EP1712310B1 - Verfahren zum Anformen einer Nut - Google Patents

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EP1712310B1
EP1712310B1 EP05008028A EP05008028A EP1712310B1 EP 1712310 B1 EP1712310 B1 EP 1712310B1 EP 05008028 A EP05008028 A EP 05008028A EP 05008028 A EP05008028 A EP 05008028A EP 1712310 B1 EP1712310 B1 EP 1712310B1
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EP
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workpiece
groove
forming
ring
wall
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EP05008028A
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EP1712310A1 (de
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Ahmet Neset Sahrayicedit Mh.Tepe Sok. Özsoy
Bernhard Rolf
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Repkon Machine And Tool Industry & Trade Ltd
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Repkon Machine And Tool Industry & Trade Ltd
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    • 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
    • B21D53/30—Making other particular articles wheels or the like wheel rims
    • 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
    • B21D17/00—Forming single grooves in sheet metal or tubular or hollow articles
    • B21D17/04—Forming single grooves in sheet metal or tubular or hollow articles by rolling

Definitions

  • the invention relates to a method for molding a groove according to the preamble of claim 1.
  • a method for molding a groove according to the preamble of claim 1. is, for example US 3,779,060 known.
  • the invention relates to the molding of a snap ring groove in the manufacture of oblique shoulder rims for trucks.
  • rims are usually produced in a flow-forming process.
  • a rim blank which usually consists of a rounded to a hollow cylinder and butt welded sheet metal strip, deformed by pressing of pressure rollers.
  • FIG. 1 The procedure for attaching a snap ring groove according to the prior art is shown in Figures 1 to 4.
  • the workpiece 3 (the rim blank) is fastened to a mandrel 4 rotatable about the longitudinal axis X. Subsequently, the mandrel 4 is rotated.
  • a groove 1 or bead is pressed in the region of the workpiece end face 3a, Figure 1.
  • the collar-shaped end region of the workpiece is reshaped.
  • a gap is formed by pressing the formula element between the counter element and the mold element in extension of the end face of the workpiece wall, in which flows in the resulting pressure surplus material of the workpiece during the Andschreibvorgangs.
  • Due to the permanent rotation of the mandrel and thus of the workpiece a narrow annular section is formed on the front side of the workpiece wall machined by the molding element. This annular section is very narrow, in contrast to the burr occurring in the prior art or the resulting excess volume of material. H. preferably narrower than the wall thickness of the workpiece, and can be separated from the workpiece, for example, by simple shearing.
  • the form element, the counter element and the preform element are advantageously rollers, wherein the form roller and the counter element have cross-sectional profiles which are adapted to the shape of the groove to be formed or the desired shape of the workpiece wall.
  • a workpiece 3 is fastened to a mandrel 4 rotating about the longitudinal axis X.
  • the mandrel 4 is preformed at its one end corresponding to the groove 1 to be attached.
  • a preforming roller (preforming element) 7 engages from the outside against the wall of the workpiece 3, wherein this preferably takes place in the radial direction, but also z. B. can take place at an angle to the axis X, and presses the workpiece 3 in the area 3a against the mandrel 4, so that a bead or groove 1 is formed.
  • the end face 3b of the workpiece wall is bent slightly radially outward.
  • a counter element 11 (which may also be a roller) outside set in the area 3a.
  • the counter-element 11 has a cross-section profile 12, 13 which comes into contact with the workpiece 3, which corresponds to the desired shape of the groove 1 or the region surrounding this groove 1.
  • a forming roll 6 (forming element) 6 with a longitudinal axis X 'is set against the inside of the workpiece wall.
  • the angle of the axis X 'to the longitudinal axis X is preferably about 5 °.
  • the forming roller 6 is formed according to the desired shape of the end portion 3 a of the workpiece 3.
  • the groove profile and the diameter of the workpiece 3 get their desired finished dimensions.
  • the end portion 3 a of the workpiece 3 is formed, so that the end face 3b of the wall of the workpiece 3 is brought radially outward and is pressed against a arranged on the counter element 11 limiting element 13. Due to the low angle of attack of the forming roller 6, the material is predominantly compressed in the end region of the workpiece 3, wherein other forming processes such as a simple bending can be involved.
  • a gap 26 which is preferably narrower than the wall thickness of the workpiece 3 in this area and can escape through the formed by pressing against the end portion 3a excess material of the workpiece 3 , This results in turning of the mandrel 4 to form an annular portion 22 on the end face 3b of the workpiece wall. It is also achieved that the critical region 2 is completely filled with material from the workpiece 3 due to the substantially small angle of the axis X 'to the longitudinal axis X and after deburring or smoothing the end face 3b along the line L not an uneven area 2 left remains. It can be seen from FIGS.
