press-rolling device according to the invention, by means of which the stop element can be adjusted in the circumferential direction of the preform about the axis of rotation relative to the tool mandrel. With the aid of the actuating device, the stop element can be adjusted relative to the tool mandrel in order to set the offset of the stop element to the preform clamped on the tool mandrel that is required to generate the torque.
  • the actuating device has a drive unit which is coupled to the stop element by a transmission element in order to rotate the stop element about the axis of rotation.
  • a drive unit which is coupled to the stop element by a transmission element in order to rotate the stop element about the axis of rotation.
  • an electrically controlled servo motor or a hydraulic motor for example, is used as the drive unit, with which the desired rotary movement of the stop element can be set.
  • a brake unit are used, which in a rotationally driven tool mandrel brakes the stop element driven or carried along by the tool mandrel in order to generate the torque.
  • a toothed belt is used as the transmission element, which meshes with a pinion provided on the drive unit and with a toothing formed on the stop element.
  • a gearwheel which is in engagement with the drive pinion of the drive unit is used as a transmission element, which in turn is in engagement with a toothing formed on the stop element.
  • a single gearwheel, for example, is used as the gear unit, which couples the drive pinion of the drive unit directly to the toothing formed on the stop element.
  • the gear unit it is also possible to design the gear unit as a step-down or step-up gear, which is constructed from a plurality of gearwheels, which may also be switchable.
  • At least one guide pin provided on the stop element or on the tool mandrel is used as the actuating device, which is guided in a groove formed on the tool mandrel or on the stop element.
  • the groove is designed so that the stop element at one Movement along the tool mandrel performs a rotational movement with respect to the tool mandrel, whereby the desired torsional stress is generated in the preform clamped on the tool mandrel.
  • the groove can be designed obliquely or also curved.
  • a spring arrangement coupling the stop element to the tool mandrel, the spring force of which acts in the circumferential direction of the stop element in such a way that the spring force becomes linear or increasing with increasing rotation of the stop element relative to the spring arrangement progressively increases.
  • the use of a spring arrangement as an actuating device is particularly advantageous when the tool mandrel is set in rotation, whereby the stop element which bears against the preform under tension is carried along. If torsion stresses form on the preform during the pressure rolling, the stop element is deflected against the force of the spring arrangement with respect to the tool mandrel.
  • the pressure rolling device In order to prevent the preform from slipping with respect to the stop element during the pressure rolling, it is further proposed in a preferred embodiment of the pressure rolling device to roughen, knurl or provide a toothing that comes into contact with the preform when the preform is clamped engages with the preform.
  • Figure 1 is a sectional view of a first embodiment of a pressure rolling device with an adjustable stop element.
  • FIG. 2 shows a sectional view of a second exemplary embodiment of a press-rolling device similar to the first exemplary embodiment, in which the stop element has an internal toothing which engages with the external toothing of a tool mandrel;
  • Fig. 3 is a sectional view of that shown in Fig. 2
  • Fig. 4 is a sectional view of a third embodiment of a pressure rolling device in which a guide pin engaging in a groove is used as the actuating device for the stop element;
  • Fig. 5 is a plan view of the groove with the guide pin guided therein.
  • FIG. 1 shows a sectional view of a first exemplary embodiment of a pressure rolling device 10.
  • the pressure rolling device 10 has a tool mandrel 11, the end of which is not shown is flanged to a rotary drive of the pressure rolling device 10 in a known manner.
  • an external toothing 12 serving as tool toothing is formed on the outer peripheral surface thereof, with which, as will be explained later, the desired inner profile is formed in the workpiece concerned.
  • a centering mandrel 13 projects from the tool mandrel 11 concentrically with its axis of rotation R from the end face of the tool mandrel 11.
  • the centering mandrel 13 serves to align and center a pressure element 14 which can be moved in the axial direction of the axis of rotation R between a release position in which it is spaced from the end face of the tool mandrel 11 and a clamping position in which the pressure element 14 is a preform 15 clamped and secured on the end face of the tool mandrel 11.
  • the pressure-rolling device 10 has a sleeve-shaped stop element 16 which is pushed onto the tool mandrel 11 and which, at its end facing away from the pressure element 14, bears against pressure bolts 17 of a clamping device, not shown, accommodated in a housing 18, for example a plate spring arrangement.
  • the stop element 16 has a section 19 of larger inner diameter, with which the stop element 16 can be pushed over the external toothing 12 formed on the tool mandrel 11 without the stop element 16 coming into contact with the external toothing 12.
  • a toothing, not shown, is formed on the end face 20 of the stop element 16, the purpose of which will be explained later.
  • the end face 20 of the stop element 16 merges into a conically widening jacket section 21, which in turn ends in a cylindrical section of the stop element 16.
  • a plurality of rolling elements 22 are used as the forming tool, which are supported evenly distributed on an outer ring 24 held in a tool carrier 23.
  • the rolling elements 22 are inclined at a predetermined angle with respect to the axis of rotation R of the tool mandrel 11, the angles of inclination of the rolling elements 22 roughly corresponding to the cone angle with which the conically expanded jacket section 21 of the stop element 16 extends with respect to the axis of rotation R.
  • the rolling elements 22 are secured in a known manner with the aid of a supporting body 25 with holding elements 26 screwed thereon against falling out of the tool carrier 23.
  • a toothing 27 is formed near the pressure bolt 17 on the outer circumference of the stop element 16 and engages with a toothed belt 28 of an actuating device, shown in broken lines.
  • the toothed belt 28 is in turn engaged with a drive pinion (not shown) of a servomotor of the actuating device.
  • the pressure element 14 is first moved into its release position and then the preform 15, which may be pot-shaped, is pushed onto the tool mandrel 11. Then the pressing element 14 is moved into its clamping position, in which it presses the preform 15 against the end face of the tool mandrel 11, the preform 15 simultaneously coming into contact with the end face of its pot-shaped edge section on the end face 20 of the stop element 16 and this against the force the tensioning device, not shown.
  • the tool mandrel 11 is then set in rotation together with the stop element 16 and the pressing element 14, while at the same time the tool carrier 23 is moved starting from the pressing element 14 in the direction of the stop element 16 along the axis of rotation R.
  • the rolling elements 22 of the tool carrier 23 come into contact with the preform 15, the material of the preform 15 being pressed into the external toothing 12 of the tool mandrel 11 in such a way that that the internal toothing is formed in the preform 15.
  • the stop element 16 resting on the end face of the preform 15 at least partially prevents axial flow of the material of the preform 15 in the direction of the axis of rotation R, so that the material flows into the external toothing 12 of the tool mandrel 11 by the pressing force of the rolling elements 22.
