EP1362652B1 - Verfahren und Drückwalzmaschine zum spanlosen Anformen einer Nabe - Google Patents

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EP1362652B1
EP1362652B1 EP20020009798 EP02009798A EP1362652B1 EP 1362652 B1 EP1362652 B1 EP 1362652B1 EP 20020009798 EP20020009798 EP 20020009798 EP 02009798 A EP02009798 A EP 02009798A EP 1362652 B1 EP1362652 B1 EP 1362652B1
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EP
European Patent Office
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workpiece
roller
hub
acute
forming
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP20020009798
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English (en)
French (fr)
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EP1362652A1 (de
Inventor
Rudolf Jaschka Dipl.-Ing.
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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Publication date
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Priority to DE50200600T priority patent/DE50200600D1/de
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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
    • B21H1/00—Making articles shaped as bodies of revolution
    • B21H1/02—Making articles shaped as bodies of revolution discs; disc wheels
    • B21H1/04—Making articles shaped as bodies of revolution discs; disc wheels with rim, e.g. railways wheels or pulleys
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D53/00—Making other particular articles
    • B21D53/26—Making other particular articles wheels or the like

Definitions

  • the invention relates on the one hand to a method for non-cutting Forming a hub on a workpiece in which a Roll with an acute-angled separating edge to one Rotation axis rotating workpiece and a material area is branched approximately V-shaped, this Subsequent material area by at least one post-forming roller is finally formed into the hub.
  • the invention relates on the other hand, a press-rolling machine for forming a hub with at least one roller with an acute-angled separating edge and with a chuck for picking up and holding of the workpiece, the chuck relative to the roll is driven to rotate.
  • a generic state of the art goes for example from DE 975 677, DE 196 03 773 A1 or DE 41 15 423 A1.
  • a Roll with an acute-angled separating edge which also as Split or cutting roller is called on a flat Ronde a material area branched in a V-shaped cross section or split off. Due to the acute-angled separating edge, which essentially leads to tensile forces in the material, the roller can penetrate the workpiece relatively easily, so that even small forming forces to deliver the Nip rolls are necessary. Due to the low forming forces the material structure of both the remaining radial workpiece area as well as the branched Workpiece area not too heavily loaded. In particular the risk of microstructure formation within the workpiece structure remains low.
  • a method and a press rolling machine for manufacturing Brake shoes are known from WO 01/66 278 A1.
  • a round blank is split on its outer circumference and curved on both sides folded.
  • the final shaping is carried out using post-forming rollers.
  • a process that is more gentle on the workpiece is from the Known from DE 198 49 981 A1 or DE 101 21 546 A1 which by means of a special forming roller a hub is formed without cutting.
  • the special forming roll includes a separating edge and an immediately adjacent one Compression area, the outer profile of which is the outer peripheral contour is adapted to the hub to be molded.
  • the invention has for its object to provide a method and a flow-forming machine, which is provided with a hub structure particularly friendly and economical conformable with high design freedom.
  • the method according to the invention is characterized in that that the postforming roller has an axial stop surface, through which an axial extension of the V-shaped branched material area is limited.
  • the process first becomes a material area by means of a roller with an acute-angled separating edge branched off, due to the acute-angled contour of Roll only low forming forces have to be applied. Due to the special contour of the roll, the forming forces introduced into the workpiece in a very targeted manner become. This protects the workpiece structure. The Risk of overstressing the structure and the The occurrence of structural cracks is significantly reduced.
  • there is also a high degree of design freedom and excellent material utilization take place because through the post-forming roller the V-shaped branched material area is limited in its axial extent. With the postforming roll is thus even a thickening of the branched Material area for forming the hub possible.
  • Another advantage of the invention is that the Roll with the acute-angled separating edge from a special high-strength tool steel or another particularly wear-resistant material can be manufactured. by virtue of the simple design can do this role despite the expensive and basically difficult to process material inexpensively are manufactured. Because the role on the actual Shape of the hub to be molded has no significant influence has the acute-angled roller for a variety of hub shapes can be used. A reworking of the Rolling, for example by grinding, is easily possible without that this affects the contour of the hub to be molded would be.
  • the postforming roller can because of the different stress be made from a simpler material. Consequently can be an inexpensive adjustment to the process changed hub shapes easily.
  • a foot radius on the hub can be chosen as desired become.
  • the axial stop surface of the postforming roller on a recess is formed, through which an outer contour and an axial length of the hub to be molded is specified.
