EP1341625B1 - Method for roller spinning and a corresponding roller spinning device - Google Patents

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EP1341625B1
EP1341625B1 EP01994612A EP01994612A EP1341625B1 EP 1341625 B1 EP1341625 B1 EP 1341625B1 EP 01994612 A EP01994612 A EP 01994612A EP 01994612 A EP01994612 A EP 01994612A EP 1341625 B1 EP1341625 B1 EP 1341625B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
stop element
preform
tool
tool mandrel
mandrel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP01994612A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP1341625A1 (en
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
Leifeld Metal Spinning GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Leifeld Metal Spinning GmbH filed Critical Leifeld Metal Spinning GmbH
Publication of EP1341625A1 publication Critical patent/EP1341625A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP1341625B1 publication Critical patent/EP1341625B1/en
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • 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 spin forming a Workpiece with internal profile, in which a preform of the workpiece is clamped to a tool thorn in his Longitudinal direction is provided with an outer profile, for molding of the inner profile a relative movement between the Tool mandrel and a forming tool to one with the Longitudinal axis of the tool mandrel coincident axis of rotation is executed, wherein the forming tool, the material the tensioned on the tool mandrel preform in the outer profile of the tool mandrel is molded, and the preform with their towards the tool mandrel facing end, at least during the molding of the preform in the outer profile on a stop element is applied. Furthermore, the invention relates a flow-forming device according to the preamble of the claim 9th
  • the aforementioned method for spin forming and a suitable for performing the method flow-forming According to the preamble of claim 9, for example, from DE 196 36 567 A1 or DE 198 30 816 C2.
  • this known method becomes a preform of the workpiece to a tool mandrel tensioned by means of an axially movable pressure element.
  • On the lateral surface of the tool mandrel is an outer profile formed, which is complementary to the inner profile to be produced, for example, a straight toothing, a helical toothing, a splined shaft profile or the like is.
  • For shaping the inner profile is a relative movement between the tool mandrel and a forming tool, For example, a forming roll to one with the Longitudinal axis of the tool mandrel coincident axis of rotation performed so that material of the tool mandrel tensioned Preform formed in the outer profile of the tool mandrel or is pressed.
  • the forming tool additionally radial, i. transverse to the axis of rotation, and / or axially, i. parallel to the axis of rotation, moved become.
  • the invention has the object of developing the aforementioned method and the aforementioned flow-forming device so that tool wear and the risk of tool breakage is further reduced and avoided as possible.
  • the object is achieved by a method with the features Claim 1 and in particular solved by the under Preload on the preform during molding fitting Stop element for generating a circumferential direction the preform at this acting, defined torsional stress applies a defined torque to the preform.
  • the object is achieved by a flow-forming device solved with the features of claim 9.
  • the invention was based on the finding that during the Spin rolling in addition to the forming forces on the preform Torsional forces attack, leading to a twisting of the preform can lead around the axis of rotation. Furthermore was recognized that with a stop element, the resulting Torsions kit can be absorbed and supported, so that the torsional forces distributed over the tool teeth attack the tool thorn and the load on the individual tool teeth of the outer profile reduced accordingly is.
  • the invention now proposes, by the stop element at least during forming on the preform a torque exercise, by the circumferential direction of the preform arise at this targeted torsional stresses.
  • the force exerted by the stop element torque such that the resulting torsional stresses the torsional forces created during preforming on the preform at least approximately offset, so that despite of forming the preform at most slightly twisted or is twisted.
  • defined torque are the resulting during the flow-forming Torsional forces balanced in the preform, so that the tool teeth of the outer profile of the tool mandrel occurring forming forces are lower, consequently the tool teeth exposed to comparatively low loads is and less quickly wears or less prone to tool breakage than when using the known Process.
  • the stop element to move relative to the tool mandrel. Is used for generation the relative movement of the tool mandrel to the forming tool the tool mandrel and thus the preform in rotation offset, is also the rotating stop element operated at a correspondingly lower or higher speed, to produce the desired counter torque. In contrast, the relative movement between the tool mandrel and the forming tool by a circumferential movement of the Forming tool generated, the stopper element with respect of the tool mandrel slightly twisted to the desired To generate torque on the preform.
  • the preform during clamping on the mandrel also at the same time clamped against the stop element, so that already at the beginning of forming the preform accordingly in axial Direction is clamped and already at the beginning of the spin-rolling the stop element to a corresponding torque can produce the preform.
  • the stop element only to a later in contact with the preform bring, so that the forming tool the preform first axially formed to the desired length before the stop element is used.
  • the preform is usually close to its one end on the Tool mandrel is held by the forming tool torsional forces caused during forming this face comparatively low while they with increasing distance of the forming tool from the clamping point increase.