  • the stop element 16 is arranged displaceably and can be displaced against the force of the clamping device, not shown.
  • the forming forces caused by the rolling bodies 22 lead to the formation of torsional stresses in the preform 15.
  • the stop element 16 is now rotated by the actuating device with the aid of the toothed belt 28 with respect to the pressing element 14 about the axis of rotation R in such a way that the torsional forces generated in the preform 15 by the pressure rolling are counteracted by the counteracting torque and the counteracting torsional stresses caused thereby are at least partially compensated for.
  • the toothing formed on the end face 20 of the stop element 16, which is in engagement with the end face of the preform 15, prevents the stop element 16 from slipping with respect to the preform 15.
  • the stop element 16 thus causes a counter-torque which is caused by the rolling elements 22 counteracts caused twisting of the preform 15, so that an excessive load on the portions of the external toothing 12, in particular near the end face of the preform 15 is prevented.
  • the counter torque generated by the actuating device which is transmitted to the preform 15 by the stop element 16, is likewise increased linearly or, if necessary, also progressively by the control of the servomotor, not shown.
  • a cup-shaped preform 15 was used.
  • FIGS. 2 and 3 show an alternative exemplary embodiment of a pressure rolling device 30, the structure of which essentially corresponds to the structure of the pressure rolling device 10, so that identical components are identified with identical reference numerals.
  • the only difference between the pressure rolling device 30 and the previously described pressure rolling device 10 is the stop element 31 used.
  • the stop element 31 essentially corresponds to the stop element 16 described above, but with an internal toothing 33 on the section 32 of larger diameter is formed which is complementary to the external toothing 12 formed on the tool mandrel 11 and is in engagement therewith, as shown in FIG. 3, when the stop element 31 bears against the preform 15.
  • the pressure rolling device 30 has an actuating device which, with the aid of the toothed belt 28, can rotate the stop element 31 about the axis of rotation R relative to the pressure element 14. In this embodiment, however, a relative rotation of the stop element 31 to the pressing element 14 is only possible to the extent that the teeth 12 and 33 which are in engagement with one another allow it.
  • the stop element 31 in the pressure rolling device 30 therefore additionally fulfills the task of generating support forces on the individual teeth of the external toothing 12 of the tool mandrel 11, which support the individual teeth of the external toothing 12 during the pressure rolling, while the stop element 31 simultaneously has a corresponding torque on the preform 15 causes twisting of the preform 15 is at least partially prevented during the pressure rolling.
  • a third embodiment of a pressure rolling device 14 according to the invention is disclosed.
  • the structure of the pressure rolling device 40 also essentially corresponds to the structure of the pressure rolling device 10, so that identical components are identified with identical reference numerals.
  • the only difference between the pressure-rolling device 40 and the pressure-rolling device 10 is the stop element 41 used and the actuating device 42 used together with the stop element 41.
  • the actuating device 42 has a plurality of guide pins 43, which are distributed uniformly over the circumference of the stop element 41, from which only one guide pin 43 can be seen in FIG. 4 for reasons of illustration.
  • Each guide pin 43 protrudes radially inward into the central bore of the sleeve-shaped stop element 41 into one of several adjusting grooves 45 formed on the lateral surface of the tool mandrel 44.
  • the adjusting grooves 45 run at an angle ⁇ obliquely to the longitudinal direction of the axis of rotation R, so that when the stop element 41 is displaced along the tool mandrel 44, the stop element 41 through the in the guide grooves 43 accommodated in the adjusting grooves 45 is rotated about the axis of rotation R.
  • the axial elongation of the preform 15 in the direction of the axis of rotation R causes the stop element 41 to be displaced against the force of the clamping device, not shown. Due to the displacement of the stop element 41 along the tool mandrel 44, the stop element 41 is rotated relative to the pressing element 14 by the guide pins 43 which are in engagement with the adjusting grooves 45, so that corresponding torsional stresses occur on the preform 15, which counteract the torsional forces caused during the pressure rolling ,
  • the adjusting grooves 45 run in a curve, so that with increasing axial displacement of the stop element 41, the counter-torque generated by this increases correspondingly disproportionately.

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Description

Verfahren zum Drückwalzen sowie Drückwalzvorrichtung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Drückwalzen eines Werkstücks mit Innenprofil, bei dem eine Vorform des Werkstücks an einen Werkzeugdorn gespannt wird, der in seiner Längsrichtung mit einem Außenprofil versehen ist, zum Ausformen des Innenprofils eine Relativbewegung zwischen dem Werkzeugdorn und einem Umformwerkzeug um eine mit der Längsachse des Werkzeugdorns zusammenfallende Rotationsachse ausgeführt wird, wobei das Umformwerkzeug das Material der am Werkzeugdorn gespannten Vorform in das Außenprofil des Werkzeugdorns eingeformt wird, und die Vorform mit ihrer zum Werkzeugdorn gerichteten Stirnseite zumindest während • des Einformens der Vorform in das Außenprofil an einem Anschlagelement anliegt. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Drückwalzvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 9.
Das eingangs genannte Verfahren zum Drückwalzen sowie eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Drückwalzvorrichtung ist beispielsweise aus der DE 196 36 567 AI oder der DE 198 30 816 C2 bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren wird eine Vorform des Werkstücks an einen Werkzeugdorn mit Hilfe eines axial beweglichen Andrückelements gespannt. An der Mantelfläche des Werkzeugdorns ist ein Außenprofil ausgebildet, das komplementär zu dem zu fertigenden Innen- profil, beispielsweise einer Geradverzahnung, einer Schrägverzahnung, einem Keilwellenprofil oder Ähnlichem, ausgebildet ist. Zum Ausformen des Innenprofils wird eine Rela- tivbewegung zwischen dem Werkzeugdorn und einem Umformwerkzeug, beispielsweise einer Umformrolle, um eine mit der Längsachse des Werkzeugdorns zusammenfallende Rotationsachse ausgeführt, so dass Material der am Werkzeugdorn gespannten Vorform in das Außenprofil des Werkzeugdorns eingeformt bzw. eingedrückt wird. Gegebenenfalls kann das Umformwerkzeug zusätzlich radial, d.h. quer zur Rotationsachse, und/oder axial, d.h. parallel zur Rotationsachse, bewegt werden.