  • the recess can be a convex or concave or have another profile, such as steps, grooves, etc. which is in a corresponding manner on the outer contour of the depicts the hub to be molded.
  • the delivery of the postforming roll only after Completion of the formation of the V-shaped branched area he follows.
  • the post-forming roller on the V-shaped branched material area is delivered even before the roller with the acute-angled separating edge its end position has reached.
  • delivery takes place the postforming roll for a certain period of time offset, so that by the re-forming the split off or Branch of the V-shaped material area is not hindered becomes.
  • Another advantageous embodiment of the method consists in that the hub between the re-forming roller and a tool mandrel is formed.
  • the outer contour of the tool mandrel can be cylindrical or with a convex or concave profile, for example with teeth or circumferential grooves be provided.
  • the workpiece can be attached to the chuck in any way held along its circumference or at the edge his. According to the invention, however, it is preferred that Workpiece is held in its central area.
  • the holding can be done by a so-called counter-holder, which centered in the workpiece and its outer area at the same time forms the tool mandrel.
  • the roller is usually on one essentially radially extending workpiece area delivered.
  • a hub is characterized in that a radial outer workpiece area axially into a recess of a Spinning chuck is pressed so that a radially inner The workpiece area protrudes axially by a defined amount, that on the protruding inner workpiece area a role is delivered, through which a wall thickness of the inner workpiece area is reduced, and that workpiece material is formed into the hub.
  • This method according to the invention can then be used come when not molding the whole of a hub Material of a sheet metal blank or a radial workpiece area is required for material acceptance.
  • This method can be used in particular with a roll with an acute-angled separating edge and the subsequent delivery of a postforming roll in accordance with the previously described Procedures are used.
  • the radial inner, protruding workpiece area can also be used another known forming roll for non-cutting shaping a hub can be reduced in its workpiece thickness.
  • any holder of the Workpiece on the chuck any holder of the Workpiece on the chuck.
  • a preferred one Possibility is that the Pressing the outer workpiece area expands it radially and against an annular shoulder on the spinning chuck shaped and clamped. The workpiece would, so to speak non-positively and / or positively pressed into a ring shape will be, after the completion of the processing Workpiece ejected by an ejector on the chuck becomes.
  • the invention is characterized in that in addition a post-forming roll is provided with an axial stop surface and that the postforming roll is spatially and temporally offset from the roll is adjustable with the acute-angled separating edge.
  • a circular-shaped workpiece 1 is on one
  • the chuck 15 is arranged with a support surface and by means of a tool mandrel 16, which also serves as a counter-holder serves axially clamped.
  • a tool mandrel 16 which also serves as a counter-holder serves axially clamped.
  • Roll 10 To the free edge of the a workpiece 1 rotating about an axis of rotation 14 Roll 10 with an acute-angled separating edge 12 radially delivered at an acute angle of attack.
  • a material area 3 split off in cross section approximately V-shaped becomes.
  • this splitting with the roll 10 remains the workpiece structure in the branched material area 3 and especially in the reduced radial wall area 4 largely unchanged.
  • the axial stop surface 22 limits the axial extension of the V-shaped branch Material area 3.
  • FIG. 2 The delivery of the roll 10 at different times and locations the post-forming roller 20 on the workpiece 1 is shown in FIG. 2 shown schematically.
  • the roll 10 and the postforming roll 20 are mounted on a single press rolling machine, whereby whose feed axes are offset by 120 ° around the axis of rotation are arranged.
  • This can be a calibration process or a special foot radius at the transition of the hub 5 to the radially extending area of workpiece 1.
  • FIGS. 3a to 3c A method alternative is shown in FIGS. 3a to 3c, in contrast to the method according to FIG. 1 the roller 10 with the acute-angled separating edge 12 is not only radially, but also axially at the workpiece 1 is delivered. In this way, the remaining radial workpiece area 4, which is oriented toward the axis of rotation 14 tapered wall thickness set.
  • Such a wall thickness curve can be used for gear parts with a desired special flexibility may be advantageous.
  • FIGS. 4a to 4c The further process variant according to FIGS. 4a to 4c is also based on the previously described embodiments, in contrast to the embodiment of 1 shows the roller 10 with the acute-angled separating edge 12 not at the edge, but in a middle area of the circular workpiece 1 according to FIG. 4a.
  • the roll 10 is first corresponding in the cutting direction the acute-angled separating edge retracted into the workpiece 1, in order to impair the structure of the workpiece To avoid workpiece 1 as far as possible.
  • the direction of displacement runs vertically to the axis of rotation 11 of the roller 10 and is shown schematically by an arrow in FIG. 4b.