  • the stop element in the circumferential direction to increase the torque generated by the preform the closer the forming tool moves to the stop element is. In this way it is achieved that during the the forming during the relative movement of the forming tool with respect to the tool mandrel in the direction of the stop element increasing torsional forces by increasing the stop element caused counter torque on a permissible Be kept moderate.
  • the generated by the stop element in the circumferential direction of the preform Torque is preferably known in dependence Forming parameters such as the material, the degree of deformation and Similar regulated.
  • a sleeve-shaped stop element to use which has an inner profile, with the stop element with a portion of the on Tool mandrel formed outer profile engaged becomes.
  • the stop element becomes relative to the mandrel about the axis of rotation such turned that stopper with its inner profile biased against the outer profile of the tool mandrel.
  • the longitudinal direction of the preform biasing force generated by the stopper member during forming increase, the closer the forming tool to the stop element is moved up. In this way it is achieved that supports the material flowing in the axial direction and is deflected in the radial direction, so that the Tool teeth on the outer profile of the tool mandrel also completely filled with material near the stop element becomes.
  • the invention relates to a Flow-forming device, in particular for carrying out the inventive method is designed.
  • inventive Flow-forming device as in the claim 9 is also a tool mandrel with an outer profile for forming the preform, a forming tool and provided a stop element.
  • an actuator provided, through which the stop element in the circumferential direction the preform about the axis of rotation relative to Tool mandrel is adjustable. With the help of the actuator can the stopper element relative to the tool mandrel be adjusted to the generation of the torque desired offset of the stop element to the tool on the mandrel set tensioned preform.
  • the actuating device has a drive unit on, by a transmission element with the stop element is coupled to the stop element to the Rotate axis of rotation.
  • a drive unit is this
  • a control device and a brake unit be used, which in a rotationally driven Tool mandrel co-driven by the tool mandrel or entrained stop element for generating the torque slows down specifically.
  • the embodiment uses a toothed belt, the with a provided on the drive unit pinion and with a toothing formed on the stop element in Intervention is.
  • the timing belt it is possible, already existing flow-forming device without large Retrofit effort.
  • gear unit which in turn with a toothing formed on the stop element in engagement stands.
  • gear unit for example, a single gear used, which is the drive pinion of the drive unit directly with the formed on the stop element Dovetailing couples.
  • gear unit it is also possible the gear unit as a sub or transmission gear train, which consists of several, possibly also switchable gears is constructed.
  • the flow-forming device is used as actuator at least one on Stop element or provided on the mandrel guide pin used in one of the tool mandrel or on the stop element trained groove is guided.
  • the groove is It is designed so that the stop element at a Shift along the tool mandrel a rotary motion with respect to the mandrel performs, which in the the mandrel tensioned preform the desired torsional stress is produced.
  • the groove may in this embodiment of the actuator be formed obliquely or curved.
  • a spring arrangement coupling the stop element with the tool mandrel whose spring force acts in the circumferential direction of the stop element such that the spring force increases linearly or progressively with increasing rotation of the stop element relative to the spring arrangement
  • the use of a spring arrangement as an actuating device is particularly advantageous when the tool mandrel is set in rotation, wherein the biasing element abutting the preform stop element is entrained. If, during the spin forming, formation of torsional stresses occurs on the preform, the stop element is deflected against the force of the spring arrangement with respect to the tool mandrel.
  • the stop element in the longitudinal direction to store the tool mandrel displaceable, and by a Clamping device in the direction of the free end of the tool mandrel to make prestressable. This makes it possible according to the actual forming conditions during the spin forming the biasing forces of the stop element to adjust in the axial direction.
  • Fig. 1 shows a sectional view of a first embodiment a flow-forming device 10.
  • the flow-forming device 10 has a tool mandrel 11, which is not illustrated end in a known manner on a rotary drive the flow-forming device 10 is flanged.
  • the flow-forming device 10 is flanged.
  • the free end of the tool mandrel 11 is on its outer peripheral surface as a tool toothing serving external toothing 12, with the, as will be explained later, the desired inner profile is formed in the relevant workpiece.
  • the centering mandrel 13 serves for aligning and centering a pressing member 14, in the axial Direction of the rotation axis R between a release position, in which it is spaced from the end face of the tool mandrel 11 is arranged, and a clamping position to be moved can, in which the pressing member 14 is a preform 15 at the Front side of the tool mandrel 11 clamped and secured.
  • the flow-forming device 10 has an on the Tool mandrel 11 slid, sleeve-shaped stop element 16, which faces away from the pressure element 14 at its End of pressure pin 17 of a housed in a housing 18, not shown tensioning device, for example a plate spring assembly, is applied.
  • the stop element 16 At the other end of the stop element 16, the stop element 16 a section 19 larger inside diameter on, with the stop member 16 via the on the tool mandrel 11 trained external teeth 12 are pushed can, without the stopper member 16 with the external teeth 12 comes into contact.
  • a toothing At the front side 20 of the Stop element 16 is a toothing, not shown formed, the purpose of which will be explained later.
  • the End 20 of the stop element 16 goes into a conically widening shell portion 21 on, in turn in a cylindrical portion of the stop element 16 expires.
  • a forming tool are in the flow-forming device shown 10 multiple rolling elements 22 used, which is evenly distributed on one in a tool carrier 23rd supported outer ring 24 support.