  • the axis X "of the preforming roller 7 is inclined slightly against the longitudinal axis X and the preforming roller 7 with the device 23 is moved by rotation of the mandrel 4 against the annular portion 22 on the workpiece 3.
  • the said device 23 can also turn off or pass through the section Disconnect laser processing from workpiece 3.
  • the rough shearing surface on a portion of the end face 3b of the workpiece wall can be smoothed by means of a smoothing device 24.
  • This smoothing device 24, like the device 23, is preferably a roller provided on the preforming roller 7 or part thereof.
  • the calender 24 and the supernatant separating means 23 may be separated be provided on the preforming roller 7.
  • the means 23, 24 may be combined to a single device, preferably on the preforming roller 7.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anformen einer Nut nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Ein derartiges Verfahren ist z.B. aus US 3,779,060 bekannt.
  • Insbesondere betrifft die Erfindung das Anformen einer Sprengringnut bei der Fertigung von Schrägschulterfelgen für Lastkraftwagen. Derartige Felgen werden üblicherweise in einem Drückwalzprozeß hergestellt. Hierzu wird ein Felgenrohling, der in der Regel aus einem zu einem Hohlzylinder gerundeten und stumpfgeschweißten Blechstreifen besteht, durch Andrücken von Drückwalzen verformt.
  • Die Vorgehensweise beim Anbringen einer Sprengringnut nach dem Stand der Technik ist in den Figuren 1 bis 4 dargestellt. Das Werkstück 3 (der Felgenrohling) wird an einem um die Längsachse X drehbaren Dorn 4 befestigt. Anschließend wird der Dorn 4 in Drehung versetzt. Mittels einer Vorformrolle 7 wird im Bereich der Werkstückstirnseite 3a eine Nut 1 bzw. Sicke eingedrückt, Figur 1. Das jenseits der Nut 1 in Längsrichtung 4 befindliche kragenförmige Ende des Werkstücks 3 wird in einem zweiten Verfahrensschritt, Figur 2, mittels einer etwa im Winkel von 45° auf der Innenseite des Werkstücks angreifenden Formrolle 6 durch Andrücken an das kragenförmige Ende des Werkstücks 3 nach außen gebogen, wobei an der Außenseite des Werkstücks 3 im Bereich der Nut 1 ein entsprechend der gewünschten Nutform profiliertes Gegenelement 12 angreift, so daß das kragenförmige Ende des Werkstücks durch Druck der Formrolle 6 um das Gegenelement herum gebogen wird, so daß die Stirnseite 3b der Wand des Werkstücks in etwa nach oben zeigt, wie dies in den Figuren 3 und 4 dargestellt ist. Durch den Drückvorgang entsteht durch das "nach außen Drücken" von Material im Endbereich des Werkstücks 3 ein beträchtliches Volumen an Materialüberschuß. Zudem ist die Stirnseite 3b der Werkstückwand aufgrund des sich infolge des beim Drückvorgang ansammelnden Materialüberschusses zumeist auch uneben, Figur 4. Dieser Materialüberschuß muß in der Regel in einer zweiten Aufspannung des Werkstücks durch spanendes Abdrehen entfernt werden.
  • Diese Vorgehensweise hat sich wegen des erforderlichen neuerlichen Aufspannens zum Abdrehen des Werkstücks als umständlich erwiesen.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Anformen einer Nut anzugeben, bei denen eine zweite Aufspannung nicht erforderlich ist.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
  • Erfindungsgemäß wird der kragenförmige Endbereich des Werkstücks umgeformt. Dabei wird durch Andrücken des Formelements zwischen Gegenelement und Formelement in Verlängerung der Stirnseite der Werkstückwand ein Spalt gebildet, in welchen das beim Drücken entstehende überschüssige Material des Werkstücks während des Andrückvorgangs hineinfließt. Aufgrund der permanenten Drehung des Dorns und damit des Werkstücks entsteht an der Stirnseite der vom Formelement bearbeiteten Werkstückwand ein schmaler ringförmiger Abschnitt. Dieser ringförmige Abschnitt ist im Gegensatz zum dem beim Stand der Technik auftretenden Grat bzw. dem entstehenden überschüssigen Materialvolumen sehr schmal, d. h. vorzugsweise schmaler als die Wandstärke des Werkstücks, und kann zum Beispiel durch einfaches Abscheren vom Werkstück abgetrennt werden.
  • Bei dem Formelement, dem Gegenelement und dem Vorformelement handelt es sich vorteilhafterweise um Rollen, wobei die Formrolle und das Gegenelement Querschnittsprofile aufweisen, die an die Form der anzuformenden Nut bzw. der gewünschten Form der Werkstückwand angepaßt sind.
  • Die Erfindung und weitere vorteilhafte Ausführungsformen werden nachfolgend anhand der Zeichnungen in den Figuren 1 bis 10b schematisch näher erläutert.