Damit das Material der Vorform während des Drückwalzvorganges nicht in axialer Richtung der Rotationsachse fließt, sondern in radialer Richtung umgelenkt wird und das Außenprofil des Werkzeugdorns ausfüllt, wird sowohl in der DE 196 36 567 AI als auch in der DE 198 30 816 C2 vorgeschlagen, ein Anschlagelement zu verwenden, an dem die auf den Werkzeugdorn gespannte Vorform mit ihrer einen Stirnseite anliegt. Durch die von dem Anschlagelement während des Einformens erzeugte axiale Gegenkraft wird die axiale Längung des Werkstücks verlangsamt, so dass mehr Material in das Außenprofil des Werkzeugdorns fließen kann. Dies wiederum bewirkt, dass sich die Belastung auf die Werkzeugzähne des Außenprofils durch die axiale Umformkraft verringert.
Mit diesem bekannten Verfahren, bei dem ein Anschlagelement eingesetzt wird, kann Werkzeugverschleiß und Werkzeugbruch bereits in hohem Maße reduziert werden.
Der Erfindung liegt die A u f g a b e zugrunde, das eingangs genannte Verfahren und die eingangs genannte DrückwalzVorrichtung so weiterzubilden, dass Werkzeugver- schleiß und auch die Gefahr des Werkzeugbruchs weiter vermindert und möglichst vermieden wird.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen nach Anspruch 1 und insbesondere dadurch gelöst, dass das unter Vorspannung an der Vorform während des Einformens anliegende Anschlagelement zum Erzeugen einer in Umfangsrichtung der Vorform an dieser wirkenden, definierten Torsionsspannung ein definiertes Drehmoment auf die Vorform ausübt. Des Weiteren wird die Aufgabe durch eine DrückwalzVorrichtung mit den Merkmalen nach Anspruch 9 gelöst.
Bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens und der Drückwalzvorrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Der Erfindung lag die Erkenntnis zugrunde, dass während des Drückwalzens zusätzlich zu den Umformkräften an der Vorform Torsionskräfte angreifen, die zu einem Verwinden der Vorform um die Rotationsachse führen können. Des Weiteren wurde erkannt, dass mit einem Anschlagelement die entstehenden Torsionskräfte aufgenommen und abgestützt werden können, so dass die Torsionskräfte über die Werkzeug erzahnung verteilt am Werkzeugdorn angreifen und die Belastung auf die einzelnen Werkzeugzähne des Außenprofils entsprechend verringert ist.
Die Erfindung schlägt nun vor, durch das Anschlagelement zumindest während des Einformens auf die Vorform ein Drehmoment auszuüben, durch das in Umfangsrichtung der Vorform an dieser gezielt TorsionsSpannungen entstehen. Beispielsweise ist das vom Anschlagelement ausgeübte Drehmoment dabei so bemessen, dass die entstehenden Torsionsspannungen die während des Einformens an der Vorform entstehenden Torsionskräfte zumindest annähernd ausgleichen, so dass trotz des Einformens die Vorform allenfalls geringfügig verdrillt bzw. tordiert ist. Es kann aber auch eine Verdrillung gezielt verstärkt werden, um etwa eine bessere Ausformung einer Schrägverzahnung zu erreichen.
Durch das vom Anschlagelement verursachte, definierte Drehmoment werden die während des Drückwalzens entstehenden Torsionskräfte in der Vorform ausgeglichen, so dass die an der Werkzeugverzahnung des Außenprofils des Werkzeugdorns auftretenden Umformkräfte geringer sind, folglich die Werkzeugverzahnung vergleichsweise geringen Belastungen ausgesetzt ist und entsprechend weniger schnell verschleißt bzw. weniger zu Werkzeugbruch neigt als bei Verwendung des bekannten Verfahrens.
Zur definierten Erzeugung des Drehmomentes wird bei einer Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, das Anschlagelement relativ zum Werkzeugdorn zu bewegen. Wird zur Erzeugung der Relativbewegung des Werkzeugdorns zum Umformwerkzeug der Werkzeugdorn und damit die Vorform in Rotation versetzt, wird das gleichfalls rotierende Anschlagelement mit einer entsprechend geringeren oder höheren Drehzahl betrieben, um das gewünschte Gegendrehmoment zu erzeugen. Wird dagegen die Relativbewegung zwischen dem Werkzeugdorn und dem Umformwerkzeug durch eine umlaufende Bewegung des Umformwerkzeuges erzeugt, wird das Anschlagelement bezüglich des Werkzeugdorns leicht verdreht, um das gewünschte Drehmoment an der Vorform zu erzeugen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird die Vorform beim Spannen am Werkzeugdorn gleichzeitig auch gegen das Anschlagelement gespannt, so dass bereits zu Beginn des Einformens die Vorform entsprechend in axialer Richtung eingespannt ist und schon zu Beginn des Drückwalzens das Anschlagelement ein entsprechendes Drehmoment an der Vorform erzeugen kann.
Alternativ ist es möglich, das Anschlagelement erst zu einem späteren Zeitpunkt mit der Vorform in Berührung zu bringen, so dass das Umformwerkzeug die Vorform zunächst axial auf die gewünschte Länge ausformt, bevor das Anschlagelement zum Einsatz kommt.
Da die Vorform üblicherweise nahe ihrer einen Stirnseite am Werkzeugdorn gehalten ist, sind die durch das Umformwerkzeug während des Einformens verursachten Torsionskräfte nahe dieser Stirnseite vergleichsweise gering, während sie mit zunehmendem Abstand des Umformwerkzeuges von der Einspannstelle zunehmen. Um eine besonders gleichmäßige Belastung der Werkzeugverzahnung während des gesamten Umformvorganges zu gewährleisten, wird bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens deshalb zusätzlich vorgeschlagen, das vom Anschlagelement in Umfangsrichtung der Vorform erzeugte Drehmoment zu erhöhen, je näher das Umformwerkzeug an das Anschlagelement heranbewegt ist. Auf diese Weise wird erreicht, dass die während des Umformens bei der Relativbewegung des Umformwerkzeuges bezüglich des Werkzeugdorns in Richtung des Anschlagelementes zunehmenden Torsionskräfte durch Erhöhen des vom Anschlagelement verursachten Gegendrehmomentes auf einem zulässigen Maß gehalten werden. Bei dieser Ausführungsform des Verfahrens wird ferner vorgeschlagen, das vom Anschlagelement erzeugte Drehmoment mit geringer werdendem Abstand des Umformwerkzeuges zum Anschlagelement linear oder auch progressiv zu erhöhen, um die vom Anschlagelement erzeugte Torsionsspannung gezielt an die während des Einformens entstehenden Torsionskräfte anpassen zu können.