  • the rolling elements 22 run at a predetermined angle with respect to the axis of rotation R of the tool mandrel 11 inclined, the inclination angle the rolling elements 22 correspond approximately to the cone angle, with the cone-shaped extended shell section 21 of the stop element 16 with respect to the axis of rotation R runs.
  • the rolling elements 22 are in known Way with the help of a support body 25 with bolted thereto Holding elements 26 against falling out of the tool carrier 23 secured.
  • a single spinning roller may also be used become.
  • Timing belt 28 of an actuator in engagement stands.
  • the timing belt 28 is not in turn with a shown drive pinion of a servomotor of the actuator engaged.
  • the stop element 16 which under a bias of optionally several 100 kN on the front side of the preform 15 is applied and this presses against the pressing member 14, with respect to the Pressing element 14 in the circumferential direction of the preform 15 to twist.
  • the pressing element 14 For pressure-rolling, first the pressing element 14 in moves its release position and then the possibly cup-shaped deep-drawn preform 15 on the tool mandrel 11 postponed. Subsequently, the pressing element 14 moved to its clamping position in which it is the preform 15 presses against the end face of the tool mandrel 11, the preform 15 coincides with the face of its cup-shaped edge portion on the end face 20 of the stop element 16 comes to the plant and this against the Displaced force of the clamping device, not shown. Subsequently, the tool mandrel 11 together with the stop element 16 and the pressing member 14 is rotated, while simultaneously the tool carrier 23 starting from the pressing element 14 in the direction of the stop element 16th along the rotation axis R is moved.
  • the stop element 16 of the actuator with the help of the toothed belt 28 with respect to the pressure element 14 about the rotation axis R twisted so that the in the preform 15 by the flow forming torsional forces through the counteracting torque and the thereby causing counteracting torsional stresses be at least partially offset. It prevents formed on the end face 20 of the stop element 16 Gearing, with the front side of the preform 15 in Intervention is, slipping of the stop element 16th with respect to the preform 15.
  • the stopper 16 causes So a counter-torque, which by the rolling elements 22nd caused twisting of the preform 15 counteracts, so that an excessive load on the sections of external teeth 12, in particular near the end face of the preform 15th is prevented.
  • the flow-forming device 10 was a cup-shaped preform 15 used.
  • a Ronde on the tool mandrel 11 through a correspondingly designed spinning roller first in a Cup shape is rolled.
  • FIG. 2 and 3 is an alternative embodiment a flow-forming device 30 whose structure substantially corresponds to the structure of the flow-forming device 10, so that identical components with identical reference numerals are designated.
  • the only difference of Flow-forming device 30 to the above-described flow-forming device 10 consists in the stop element used 31st
  • the stop element 31 corresponds essentially to the previously described stop element 16, however, wherein on the section 32 larger diameter an internal toothing 33rd is formed, which is complementary to that on the tool mandrel 11th trained external toothing 12 is formed and with this is in engagement, as shown in FIG. 3, when the stop element 31 abuts against the preform 15. Also at the second embodiment, the flow-forming device 30 an actuator, which by means of the toothed belt 28, the stop element 31 relative to the pressure element 14 can rotate about the rotation axis R. In this Embodiment, however, is a relative twisting of the Stop element 31 to the pressure element 14 only so far possible, as it is the meshing gears 12 and 33 allow.
  • the stop element 31 is fulfilled Consequently, in the flow-forming device 30 in addition the task of the individual teeth of the external teeth 12th of the tool mandrel 11 to generate supporting forces that the individual Support teeth of external teeth 12 during spin forming, while the stopper member 31 at the same time corresponding torque causes the preform 15, by twisting the preform 15 during spin-rolling is at least partially prevented.
  • FIG. 4 and 5 is a third embodiment a flow-forming device 14 according to the invention disclosed.
  • the structure of the flow-forming device 40 is also the same essentially the structure of the flow-forming device 10, so that identical components with identical reference numerals are designated. Only difference of the flow-forming device 40 opposite the flow-forming device 10 is made in the stop member 41 used and the common with the stop member 41 used actuator 42.
  • the actuator 42 has several, evenly over the circumference of the stop element 41st distributed, attached to this guide pin 43, from those in Fig. 4 for illustration, only one guide pin 43 can be seen.
  • Each guide pin 43 projects radially inside in the central bore of the sleeve-shaped stop element 41 in one of several on the lateral surface the tool mandrel 44 formed parking grooves 45th
  • the parking grooves 45 extend below a Angle ⁇ oblique to the longitudinal direction of the axis of rotation R, so that during a displacement of the stop element 41 along the tool mandrel 44, the stop member 41 through the in the parking grooves 45 received guide pin 43 to the Rotation axis R is twisted.
  • the preform 15 is now lengthened axially, causes the axial elongation of the preform 15 in the direction the rotation axis R a displacement of the stop element 41 against the force of the tensioning device, not shown.
  • the stop element 41st along the tool mandrel 44 the stop element 41st by the guide pins engaging with the positioning grooves 45 43 is rotated relative to the pressing member 14, so that at the preform 15 corresponding torsional stresses arise, which caused the during the spin rolling Counteract torsional forces.
  • the positioning grooves 45 are curved, so that with increasing axial displacement of the stop element 41 corresponding to the counter torque generated by this disproportionately increases.