    • Figur 1 -
    zeigt den Vorformvorgang nach dem Stand der Technik,
    Figur 2 -
    zeigt einen ersten Schritt des Umbiegevorgang nach dem Stand der Technik,
    Figur 3 -
    zeigt einen zweiten Schritt des Umbiegevorgangs nach dem Stand der Technik,
    Figur 4 -
    zeigt eine nach dem Stand der Technik fertiggestellte Sprengringnut mit einem Grat bzw. Materialüberschuß auf der umgebogenen Stirnseite der Werkstückwand,
    Figur 5
    - zeigt ein Beispiel für den Vorformvorgang,
    Figur 6a -
    zeigt ein Beispiel für den erfindungsgemäßen Umbiegevorgang in Schnittansicht,
    Figur 6b -
    zeigt ein Beispiel für den erfindungsgemäßen Umbiegevorgang in Draufsicht,
    Figur 7a -
    zeigt den Umbiegevorgang nach dem Stand der Technik in Schnittansicht,
    Figur 7b -
    zeigt den Umbiegevorgang nach dem Stand der Technik in Draufsicht,
    Figur 8
    - zeigt ein Beispiel für den erfindungsgemäßen Umbiegevorgang mit Ausbildung des ringförmigen Abschnitts,
    Figur 9
    - zeigt das Entfernen des ringförmigen Abschnitts,
    Figur 10a-
    zeigt den Glättungsvorgang nach Entfernen des ringförmigen Abschnitts in einer ersten Variante,
    Figur 10b-
    zeigt den Glättungsvorgang nach Entfernen des ringförmigen Abschnitts in einer zweiten Variante.
  • Erfindungsgemäß wird, wie in Figur 5 gezeigt, ein Werkstück 3 auf einen um die Längsachse X rotierenden Dorn 4 befestigt. Der Dorn 4 ist an seinem einen Ende entsprechend der anzubringenden Nut 1 vorgeformt. Eine Vorformrolle (Vorformelement) 7 greift von außen an die Wand des Werkstücks 3 an, wobei dies bevorzugt in radialer Richtung erfolgt, jedoch auch z. B. in einem Winkel zur Achse X erfolgen kann, und drückt das Werkstück 3 im Bereich 3a gegen den Dorn 4, so daß eine Sicke bzw. Nut 1 entsteht. Dabei wird die Stirnfläche 3b der Werkstückwand radial leicht nach außen gebogen.
  • Zur weiteren Formgebung wird - wie in Figur 6a und 6b gezeigt - ein Gegenelement 11 (bei dem es sich ebenfalls um eine Rolle handeln kann) außen im Bereich 3a angesetzt. Das Gegenelement 11 weist ein mit dem Werkstück 3 in Kontakt tretendes Querschnittsprofil 12, 13 auf, welches der gewünschten Form der Nut 1 bzw. dem diese Nut 1 umgebenden Bereich entspricht. Zum Umformen des Endbereichs 3a des Werkstücks 3 wird eine Formrolle (Formelement) 6 mit einer Längsachse X' gegen die Innenseite der Werkstückwand angesetzt. Der Winkel der Achse X' zur Längsachse X beträgt vorzugsweise ca. 5°. Die Formrolle 6 ist entsprechend der gewünschten Form des Endbereichs 3a des Werkstücks 3 ausgebildet.
  • Durch den in Figur 8 gezeigten Vorgang erhalten das Nutprofil bzw. der Durchmesser des Werkstücks 3 ihre gewünschten Fertigmaße. Durch Vorschub der Formrolle 6 in Richtung auf den Dorn 4 wird der Endbereich 3a des Werkstücks 3 umgeformt, so daß die Stirnseite 3b der Wand des Werkstücks 3 radial nach außen gebracht wird und gegen ein am Gegenelement 11 angeordnetes Begrenzungselement 13 gedrückt wird. Durch den geringen Anstellwinkel der Formrolle 6 wird das Material im Endbereich des Werkstücks 3 überwiegend gestaucht, wobei auch andere Umformprozesse wie etwa ein einfaches Umbiegen beteiligt sein können. Erfindungsgemäß verbleibt zwischen dem Gegenelement 11 - insbesondere dem Begrenzungselement 13 - und der Formrolle 6 ein Spalt 26, welcher vorzugsweise schmaler als die Wandstärke des Werkstücks 3 in diesem Bereich ist und durch das durch Drücken gegen den Endbereich 3a gebildete überschüssige Material des Werkstücks 3 entweichen kann. Dies führt bei Drehen des Dorns 4 zur Ausbildung eines ringförmigen Abschnitts 22 an der Stirnfläche 3b der Werkstückwand. Ferner wird erreicht, daß der kritische Bereich 2 aufgrund des wesentlich geringen Winkels der Achse X' zur Längsachse X vollständig mit Material aus dem Werkstück 3 gefüllt wird und nach dem Entgraten bzw. Glätten der Stirnseite 3b entlang der Linie L nicht ein unebener Bereich 2 übrig bleibt. Aus den Figuren 6a, 6b (Erfindung) und 7a, 7b (Stand der Technik) ist zu erkennen, das durch den wesentlich geringeren Anstellwinkel der Formrolle eine deutlich größere Kontaktfläche mit dem Werkstück 3 entsteht, wodurch ein optimaler Staucheffekt mit nahezu ausschließlich axialer Materialverschiebung erreicht wird. Beim Andrückvorgang fließt weniger Material in tangentialer Richtung fließt, wodurch der kritische Bereich 2 zuverlässig gefüllt bzw. ein Füllen des kritischen Bereichs 2 erst möglich wird. Ein Anstellwinkel in einer Größenordnung von 45° (Stand der Technik) würde die Füllung des Bereichs 2 bei Einsatz einer Werkzeugsituation gemäß der Erfindung sehr erschweren bzw. unmöglich machen.
