EP2210682B1 - Verfahren und Vorrichtung zum Abstreckdrückwalzen - Google Patents

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EP2210682B1
EP2210682B1 EP09008987A EP09008987A EP2210682B1 EP 2210682 B1 EP2210682 B1 EP 2210682B1 EP 09008987 A EP09008987 A EP 09008987A EP 09008987 A EP09008987 A EP 09008987A EP 2210682 B1 EP2210682 B1 EP 2210682B1
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EP
European Patent Office
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workpiece
spinning mandrel
forming
mandrel
spinning
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EP09008987A
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English (en)
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EP2210682A1 (de
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Benedikt Nillies
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Leifeld Metal Spinning GmbH
Original Assignee
Leifeld Metal Spinning GmbH
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Publication date
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    • B21C37/06—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
    • B21C37/15—Making tubes of special shape; Making tube fittings
    • B21C37/22—Making finned or ribbed tubes by fixing strip or like material to tubes
    • B21C37/26—Making finned or ribbed tubes by fixing strip or like material to tubes helically-ribbed tubes
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    • B21D7/00—Bending rods, profiles, or tubes
    • B21D7/08—Bending rods, profiles, or tubes by passing between rollers or through a curved die

Definitions

  • the invention relates to a method for Abstreckgetrwatzen and a device for spin forming a tubular workpiece.
  • a tubular workpiece is arranged around a spinning mandrel, set in rotation and deformed by advancing at least one forming roller, wherein the workpiece is stretched.
  • the wall thickness decreases and the tubular workpiece is elongated by the displaced material.
  • the workpiece can be provided with a uniform inner contour, which is predetermined by the outer contour of the spinning mandrel.
  • the known device has a spinning mandrel, which can be arranged in the tubular workpiece, at least one forming roller for advancing and forming the workpiece and a rotary drive for rotationally driving the workpiece.
  • the JP 55014107 A describes a forming apparatus for forming a cylindrical workpiece, wherein the workpiece is formed between a substantially convex inner tool and a concave outer tool.
  • the GB 2 184 676 A discloses a forming method for forming a cylindrical workpiece by means of forming rollers, which are arranged on the one hand in the inside and on the other hand outside of the cylindrical workpiece.
  • the inner and outer forming rollers are arranged opposite to each other.
  • the DE 10 2005 057 945 A1 describes a flow forming method and a corresponding machine for spin forming a tubular workpiece and in particular for producing a pipe section with reduced inner diameter in the form of a paragraph.
  • the object of the invention is to provide a method and a device, with which tubular workpieces can be economically rolled and with a great variety of shapes.
  • the spinning mandrel is moved relative to the workpiece during the forming relatively in the axial direction.
  • the spinning mandrel is mounted movable relative to the workpiece in the axial direction during the forming.
  • a basic idea of the invention can be seen not to mold the workpiece, as hitherto known, to a stationary mandrel, but to a mandrel moving under the workpiece. It is therefore sufficient to provide a spinning mandrel with a relatively short length, which in particular can be substantially less than the length of the workpiece to be machined. This considerably reduces the manufacturing and maintenance costs for the spinning mandrel.
  • the inventive method is thus particularly economical and with a spinning mandrel different workpiece shapes can be produced.
  • the deformation is advantageously carried out by the use of at least two spinning rollers.
  • the forming rollers are preferably distributed uniformly around the circumference of the workpiece or the spinning mandrel. Thus, undesirable transverse forces and thus deflection of the spinning mandrel can be avoided.
  • a universal spinning mandrel having different outer diameters in the axial direction is used for producing differently shaped cylindrical and / or conical hollow parts.
  • the spinning mandrel may also have different contours in the axial direction and is in particular conical. Also not rotationally symmetrical contours, such as polygons, possible. In this case, the term outer diameter is applied accordingly. Due to the variable outer diameter and / or the variable contours it is possible to provide a variable mandrel diameter during the ongoing forming process at the forming zone, ie the point of contact between forming roller, workpiece and spinning mandrel.
  • the method in the opposite direction, wherein material of the workpiece flows counter to a feed direction of the forming rollers.
  • the material flows during the forming process under the forming rollers and in the direction of a free spinning mandrel end and beyond. Longitudinal feed of the forming rollers and flow direction of the material are thus directed counter to each other.
  • the flow rate of the material is due to the reduction of the wall thickness of the workpiece, which is pressed by the forming rollers axially against a clamping or holding device.
  • the method is carried out in synchronism, wherein material of the workpiece flows in the feed direction of the forming rollers. Longitudinal feed of the forming rollers and flow direction of the material thus take place in the same direction.
  • the starting work piece for a forming process carried out in synchronism is preferably a round or cup-shaped workpiece, which is clamped between the spinning mandrel and a pressure element.
  • the forming rollers and the spinning mandrel are moved relative to the workpiece in the axial direction, wherein the forming rollers are moved relative to the pressing mandrel in the axial and radial directions to form variable diameter and / or wall thicknesses of the workpiece.
  • the wall thickness or the inner diameter of the workpiece to be machined can be changed while the outside diameter remains the same.
  • the forming rollers are preferably moved relative to the spinning mandrel in the radial direction.
  • variable mandrel diameter By the radial and / or axial displacement of the forming rollers relative to the spinning mandrel in conjunction with the variable outer diameter and / or the variable Overall contours of the spinning mandrel can be provided a variable mandrel diameter. In this case, different wall thicknesses can be produced on the workpiece.
  • the forming rollers are delivered radially to the spinning mandrel taking into account the desired outer diameter and the desired wall thickness of the workpiece.
  • long conical and / or cylindrical hollow parts such as preforms for lampposts or flagpoles
  • partially variable diameter and / or wall thicknesses can be formed in the workpieces, which can lead to a reduction in the weight of the products.
  • the cross sections of the workpiece can be adapted to the expected loads and thus a particularly uniform stress distribution and thus a particularly favorable utilization of the material used can be achieved.
  • the forming rollers are preferably moved at the same speed as the spinning mandrel relative to the workpiece.
  • the workpiece can be pressed or pulled between fixed forming rollers and fixed spinning mandrel.
  • the movement of the workpiece takes place in the direction of a free, that is not clamped end of the spinning mandrel.
  • it can be provided to move forming rollers and spinning mandrel against a stationary workpiece. A combination of these two variants is possible.
  • a further preferred embodiment of the invention is given by the fact that the relative movement of the forming rollers in the axial and / or radial direction relative to the spinning mandrel in dependence on a relative position of the forming rollers relative to the spinning mandrel and in dependence on a predetermined gap between forming rollers and spinning mandrel by means of a measuring - And control device is controlled.
  • the control of the forming rollers and / or the spinning mandrel in dependence on the desired diameter and the desired wall thickness of the workpiece section to be machined, which are determined by the relative position between forming rollers and spinning mandrel.
  • the length and / or the wall thickness of the workpiece to be machined are measured and these values processed as input variables in the measuring and control device. This means that uniform end products can be manufactured from original workpieces with dimensional deviations.