Abstract

The invention relates to a method for roller spinning a workpiece according to which a preform (15) of the workpiece is tensioned on a tool mandrel. In order to shape an inner profile, a relative movement is executed between the tool mandrel (11) and a shaping tool, whereby the shaping tool (22) presses the material of the preform into an outer profile provided on the tool mandrel. In addition, the preform is pretensioned with the aid of a stop element (16) in the longitudinal direction of the tool mandrel, whereby the stop element exerts a torque onto the preform in order to produce a defined torsional stress acting in the peripheral direction of the preform.

Description

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.The invention relates to a method for spin forming a Workpiece with internal profile, in which a preform of the workpiece is clamped to a tool thorn in his Longitudinal direction is provided with an outer profile, for molding of the inner profile a relative movement between the Tool mandrel and a forming tool to one with the Longitudinal axis of the tool mandrel coincident axis of rotation is executed, wherein the forming tool, the material the tensioned on the tool mandrel preform in the outer profile of the tool mandrel is molded, and the preform with their towards the tool mandrel facing end, at least during the molding of the preform in the outer profile on a stop element is applied. Furthermore, the invention relates a flow-forming device according to the preamble of the claim 9th

Das eingangs genannte Verfahren zum Drückwalzen sowie eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Drückwalzvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 9 ist beispielsweise aus der DE 196 36 567 A1 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 Innenprofil, beispielsweise einer Geradverzahnung, einer Schrägverzahnung, einem Keilwellenprofil oder Ähnlichem, ausgebildet ist. Zum Ausformen des Innenprofils wird eine Relativbewegung 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.The aforementioned method for spin forming and a suitable for performing the method flow-forming According to the preamble of claim 9, for example, from DE 196 36 567 A1 or DE 198 30 816 C2. In this known method becomes a preform of the workpiece to a tool mandrel tensioned by means of an axially movable pressure element. On the lateral surface of the tool mandrel is an outer profile formed, which is complementary to the inner profile to be produced, for example, a straight toothing, a helical toothing, a splined shaft profile or the like is. For shaping the inner profile is a relative movement between the tool mandrel and a forming tool, For example, a forming roll to one with the Longitudinal axis of the tool mandrel coincident axis of rotation performed so that material of the tool mandrel tensioned Preform formed in the outer profile of the tool mandrel or is pressed. Optionally, the forming tool additionally radial, i. transverse to the axis of rotation, and / or axially, i. parallel to the axis of rotation, moved become.

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 A1 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.So that the material of the preform during the flow-forming process does not flow in the axial direction of the axis of rotation, but is deflected in the radial direction and the outer profile of the tool mandrel is filled both in the DE 196 36 567 A1 and also proposed in DE 198 30 816 C2, to use a stopper on which the on the Tool mandrel tensioned preform with its one end face is applied. By the of the stopper element during the molding generated axial counterforce is the axial elongation slows down the workpiece, allowing more material in the External profile of the tool mandrel can flow. this in turn causes the load on the tool teeth of the External profile reduced by the axial forming force.

Mit diesem bekannten Verfahren, bei dem ein Anschlagelement eingesetzt wird, kann Werkzeugverschleiß und Werkzeugbruch bereits in hohem Maße reduziert werden.With this known method, in which a stop element can be tool wear and tool breakage already be greatly reduced.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Verfahren und die eingangs genannte Drückwalzvorrichtung so weiterzubilden, dass Werkzeugverschleiß und auch die Gefahr des Werkzeugbruchs weiter vermindert und möglichst vermieden wird.The invention has the object of developing the aforementioned method and the aforementioned flow-forming device so that tool wear and the risk of tool breakage is further reduced and avoided as possible.

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.The object is achieved by a method with the features Claim 1 and in particular solved by the under Preload on the preform during molding fitting Stop element for generating a circumferential direction the preform at this acting, defined torsional stress applies a defined torque to the preform. Of Furthermore, the object is achieved by a flow-forming device solved with the features of claim 9.

Bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens und der Drückwalzvorrichtung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.Preferred embodiments of the method and the flow-forming device are indicated in the dependent claims.

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 Werkzeugverzahnung verteilt am Werkzeugdorn angreifen und die Belastung auf die einzelnen Werkzeugzähne des Außenprofils entsprechend verringert ist.The invention was based on the finding that during the Spin rolling in addition to the forming forces on the preform Torsional forces attack, leading to a twisting of the preform can lead around the axis of rotation. Furthermore was recognized that with a stop element, the resulting Torsionskräfte can be absorbed and supported, so that the torsional forces distributed over the tool teeth attack the tool thorn and the load on the individual tool teeth of the outer profile reduced accordingly is.

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.The invention now proposes, by the stop element at least during forming on the preform a torque exercise, by the circumferential direction of the preform arise at this targeted torsional stresses. For example is the force exerted by the stop element torque such that the resulting torsional stresses the torsional forces created during preforming on the preform at least approximately offset, so that despite of forming the preform at most slightly twisted or is twisted. But it can also be targeted for a twist be strengthened, for example, a better shape of a To achieve helical gearing.

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.By the caused by the stop element, defined torque are the resulting during the flow-forming Torsional forces balanced in the preform, so that the the tool teeth of the outer profile of the tool mandrel occurring forming forces are lower, consequently the tool teeth exposed to comparatively low loads is and less quickly wears or less prone to tool breakage than when using the known Process.

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. For defined generation of torque is at a Further development of the invention proposed, the stop element to move relative to the tool mandrel. Is used for generation the relative movement of the tool mandrel to the forming tool the tool mandrel and thus the preform in rotation offset, is also the rotating stop element operated at a correspondingly lower or higher speed, to produce the desired counter torque. In contrast, the relative movement between the tool mandrel and the forming tool by a circumferential movement of the Forming tool generated, the stopper element with respect of the tool mandrel slightly twisted to the desired To generate torque on the preform.

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.In a preferred embodiment of the method the preform during clamping on the mandrel also at the same time clamped against the stop element, so that already at the beginning of forming the preform accordingly in axial Direction is clamped and already at the beginning of the spin-rolling the stop element to a corresponding torque can produce the preform.

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.Alternatively, it is possible, the stop element only to a later in contact with the preform bring, so that the forming tool the preform first axially formed to the desired length before the stop element is used.

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. Since the preform is usually close to its one end on the Tool mandrel is held by the forming tool torsional forces caused during forming this face comparatively low while they with increasing distance of the forming tool from the clamping point increase. For a particularly even load the tool teeth during the entire forming process to ensure at a preferred Embodiment of the inventive method therefore additionally suggested that the stop element in the circumferential direction to increase the torque generated by the preform, the closer the forming tool moves to the stop element is. In this way it is achieved that during the the forming during the relative movement of the forming tool with respect to the tool mandrel in the direction of the stop element increasing torsional forces by increasing the stop element caused counter torque on a permissible Be kept moderate.

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.In this embodiment of the method it is further proposed the torque generated by the stop element with decreasing distance of the forming tool to the stop element linear or progressive to increase the torsional stress generated by the stop element targeted to the torsional forces generated during the forming to be able to adapt.