Das vom Anschlagelement in Umfangsrichtung der Vorform erzeugte Drehmoment wird vorzugsweise in Abhängigkeit bekannter Umformparameter wie dem Werkstoff, dem Umformgrad und Ähnlichem geregelt.
Bei der Erzeugung bestimmter Innenprofile am Werkstück, beispielsweise bei der Fertigung von Innen-Schrägverzahnun- gen, wird ferner vorgeschlagen, ein hülsenförmiges Anschlagelement zu verwenden, das ein Innenprofil aufweist, mit dem das Anschlagelement mit einem Abschnitt des am Werkzeugdorn ausgebildeten Außenprofils in Eingriff gebracht wird. Während, des Einformens wird das Anschlagelement relativ zum Werkzeugdorn um die Rotationsachse derart gedreht, dass das Anschlagelement mit seinem Innenprofil unter Vorspannung am Außenprofil des Werkzeugdorns anliegt. In diesem Fall wird mit dem Anschlagelement nicht nur in Umfangsrichtung der Vorform gezielt ein Drehmoment erzeugt, sondern gleichzeitig die Werkzeugverzahnung des Außenprofils des Werkzeugdorns während des Einformens abgestützt, wodurch insbesondere bei hohen Umformkräften ein Ausbrechen der Werkzeugverzahnung am Außenprofil des Werkzeugdorns verhindert wird.
Bei einer weiter bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird ferner vorgeschlagen, die in Längsrichtung der Vorform vom Anschlagelement erzeugte Vorspannkraft während Einfor- mens zu erhöhen, je näher das Umformwerkzeug an das Anschlagelement heranbewegt ist. Auf diese Weise wird erreicht, dass das in axialer Richtung fließende Material abgestützt und in radialer Richtung umgelenkt wird, damit die Werkzeugverzahnung am Außenprofil des Werkzeugdorns auch nahe dem Anschlagelement vollständig mit Material ausgefüllt wird.
Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung eine Drückwalzvorrichtung, die insbesondere zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgelegt ist. Bei der erfindungsgemäßen Drückwalzvorrichtung, wie sie im Patentanspruch 9 angegeben ist, ist gleichfalls ein Werkzeugdorn mit einem Außenprofil zum Ausformen der Vorform, ein Umformwerkzeug sowie ein Anschlagelement vorgesehen. Zur Erzeugung des Drehmomentes an der Vorform ist an der erfindungsgemäßen Drückwalzvorrichtung eine Betätigungseinrichtung vorgesehen, durch welche das Anschlagelement in Umfangsrichtung der Vorform um die Rotationsachse relativ zum Werkzeugdorn verstellbar ist. Mit Hilfe der Betätigungseinrichtung kann das Anschlagelement relativ zum Werkzeugdorn verstellt werden, um den zur Erzeugung des Drehmomentes gewünschten Versatz des Anschlagelementes zu der am Werkzeugdorn gespannten Vorform einzustellen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Drückwalzvorrichtung weist die Betätigungseinrichtung eine Antriebseinheit auf, die durch ein Übertragungselement mit dem Anschlagelement gekoppelt ist, um das Anschlagelement um die Rotationsachse zu rotieren. Als Antriebseinheit wird hierzu beispielsweise ein elektrisch angesteuerter Servomotor oder auch ein Hydraulikmotor eingesetzt, mit dem die gewünschte Drehbewegung des Anschlagelementes eingestellt werden kann. Alternativ kann als Betätigungseinrichtung auch eine Brems- einheit eingesetzt werden, die bei einem rotatorisch angetriebenen Werkzeugdorn das vom Werkzeugdorn mitangetriebene bzw. mitgeführte Anschlagelement zur Erzeugung des Drehmomentes gezielt abbremst.
Als Übertragungselement wird bei einer bevorzugten Weiterbildung der Ausführungsform ein Zahnriemen verwendet, der mit einem an der Antriebseinheit vorgesehenen Ritzel und mit einer am Anschlagelement ausgebildeten Verzahnung in Eingriff steht. Durch die Verwendung des Zahnriemens ist es möglich, bereits bestehende Drückwalzvorrichtung ohne großen Aufwand nachzurüsten. Darüber hinaus besteht auch die Möglichkeit, das Anschlagelement, so fern gewünscht, von der Antriebseinheit ohne großen Aufwand zu entkoppeln.
Alternativ wird als Übertragungselement ein mit dem Antriebsritzel der Antriebseinheit in Eingriff stehendes Zahnrad eine Getriebeeinheit verwendet, die ihrerseits mit einer am Anschlagelement ausgebildeten Verzahnung in Eingriff steht. Als Getriebeeinheit wird beispielsweise ein einziges Zahnrad verwendet, das das Antriebsritzel der Antriebseinheit unmittelbar mit der am Anschlagelement ausgebildeten Verzahnung koppelt. Alternativ ist es auch möglich, die Getriebeeinheit als Unter- oder Übersetzungsgetriebe auszubilden, das aus mehreren, gegebenenfalls auch schaltbaren Zahnrädern aufgebaut ist.
Bei einer alternativen Ausführungsform der Drückwalzvorrichtung wird als Betätigungseinrichtung mindestens ein am Anschlagelement oder am Werkzeugdorn vorgesehener Führungs- zapfen verwendet, der in einer am Werkzeugdorn oder am Anschlagelement ausgebildeten Nut geführt ist. Die Nut ist dabei so ausgebildet, dass das Anschlagelement bei einer Verschiebung entlang dem Werkzeugdorn eine rotatorische Bewegung bezüglich des Werkzeugdorns ausführt, wodurch in der am Werkzeugdorn gespannten Vorform die gewünschte Torsionsspannung erzeugt wird.
Die Nut kann bei dieser Ausführungsform der Betätigungseinrichtung schräg oder auch kurvenförmig ausgebildet sein.