  • the workpiece is clamped to a chuck, which is rotatably mounted and driven, and that the spinning mandrel is moved axially relative to the chuck.
  • the workpiece is thus set over the chuck in rotation.
  • a rotation of the spinning mandrel preferably takes place at the same rotational speed, wherein the spinning mandrel is moved axially during the deformation relative to the chuck. Since it only depends on a relative movement between the workpiece, spinning mandrel and forming roller, it can also be provided that the chuck is moved relative to a fixed spinning mandrel.
  • the spinning mandrel has different outer diameters, in particular has a conical, cylindrical and / or cambered shape. Due to the different outer diameter or the conical shape, a variable spinning mandrel with a variable spinning mandrel diameter is provided.
  • a relative axial feed of the forming rollers relative to the spinning mandrel and a delivery of the forming rollers is relatively radially to the corresponding diameter of the spinning dome, taking into account the desired gap between forming rollers and spinning dome. This forming gap determines the wall thickness of the workpiece.
  • the spinning mandrel may also have other geometric shapes, such as cylindrical and / or conical heels, radius transitions, profiles, such as ribs or grooves, or other cross-sections, such as polygons, hexagonal, ellipses or polyons. Other geometric configurations are possible.
  • the inventive method for variable workpiece diameter and / or variable wall thicknesses can be advantageously used on a workpiece.
  • the spinning mandrel according to the invention which can also be referred to as a short mandrel, the tool costs and the costs for the maintenance of the spinning mandrel are considerably reduced. Also the weight of the spinning mandrel is reduced compared to a full mandrel, whereby the flexibility of the machine is significantly improved.
  • the spinning mandrel has inner rollers on its outer circumference.
  • At the periphery of the spinning mandrel preferably at least two stored inner rollers are evenly distributed and arranged rotatably.
  • the inner rollers are rotatable about their own axis, but non-rotatable relative to a longitudinal axis of the spinning mandrel.
  • associated forming rollers are provided, for example in a corresponding number, which interact with the inner rollers. This results in pairs of rollers, which are formed from forming roller and inner roller. Between each of the roller pairs, a zone of the plastic material state is generated on the workpiece from outside and inside. This results in a division of the roller forces and the forming work. The forming work is distributed over twice the number of rolls. Through the use of inner rollers thus the forming speed can be increased. By a symmetry in the forming zone, a residual stress state in the spin-rolled workpiece is greatly reduced.
  • the forming rollers which can also be referred to as outer rollers, are preferably axially and / or radially displaceable or displaceable. As a result, different forming tasks, for example, different diameters and / or wall thicknesses can be performed. Likewise, a gap adjustment can be made by axial displacement of the spinning mandrel.
  • the roll diameter It depends on the wall thickness to be rolled and the workpiece diameter.
  • inner rollers and outer rollers Preferably, have the same diameter. A difference in diameter of about 30% should not be exceeded.
  • a further preferred embodiment of the device according to the invention is that the rotary drive with a chuck for clamping the workpiece and / or a support with at least two forming rollers relative to a machine bed is axially movable.
  • the method of rotary drive an axial displacement of the workpiece relative to the machine bed can be achieved.
  • a structural design may consist in that the rotary drive is mounted on a headstock, which is axially movable relative to the machine bed. By moving the headstock or the rotary drive is thus about the chuck moved axially clamped workpiece.
  • the support with the forming rollers relative to the machine bed can be axially movable. In this case, it is possible that the rotary drive is fixedly arranged on the machine bed.
  • the forming rollers are arranged radially and / or axially movable on the support. Also, the angle of attack to the axis of rotation of the workpiece can be changed.
  • the support itself can be fixed or displaceable on the machine bed.
  • the storage of the forming rollers on the support with the radial and / or axial mobility causes a compact design of the device.
  • the forming rollers may have a suitable shape, such as cylindrical or conical.
  • the forming rollers can also have contours for optimal forming.
  • a further preferred embodiment of the invention is given by the fact that the spinning mandrel is axially movable relative to the chuck. It is particularly preferred if the spinning mandrel is rotatably drivable together with the chuck and / or the workpiece. This can be achieved, for example, by means of a keyway profile between spinning mandrel and chuck. Due to the possibility of an axial displacement between spinning mandrel and chuck, the relative movement of the spinning mandrel according to the invention relative to the workpiece is achieved in a simple and reliable manner.
  • a measuring and control device for measuring a length and / or wall thickness and / or diameter of the workpiece and for controlling a radial movement of the forming rollers and / or a relative axial movement the forming rollers is provided opposite the spinning mandrel.
  • the inventive method is based entirely on relative movements between spinning mandrel, workpiece and forming rollers. These elements must be moved in harmony with each other and depending on the desired forming.
  • a measuring and control device is arranged according to the device. This measures current geometric parameters, such as position, length and diameter of the workpiece, and controls the movement of said elements to each other on this basis.
  • a particularly economical device is achieved in that a feed rod is provided, which is connected to the spinning mandrel and has a diameter which is as small as possible to the maximum diameter of the spinning mandrel, and that an axial drive is provided for moving the feed rod.
  • the feed rod can also be arranged axially stationary, in which case it only has the function of an extension or intermediate rod, which is arranged between the spinning mandrel and a bearing or attachment.
  • One function of the feed rod is to provide a spacer between the spinning mandrel and its machine-side clamping.
  • the workpiece can be arranged around the feed rod.
  • During the forming takes place a relative movement between the workpiece and the spinning mandrel, wherein the workpiece moves in the direction of the free end of the spinning mandrel.
  • the rotation of the spinning mandrel with the feed rod can be done by friction between Umformrolle, workpiece and spinning mandrel. Between the spinning mandrel and feed rod, a print head can be provided, which ensures a rotational decoupling between spinning mandrel and feed rod. In this embodiment, only an axial feed for the spinning mandrel is required.
  • the spinning mandrel and / or a variable inner roller can be axially displaced via a CNC axis or by pressure, for example a hydraulic cylinder, in order to achieve a gap adjustment with the spinning mandrel, ie a change in the wall thickness on the workpiece. This was previously only possible by a radial adjustment of the forming rollers.
  • the relative movement between the workpiece and spinning mandrel can be done by an absolute movement of the workpiece relative to a fixed spinning mandrel and / or an absolute movement of the spinning mandrel.
  • the absolute movement of the spinning mandrel is preferably achieved by an axial movement of the feed rod, to which an axial drive is provided.
  • FIGS. 1 to 9 show in a schematic way a first embodiment of the method according to the invention.
  • Fig. 1 shows a first tubular workpiece 10, which is provided as a starting workpiece for forming.
  • the workpiece 10 has a circular cross-section with an outer diameter D0 and a wall thickness S0.
  • FIGS. 2 to 7 show forming steps of the forming of the workpiece 10 into a conical hollow body, which in Fig. 8 is shown.
  • a spinning mandrel 20 is used, which Fig. 9 shows.
  • the spinning mandrel 20 is a rotationally symmetrical body and has a longitudinal axis.