  • the further delivery of the roll 10 takes place as in the Embodiment of Fig. 1 in the radial direction, wherein subsequently the postforming roll in the manner already described 20 for final shaping of the hub 5 is delivered.
  • the postforming roller can 20 of the thinned, radial workpiece area 4 be slightly spaced axially.
  • the foot radius at the transition between the hub 5 and the radial workpiece area 4 can by the roller 10 or a separate shaping roller respectively.
  • the forming forces can largely evenly on the branching off of the material area 3 through the roller 10 with the acute-angled separating edge 12 and on one or more post-forming rollers 20 for Forming and final shaping of the hub area 5 from the V-shaped branch Material area 3 can be distributed. It can therefore worked with lower overall maximum forming forces be what is gentle on both the workpiece and is the pressure rolling machine. The wear and the maintenance effort and the energy required to deliver the rolls are reduced. Because of the lower overall load of tools there is also the possibility of To increase the forming speed and thus the production time to shorten each workpiece.
  • FIGS. 5a to 5e Another aspect of the invention is in FIGS. 5a to 5e shown.
  • a disc-shaped workpiece 1 is on a Pressure chuck 15 clamped by means of a tool mandrel 16, which at the same time acts as a counterhold to the center axially pressing the workpiece 1 against the chuck 15 serves.
  • a pressure roller which is the postforming roller 20 in the present case outer workpiece area 6 in an annular recess 18 pressed in pressure chuck 15, as shown in Fig. 5b. It arises such a set back radially outer workpiece area 6 and an inner projecting workpiece area 7.
  • this method a workpiece 1 with a hub 5 and an outer Workpiece area 6 created with a wall thickening, wherein however, the machined face is flat.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft zum einen ein Verfahren zum spanlosen Anformen einer Nabe an einem Werkstück, bei dem eine Rolle mit einer spitzwinkeligen Trennkante an das um eine Rotationsachse rotierende Werkstück zugestellt und ein Materialbereich etwa V-förmig abgezweigt wird, wobei dieser Materialbereich nachfolgend durch mindestens eine Nachformrolle zu der Nabe endgeformt wird. Die Erfindung betrifft zum anderen eine Drückwalzmaschine zum Anformen einer Nabe mit mindestens einer Rolle mit einer spitzwinkeligen Trennkante und mit einem Drückfutter zum Aufnehmen und Halten des Werkstücks, wobei das Drückfutter relativ zu der Rolle rotierend antreibbar ist.
Ein gattungsgemäßer Stand der Technik geht beispielsweise aus der DE 975 677, DE 196 03 773 A1 oder der DE 41 15 423 A1 hervor. Bei diesen bekannten Verfahren wird mittels einer Rolle mit einer spitzwinkeligen Trennkante, welche auch als Spalt- oder Schneidrolle bezeichnet wird, an einer ebenen Ronde ein Materialbereich im Querschnitt V-förmig abgezweigt oder abgespalten. Auf Grund der spitzwinkeligen Trennkante, welche im Wesentlichen zu Zugkräften im Werkstoff führt, kann die Rolle relativ leicht in das Werkstück eindringen, so dass auch nur geringe Umformkräfte zum Zustellen der Spaltrolle notwendig sind. Auf Grund der geringen Umformkräfte wird auch das Materialgefüge sowohl des verbliebenen radialen Werkstückbereiches als auch des abgezweigten Werkstückbereiches nicht allzu stark belastet. Insbesondere die Gefahr der Bildung von Gefügerissen innerhalb des Werkstücksgefüges bleibt gering. Dies gilt vor allem, wenn eine Zustellung der Spaltrolle entsprechend der Lehre der DE 41 15 423 A1 von der Außenkante an ohne ein axiales Eindrücken in das Werkstück ausschließlich radial erfolgt. Allerdings kann sich hierbei ein relativ langer Materialzweig bilden, dessen Werkstoff nicht vollständig zum Ausbilden der Nabe genutzt werden kann.
Ein Verfahren und eine Drückwalzmaschine zum Herstellen von Bremsbacken sind aus der WO 01/66 278 A1 bekannt. Eine Ronde wird an ihrem Außenumfang gespalten und beidseitig bogenförmig umgeklappt. Wie bei den zuvor beschriebenen Verfahren erfolgt das Endformen mittels Nachformrollen.