Des Weiteren wird bei einer dritten möglichen Ausführungsform der Drückwalzvorrichtung vorgeschlagen, als Betätig- tungseinrichtung, eine das Anschlagelement mit dem Werkzeugdorn koppelnde Federanordnung zu verwenden, deren Federkraft in Umfangsrichtung des Anschlagelementes derart wirkt, dass die Federkraft mit zunehmender Verdrehung des Anschlagelementes relativ zur Federanordnung linear oder progressiv zunimmt. Die Verwendung einer Federanordnung als Betätigungseinrichtung ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der Werkzeugdorn in Rotation versetzt wird, wobei das unter Vorspannung an der Vorform anliegende Anschlagelement mitgenommen wird. Kommt es während des Drückwalzens zur Bildung von Torsionsspannungen an der Vorform wird das Anschlagelement gegen die Kraft der Federanordnung bezüglich des Werkzeugdorns ausgelenkt. Mit zunehmender Verdrehung des Anschlagelementes relativ zur Federanordnung nimmt jedoch die Federkraft linear bzw. progressiv zu, so dass mit zunehmender durch das Drückwalzen erzeugter Torsionsspannung in der Vorform auch das vom Anschlagelement erzeugte Gegendrehmoment zunimmt. Durch die Verwendung der Federanordnung als Betätigungseinrichtung wird also ein unmittelbar von den tatsächlich wirkenden Umformbedingungen abhängiges Gegendrehmoment vom Anschlagelement erzeugt, durch das die gewünschten Gegentorsionsspannungen entstehen, α Um die in axialer Richtung des Werkzeugdorns wirkenden Vorspannkräfte des Anschlagelementes variieren zu können, wird ferner vorgeschlagen, das Anschlagelement in Längsrichtung des Werkzeugdorns verschieblich zu lagern, und durch eine Spannvorrichtung in Richtung des freien Endes des Werkzeugdorns vorspannbar zu gestalten. Dadurch ist es möglich, entsprechend den tatsächlichen Umformbedingungen während des Drückwalzens die VorSpannkräfte des Anschlagelementes in axialer Richtung einzustellen.
Um ein Durchrutschen der Vorform bezüglich des Anschlagelementes während des Drückwalzens zu verhindern, wird bei einer bevorzugten Ausführungsform der DrückwalzVorrichtung ferner vorgeschlagen, die mit der Vorform in Berührung kommende Stirnseite des Anschlagelementes aufzurauhen, zu rändeln oder mit einer Verzahnung zu versehen, die beim Einspannen der Vorform mit der Vorform in Eingriff kommt.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand dreier Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
Fig. 1 eine Schnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer Drückwalzvorrichtung mit einem verstellbaren Anschlagelement;
Fig. 2 eine Schnittansicht eines zum ersten Aus- führungsbeispiel ähnlichen zweiten Ausführungsbeispiels einer DrückwalzVorrichtung, bei der das Anschlagelement eine mit der Außenverzahnung eines Werkzeugdorns in Eingriff stehende Innenverzahnung aufweist; Fig. 3 eine Schnittansicht der in Fig. 2 gezeigten
Drückwalzvorrichtung entlang der Schnittlinie A-A in Fig. 2;
Fig. 4 eine Schnittansicht eines dritten Ausführungsbeispiels einer Drückwalz orrichtung, bei der als Betätigungseinrichtung für das Anschlagelement ein in eine Nut eingreifender Führungszapfen verwendet wird; und
Fig. 5 eine Draufsicht auf die Nut mit darin geführtem Führungszapfen.
Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht eines ersten Ausführungsbeispiels einer Drückwalzvorrichtung 10. Die Drückwalzvorrichtung 10 weist einen Werkzeugdorn 11 auf, dessen nicht dargestelltes Ende in bekannter Weise an einem Rotationsantrieb der Drückwalzvorrichtung 10 angeflanscht ist. Am in Fig. 1 rechts dargestellten freien Ende des Werkzeugdorns 11 ist an dessen Außenumfangsfläche eine als Werkzeugverzahnung dienende Außenverzahnung 12 ausgebildet, mit der, wie später noch erläutert wird, das gewünschte Innenprofil im betreffenden Werkstück ausgeformt wird.
Vom Werkzeugdorn 11 steht konzentrisch zu dessen Rotationsachse R ein Zentrierdorn 13 von der Stirnseite des Werkzeugdorns 11 ab. Der Zentrierdorn 13 dient zum Ausrichten und Zentrieren eines Andrückelementes 14, das in axialer Richtung der Rotationsachse R zwischen einer Freigabestellung, in der es beabstandet zur Stirnseite des Werkzeugdorns 11 angeordnet ist, und einer Spannstellung bewegt werden kann, in der das Andrückelement 14 eine Vorform 15 an der Stirnseite des Werkzeugdorns 11 verspannt und sichert. Des Weiteren weist die Drückwalzvorrichtung 10 ein auf den Werkzeugdorn 11 aufgeschobenes, hülsenförmiges Anschlagelement 16 auf, das an seinem dem Andrückelement 14 abgewandten Ende an Druckbolzen 17 einer in einem Gehäuse 18 aufgenommenen, nicht dargestellten Spannvorrichtung, beispielsweise einer Tellerfederanordnung, anliegt.
Am anderen Ende des Anschlagelementes 16 weist das Anschlagelement 16 einen Abschnitt 19 größeren Innendurchmessers auf, mit dem das Anschlagelement 16 über die am Werkzeugdorn 11 ausgebildete Außenverzahnung 12 geschoben werden kann, ohne dass das Anschlagelement 16 mit der Außenverzahnung 12 in Berührung kommt. An der Stirnseite 20 des Anschlagelementes 16 ist eine nicht dargestellte Verzahnung ausgebildet, deren Zweck später noch erläutert wird. Die Stirnseite 20 des Anschlagelementes 16 geht in einen sich kegelförmig erweiternden Mantelabschnitt 21 über, der seinerseits in einen zylindrischen Abschnitt des Anschlagelementes 16 ausläuft.
Als Umformwerkzeug werden bei der dargestellten Drückwalz- Vorrichtung 10 mehrere Wälzkörper 22 verwendet, die sich gleichmäßig verteilt an einem in einem Werkzeugträger 23 gehaltenen Außenring 24 abstützen. Die Wälzkörper 22 verlaufen unter einem vorgegebenen Winkel bezüglich der Rotationsachse R des Werkzeugdorns 11 geneigt, wobei die Neigungswinkel der Wälzkörper 22 in etwa dem Kegelwinkel entsprechen, mit dem der kegelförmig erweiterte Mantelabschnitt 21 des Anschlagelementes 16 bezüglich der Rotationsachse R verläuft. Die Wälzkörper 22 sind in bekannter Weise mit Hilfe eines Tragkörpers 25 mit daran angeschraubten Halteelementen 26 gegen Herausfallen aus dem Werkzeugträger 23 gesichert. An Stelle des gezeigten Umformwerkzeuges kann beispielsweise auch eine einzelne Drückrolle verwendet werden. Wie Fig. 1 ferner zu entnehmen ist, ist nahe der Druckbolzen 17 am Außenumfang des Anschlagelementes 16 eine Verzahnung 27 ausgebildet, die mit einem gestrichelt dargestellten Zahnriemen 28 einer Betätigungseinrichtung in Eingriff steht. Der Zahnriemen 28 steht seinerseits mit einem nicht dargestellten Antriebsritzel eines Stellmotors der Betätigungseinrichtung in Eingriff. Mit Hilfe des Zahnriemens 28 der Betätigungseinrichtung ist es möglich, das Anschlagelement 16, das unter einer Vorspannung von gegebenenfalls mehreren 100 kN an der Stirnseite der Vorform 15 anliegt und diese gegen das Andrückelement 14 drückt, bezüglich des Andrückelementes 14 in Umfangsrichtung der Vorform 15 zu verdrehen.