  • the longitudinal axis forms an axis of rotation of the spinning mandrel 20 about which the spinning mandrel 20 is rotatably mounted.
  • the spinning mandrel 20 On the right side in the figures, the spinning mandrel 20 has a free end 22, while on the left side, a connecting end 24 is formed, via which the spinning mandrel 20 connected to a Maschineneinpressive and optionally driven.
  • a fundamental aspect of the spinning mandrel 20 according to the invention is that a diameter of the spinning mandrel does not decrease from the free end 22 in the direction of the connecting end 24, but is either constant or increases.
  • the spinning mandrel 20 has a cone section 26 and a cylinder section 28.
  • the cone portion 26 is formed as a truncated cone, wherein the end with the smallest diameter forms the free end 22 of the spinning mandrel 20.
  • the feed rod 34 has at least one cylindrical portion 36 and is formed in the illustrated embodiment as a solid cylinder.
  • a diameter of the feed rod 34, in particular of the cylindrical portion 36 of the feed rod 34, is preferably less than a diameter of the cylindrical portion 28 of the spinning mandrel 20.
  • the feed rod 34 may be integrally formed with the spinning mandrel 20 or be releasably connected as a separate element with the spinning mandrel 20 , The spinning mandrel can be changed in this way.
  • FIG. 2 shows two forming rollers 40, wherein, for example, three or four forming rollers 40 may be arranged.
  • the forming rollers 40 are rotationally symmetrical body and frusto-conical in the illustrated embodiment.
  • the forming rollers 40 are rotatably mounted about a rotation axis 42 around, wherein the rotation axis 42 is a longitudinal axis of the truncated cone.
  • the axes of rotation 42 of the forming rollers are aligned obliquely to a longitudinal axis 32 of the spinning mandrel 20.
  • a first method step of forming the workpiece 10 is shown in FIG Fig. 2 shown.
  • the workpiece 10 is first arranged around the spinning mandrel 20 and the feed rod 34.
  • a first axial region 11 of the workpiece 10 is arranged around the feed rod 34, wherein between the workpiece 10 and the feed rod 34, an annular space 38 is formed.
  • a second, central axial region 12 of the workpiece 10 is around the cylinder section 28 of the spinning mandrel 20 arranged. In this case, the workpiece 10 bears against an outer peripheral surface of the cylinder section 28.
  • a third axial region 13 of the workpiece 10 is arranged around a first subsection of the cone section 26 of the spinning mandrel 20.
  • the forming rollers 40 are in the in Fig. 2 shown process stage axially spaced from the workpiece 10 about a second portion of the cone portion 26 of the spinning mandrel 20 and do not contact the workpiece 10.
  • Drückdorn 20 and workpiece 10 are, preferably at the same peripheral speed, set in rotation.
  • the forming rollers 40 are delivered radially in the direction of the spinning mandrel 20 and moved axially in the direction of the workpiece 10.
  • a cone portion 14 is formed at the end of the workpiece 10.
  • the forming rollers 40 and the spinning mandrel 20 are moved axially with the same axial speed relative to the workpiece 10. In this case, only a relative movement is important, so that the workpiece 10 can also be moved relative to the spinning mandrel 20 and the forming rollers 40.
  • the forming rollers 40 contact an outer peripheral portion of the workpiece 10 and are rotationally engaged with the workpiece 10 in rotational motion.
  • this process step is a process stage in which an axial end of the workpiece 10 is applied to the spinning mandrel 20, that is clamped between the spinning mandrel 20 and forming rollers 40.
  • the workpiece 10 has an inner diameter D1, which corresponds to an outer diameter of the spinning mandrel 20 at this axial point.
  • This procedural stage is in Fig. 4 shown.
  • the actual Abstreckd Wegwalzen which can also be referred to as cone-pressure rollers and in the FIGS. 5 to 7 is shown.
  • the workpiece 10 is attached to the cone portion 26 of the spinning mandrel 20 formed as in Fig. 5 shown.
  • the previously drawn-in cone area 14 is stretched by the initiated flow-forming operation, wherein a reduction of the wall thickness of the workpiece 10 takes place.
  • a relative axial displacement of the spinning mandrel 20 takes place to the forming rollers 40.
  • the forming rollers 40 are relatively axially relative to the spinning mandrel 20 in the direction of an increasing diameter of the spinning mandrel 20. As a result, an increasing diameter is formed on the workpiece 10.
  • a zone of the plastic material state forms under the forming rollers 40, in which the wall thickness of the workpiece 10 is reduced, as in FIG Fig. 6 shown.
  • the displaced material flows mainly in the direction of the free end 22 of the spinning mandrel 20, ie counter to the feed direction of the forming rollers 40.
  • the wall thickness reduction causes an increase in length of the workpiece 10th
  • forming rollers 40 are relatively axially moved relative to the spinning mandrel 20 up to the desired maximum outer diameter of the workpiece 10.
  • Fig. 7 shows a stage of the process in which the forming rollers 40 have reached the cylinder portion 28 of the spinning mandrel 20. With further axial and radial feed of the forming rollers 40, a termination of the contact between forming rollers 40 and workpiece 10 and the flow-forming operation is terminated.
  • an in Fig. 8 shown workpiece 10, which is a conical hollow body produced.
  • the conical hollow body has at one axial end the small inner diameter D1 (see. Fig. 4 ) and at an opposite end a large inner diameter.
  • the small inner diameter D1 corresponds to at least a minimum diameter of the cone portion 26 of the spinning mandrel 20.
  • the large diameter is at most equal to a diameter of the cylindrical portion 28 of the spinning mandrel 20. Due to the relative axial displacement of the spinning mandrel 20 relative to the workpiece 10, the conical hollow body has a different conicity on than the cone portion 26 of the spinning mandrel 20th
  • FIGS. 10 to 18 show a second embodiment of the method according to the invention.
  • Fig. 10 shows a second tubular workpiece 10a, which as Starting workpiece is intended for forming.
  • the workpiece 10a has an inner profile which comprises a plurality of longitudinal ribs 15 formed on an inner side of the workpiece.
  • the workpiece 10a corresponds to the in FIG. 1 illustrated workpiece 10th
  • FIGS. 11 to 16 show forming steps for forming the workpiece 10a.
  • Fig. 17 shows the workpiece 10a as a finished forming part after forming.
  • a spinning mandrel 20 is shown, which is formed as a profiled spinning mandrel 20a and is used in the method.
  • spinning mandrel 20 has the profiled spinning mandrel 20a according to Fig. 18 on its outer surface longitudinal grooves 21.
  • the longitudinal grooves 21 extend both along the cylinder portion 28 and along the cone portion 26 of the spinning mandrel and correspond to the cylinder portion 28 in terms of number and arrangement of the longitudinal ribs 15 of the workpiece 10 a.
  • the longitudinal grooves 21 are conical.
  • the workpiece 10a is slid onto the profiled spinning mandrel 20a and reshaped in a manner analogous to the previously described method.
  • the in the FIGS. 11 to 17 shown process steps correspond substantially to those in the FIGS. 2 to 7 shown method steps.