Das vom Anschlagelement in Umfangsrichtung der Vorform erzeugte Drehmoment wird vorzugsweise in Abhängigkeit bekannter Umformparameter wie dem Werkstoff, dem Umformgrad und Ähnlichem geregelt.The generated by the stop element in the circumferential direction of the preform Torque is preferably known in dependence Forming parameters such as the material, the degree of deformation and Similar regulated.

Bei der Erzeugung bestimmter Innenprofile am Werkstück, beispielsweise bei der Fertigung von Innen-Schrägverzahnungen, 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.In the production of certain internal profiles on the workpiece, for example, in the production of internal helical gears, is also proposed, a sleeve-shaped stop element to use, which has an inner profile, with the stop element with a portion of the on Tool mandrel formed outer profile engaged becomes. During the molding, the stop element becomes relative to the mandrel about the axis of rotation such turned that stopper with its inner profile biased against the outer profile of the tool mandrel. In this case, with the stopper element not only in Circumferential direction of the preform specifically produces a torque, but at the same time the tool teeth of the outer profile the tool mandrel supported during the molding, whereby, in particular at high forming forces breaking out the tool teeth on the outer profile of the tool mandrel is prevented.

Bei einer weiter bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird ferner vorgeschlagen, die in Längsrichtung der Vorform vom Anschlagelement erzeugte Vorspannkraft während Einformens 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.In a further preferred embodiment of the method It is further proposed that the longitudinal direction of the preform biasing force generated by the stopper member during forming increase, the closer the forming tool to the stop element is moved up. In this way it is achieved that supports the material flowing in the axial direction and is deflected in the radial direction, so that the Tool teeth on the outer profile of the tool mandrel also completely filled with material near the stop element becomes.

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.According to a further aspect, the invention relates to a Flow-forming device, in particular for carrying out the inventive method is designed. In the inventive Flow-forming device, as in the claim 9 is also a tool mandrel with an outer profile for forming the preform, a forming tool and provided a stop element. To produce the torque at the preform is at the invention Flow-forming device an actuator provided, through which the stop element in the circumferential direction the preform about the axis of rotation relative to Tool mandrel is adjustable. With the help of the actuator can the stopper element relative to the tool mandrel be adjusted to the generation of the torque desired offset of the stop element to the tool on the mandrel set tensioned preform.

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 Bremseinheit eingesetzt werden, die bei einem rotatorisch angetriebenen Werkzeugdorn das vom Werkzeugdorn mitangetriebene bzw. mitgeführte Anschlagelement zur Erzeugung des Drehmomentes gezielt abbremst.In a preferred embodiment of the flow-forming device the actuating device has a drive unit on, by a transmission element with the stop element is coupled to the stop element to the Rotate axis of rotation. As a drive unit is this For example, an electrically controlled servomotor or also used a hydraulic motor, with which the desired Rotary movement of the stop element can be adjusted. Alternatively, as a control device and a brake unit be used, which in a rotationally driven Tool mandrel co-driven by the tool mandrel or entrained stop element for generating the torque slows down specifically.

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.As a transmission element is in a preferred embodiment the embodiment uses a toothed belt, the with a provided on the drive unit pinion and with a toothing formed on the stop element in Intervention is. By using the timing belt it is possible, already existing flow-forming device without large Retrofit effort. In addition, there is also the Possibility to remove the stop element, if desired, from to decouple the drive unit without much effort.

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.Alternatively, as a transmission element with the drive pinion the drive unit engaged Gear uses a gear unit, which in turn with a toothing formed on the stop element in engagement stands. As a transmission unit, for example, a single gear used, which is the drive pinion of the drive unit directly with the formed on the stop element Dovetailing couples. Alternatively, it is also possible the gear unit as a sub or transmission gear train, which consists of several, possibly also switchable gears is constructed.

Bei einer alternativen Ausführungsform der Drückwalzvorrichtung wird als Betätigungseinrichtung mindestens ein am Anschlagelement oder am Werkzeugdorn vorgesehener Führungszapfen 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.In an alternative embodiment of the flow-forming device is used as actuator at least one on Stop element or provided on the mandrel guide pin used in one of the tool mandrel or on the stop element trained groove is guided. The groove is It is designed so that the stop element at a Shift along the tool mandrel a rotary motion with respect to the mandrel performs, which in the the mandrel tensioned preform the desired torsional stress is produced.

Die Nut kann bei dieser Ausführungsform der Betätigungseinrichtung schräg oder auch kurvenförmig ausgebildet sein.The groove may in this embodiment of the actuator be formed obliquely or curved.

Des Weiteren wird bei einer dritten möglichen Ausführungsform der Drückwalzvorrichtung vorgeschlagen, als Betätigtungseinrichtung.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 Furthermore, in a third possible embodiment of the flow-forming device, it is proposed to use a spring arrangement coupling the stop element with the tool mandrel whose spring force acts in the circumferential direction of the stop element such that the spring force increases linearly or progressively with increasing rotation of the stop element relative to the spring arrangement , The use of a spring arrangement as an actuating device is particularly advantageous when the tool mandrel is set in rotation, wherein the biasing element abutting the preform stop element is entrained. If, during the spin forming, formation of torsional stresses occurs on the preform, the stop element is deflected against the force of the spring arrangement with respect to the tool mandrel. With increasing rotation of the stop element relative to the spring arrangement, however, the spring force increases linearly or progressively, so that increases with increasing generated by the spinning pressure torsional stress in the preform and the reaction torque generated by the stop element. By using the spring arrangement as an actuating device, a counter torque directly dependent on the actual forming conditions is thus generated by the abutment element, which produces the desired counter torsional stresses.
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.To the forces acting in the axial direction of the tool mandrel biasing forces to be able to vary the stop element is further proposed, the stop element in the longitudinal direction to store the tool mandrel displaceable, and by a Clamping device in the direction of the free end of the tool mandrel to make prestressable. This makes it possible according to the actual forming conditions during the spin forming the biasing forces of the stop element to adjust in the axial direction.