Zum spanlosen Anformen einer Nabe ist es aus der DE 44 44 526 C1 weiter bekannt, an eine Seitenfläche einer Blechplatine eine Drückrolle mit einem relativ großen Drückradius zuzustellen, durch welche im Werkstückmaterial vornehmlich Druck- oder Stauchkräfte erzeugt werden. Zum Ausbilden der Nabe wird das Material in einen Aufnahmeraum gedrückt. Der Aufnahmeraum ist um einen mittigen Werkzeugstift gebildet und durch einen Anschlag an einem Vorsetzer begrenzt. In Abhängigkeit von der Größe dieses Aufnahmeraumes soll die Wanddicke der anzuformenden Nabe bestimmt werden können. Bei diesen bekannten Verfahren sind jedoch relativ hohe axiale und radiale Umformkräfte auf das Werkstück auszuüben. Es sind entsprechend aufwändige Maschinen vorzusehen, wobei das Problem besteht, dass bei einer Überbeanspruchung des Materiales die anzuformende Nabe abreißen kann.
Ein insgesamt werkstückschonenderes Verfahren ist aus der DE 198 49 981 A1 oder der DE 101 21 546 A1 bekannt, bei welchen mittels einer speziellen Umformrolle eine Nabe spanlos angeformt wird. Die spezielle Umformrolle umfasst eine Trennkante und einen sich daran unmittelbar anschließenden Stauchbereich, dessen Außenprofil der Außenumfangskontur der anzuformenden Nabe angepasst ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Drückwalzmaschine anzugeben, mit welchen eine Nabe besonders gefügeschonend und wirtschaftlich bei gleichzeitig hoher Gestaltungsfreiheit anformbar ist.
Die Aufgabe wird durch Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch eine Drückwalzmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst. Bevorzugte Ausführungen der Erfindung sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen angegeben.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Nachformrolle eine axiale Anschlagsfläche aufweist, durch welche eine axiale Erstreckung des V-förmig abgezweigten Materialbereiches begrenzt wird. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst ein Materialbereich mittels einer Rolle mit einer spitzwinkeligen Trennkante abgezweigt, wobei aufgrund der spitzwinkeligen Kontur der Rolle nur geringe Umformkräfte aufgebracht werden müssen. Auf Grund der speziellen Kontur der Rolle können die Umformkräfte sehr zielgerichtet in das Werkstück eingebracht werden. Hierdurch wird das Werkstückgefüge geschont. Die Gefahr von einer Überbeanspruchung des Gefüges sowie des Entstehens von Gefügerissen ist deutlich vermindert. Gleichzeitig kann aber auch eine hohe Gestaltungsfreiheit und eine hervorragende Materialausnutzung erfolgen, da durch die Nachformrolle der V-förmig abgezweigte Materialbereich in seiner axialen Erstreckung begrenzt wird. Mit der Nachformrolle ist somit sogar eine Verdickung des abgezweigten Materialbereiches zum Anformen der Nabe möglich.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Rolle mit der spitzwinkeligen Trennkante aus einem besonders hochfesten Werkzeugstahl oder einem anderen besonders verschleißfesten Material gefertigt werden kann. Aufgrund der einfachen Formgebung kann diese Rolle trotz des teuren und grundsätzlich schwer zu bearbeitenden Werkstoffes kostengünstig gefertigt werden. Da die Rolle auf die eigentliche Form der anzuformenden Nabe keinen maßgeblichen Einfluss hat, kann die spitzwinklige Rolle für eine Vielzahl von Nabenformen eingesetzt werden. Ein Nacharbeiten der Rolle, etwa durch Schleifen ist ohne weiteres möglich, ohne dass hierdurch die Kontur der anzuformenden Nabe beeinträchtigt werden würde.
Die Nachformrolle kann wegen der andersartigen Beanspruchung aus einem einfacheren Werkstoff gefertigt werden. Somit kann eine kostengünstige Anpassung des Verfahrens an geänderte Nabenformen ohne Weiteres erfolgen. Ein Einlaufradius an der Nachformrolle kann beliebig gewählt werden. Hierdurch kann ein Fußradius an der Nabe beliebig gewählt werden.
Besonders wirtschaftlich ist es, wenn die axiale Anschlagsfläche der Nachformrolle an einer Ausnehmung ausgebildet ist, durch welche eine Außenkontur und eine axiale Länge der anzuformenden Nabe vorgegeben wird. Die Ausnehmung kann dabei ein konvexes oder konkaves oder ein sonstiges Profil, wie Stufen, Nuten etc. aufweisen, welches sich in entsprechender Weise an der Außenkontur der anzuformenden Nabe abbildet.