  • the profile of the spinning mandrel 20 is made larger in accordance with the volume fractions of the pipe profile, taking into account the reduction in diameter by the flow-forming process.
  • Fig. 17 is a formed workpiece 10a shown as the final shape of the deformation, which is different from the in Fig. 8 essentially differs in that an inner profile is formed on its inner surface, the parallel and tapered inner ribs 16 includes.
  • the inner profile can thus be referred to as a cylindrical and conical inner profile.
  • the deformed workpiece 10a according to Fig. 17 has a wall thickness S1, which is less than the wall thickness S0 of the starting workpiece.
  • FIGS. 19 to 22 A third embodiment of the method according to the invention is in the FIGS. 19 to 22 shown.
  • Starting workpiece is a tubular workpiece 10, as in Fig. 1 shown.
  • Fig. 19 shows a process step of the forming.
  • the workpiece 10 is as a finished forming part in Fig. 20 in perspective view and in Fig. 21 shown in plan view from the front or in cross section.
  • Fig. 22 shows as a spinning mandrel 20 a profiled spinning mandrel 20a.
  • the in Fig. 22 shown profiled spinning mandril 20a substantially corresponds to the in Fig. 18 represented profiled spinning mandrel 20a.
  • a conical and / or cylindrical inner profile can be produced not only in long hollow parts, such as masts, but also in short hollow parts, such as gear parts with teeth, such as clutch plate carriers.
  • FIGS. 23 to 29 show a fourth embodiment of the method according to the invention.
  • a tubular workpiece 10 as in Fig. 23 represented formed in a formed as a hollow shaft or cylinder tube workpiece 10 with at least one hexagon socket portion 60 and at least one cylindrical portion 62.
  • FIGS. 24 to 27 show process steps for forming the workpiece 10.
  • a workpiece 10 as finished machined forming part is in Fig. 28 shown.
  • a spinning mandrel 20 is a as in Fig. 29 shown multi-range mandrel 20b used.
  • This has a hexagonal section 25, a cylindrical section 28 and a cone section 26 arranged between them.
  • the hexagonal portion 25 has a diameter which is smaller than a diameter of the cylinder portion 28.
  • the cone portion 26 mediates between the hexagonal portion 25 and the cylinder portion 28 and has at least one slope 27 in which a diameter increases.
  • the forming rollers 40 used for forming have two conical sections 44, 46, which are opposite to each other.
  • a lead-in angle is defined by a first conical section 44, a second conical section 46 defines a smoothing angle.
  • the conical sections 44, 46 have a common longitudinal axis 48, which forms an axis of rotation of the respective forming roller 40.
  • the axes of rotation of the forming rollers 40 are aligned parallel to the longitudinal axis 32 of the spinning mandrel.
  • the tubular workpiece 10 is arranged around the spinning mandrel 20.
  • a first hexagonal area 60 is formed on the workpiece. This has a cylindrical outer lateral surface and a hexagonal inner lateral surface.
  • the forming rollers 40, together with the spinning mandrel 20 are moved axially relative to the workpiece 10, with no axial and radial relative movement between the forming rollers 40 and the spinning mandrel 20.
  • the workpiece relative to forming rollers and spinning mandrel can be moved relatively.
  • a conical transition region 61 is formed in that the forming rollers in the region of the cone portion 26 of the spinning mandrel 20 are relatively moved axially and radially relative to the spinning mandrel 20.
  • the workpiece is further stretched in a third forming step, forming a first cylindrical portion 62 having a larger diameter than a diameter of the first hex portion 60.
  • a second transition region 63 is formed, in which a diameter of the workpiece 10 decreases starting from the cylindrical region 62.
  • the forming rollers 40 are moved relative to the spinning mandrel 20 axially in the direction of the free end 22 of the spinning mandrel 20 and delivered radially.
  • the shaping of the second transition region 63 thus takes place in reverse order of movement to the formation of the first transition region 61.
  • a second hexagonal area 64 is formed by further stretching of the workpiece 10. This has a smaller diameter than a diameter of the first cylindrical portion 62.
  • a termination region 65 is formed which comprises a third transition region 66 and a second cylindrical region 67.
  • a fifth embodiment of the method according to the invention is in the FIGS. 30 to 43 shown. This will be an in Fig. 30 shown tubular workpiece 10 in a formed as a cylindrical hollow part with an undercut formed workpiece 10, as exemplified in Fig. 40 and Fig. 41 is shown. The deformation takes place by means of a spinning mandrel 20, which in Fig. 42 is shown. The spinning mandrel 20 corresponds to its basic structure in the Fig. 9 shown spinning mandrel 20, wherein the length ratios of cylinder portion 28 and cone portion 26 and the taper of the cone portion 26 are changed and adapted to the forming task.
  • the forming rollers 40 used for forming are basically constructed in the same way as those associated with the in FIGS. 23 to 29 described forming rollers 40th
  • a first cylindrical portion 70 is formed with a diameter D1 and a wall thickness S1, cf. Fig. 40 ,
  • the diameter D1 is smaller than the diameter D0 of the starting workpiece.
  • the wall thickness S1 is less than the wall thickness S0 of the starting workpiece.
  • Fig. 34 shows a second forming step.
  • a conical transition region 71 is formed in that the forming rollers 20 in the region of the cone portion 26 of the spinning mandrel 20 axially and radially relative to the spinning mandrel 20 are moved.
  • a second cylindrical portion 72 is formed, which has a diameter D2 which is greater than the diameter D1 of the first cylindrical portion 70th
  • Fig. 36 shows a fourth method step.
  • a second transition region 73 is formed, in which a diameter of the workpiece 10, starting from the second cylindrical portion 72 decreases.
  • the forming rollers 40 are moved relative to the spinning mandrel 20 axially in the direction of the free end 22 of the spinning mandrel 20 and delivered radially.
  • the shaping of the second transition region 73 thus takes place in reverse order of movement to the formation of the first transition region 71.
  • a third cylindrical region 74 with a diameter D3 is formed by further stretching of the workpiece 10.
  • the diameter D3 is less than the diameter D2 of the second cylindrical portion 72, such as Fig. 40 can be seen.
  • This forming step is in Fig. 37 shown.
  • Figures 38 and 39 show further method steps in which a third transition region 75 and a fourth cylindrical region 76 with a diameter D4 are formed in a manner analogous to the first transition region 71 and the second cylindrical region 72.
  • a termination region 77 which comprises a fourth transition region 78 and a fifth cylindrical region 79.
  • the fifth cylindrical portion 79 has the diameter D0 of the starting workpiece and the wall thickness S0 of the starting workpiece.
  • Fig. 40 a workpiece is shown which has a plurality of axial regions with different wall thicknesses S0 to S4, the original wall thickness of the starting workpiece S0 being present only in the last-formed end region.
  • This in Fig. 40 shown workpiece is in Fig. 41 shown in perspective view.
  • Fig. 43 shows a further workpiece which has been formed by means of the method according to the invention.
  • the workpiece has a compensation region 19, which is formed in a central region of the workpiece.