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.To slippage of the preform with respect to the stop element during the spin-rolling, is at a preferred embodiment of the flow-forming device further proposed, which comes into contact with the preform To roughen the end face of the stop element, to Knurl or provided with a toothing, the Clamping the preform with the preform engages.

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 Ausführungsbeispiel 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 Drückwalzvorrichtung, 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.
The invention will be explained in more detail with reference to three exemplary embodiments with reference to the drawing. Show:
Fig. 1
a sectional view of a first embodiment of a flow-forming device with an adjustable stop element;
Fig. 2
a sectional view of a similar to the first embodiment of a second embodiment of a flow-forming device, wherein the stop element has a standing with the external teeth of a tool mandrel engaging internal teeth;
Fig. 3
a sectional view of the flow-forming device shown in Figure 2 along the section line AA in Fig. 2.
Fig. 4
a sectional view of a third embodiment of a flow-forming device, wherein the actuating element for the stop element, a groove engaging in a guide pin is used; and
Fig. 5
a plan view of the groove with guided guide pin.

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.Fig. 1 shows a sectional view of a first embodiment a flow-forming device 10. The flow-forming device 10 has a tool mandrel 11, which is not illustrated end in a known manner on a rotary drive the flow-forming device 10 is flanged. At the in Fig. 1 right illustrated free end of the tool mandrel 11 is on its outer peripheral surface as a tool toothing serving external toothing 12, with the, as will be explained later, the desired inner profile is formed in the relevant workpiece.

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. From the tool mandrel 11 is concentric with its axis of rotation R is a centering mandrel 13 from the front side of the tool mandrel 11 off. The centering mandrel 13 serves for aligning and centering a pressing member 14, in the axial Direction of the rotation axis R between a release position, in which it is spaced from the end face of the tool mandrel 11 is arranged, and a clamping position to be moved can, in which the pressing member 14 is a preform 15 at the Front side of the tool mandrel 11 clamped and secured.

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.Furthermore, the flow-forming device 10 has an on the Tool mandrel 11 slid, sleeve-shaped stop element 16, which faces away from the pressure element 14 at its End of pressure pin 17 of a housed in a housing 18, not shown tensioning device, for example a plate spring assembly, is applied.

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.At the other end of the stop element 16, the stop element 16 a section 19 larger inside diameter on, with the stop member 16 via the on the tool mandrel 11 trained external teeth 12 are pushed can, without the stopper member 16 with the external teeth 12 comes into contact. At the front side 20 of the Stop element 16 is a toothing, not shown formed, the purpose of which will be explained later. The End 20 of the stop element 16 goes into a conically widening shell portion 21 on, in turn in a cylindrical portion of the stop element 16 expires.

Als Umformwerkzeug werden bei der dargestellten Drückwalzvorrichtung 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. As a forming tool are in the flow-forming device shown 10 multiple rolling elements 22 used, which is evenly distributed on one in a tool carrier 23rd supported outer ring 24 support. The rolling elements 22 run at a predetermined angle with respect to the axis of rotation R of the tool mandrel 11 inclined, the inclination angle the rolling elements 22 correspond approximately to the cone angle, with the cone-shaped extended shell section 21 of the stop element 16 with respect to the axis of rotation R runs. The rolling elements 22 are in known Way with the help of a support body 25 with bolted thereto Holding elements 26 against falling out of the tool carrier 23 secured. Instead of the shown forming tool For example, a single spinning roller may also be used become.

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.As can also be seen in FIG. 1, it is close to the pressure bolts 17 on the outer circumference of the stop element 16 a toothing 27 formed with a dashed lines shown Timing belt 28 of an actuator in engagement stands. The timing belt 28 is not in turn with a shown drive pinion of a servomotor of the actuator engaged. With the help of the toothed belt 28 the actuator, it is possible, the stop element 16, which under a bias of optionally several 100 kN on the front side of the preform 15 is applied and this presses against the pressing member 14, with respect to the Pressing element 14 in the circumferential direction of the preform 15 to twist.

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.For pressure-rolling, first the pressing element 14 in moves its release position and then the possibly cup-shaped deep-drawn preform 15 on the tool mandrel 11 postponed. Subsequently, the pressing element 14 moved to its clamping position in which it is the preform 15 presses against the end face of the tool mandrel 11, the preform 15 coincides with the face of its cup-shaped edge portion on the end face 20 of the stop element 16 comes to the plant and this against the Displaced force of the clamping device, not shown. Subsequently, the tool mandrel 11 together with the stop element 16 and the pressing member 14 is rotated, while simultaneously the tool carrier 23 starting from the pressing element 14 in the direction of the stop element 16th along the rotation axis R is moved. Here come the Rolling elements 22 of the tool carrier 23 with the preform 15 in Contact, wherein the material of the preform 15 in the outer toothing 12 of the tool mandrel 11 is pressed in such a way that the internal toothing formed in the preform 15 becomes. During the spin forming process prevents that at the Front side of the preform 15 adjacent stop element 16 at least partially an axial flow of the material of Preform 15 in the direction of the rotation axis R, so that the Material by the pressing force of the rolling elements 22 in the External teeth 12 of the tool mandrel 11 flows. Nevertheless to allow axial flow of the material, that is Stop member 16 slidably disposed and can against shifted the force of the tensioner, not shown become.