Zum Drückwalzen wird zunächst das Andrückelement 14 in seine Freigabestellung bewegt und anschließend die gegebenenfalls topfförmig tiefgezogene Vorform 15 auf den Werkzeugdorn 11 aufgeschoben. Anschließend wird das Andrückelement 14 in seine Spannstellung bewegt, in der es die Vorform 15 gegen die Stirnseite des Werkzeugdorns 11 drückt, wobei die Vorform 15 gleichzeitig mit der Stirnseite ihres topfförmigen Randabschnittes an der Stirnseite 20 des Anschlagelementes 16 zur Anlage kommt und dieses gegen die Kraft der nicht dargestellten Spanneinrichtung verlagert. Anschließend wird der Werkzeugdorn 11 gemeinsam mit dem Anschlagelement 16 und dem Andrückelement 14 in Drehung versetzt, während gleichzeitig der Werkzeugträger 23 ausgehend vom Andrückelement 14 in Richtung des Anschlagelementes 16 entlang der Rotationsachse R bewegt wird. Dabei kommen die Wälzkörper 22 des Werkzeugträgers 23 mit der Vorform 15 in Berührung, wobei das Material der Vorform 15 in die Außenverzahnung 12 des Werkzeugdorns 11 derart gedrückt wird, dass die Innenverzahnung in der Vorform 15 ausgebildet wird. Während des DrückwalzVorganges verhindert das an der Stirnseite der Vorform 15 anliegende Anschlagelement 16 zumindest teilweise ein axiales Fließen des Materials der Vorform 15 in Richtung der Rotationsachse R, so dass das Material durch die Drückkraft der Wälzkörper 22 in die Außenverzahnung 12 des Werkzeugdorns 11 fließt. Um dennoch ein axiales Fließen des Materials zu ermöglichen, ist das Anschlagelement 16 verschieblich angeordnet und kann gegen die Kraft der nicht dargestellten Spannvorrichtung verlagert werden.
Durch die von den Wälzkörpern 22 verursachten Umformkräfte, kommt es zur Ausbildung von Torsionsspannungen in der Vorform 15. Je weiter das Umformwerkzeug mit seinen Wälzkörpern 22 vom Andrückelement 14 wegbewegt ist, führen die Umformkräfte aufgrund des zunehmenden Abstandes der betreffenden Umformstelle zum Einspannpunkt zu einer kontinuierlichen Zunahme der TorsionsSpannungen in der Vorform 15.
Um ein zu starkes Tordieren der Vorform 15 zu vermeiden, wird nun das Anschlagelement 16 von der Betätigungseinrichtung mit Hilfe des Zahnriemens 28 bezüglich des Andrückelementes 14 um die Rotationsachse R so verdreht, dass die in der Vorform 15 durch das Drückwalzen entstehenden Torsionskräfte durch das entgegenwirkende Drehmoment und die dadurch verursachten entgegenwirkenden Torsionsspannungen zumindest teilweise ausgeglichen werden. Dabei verhindert die an der Stirnseite 20 des Anschlagelementes 16 ausgebildete Verzahnung, die mit der Stirnseite der Vorform 15 in Eingriff steht, ein Durchrutschen des Anschlagelementes 16 bezüglich der Vorform 15. Das Anschlagelement 16 bewirkt also ein Gegendrehmoment, das der durch die Wälzkörper 22 verursachten Verdrillung der Vorform 15 entgegenwirkt, so dass eine übermäßige Belastung der Abschnitte der Außenverzahnung 12, insbesondere nahe der Stirnseite der Vorform 15 verhindert wird.
Da die durch das Drückwalzen entstehenden Torsionskräfte mit zunehmendem Abstand des Umformwerkzeuges, d.h. der Wälzkörper 22, vom Andrückelement 14 zunehmen, wird das von der Betätigungseinrichtung erzeugte Gegendrehmoment, das durch das Anschlagelement 16 auf die Vorform 15 übertragen wird, gleichfalls linear oder, so fern dies erforderlich ist, auch progressiv durch die Steuerung des nicht dargestellten Stellmotors erhöht.
Bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel der DrückwalzVorrichtung 10 wurde eine topfförmig ausgebildete Vorform 15 verwendet. Alternativ ist es auch möglich, anfänglich eine Ronde am Werkzeugdorn 11 einzuspannen, die durch eine entsprechend gestaltete Drückrolle zunächst in eine Topfform gewalzt wird.
In den Figuren 2 und 3 ist ein alternatives Ausführungsbei- spiel einer Drückwalzvorrichtung 30 gezeigt, deren Aufbau im Wesentlichen dem Aufbau der Drückwalzvorrichtung 10 entspricht, so dass identische Bauteile mit identischen Bezugszeichen bezeichnet sind. Der einzige Unterschied der Drückwalzvorrichtung 30 zu der zuvor beschriebenen DrückwalzVorrichtung 10 besteht in dem verwendeten Anschlagelement 31.
Das Anschlagelement 31 entspricht im Wesentlichen dem zuvor beschriebenen Anschlagelement 16, wobei jedoch an dem Abschnitt 32 größeren Durchmessers eine Innenverzahnung 33 ausgebildet ist, die komplementär zu der am Werkzeugdorn 11 ausgebildeten Außenverzahnung 12 ausgebildet ist und mit dieser in Eingriff steht, wie Fig. 3 zeigt, wenn das Anschlagelement 31 an der Vorform 15 anliegt. Auch bei dem zweiten Ausführungsbeispiel weist die Drückwalzvorrichtung 30 eine Betätigungseinriσhtung auf, die mit Hilfe des Zahnriemens 28 das Anschlagelement 31 relativ zum Andrückelement 14 um die Rotationsachse R verdrehen kann. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist jedoch ein relatives Verdrehen des Anschlagelementes 31 zum Andrückelement 14 nur so weit möglich, als es die miteinander in Eingriff stehenden Verzahnungen 12 und 33 zulassen. Das Anschlagelement 31 erfüllt folglich bei der Drückwalzvorrichtung 30 zusätzlich die Aufgabe, an den einzelnen Zähnen der Außenverzahnung 12 des Werkzeugdorns 11 Stützkräfte zu erzeugen, die die einzelnen Zähne der Außenverzahnung 12 beim Drückwalzen abstützen, während das Anschlagelement 31 gleichzeitig ein entsprechendes Drehmoment an der Vorform 15 bewirkt, durch das ein Verdrillen der Vorform 15 während des Drückwalzens zumindest teilweise verhindert ist.