Für das Gefüge des Werkstoffs ist es besonders schonend, wenn die Rolle mit der spitzwinkeligen Trennkante von einer Anfangsposition an dem Werkstück bis zu einer Endposition zugestellt wird, an welcher die Nabe an dem Werkstück axial vorspringt. Die Rolle mit der spitzwinkeligen Trennkante wird bis zum Fußbereich der Nabe zugestellt. Die Nachformrolle braucht sich in diesem Fall daher nur bis an den Rand des Fußbereiches erstrecken.
Abhängig von der gewünschten Form der Nabe kann zunächst die Zustellung der Rolle mit der spitzwinkeligen Trennkante erfolgen, wobei die Zustellung der Nachformrolle erst nach Abschluss der Ausformung des V-förmigen abgezweigten Bereiches erfolgt. Für eine besonders kurze Bearbeitungszeit ist es vorteilhaft, dass die Nachformrolle an den V-förmig abgezweigten Materialbereich zugestellt wird, noch bevor die Rolle mit der spitzwinkeligen Trennkante ihre Endposition erreicht hat. Bei dieser Ausführung erfolgt die Zustellung der Nachformrolle um eine bestimmte Zeitspanne versetzt, so dass durch das Nachformen das Abspalten oder Abzweigen des V-förmigen Materialbereiches nicht behindert wird.
Eine weitere vorteilhafte Ausführung des Verfahrens besteht darin, dass die Nabe zwischen der Nachformrolle und einem Werkzeugdorn ausgeformt wird. Die Außenkontur des Werkzeugdorns kann zylindrisch oder mit einem konvexen oder konkaven Profil, beispielsweise mit einer Verzahnung oder Umfangsnuten versehen sein.
Das Werkstück kann an dem Drückfutter in beliebiger Weise entlang seines Umfanges oder an der Randkante gehalten sein. Nach der Erfindung ist es jedoch bevorzugt, dass das Werkstück in seinem Mittenbereich gehalten wird. Das Halten kann durch einen sogenannten Gegenhalter erfolgen, welcher gleichzeitig in das Werkstück zentriert und dessen Außenbereich den Werkzeugdorn bildet.
Als Ausgangswerkstück kann eine ebene Blechronde oder eine sonstige Vorform aus einem Blech- oder Gussmaterial sein. Zum Anformen der Nabe wird die Rolle üblicherweise an einem im Wesentlichen radial verlaufenden Werkstückbereich radial zugestellt. Für besondere Werkstückformen ist es jedoch auch vorteilhaft, dass die Rolle mit der spitzwinkeligen Trennkante radial und gleichzeitig axial zugestellt wird. So kann beispielsweise ein Werkstückbereich mit einer sich in radialer Richtung ändernden Wanddicke erstellt werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zum spanlosen Anformen einer Nabe ist dadurch gekennzeichnet, dass ein radial äußerer Werkstückbereich axial in eine Vertiefung eines Drückfutters gedrückt wird, so dass ein radial innerer Werkstückbereich um einen definierten Betrag axial vorsteht, dass an dem vorstehenden inneren Werkstückbereich eine Rolle zugestellt wird, durch welche eine Wanddicke des inneren Werkstückbereiches verringert wird, und dass das dabei anfallende Werkstückmaterial zur Nabe geformt wird. Dieses erfindungsgemäße Verfahren kann dann zum Einsatz kommen, wenn zum Anformen einer Nabe nicht das gesamte Material einer Blechronde oder eines radialen Werkstückbereiches zur Materialabnahme benötigt wird. Ein axiales Einpressen der Rolle mit einer lokal erheblichen Beanspruchung des Werkstückgefüges, wie es im Stand der Technik erforderlich ist, wird dadurch vermieden, dass ein definierter äußerer Werkstückbereich um einen Teilbetrag der Wanddicke axial rückversetzt wird. Auf diese Weise entsteht ein vorstehender innerer Werkstückbereich, an dessen Außenkante eine Umformrolle in einfacher Weise zugestellt werden kann.
Dieses Verfahren kann insbesondere mit einer Rolle mit einer spitzwinkeligen Trennkante sowie der nachfolgenden Zustellung einer Nachformrolle gemäß dem vorbeschriebenen Verfahren eingesetzt werden. Der radial innere, vorstehende Werkstückbereich kann jedoch auch mit einer anderen bekannten Umformrolle zum spanlosen Anformen einer Nabe in seiner Werkstückdicke verringert werden.