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.By the deformation forces caused by the rolling elements 22, it comes to the formation of torsional stresses in the preform 15. The further the forming tool with its rolling elements 22 is moved away from the pressing member 14, lead the forming forces due to the increasing distance of the concerned ones Forming point to the clamping point to a continuous Increase in torsional stresses in the preform 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.To avoid too much twisting of the preform 15, Now is the stop element 16 of the actuator with the help of the toothed belt 28 with respect to the pressure element 14 about the rotation axis R twisted so that the in the preform 15 by the flow forming torsional forces through the counteracting torque and the thereby causing counteracting torsional stresses be at least partially offset. It prevents formed on the end face 20 of the stop element 16 Gearing, with the front side of the preform 15 in Intervention is, slipping of the stop element 16th with respect to the preform 15. The stopper 16 causes So a counter-torque, which by the rolling elements 22nd caused twisting of the preform 15 counteracts, so that an excessive load on the sections of external teeth 12, in particular near the end face of the preform 15th is prevented.

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.Since the torsional forces created by the spin forming with increasing distance of the forming tool, i. of the Rolling elements 22, increase from the pressing member 14, which is from the actuator generated counter torque, the transmitted by the stopper member 16 on the preform 15 is also linear or, as far as necessary is also progressively through the control of the not shown Actuator increases.

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 the previously described embodiment of the flow-forming device 10 was a cup-shaped preform 15 used. Alternatively, it is also possible initially clamp a Ronde on the tool mandrel 11 through a correspondingly designed spinning roller first in a Cup shape is rolled.

In den Figuren 2 und 3 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel 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.In Figures 2 and 3 is an alternative embodiment a flow-forming device 30 whose structure substantially corresponds to the structure of the flow-forming device 10, so that identical components with identical reference numerals are designated. The only difference of Flow-forming device 30 to the above-described flow-forming device 10 consists in the stop element used 31st

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 Betätigungseinrichtung 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.The stop element 31 corresponds essentially to the previously described stop element 16, however, wherein on the section 32 larger diameter an internal toothing 33rd is formed, which is complementary to that on the tool mandrel 11th trained external toothing 12 is formed and with this is in engagement, as shown in FIG. 3, when the stop element 31 abuts against the preform 15. Also at the second embodiment, the flow-forming device 30 an actuator, which by means of the toothed belt 28, the stop element 31 relative to the pressure element 14 can rotate about the rotation axis R. In this Embodiment, however, is a relative twisting of the Stop element 31 to the pressure element 14 only so far possible, as it is the meshing gears 12 and 33 allow. The stop element 31 is fulfilled Consequently, in the flow-forming device 30 in addition the task of the individual teeth of the external teeth 12th of the tool mandrel 11 to generate supporting forces that the individual Support teeth of external teeth 12 during spin forming, while the stopper member 31 at the same time corresponding torque causes the preform 15, by twisting the preform 15 during spin-rolling is at least partially prevented.

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.In Figures 4 and 5 is a third embodiment a flow-forming device 14 according to the invention disclosed. The structure of the flow-forming device 40 is also the same essentially the structure of the flow-forming device 10, so that identical components with identical reference numerals are designated. Only difference of the flow-forming device 40 opposite the flow-forming device 10 is made in the stop member 41 used and the common with the stop member 41 used actuator 42. Thus, the actuator 42 has several, evenly over the circumference of the stop element 41st distributed, attached to this guide pin 43, from those in Fig. 4 for illustration, only one guide pin 43 can be seen. Each guide pin 43 projects radially inside in the central bore of the sleeve-shaped stop element 41 in one of several on the lateral surface the tool mandrel 44 formed parking grooves 45th

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.As shown in FIG. 5, in which one of the parking grooves 45 in plan view is shown, the parking grooves 45 extend below a Angle α oblique to the longitudinal direction of the axis of rotation R, so that during a displacement of the stop element 41 along the tool mandrel 44, the stop member 41 through the in the parking grooves 45 received guide pin 43 to the Rotation axis R is twisted.

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.If, during the spin-rolling, the preform 15 is now lengthened axially, causes the axial elongation of the preform 15 in the direction the rotation axis R a displacement of the stop element 41 against the force of the tensioning device, not shown. By the displacement of the stop element 41st along the tool mandrel 44, the stop element 41st by the guide pins engaging with the positioning grooves 45 43 is rotated relative to the pressing member 14, so that at the preform 15 corresponding torsional stresses arise, which caused the during the spin rolling Counteract torsional forces.

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.In a modification of the embodiment shown in FIGS. 4 and 5 the positioning grooves 45 are curved, so that with increasing axial displacement of the stop element 41 corresponding to the counter torque generated by this disproportionately increases.