In den Figuren 4 und 5 ist ein drittes Ausführungsbeispiel einer DrückwalzVorrichtung 14 nach der Erfindung offenbart. Der Aufbau der DrückwalzVorrichtung 40 entspricht gleichfalls im Wesentlichen dem Aufbau der Drückwalzvorrichtung 10, so dass identische Bauteile mit identischen Bezugszeichen bezeichnet sind. Einziger Unterschied der Drückwalzvorrichtung 40 gegenüber der Drückwalzvorrichtung 10 besteht in dem verwendeten Anschlagelement 41 und der gemeinsam mit dem Anschlagelement 41 verwendeten Betätigungseinrichtung 42. So weist die Betätigungseinrichtung 42 mehrere, gleichmäßig über den Umfang des Anschlagelementes 41 verteilte, an diesem befestigte Führungszapfen 43 auf, von denen in Fig. 4 aus Darstellungsgründen nur ein Führungszapfen 43 zu sehen ist. Jeder Führungszapfen 43 ragt radial nach innen in die Zentralbohrung des hülsenförmigen Anschlagelementes 41 in eine von mehreren an der Mantelfläche des Werkzeugdorns 44 ausgebildeten Stellnuten 45.
Wie Fig. 5 zeigt, in der eine der Stellnuten 45 in Draufsicht gezeigt ist, verlaufen die Stellnuten 45 unter einem Winkel α schräg zur Längsrichtung der Rotationsachse R, so dass bei einem Verschieben des Anschlagelementes 41 entlang des Werkzeugdorns 44 das Anschlagelement 41 durch die in den Stellnuten 45 aufgenommenen Führungszapfen 43 um die Rotationsachse R verdreht wird.
Wird nun während des Drückwalzens die Vorform 15 axial gelängt, bewirkt die axiale Längung der Vorform 15 in Richtung der Rotationsachse R eine Verlagerung des Anschlagelementes 41 gegen die Kraft der nicht dargestellten Spannvorrichtung. Durch die Verlagerung des Anschlagelementes 41 entlang dem Werkzeugdorn 44 wird das Anschlagelement 41 durch die mit den Stellnuten 45 in Eingriff stehenden Führungszapfen 43 relativ zu dem Andrückelement 14 verdreht, so dass an der Vorform 15 entsprechende TorsionsSpannungen entstehen, die den während des Drückwalzens verursachten Torsionskräften entgegenwirken.
Bei einer Abwandlung des in den Fig. 4 und 5 gezeigten Ausführungsbeispiels verlaufen die Stellnuten 45 kurvenförmig, so dass mit zunehmender axialer Verschiebung des Anschlagelementes 41 das von diesem erzeugte Gegendrehmoment entsprechend überproportional zunimmt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Drückwalzen eines Werkstücks mit Innenprofil, bei dem
- eine Vorform (15) des Werkstücks an einen Werkzeugdorn (11; 44) gespannt wird, der in seiner Längsrichtung mit einem Außenprofil ( 12 ) versehen ist,
- zum Ausformen des Innenprofils eine Relativbewegung zwischen dem Werkzeugdorn (11; 44) und einem Umformwerkzeug ( 22 ) um eine mit der Längsachse des Werkzeugdorns (11; 44) zusammenfallende Rotationsachse (R) ausgeführt wird, wobei das Umformwerkzeug (22) das Material der am Werkzeugdorn (11; 44) gespannten Vorform (15) in das Außenprofil (12) des Werkzeugdorns (11; 44) einformt, und
- die Vorform (15) mit ihrer zum Werkzeugdorn (11; 44) gerichteten Stirnseite zumindest während des Einformens der Vorform (15) in das Außenprofil (12) an einem Anschlagelement (16; 31; 41) anliegt, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass das unter Vorspannung an der Vorform (15) während des Einformens anliegende Anschlagelement (16; 31; 41) zum Erzeugen einer in Umfangsrichtung der Vorform (15) an dieser wirkenden, definierten Torsionsspannung ein definiertes Drehmoment auf die Vorform (15) ausübt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass das Anschlagelement (16; 31; 41) zum Erzeugen des Drehmomentes relativ zum Werkzeugdorn (11; 44) bewegt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e , dass die Vorform (15) beim Spannen am Werkzeugdorn (11; 44) gleichzeitig gegen das Anschlagelement (16; 31; 41) gespannt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass das Umformwerkzeug (22) während des Einformens eine Relativbewegung bezüglich des Werkzeugdorns (11; 44) entlang der Rotationsachse ( 1 ) in Richtung des Anschlagelementes (16; 31; 41) erfährt und dass das vom Anschlagelement (16; 31; 41) in Umfangsrichtung der Vorform (15) erzeugte Drehmoment erhöht wird, je näher das Umformwerkzeug (22) an das Anschlagelement (16; 31; 41) heranbewegt ist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e , dass das Drehmoment mit geringer werdendem Abstand des Umformwerkzeugs (22) zum Anschlagelement (16; 31; 41) linear oder progressiv erhöht wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass das vom Anschlagelement (16; 31; 41) in Umfangsrichtung der Vorform (15) erzeugte Drehmoment in Abhängigkeit vom Werkstoff und/oder in Abhängigkeit vom Umformgrad und/oder in Abhängigkeit vom Widerstandsmoment der Vorform (15) geregelt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass ein hülsenförmiges Ansσhlagelement (31) mit einem Innenprofil (33) verwendet wird, mit dem das Anschlagelement (31) mit einem Abschnitt des Außenprofils (12) des Werkzeugdorns (11; 44) vor dem Einformen oder während des Einformens in Eingriff gebracht wird, und dass das Anschlagelement (31) derart relativ zum Werkzeugdorn (11; 44) um die Rotationsachse (R) gedreht wird, dass das Anschlagelement (31) mit seinem Innenprofil (33) unter Vorspannung am Außenprofil (12) des Werkzeugdorns (11; 44) anliegt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass das Umformwerkzeug ( 22 ) während des Einformens eine Relativbewegung bezüglich des Werkzeugdorns (11; 44) entlang der Rotationsachse (R) in Richtung des Anschlagelements (16; 31; 41) erfährt und dass die in Längsrichtung der Vorform (15) vom Anschlagelement (16; 31; 41) erzeugte Vorspannkraft erhöht wird, je näher das Umformwerkzeug (22 ) an das Anschlagelement (16; 31; 41) heranbewegt ist.