Dabei ist es vorteilhaft, dass der vorstehende innere Werkstückbereich in seiner Wanddicke um den Betrag verringert wird, um welchen dieser axial gegenüber den gedrückten äußeren Werkstückbereich vorsteht. Nach Anformen der Nabe entsteht so trotz der partiellen Wanddickenverringerung eine praktisch ebene Werkstückfläche.
Auch bei diesem Verfahren kann jede beliebige Halterung des Werkstücks am Drückfutter gewählt werden. Eine bevorzugte Möglichkeit besteht darin, dass beim Drücken des äußeren Werkstückbereiches diese radial erweitert und gegen einen ringförmigen Absatz an dem Drückfutter geformt und dabei eingespannt wird. Das Werkstück würde sozusagen kraft- und/oder formschlüssig in eine Ringform eingepresst werden, wobei nach Beendigung der Bearbeitung das Werkstück durch eine Ausstoßeinrichtung am Drückfutter ausgeworfen wird.
Hinsichtlich der Drückwalzmaschine ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich eine Nachformrolle mit einer axialen Anschlagsfläche vorgesehen ist und dass die Nachformrolle räumlich und zeitlich versetzt zur Rolle mit der spitzwinkeligen Trennkante zustellbar ist. Mit einer derartigen Drückwalzmaschine lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren ausführen, so dass sich die vorbeschriebenen Vorteile bei der erfindungsgemäßen Drückwalzmaschine entsprechend ergeben.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsformen weiter erläutert, welche schematisch in den Zeichnungen dargestellt sind. In den Zeichnungen zeigen:
Fig. 1
eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens in drei unterschiedlichen Verahrensstadien in einer stark schematisierten Teilquerschnittsansicht;
Fig. 2
eine schematische Anordnung der Umformrollen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren;
Fig. 3
eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens in drei Verfahrensstadien gemäß der Ansichtsform von Fig. 1;
Fig. 4
eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens in drei Verfahrensstadien gemäß der Ansichtsform von Fig. 1; und
Fig. 5
ein weiteres erfindungsgemäßes Verfahren in fünf Verfahrensstadien in einer stark schematisierten Teilquerschnittsansicht.
Gemäß Fig. 1a wird ein rondenförmiges Werkstück 1 an einem Drückfutter 15 mit einer Auflagefläche angeordnet und mittels eines Werkzeugdornes 16, welcher gleichzeitig als Gegenhalter dient, axial festgespannt. An den freien Rand des um eine Rotationsachse 14 rotierenden Werkstücks 1 wird eine Rolle 10 mit einer spitzwinkeligen Trennkante 12 radial in einem spitzen Anstellwinkel zugestellt.
Entsprechend der Darstellung von Fig. 1b wird durch die Rolle 10 die Wanddicke des Werkstücks 1 verringert, wobei ein Materialbereich 3 im Querschnitt etwa V-förmig abgespalten wird. Bei diesem Spalten mit der Rolle 10 bleibt das Werkstückgefüge in dem abgezweigten Materialbereich 3 und insbesondere in dem dickenverrringerten radialen Wandbereich 4 weitgehend unverändert. Räumlich versetzt und zeitlich nachfolgend wird an den abgezweigten Materialbereich 3 eine Nachformrolle 20 mit einer Ausnehmung 24 sowie einer zur Rotationsachse 14 radial gerichteten axialen Anschlagsfläche 22 zugestellt. Die axiale Anschlagsfläche 22 begrenzt die axiale Erstreckung des V-förmig abgezweigten Materialbereichs 3. Durch weiteres radiales Zustellen der Nachformrolle 20 entsprechend Fig. 1c kann so eine Materialverdickung des abgezweigten Materialbereichs 3 entsprechend der Kontur der Ausnehmung 24 erfolgen. Die Endform der Nabe 5 wird bei dieser Ausführungsform zwischen dem Werkzeugdorn 16 und der Ausnehmung 24 der Nachformrolle 20 ausgebildet.
Die räumlich und zeitlich versetzte Zustellung der Rolle 10 zu der Nachformrolle 20 an das Werkstück 1 wird in Fig. 2 schematisch dargestellt. Die Rolle 10 und die Nachformrolle 20 sind an einer einzigen Drückwalzmaschine gelagert, wobei deren Zustellachsen um 120° versetzt um die Rotationsachse angeordnet sind. An einer weiteren Zustellachse 9, welche ebenfalls um 120° versetzt ist, kann beispielsweise eine weitere Nachformrolle vorgesehen werden. Diese kann einen Kalibriervorgang oder einen speziellen Fußradius am Übergang der Nabe 5 zu dem radial verlaufenden Bereich des Werkstücks 1 vorgeben.