  • the compensation area can be provided to compensate for dimensional variations of the starting workpiece by displacing excess material into the compensation area 19 or possibly removing missing material therefrom.
  • This in Fig. 43 shown workpiece 10 has a substantially constant outer diameter, wherein in the compensation area 19 an increased wall thickness, therefore there is a reduced inside diameter.
  • the workpiece 10 can be produced with the method according to the invention in a particularly simple and cost-effective manner.
  • FIGS. 44 to 48 show a sixth embodiment of the method according to the invention.
  • a catalyst housing 50 is made in a single set of a rounded, longitudinally welded ring or a seamless tube.
  • An objective of this method is to adapt a catalytic converter housing 50 precisely to the outer dimensions of a ceramic carrier body 52. This is based on the knowledge that the outer dimensions of the carrier body 52 strongly scatter from lot to lot. As a result, support bodies 52 with oversize in the housing are loose, while support bodies 52 can cause defects with oversize.
  • the dimensions of the catalyst housing 50 can be adapted to the carrier body 52, so that an optimal fit of the carrier body 52 in the catalyst housing 50 is achieved.
  • a spinning mandrel 20 is used, which in Fig. 48 is shown.
  • the spinning mandrel 20 has an end-side first cylinder section 28a. Adjacent thereto, a first cone section 26a is formed, wherein a rounded transition section 29 is formed between the first cylinder section 28a and the first cone section 26a. Adjacent to the first cone section 26a, a second cone section 26b is formed which has a smaller conicity than the first cone section 26a. In other words, the second cone portion 26b is flatter than the first cone portion 26a, so the diameter increases less rapidly per unit length.
  • the second cone section 26b is followed by a second cylinder section 28b, which has a larger diameter than the first cylinder section 28a.
  • a feed rod 34 is integrally formed with the spinning mandrel 20 having a smaller diameter than the second cylinder portion 28b.
  • a first process step which in Fig. 44 is shown, the workpiece 10 is arranged around the spinning mandrel 20.
  • Fig. 45 shows a second method step in which a first nozzle 54 of the catalyst housing 50 is formed.
  • a first nozzle 54 of the catalyst housing 50 is formed.
  • an end region of the workpiece 10 is pressed against an outer surface of the spinning mandrel 20 and / or spin-rolled.
  • an outer diameter of a carrier body 52 or ceramic inner part to be inserted into the catalyst housing 50 is measured by a measuring device. This measured value is transmitted to a control device and optionally processed with the previously measured inner diameter and / or the previously measured wall thickness of the workpiece.
  • a movement of the forming rollers 40, the spinning mandrel 20 and / or the workpiece 10 is controlled.
  • an inner diameter of the workpiece 10 is adjusted or controlled by axial displacement of the forming rollers 40 relative to the spinning mandrel 20 and thus the workpiece 10 is accurately stretched to the desired inner diameter.
  • the second cone portion 26b is provided, which has a flat slope.
  • a free end of the workpiece 10 may be held in a centering or clamping device.
  • the spinning mandrel 20 is completely removed from the workpiece 10 and the carrier body 52 or the ceramic inner part is used.
  • a second nozzle 56 of the catalyst housing or a terminal end is finally formed.
  • FIG. 49 shows a forming step with a multi-range forming roller 40a, which may also be referred to as a multi-range roller.
  • An enlarged view of the multiscale roller is shown in FIG Fig. 50 shown.
  • the multigrade forming roller 40a has a roller profile with at least two deformation radii 41 and at least one ironing radius 43. By means of these at least three radii, the workpiece 10 can be deformed simultaneously at several points.
  • a wave trough 45 is arranged in each case.
  • the troughs 45 serve to reduce a contact area between the multigrade forming roller 40a and the workpiece 10. Furthermore, the troughs 45 may be used to introduce lubricating and cooling fluid between the multigrade forming roller 40a and the workpiece 10 to achieve a reduction in friction.
  • a hold-down surface 47 is arranged to prevent beading on the workpiece 10. Behind the Abstreckradius 43 is followed by a smoothing surface 49 for smoothing the workpiece 10 at.
  • the smoothing surface 49 opens into a clearance angle 49a.
  • FIG. 51 shows an eighth embodiment of the method according to the invention. Shown is a forming step with a two or more inner rollers 39 having spinning dome.
  • the inner rollers 39 are evenly distributed around the circumference of the spinning mandrel 20 and there rotatably supported about its own axis. With regard to a longitudinal axis 32 of the spinning mandrel, the inner rollers 39 are non-rotatable.
  • the inner rollers 39 are arranged without axial and radial misalignment.
  • the number of inner rollers 39 is dependent on the inner diameter of the workpiece 10. In 51 two inner rollers 39 are shown; but it can also be provided 39 three, four or more inner rollers.
  • the outer rollers or forming rollers 40 correspond in number and pitch to the inner rollers 39, which act as a working pair and reshape.
  • FIGS. 52 to 58 An eighth embodiment of the method according to the invention is in the FIGS. 52 to 58 shown.
  • This embodiment relates to the forming of a workpiece in the synchronous flow-forming process.
  • Starting workpiece may be a cylindrical or conical preform.
  • Fig. 52 shows a cup-shaped starting workpiece 10.
  • the workpiece 10 has a cylinder jacket 17 and a bottom portion 18.
  • the spinning mandrel 20 is designed as a hollow mandrel, in which an inner mandrel 23 is arranged. Drückdorn 20 and inner mandrel 23 are axially displaceable relative to each other.
  • Fig. 53 the workpiece 10 between the inner mandrel 23 and a pressure element 8, for example, a Ausfacteremia, rotatably clamped.
  • the cylinder jacket 17 of the workpiece 10 rests loosely on the spinning mandrel 20.
  • the spinning mandrel 20 has, according to the previous embodiments, a cone section 26 and a cylinder section 28.
  • a forming roll 40 is positioned near the transition from cone section 26 to cylinder section 28.
  • a part of the cylinder jacket 17 of the workpiece 10 is pulled in a controlled manner. Due to the direct action of pressure, a zone of the plastic material state is formed between the forming roller 40 and the spinning mandrel 20, in which the wall thickness is reduced. The displaced material flows in the direction of the axial feed of the forming roller 40. The forming roller 40 is thereby delivered radially and axially. The spinning mandrel 20 is retracted in the axial direction to a constantly decreasing diameter.
  • Fig. 54 shows an intermediate stage of this forming process.
  • Fig. 55 is the Einziehumformvorgang finished.
  • the retracted workpiece area is now resting on the spinning mandrel 20.
  • Fig. 56 a further process step is shown, in which the workpiece 10 is stretched onto the inner mandrel 23 cylindrically in the co-rolling rollers.
  • the forming rollers 40 and the spinning mandrel 20 are moved axially.
  • the workpiece 10 is formed between forming rollers 40 and spinning mandrel 20.
  • Fig. 57 It can be seen that a further portion of the workpiece 10 between forming roller 40 and spinning mandrel 20 is stretched in the co-rolling rollers and formed in the course of an enlarged opening diameter.