  • Nach dem Umformen des Endbereichs 3a des Werkstücks 3 nach außen bleibt aufgrund des Spalts 26 zwischen Formrolle 6 und Gegenelement 11 ein schmaler ringförmiger Abschnitt 22 an der umgeformten Stirnseite 3b stehen. Dieser Zustand ist in Figur 9 dargestellt. Mittels einer Einrichtung zum Abtrennen von Überständen 23 kann dieser Abschnitt 22 während des Drehens des Dorns 4 vom Werkstück 3 abgetrennt und später entfernt werden. Im einfachsten Fall wird hierzu ein, vorzugsweise an der Vorformrolle 7 vorgesehenes Abscherelement verwendet, welches den Abschnitt 22 abschert. Hierbei wird die Achse X" der Vorformrolle 7 leicht gegen die Längsachse X geneigt und die Vorformrolle 7 mit der Einrichtung 23 unter Drehung des Dorns 4 gegen den ringförmigen Abschnitt 22 am Werkstück 3 bewegt. Genauso kann die genannte Einrichtung 23 den Abschnitt auch abdrehen oder durch Laserbearbeitung vom Werkstück 3 abtrennen.
  • In einem weiteren Schritt kann die rauhe Abscheroberfläche auf einem Teilbereich der Stirnseite 3b der Werkstückwand mittels einer Glätteinrichtung 24 geglättet werden. Diese Glätteinrichtung 24 ist wie die Einrichtung 23 vorzugsweise eine Rolle, die an der Vorformrolle 7 vorgesehen bzw. Teil derselben ist.
  • Wie in Figur 10a gezeigt, können die Glätteinrichtung 24 und die Einrichtung 23 zum Abtrennen von Überständen separat an der Vorformrolle 7 vorgesehen sein. Alternativ können die Einrichtungen 23, 24 zu einer einzigen Einrichtung vorzugsweise an der Vorformrolle 7 zusammengefaßt sein.

Claims (5)

  1. Verfahren zum Anformen einer Nut (1), insbesondere einer Sprengringnut, im Bereich des stirnseitigen Endes eines Werkstücks (3), insbesondere einer Radfelge, bei welchem das Werkstück (3) in Drehung um seine Längsachse (X) versetzt wird und das Anformen durch Vorformen einer Nut (1) und anschließendes mittels eines Formelements (6) im wesentlichen von der Längsachse (X) weg erfolgendes Umformen des Endbereichs (3a) des Werkstücks (3) um ein außen an der Werkstückwand vorgesehenes, ein vorgegebenes Nutprofil aufweisendes Gegenelement (11) erfolgt,
    gekennzeichnet durch
    Ausbilden eines ringförmigen Abschnitts (22) an der umgebogenen Stirnseite (3b) der Werkstückwand durch Andrücken der Stirnseite (3b) der Werkstückwand während des Umformvorgangs gegen einen Bereich des Gegenelements (11).
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    gekennzeichnet durch
    Abtrennen des ringförmigen Abschnitts (22).
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
    gekennzeichnet durch
    Glätten der umgeformten Stirnseite (3b) der Werkstückwand (3) nach dem Abscheren.
  4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der ringförmige Abschnitt (22) durch beim Andrücken erfolgenden Materialfluß des das Werkstück (3) bildenden Materials durch einen zwischen dem Gegenelement (11) und dem Formelement (6) gebildeten Spalt (26) ausgebildet wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche, 2-4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das Abtrennen des ringförmigen Abschnitts (22) durch Abscheren, Abdrehen oder Laserbearbeitung erfolgt.
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