Eine Verfahrensalternative ist in den Fig. 3a bis 3c dargestellt, wobei im Unterschied zu dem Verfahren nach Fig. 1 die Rolle 10 mit der spitzwinkeligen Trennkante 12 nicht nur radial, sondern gleichzeitig auch axial an das Werkstück 1 zugestellt wird. Auf diese Weise wird an dem verbliebenen radialen Werkstückbereich 4 eine sich zur Rotationsachse 14 hin verjüngende Wanddicke eingestellt. Ein derartiger Wanddickenverlauf kann für Getriebeteile mit einer gewünschten speziellen Flexibilität vorteilhaft sein.
Die weitere Verfahrensvariante gemäß den Fig. 4a bis 4c basiert ebenfalls auf den zuvor beschriebenen Ausführungsformen, wobei im Unterschied zu der Ausführungsform von Fig. 1 die Rolle 10 mit der spitzwinkeligen Trennkante 12 nicht an der Randkante, sondern in einem mittleren Bereich des rondenförmigen Werkstücks 1 gemäß Fig. 4a ansetzt.
Die Rolle 10 wird zunächst in Schneidrichtung entsprechend der spitzwinkeligen Trennkante in das Werkstück 1 eingefahren, um so eine Beeinträchtigung des Werktückgefüges des Werkstücks 1 weitestgehend zu vermeiden. Die Verschieberichtung verläuft vertikal zur Drehachse 11 der Rolle 10 und ist in Fig. 4b schematisch durch einen Pfeil dargestellt. Nach Erreichen einer bestimmten axialen Position erfolgt die weitere Zustellung der Rolle 10 wie bei der Ausführungsform von Fig. 1 in radialer Richtung, wobei nachfolgend in der bereits beschriebenen Weise die Nachformrolle 20 zum Endformen der Nabe 5 zugestellt wird.
Wie aus Fig. 4c deutlich zu erkennen ist, kann die Nachformrolle 20 von dem verdünnten, radial verlaufenden Werkstückbereich 4 axial etwas beabstandet sein. Der Fußradius am Übergang zwischen der Nabe 5 zu dem radialen Werkstückbereich 4 kann durch die Rolle 10 oder eine separate Formgebungsrolle erfolgen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren können die Umformkräfte weitgehend gleichmäßig auf das Abzweigen des Materialbereichs 3 durch die Rolle 10 mit der spitzwinkeligen Trennkante 12 und auf eine oder mehrere Nachformrollen 20 zum Aus- und Endformen des Nabenbereichs 5 aus dem V-förmig abgezweigten Materialbereich 3 verteilt werden. Es kann daher mit insgesamt geringeren maximalen Umformkräften gearbeitet werden, was sowohl schonend für das Werkstück als auch für die Drückwalzmaschine ist. Der Verschleiß und der Wartungsaufwand sowie der Energiebedarf zur Zustellung der Rollen werden vermindert. Auf Grund der insgesamt geringeren Belastung der Werkzeuge besteht auch die Möglichkeit, die Umformgeschwindigkeit zu erhöhen und damit die Fertigungszeit je Werkstück zu verkürzen.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist in den Fig. 5a bis 5e dargestellt. Ein rondenförmiges Werkstück 1 wird an einem Druckfutter 15 mittels eines Werkzeugdorns 16 eingespannt, welcher gleichzeitig als ein Gegenhalter zum mittigen axialen Anpressen des Werkstücks 1 gegen das Drückfutter 15 dient. Nachdem das Werkstück 1 um die Rotationsachse 14 in Drehung versetzt ist, wird mittels einer Anpressrolle, welche im vorliegenden Fall die Nachformrolle 20 ist, ein äußerer Werkstückbereich 6 in eine ringförmige Vertiefung 18 in Druckfutter 15 gedrückt, wie Fig. 5b zeigt. Es entsteht so ein rückversetzter radial äußerer Werkstückbereich 6 sowie ein innerer vorstehender Werkstückbereich 7.
Gemäß Fig. 5c wird an dem äußeren Randvorsprung 8 des inneren Werkstückbereiches 7 eine Rolle 10 mit einer spitzwinkeligen Trennkante 12 radial zugestellt. Hierdurch wird der innere Werkstückbereich 7 in seiner Wanddicke um den vorstehenden Wanddickenbetrag verringert, wobei sich ein V-förmig abgezweigter Materialbereich 3 ausbildet. Durch räumliches und zeitlich versetztes Zustellen einer Nachformrolle 20 mit einer Ausnehmung 24 und einer axialen Anschlagsfläche 22 wird die axiale Erstreckung des abgezweigten Materialbereichs 3 begrenzt. Durch weiteres radiales Zustellen der Nachformrolle 20 kann dieser Materialbereich verdickt und zu der gewünschten Form der Nabe 5 endgeformt werden.