  • a finished formed workpiece 10 is in Fig. 58 shown.
  • Fig. 59 shows an inventive device 80 for counter-rolling rollers.
  • the apparatus 80 includes a machine bed 82, a headstock 84 and a support 86.
  • the headstock 84 is axially displaceable relative to the machine bed 82.
  • a headstock drive 88 is provided for axial displacement of the headstock 84.
  • a spinning mandrel 20 is mounted axially displaceable with respect to the headstock 84 and with respect to the machine bed 82.
  • a feed rod 34 is arranged, which is connected to the spinning mandrel 20 via a print head 90.
  • the print head 90 is disposed between the feed rod 34 and the spinning mandrel 20 and causes a rotational decoupling between the feed rod 34 and spinning mandrel 20.
  • the spinning mandrel 20 is offset by frictional engagement between forming roller 40 and workpiece 10 in rotation.
  • the print head 90 prevents the feed rod 34 from rotating.
  • an axial drive 92 is arranged with rotation.
  • the workpiece 10 is clamped on the spindle head side by a chuck 94. Between headstock 84 and support 86 and also behind the support 86 Lynetten 96 may be arranged to support the workpiece 10.
  • the device 80 further includes a Z-axis drive 98 for advancing the headstock 84 in the axial direction.
  • the clamped on the headstock 84 workpiece 10 can be moved axially by axial movement of the headstock 84. This is particularly advantageous in the processing of long workpieces 10, for example for the production of lampposts, and shortens the overall construction length of the device 10.
  • Fig. 60 shows a cross-sectional view through the in Fig. 52 illustrated device 80 along the section line AA.
  • On the support 86 four driven forming rollers 40 are arranged radially along each of a radial axis 87 and axially along an axial axis relatively movable to the spinning mandrel 20 and a main spindle.
  • the support 86 is fixedly connected to the machine bed 82.
  • FIG. 61 Another device 80 for counter-rolling is illustrated.
  • the support 86 is disposed axially movable on the machine bed 82 and the headstock 84 is fixedly connected to the machine bed 82.
  • the forming rollers 40 are mounted radially movable.
  • Another possibility, not shown, is to provide behind the support 86 a tailstock or a holding device.
  • tubular workpieces can be formed particularly economically and precisely overall.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Abstreckdrückwatzen und eine Vorrichtung zum Drückwalzen eines rohrförmigen Werkstücks.
  • Bei dem bekannten Verfahren wird ein rohrförmiges Werkstück um einen Drückdorn angeordnet, in Drehung versetzt und durch Zustellen von mindestens einer Umformrolle umgeformt, wobei das Werkstück abgestreckt wird. Beim Abstrecken verringert sich die Wanddicke und das rohrförmige Werkstück wird durch das verdrängte Material gelängt.
  • Ein derartiges Verfahren ist aus der DE 43 07 775 A1 bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren kann das Werkstück mit einer einheitlichen Innenkontur versehen werden, welche durch die Außenkontur des Drückdorns vorgegeben ist.
  • Die bekannte Vorrichtung weist einen Drückdorn auf, welcher in dem rohrförmigen Werkstück anordbar ist, mindestens eine Umformrolle zum Zustellen und Umformen des Werkstücks sowie einen Drehantrieb zum drehenden Antreiben des Werkstücks.
  • Für das Einformen von Hinterschneidungen in ein rohrförmiges Werkstück ist es beispielsweise aus der DE 102 26 605 A1 bekannt, dies durch radiales Zustellen einer Rolle gegen einen Drückkegel durchzuführen. Dieses sogenannte Einziehen ist jedoch nur am Außenrand eines Rohres zweckmäßig. Zudem ist auch hier die mögliche Formenwahl begrenzt.
  • Aus der DE 2 230 554 A ist beispielsweise die Verwendung geteilter Drückdorne zum Formen einer inneren Durchmesserreduzierung bekannt. Die Drückdorne sind in aufwendiger Weise für jede Werkstückform herzustellen. Bei diesem Umformverfahren und Vorrichtungen müssen zur Umformung von Werkstücken mit einer großen Länge entsprechend lange Drückdorne verwendet werden, was zu hohen Herstellungs- und Instandhaltungskosten führt.
  • Aus der DE 36 22 678 A1 sind ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Querwalzen nahtloser Rohrluppen bekannt. Bei dem Verfahren ist vorgesehen, dass die Rohrluppen zum Verändern ihrer Wanddicke mit einer während des Walzens in axialer Richtung verschiebbaren Dornstange gewalzt werden.
  • Die JP 55014107 A beschreibt eine Umformvorrichtung zur Umformung eines zylindrischen Werkstücks, wobei das Werkstück zwischen einem im Wesentlichen konvexen Innenwerkzeug und einem konkaven Außenwerkzeug umgeformt wird.
  • Die GB 2 184 676 A offenbart ein Umformverfahren zum Umformen eines zylindrischen Werkstücks mittels Umformrollen, die einerseits im Inneren und andererseits außerhalb des zylindrischen Werkstücks angeordnet sind. Die inneren und äußeren Umformrollen sind zueinander gegenüberliegend angeordnet.
  • Aus der US 3,874,208 geht eine Vorrichtung zum Umformen eines zylindrischen Werkstücks hervor, bei dem mehrere Umformrollen und ein Drückdorn gleichzeitig in Längsrichtung des Werkstücks bewegt werden.
  • Die DE 10 2005 057 945 A1 beschreibt ein Drückwalzverfahren und eine entsprechende Maschine zum Drückwalzen eines rohrförmigen Werkstücks und insbesondere zur Herstellung eines Rohrabschnitts mit reduziertem Innendurchmesser in Form eines Absatzes.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mit denen rohrförmige Werkstücke effizient und mit großer Formenvielfalt drückgewalzt werden können.
  • Die Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und mit einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, dass der Drückdorn während der Umformung relativ in axialer Richtung gegenüber dem Werkstück verfahren wird.
  • Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass der Drückdorn während der Umformung relativ in axialer Richtung gegenüber dem Werkstück verfahrbar gelagert ist.
  • Ein Grundgedanke der Erfindung kann darin gesehen werden, das Werkstück nicht, wie bisher bekannt, an einen stationären, sondern an einen sich unter dem Werkstück hinweg bewegenden Drückdorn anzuformen. Es genügt somit, einen Drückdorn mit einer relativ geringen Länge vorzusehen, welche insbesondere wesentlich geringer als die Länge des zu bearbeitenden Werkstücks sein kann. Hierdurch reduzieren sich die Herstellungs- und Wartungskosten für den Drückdorn erheblich. Das erfindungsgemäße Verfahren ist somit besonders wirtschaftlich und mit einem Drückdorn sind unterschiedliche Werkstückformen herstellbar.
  • Die Umformung erfolgt vorteilhafterweise durch den Einsatz von mindestens zwei Drückrollen. Die Umformrollen sind vorzugsweise gleichmäßig um den Umfang des Werkstücks beziehungsweise des Drückdorns verteilt. So können unerwünschte Querkräfte und damit Auslenkwagen des Drückdorns vermieden werden.