9. Drückwalzvorrichtung, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8, mit
- einem Werkzeugdorn (11; 44), an dem ein Außenprofil ( 12 ) zum Ausformen eines Innenprofils an einer
Vorform (15) ausgebildet ist,
- einem Umformwerkzeug (22) zum Einformen von Material der Vorform (15) in das Außenprofil (12) während eines Drückwalzvorganges, wobei der Werkzeugdorn (11; 44) und das Umformwerkzeug (22) relativ zueinander um eine mit der Längsrichtung des Werkzeugdorns (11; 44) zusammenfallende Rotationsachse (R) rotierbar sind, und
- einem am Werkzeugdorn (11; 44) vorgesehenen Anschlagelement (16; 31; 41), an dem die Vorform (15) zumindest während des Drückwalzens anliegt, dadurch g e k e n n z e i c h n e t,
- dass das Anschlagelement (16; 31; 41) gegenüber dem Werkzeugdorn verdrehbar gelagert ist und
- dass an der DrückwalzVorrichtung (10; 30; 40) eine Betätigungseinrichtung vorgesehen ist, welche mit dem Anschlagelement (16); 31; 41) derart zusammenwirkt, dass das Anschlagelement (16; 31, 41) beim Drückwalzen an der Vorform (15) ein Drehmoment ausübt.
10. DrückwalzVorrichtung nach Anspruch 9, dadurch g e k e nn z e i c h n e t, dass die Betätigungseinrichtung eine Antriebseinheit aufweist, die durch ein Übertragungselement (28) zum Rotieren des Anschlagelementes (16) um die Rotationsachse (R) mit dem Anschlagelement (16) gekoppelt ist.
11. DrückwalzVorrichtung nach Anspruch 10, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass das Übertragungselement ein Zahnriemen (28) ist, der mit einem an der Antriebseinheit vorgesehenen Ritzel und mit einer am Anschlagelement (16) ausgebildeten Verzahnung (27) in Eingriff steht.
12. Drückwalzvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass das Übertragungselement ein mit dem Antriebsritzel der Antriebseinheit in Eingriff stehendes Zahnrad einer Getriebeeinheit ist und dass die aus mindestens einem Zahnrad gebildete Getriebeeinheit mit einer am Anschlagelement ausgebildeten Verzahnung in Eingriff steht.
13. Drückwalzvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch g e k e n n z e i c h n e , dass die Betätigungseinrichtung mindestens einen am Anschlagelement (41) oder am Werkzeugdorn (41) vorgesehenen Führungszapfen (43) aufweist, der in einer am Werkzeugdorn (44) oder am Anschlagelement (41) ausgebildeten Nut (45) derart geführt ist, dass das Anschlagelement (41) bei einer Verschiebung entlang dem Werkzeugdorn (44) eine rotatorische Bewegung bezüglich des Werkzeugdorns (44) ausführt.
14. DrückwalzVorrichtung nach Anspruch 13, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Nut (45) schräg oder kurvenförmig bezüglich der Verschieberiehtung des Anschlagelementes (41) verläuft.
15. DrückwalzVorrichtung nach Anspruch 9, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass die Betätigungseinrichtung eine das Anschlagelement mit dem Werkzeugdorn koppelnde Federanordnung aufweist, deren Federkraft in Umfangsrichtung des Anschlagelementes derart wirkt, dass die Federkraft mit zunehmender Verdrehung des Anschlagelementes relativ zur Federanordnung linear oder progressiv zunimmt.
16. Drückwalzvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass das Anschlagelement (16; 31; 41) in Längsrichtung des Werkzeugdorns (11; 44) verschieblich gelagert und durch eine Spannvorrichtung (17) in Richtung des freien Endes des Werkzeugdorns (11; 44) vorspannbar ist.
17. DrückwalzVorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch g e k e n n z e i c h n e , dass das am Werkzeugdorn (11) ausgebildete Außenprofil (12) eine Geradverzahnung oder eine Schrägverzahnung ist und dass das Anschlagelement (31) eine entsprechend gestaltete Innenverzahnung (33) aufweist, mit der das Anschlagelement (31) mit der am Werkzeugdorn (11) ausgebildeten Außenverzahnung (12) in Eingriff bringbar ist.
18. DrückwalzVorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 17, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass das Anschlagelement (16; 31; 41) an seiner mit der Vorform (15) in Berührung kommenden Stirnseite (20) aufgerauht, gerändelt oder verzahnt ist.
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004011178A1 (de) * 2004-03-08 2005-09-29 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Substraten
EP2127775B1 (de) 2008-05-26 2010-02-24 Repkon Machine and Tool Industry & Trade Ltd. Verfahren zur Fertigung von Werkstücken und Drückwalzmaschine dazu
CN102105240A (zh) * 2008-07-29 2011-06-22 利普肯机械和工具工业贸易有限公司 用于由预成形件制造或加工工件、特别是用于一体成形内轮廓或内齿部的装置和方法
CN102000729A (zh) * 2010-10-18 2011-04-06 哈尔滨工业大学 卧式旋压机的重型芯模支撑装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2443585C2 (de) * 1974-09-12 1986-08-21 Bohner & Köhle GmbH & Co, 7300 Eßlingen Mitnahmevorrichtung an einer Fließdrückmaschine zum Mitnehmen eines rohrförmigen Werkstücks
DE19636567C2 (de) * 1996-09-09 2001-07-26 Leico Werkzeugmaschb Gmbh & Co Verfahren zum Drückwalzen eines Getriebeteiles mit einer Innenverzahnung
DE19731055A1 (de) * 1997-07-19 1999-01-21 Dynamit Nobel Ag Vorrichtung und Verfahren zum Einformen einer Rillenstruktur in ein rohrförmiges Werkstück
DE19830816C2 (de) * 1998-05-07 2000-05-31 Leico Werkzeugmaschb Gmbh & Co Verfahren zum Drückwalzen und Drückwalzvorrichtung

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO0247843A1 *

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Publication number Publication date
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WO2002047843A1 (de) 2002-06-20
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DE50106479D1 (de) 2005-07-14

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