Wie aus Fig. 5e zu erkennen ist, wird durch dieses Verfahren ein Werkstück 1 mit einer Nabe 5 und einem äußeren Werkstückbereich 6 mit einer Wandverdickung geschaffen, wobei jedoch die bearbeitete Stirnseite eben ausgebildet ist.
Am äußeren Werkstückbereich 6 steht somit ausreichend Material zur Verfügung, welcher gegebenenfalls für eine weitere spanlose oder spanabhebende Bearbeitung zu einem gewünschten Getriebeteil dienen kann.

Claims (11)

  1. Verfahren zum spanlosen Anformen einer Nabe (5) an einem Werkstück (1), bei dem eine Rolle (10) mit einer spitzwinkeligen Trennkante (12) an das um eine Rotationsachse (14) rotierende Werkstück (1) zugestellt und ein Materialbereich (3) etwa V-förmig abgezweigt wird, wobei dieser Materialbereich (3) nachfolgend durch mindestens eine Nachformrolle (20) zu der Nabe (5) endgeformt wird,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Nachformrolle (20) eine axiale Anschlagsfläche (22) aufweist, durch welche eine axiale Erstreckung
    des V-förmig abgezweigten Materialbereiches (3) begrenzt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Anschlagsfläche (22) der Nachformrolle (20) an einer Ausnehmung (24) ausgebildet ist, durch welche eine Außenkontur und eine axiale Länge der anzuformenden Nabe (5) vorgegeben wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Rolle (10) mit der spitzwinkeligen Trennkante (12) von einer Ausgangsposition an dem Werkstück (1) bis zu einer Endposition zugestellt wird, an welcher die Nabe (5) an dem Werkstück (1) axial vorspringt.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Nachformrolle (20) an den V-förmig abgezweigten Materialbereich (3) zugestellt wird, noch bevor die Rolle (10) mit der spitzwinkligen Trennkante (12) ihre Endposition erreicht hat.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Nabe (5) zwischen der Nachformrolle (20) und einem mittigen Werkzeugdorn (16) ausgeformt wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (1) in seinem Mittenbereich gehalten wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Rolle (10) mit der spitzwinkligen Trennkante (12) radial und gleichzeitig axial zugestellt wird.
  8. Verfahren zum spanlosen Anformen einer Nabe, nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass ein radial äußerer Werkstückbereich (6) axial in eine Vertiefung (18) eines Drückfutters (15) gedrückt wird, so dass ein radial innerer Werkstückbereich (7) um einen definierten Betrag axial vorsteht,
    dass an dem vorstehenden inneren Werkstückbereich (7) eine Rolle (10) zugestellt wird, durch welche eine Wanddicke des inneren Werkstückbereiches (7) verringert wird, und
    dass das dabei anfallende Werkstückmaterial zur Nabe (5) geformt wird.
  9. Verfahren nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet, dass der vorstehende innere Werkstückbereich (7) in seiner Wanddicke um den Betrag verringert wird, um welchen dieser axial gegenüber dem gedrückten äußeren Werkstückbereich (6) vorsteht.
  10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9,
    dadurch gekennzeichnet, dass beim Drücken des äußeren Werkstückbereiches (6) dieser radial erweitert und gegen einen ringförmigen Absatz an dem Drückfutter (15) geformt und dabei eingespannt wird.
  11. Drückwalzmaschine zum Anformen einer Nabe gemäß einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
    mit mindestens einer Rolle (10) mit einer spitzwinkeligen Trennkante (12) zum Abspalten eines V-förmigen Materialbereiches (3) und mit einem Drückfutter (15) zum Aufnehmen und Halten des Werkstücks (1), wobei das Drückfutter (15) relativ zu der Rolle (10) rotierend antreibbar ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zusätzlich eine Nachformrolle (20) mit einer axialen Anschlagsfläche (22) vorgesehen ist und
    dass zur Begrenzung einer axialen Erstreckung des V-förmigen Materialbereiches (3) die Nachformrolle (20) räumlich und zeitlich versetzt zur Rolle (10) mit der spitzwinkligen Trennkante (12) noch während des Abspaltens zustellbar ist.
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