Claims (18)

  1. Method for the roller spinning of a workpiece with an internal profile, in which
    a preform (15) of the workpiece is held in a tool mandrel (11; 44) which is provided in its longitudinal direction with an external profile (12),
    for shaping the internal profile, a relative movement is performed between the tool mandrel (11; 44) and a reshaping tool (22) about a rotation axis (R) coinciding with the longitudinal axis of the tool mandrel (11; 44), in which the reshaping tool (22) shapes the material of the preform (15) held on the tool mandrel (11; 44) into the external profile (12) of the tool mandrel (11; 44), and
    at least during the shaping of the preform (15) into the external profile (12), the front face of the preform (15) directed towards the tool mandrel (11; 44) bears on a stop element (16; 31; 41),
    characterized in that
    the stop element (16; 31; 41) bearing under prestress on the preform (15) during shaping exerts a clearly defined torque on the preform (15) for producing a clearly defined torsional stress acting on the preform (15) in the circumferential direction thereof.
  2. Method according to claim 1,
    characterized in that
    the stop element (16; 31; 41) is moved relative to the tool mandrel (11; 44) for producing the torque.
  3. Method according to claim 1 or 2,
    characterized in that
    during the securing on the tool mandrel (11; 44), the preform (15) is simultaneously braced against the stop element (16; 31; 41).
  4. Method according to claim 1, 2 or 3,
    characterized in that
    during the shaping in, the reshaping tool (22) is subject to a relative movement with respect to the tool mandrel (11; 44) along the rotation axis (R) in the direction of the stop element (16; 31; 41) and that the torque produced by the stop element (16; 31; 41) in the circumferential direction (15) is increased the closer the reshaping tool (22) is moved to the stop element (16; 31; 41).
  5. Method according to claim 4,
    characterized in that
    the torque is linearly or progressively increased as the spacing of the reshaping tool (22) relative to the stop element (16; 31; 41) is reduced.
  6. Method according to one of the claims 1 to 5,
    characterized in that
    the torque produced in the circumferential direction of the preform (15) by the stop element (16; 31; 41) is regulated as a function of the material and/or as a function of the degree of reshaping and/or as a function of the resistance moment of the preform (15).
  7. Method according to one of the claims 1 to 6,
    characterized in that
    use is made of a sleeve-like stop element (31) with an internal profile (33) with which the stop element (31) is engaged with a portion of the external profile (12) of the tool mandrel (11; 44) prior to or during shaping, and that the stop element (31) is rotated relative to the tool mandrel (11; 44) about the rotation axis (R) in such a way that the internal profile (33) of the stop element (31) bears against the external profile (12) of the tool mandrel (11; 44), accompanied by an initial pressing stress.
  8. Method according to one of the claims 1 to 7,
    characterized in that
    during the shaping, the reshaping tool (22) is subject to a relative movement with respect to the tool mandrel (11; 44) along the rotation axis (R) in the direction of the stop element (16; 31; 41), and that the initial stressing force produced by the stop element (16; 31; 41) in the longitudinal direction of the preform (15) is increased the closer the reshaping tool (22) is moved to the stop element (16; 31; 41).
  9. Roller spinning device, particularly for performing a method according to one of the claims 1 to 8, having
    a tool mandrel (11; 44) on which is formed an external profile (12) for shaping an internal profile on a preform (15).
    a shaping tool (22) for shaping material of the preform (15) into the external profile (12) during a roller spin ning process, the tool mandrel (11; 44) and reshaping tool (22) being rotatable relative to one another about a rotation axis (R) coinciding with the longitudinal direction of the tool mandrel (11; 44), and a stop element (16; 31; 41) provided on the tool mandrel (11; 44) against which the preform (15) bears, at least during roller spinning,
    characterized in that
    the stop element (16; 31; 41) is mounted in rotary manner with respect to the tool mandrel (11; 44), and
    on the roller spinning device (10; 30; 40) is provided an operating mechanism, which cooperates with the stop element (16; 31; 41) in such a way that the stop element (16; 31; 41) exerts a torque during roller spinning on the preform (15).
  10. Roller spinning device according to claim 9,
    characterized in that
    the operating mechanism has a driving unit, which is coupled by a transmission element (28) for rotating the stop element (16) about the rotation axis (R) to the stop element (16).
  11. Roller spinning device according to claim 10,
    characterized in that
    the transmission element is a toothed belt (28), which is in engagement with a pinion provided on the driving unit and with teeth (27) constructed on the stop element (16).
  12. Roller spinning device according to claim 10,
    characterized in that
    the transmission element is a gear of a transmission unit in engagement with the driving pinion of the driving unit, and that the transmission unit formed by at least one gear is in engagement with teeth constructed on the stop element.
  13. Roller spinning device according to claim 9,
    characterized in that
    the operating mechanism has at least one guide pin (43) provided on the stop element (41) or on the tool mandrel (44) which is guided in a groove (45) formed on the tool mandrel (44) or on the stop element (41) in such a way that during a displacement along the tool mandrel (44) the stop element (41) performs a rotary movement with respect to said tool mandrel (44).
  14. Roller spinning device according to claim 13,
    characterized in that
    the groove (45) is inclined or curved relative to the displacement direction of the stop element (41).
  15. Roller spinning device according to claim 9,
    characterized in that
    the operating mechanism has a spring arrangement coupling the stop element to the tool mandrel whose spring tension acts in the circumferential direction of the stop element in such a way that the spring tension linearly or progressively increases with increasing rotation of the stop element relative to the spring arrangement.
  16. Roller spinning device according to one of the claims 9 to 15,
    characterized in that
    the stop element (16; 31; 41) is displaceably mounted in the longitudinal direction of the tool mandrel (11; 44) and is pretensionable by a clamping device (17) in the direction of the free end of a tool mandrel (11; 44).
  17. Roller spinning device according to one of the claims 9 to 16,
    characterized in that
    the external profile (12) formed on the tool mandrel (11) is constituted by straight teeth, or helical teeth, and that the stop element (31) has a correspondingly designed internal teeth (33), with which the stop element (31) can be engaged with the external teeth (12) formed on the tool mandrel (11).
  18. Roller spinning device according to one of the claims 9 to 17,
    characterized in that
    the front face (20) of the stop element (16; 31; 41) coming into contact with the preform (15) is roughened, knurled or toothed.
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