  • Nach der Erfindung ist vorgesehen, dass ein universaler Drückdorn mit in axialer Richtung unterschiedlichen Außendurchmessern zur Herstellung verschieden gestalteter zylindrischer und/oder konischer Hohlteile verwendet wird. Der Drückdorn kann auch in axialer Richtung unterschiedliche Konturen aufweisen und ist insbesondere konisch. Auch sind nicht rotationssymmetrische Konturen, wie beispielsweise Vielecke, möglich. In diesem Fall wird die Bezeichnung Außendurchmesser entsprechend angewandt. Durch den variablem Außendurchmesser und/oder die variablen Konturen ist es möglich, beim laufenden Umformvorgang an der Umformzone, also dem Berührungspunkt zwischen Umformrolle, Werkstück und Drückdorn, einen variablen Drückdorndurchmesser bereitzustellen.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, das Verfahren im Gegenlauf durchzuführen, wobei Werkstoff des Werkstücks entgegen einer Vorschubrichtung der Umformrollen fließt. Der Werkstoff fließt bei der Umformung unter den Umformrollen durch und in Richtung eines freien Drückdornendes und hierüber hinaus. Längsvorschub der Umformrollen und Fließrichtung des Werkstoffs sind also einander gegengerichtet. Die Fließgeschwindigkeit des Werkstoffs ist bedingt durch die Reduktion der Wanddicke des Werkstücks, welches durch die Umformrollen axial gegen eine Spann- oder Halteeinrichtung gedrückt wird.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens ist vorgesehen, dass das Verfahren im Gleichlauf durchgeführt wird, wobei Werkstoff des Werkstücks in Vorschubrichtung der Umformrollen fließt. Längsvorschub der Umformrollen und Fließrichtung des Werkstoffs erfolgen somit in gleicher Richtung. Ausgangswerkstück für einen im Gleichlauf durchgeführten Umformprozess ist vorzugsweise ein ronden- oder napfförmiges Werkstück, welches zwischen dem Drückdorn und einem Andrückelement eingespannt ist.
  • Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, wenn die Umformrollen und der Drückdorn relativ in axialer Richtung gegenüber dem Werkstück verfahren werden, wobei zur Ausbildung veränderlicher Durchmesser und/oder Wandstärken des Werkstücks die Umformrollen relativ in axialer und radialer Richtung gegenüber dem Drückdorn verfahren werden.
  • Durch das axiale Verfahren der Drückrollen gegenüber dem Werkzeugdorn kann bei gleichbleibendem Außendurchmesser die Wandstärke beziehungsweise der Innendurchmesser des zu bearbeitenden Werkstücks verändert werden.
  • Zur Ausbildung veränderlicher Außendurchmesser und/oder Wandstärken des zu bearbeitenden Werkstücks werden die Umformrollen vorzugsweise relativ in radialer Richtung gegenüber dem Drückdorn verfahren.
  • Durch die radiale und/oder axiale Verschiebung der Umformrollen gegenüber dem Drückdorn in Verbindung mit dem variablen Außendurchmesser und/oder den variablen Konturen des Drückdorns kann insgesamt ein variabler Drückdorndurchmesser bereitgestellt werden. Dabei sind auch unterschiedliche Wanddicken an dem Werkstück herstellbar. Die Umformrollen werden unter Berücksichtigung des gewünschten Außendurchmessers und der gewünschten Wandstärke des Werkstücks radial zu dem Drückdorn zugestellt.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können insbesondere lange konische und/oder zylindrische Hohlteile, wie zum Beispiel Vorformen für Laternenmasten oder Fahnenstangen, auf besonders wirtschaftliche Weise hergestellt werden. Dabei können bereichsweise veränderliche Durchmesser und/oder Wanddicken in die Werkstücke eingeformt werden, was zu einer Verringerung des Bauteilgewichts der Produkte führen kann. Darüber hinaus können die Querschnitte des Werkstücks an die zu erwartenden Belastungen angepasst werden und somit eine besonders gleichmäßige Spannungsverteilung und damit eine besonders günstige Ausnutzung des eingesetzten Werkstoffes erreicht werden.
  • Zur Ausbildung eines Werkstückabschnitts mit konstantem Durchmesser und konstanter Wandstärke werden die Umformrollen vorzugsweise mit gleicher Geschwindigkeit wie der Drückdorn gegenüber dem Werkstück verfahren. Hierzu kann beispielsweise das Werkstück zwischen feststehenden Umformrollen und feststehendem Drückdorn hindurchgedrückt oder -gezogen werden. Dabei erfolgt die Bewegung des Werkstücks in Richtung eines freien, also nicht eingespannten Endes des Drückdorns. Alternativ kann vorgesehen sein, Umformrollen und Drückdorn gegenüber einem feststehenden Werkstück zu verfahren. Auch eine Kombination dieser beiden Varianten ist möglich.
  • Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gegeben, dass das relative Verfahren der Umformrollen in axialer und/oder radialer Richtung gegenüber dem Drückdorn in Abhängigkeit von einer Relativstellung der Umformrollen gegenüber dem Drückdorn und in Abhängigkeit von einem vorbestimmten Spalt zwischen Umformrollen und Drückdorn mittels einer Mess- und Steuereinrichtung gesteuert wird. Mit anderen Worten erfolgt die Steuerung der Umformrollen und/oder des Drückdorns in Abhängigkeit von dem gewünschten Durchmesser und der gewünschten Wandstärke des zu bearbeitenden Werkstückabschnitts, welche durch die Relativstellung zwischen Umformrollen und Drückdorn bestimmt werden. Weiterhin werden vorzugsweise die Länge und/oder die Wandstärke des zu bearbeitenden Werkstücks gemessen und diese Werte als Eingangsgrößen in der Mess- und Steuereinrichtung verarbeitet. So können auch aus Ausgangswerkstücken mit Maßabweichungen einheitliche Endprodukte gefertigt werden.
  • Bei dem Verfahren ist weiterhin vorgesehen, dass das Werkstück an einem Spannfutter eingespannt wird, welches drehend gelagert und angetrieben ist, und dass der Drückdorn gegenüber dem Spannfutter axial verfahren wird. Das Werkstück wird also über das Spannfutter in Drehung versetzt. Gleichzeitig erfolgt vorzugsweise eine Rotation des Drückdorns mit gleicher Drehgeschwindigkeit, wobei der Drückdorn während der Umformung relativ gegenüber dem Spannfutter axial verfahren wird. Da es nur auf eine relative Bewegung zwischen Werkstück, Drückdorn und Umformrolle ankommt, kann auch vorgesehen sein, dass das Spannfutter gegenüber einem feststehenden Drückdorn verfahren wird.
  • Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es bevorzugt, dass der Drückdorn unterschiedliche Außendurchmesser aufweist, insbesondere eine konische, zylindrische und/oder bombierte Form aufweist. Durch die unterschiedlichen Außendurchmesser beziehungsweise die konische Form wird ein variabler Drückdorn mit einem variablen Drückdorndurchmesser bereitgestellt. Hierbei erfolgt ein relativer axialer Vorschub der Umformrollen gegenüber dem Drückdorn und ein Zustellen der Umformrollen relativ radial auf den entsprechenden Durchmesser des Drückdoms, unter Berücksichtigung des gewünschten Spalts zwischen Umformrollen und Drückdom. Dieser Umformspalt bestimmt die Wandstärke des Werkstücks.
  • Der Drückdorn kann auch weitere geometrische Formen aufweisen, beispielsweise zylindrische und/oder kegelige Absätze, Radienübergänge, Profile, wie zum Beispiel Rippen oder Nuten, oder andere Querschnitte, wie zum Beispiel Vielecke, Sechskante, Ellipsen oder Polyone. Auch weitere geometrische Ausgestaltungen sind möglich.
  • Durch den Verzicht auf einen langen Volldom, welcher mindestens so lang ist wie das zu bearbeitende Werkstück, ergeben sich wesentlich Vorteile. So ist das erfindungsgemäße Verfahren für variable Werkstückdurchmesser und/oder variable Wandstärken an einem Werkstück vorteilhaft einsetzbar. Durch den erfindungsgemäßen Drückdorn, welcher auch als Kurzdorn bezeichnet werden kann, reduzieren sich die Werkzeugkosten sowie die Kosten für die Instandhaltung des Drückdorns erheblich. Auch das Gewicht des Drückdorns ist gegenüber einem Volldorn reduziert, wodurch die Flexibilität der Maschine erheblich verbessert wird.
  • Eine weitere geeignete Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass der Drückdorn an seinem Außenumfang Innenrollen aufweist. An dem Umfang des Drückdorns sind vorzugsweise mindestens zwei gelagerte Innenrollen gleichmäßig verteilt und drehfest angeordnet. Die Innenrollen sind um ihre eigene Achse drehbar, aber gegenüber einer Längsachse des Drückdorns drehfest. Vorzugsweise sind zugehörige Umformrollen, etwa in einer entsprechenden Anzahl vorgesehen, welche mit den Innenrollen zusammenwirken. Hierdurch entstehen Rollenpaare, welche aus Umformrolle und Innenrolle gebildet sind. Zwischen jedem der Rollenpaare wird an dem Werkstück eine Zone des plastischen Materialzustandes von außen und innen erzeugt. Es ergibt sich so eine Aufteilung der Rollenkräfte und der Umformarbeit. Die Umformarbeit wird auf die doppelte Anzahl von Rollen verteilt. Durch den Einsatz von Innenrollen kann somit die Umformgeschwindigkeit gesteigert werden. Durch eine Symmetrie in der Umformzone wird ein Eigenspannungszustand im drückgewalzten Werkstück stark abgebaut.
  • Die Umformrollen, welche auch als Außenrollen bezeichnet werden können, sind vorzugsweise axial und/oder radial versetzbar oder verschiebbar. Hierdurch können unterschiedliche Umformaufgaben, beispielsweise unterschiedliche Durchmesser und/oder Wandstärken, durchgeführt werden. Ebenso kann auch durch axiales Verschieben des Drückdorns eine Spaltverstellung vorgenommen werden.
  • Eine besondere Bedeutung in der Drückwalztechnik hat der Rollendurchmesser. Er ist abhängig von der zu walzenden Wanddicke und vom Werkstückdurchmesser. Vorzugsweise haben Innenrollen und Außenrollen den gleichen Durchmesser. Ein Durchmesserunterschied von ca. 30% sollte nicht überschritten werden.
  • Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, dass der Drehantrieb mit einem Spannfutter zum Spannen des Werkstücks und/oder ein Support mit mindestens zwei Umformrollen gegenüber einem Maschinenbett axial verfahrbar ist. Mit Verfahren des Drehantriebs kann ein axiales Verschieben des Werkstücks gegenüber dem Maschinenbett erreicht werden. Eine konstruktive Ausgestaltung kann darin bestehen, dass der Drehantrieb an einem Spindelkasten gelagert ist, welcher gegenüber dem Maschinenbett axial verfahrbar ist. Durch Verfahren des Spindelkastens beziehungsweise des Drehantriebs wird somit das über das Spannfutter eingespannte Werkstück axial verfahren. Zusätzlich oder alternativ hierzu kann auch der Support mit den Umformrollen gegenüber dem Maschinenbett axial bewegbar sein. In diesem Fall ist es möglich, dass der Drehantrieb fest an dem Maschinenbett angeordnet ist.
  • Zum Erreichen der relativen radialen und/oder axialen Zustellung der Umformrollen kann vorgesehen sein, dass die Umformrollen radial und/oder axial verfahrbar an dem Support angeordnet sind. Auch der Anstellwinkel zur Drehachse des Werkstücks kann veränderbar sein. Der Support selbst kann fest oder verschiebbar an dem Maschinenbett angeordnet sein. Die Lagerung der Umformrollen an dem Support mit der radialen und/oder axialen Verfahrbarkeit bewirkt eine kompakte Bauform der Vorrichtung. Die Umformrollen können eine geeignete Form aufweisen, etwa zylindrisch oder kegelförmig. Auch die Umformrollen können Konturen zur optimalen Umformung aufweisen.
  • Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gegeben, dass der Drückdorn gegenüber dem Spannfutter axial verfahrbar ist. Besonders bevorzugt ist es, wenn der Drückdorn zusammen mit dem Spannfutter und/oder dem Werkstück drehend antreibbar ist. Dies kann beispielsweise durch ein Keilnutenprofil zwischen Drückdorn und Spannfutter erreicht werden. Durch die Möglichkeit einer axialen Verschiebung zwischen Drückdorn und Spannfutter wird die erfindungsgemäße relative Verfahrung des Drückdorns gegenüber dem Werkstück auf einfache und zuverlässige Weise erreicht.
  • Für eine zuverlässige Umformung mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es besonders bevorzugt, dass eine Mess- und Steuereinrichtung zum Messen einer Länge und/oder einer Wandstärke und/oder eines Durchmessers des Werkstücks und zum Steuern einer radialen Bewegung der Umformrollen und/oder einer relativen axialen Bewegung der Umformrollen gegenüber dem Drückdorn vorgesehen ist.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren beruht insgesamt auf relativen Bewegungen zwischen Drückdorn, Werkstück und Umformrollen. Diese Elemente müssen abgestimmt aufeinander und in Abhängigkeit von der gewünschten Umformung bewegt werden. Hierzu ist vorrichtungsmäßig eine Mess- und Steuereinrichtung angeordnet. Diese misst aktuelle geometrische Parameter, wie beispielsweise Position, Länge und Durchmesser des Werkstücks, und steuert auf dieser Basis die Bewegung der genannten Elemente zueinander.
  • Eine besonders wirtschaftliche Vorrichtung wird dadurch erreicht, dass eine Vorschubstange vorgesehen ist, welche mit dem Drückdorn verbunden ist und einen Durchmesser aufweist, der möglichst geringer ist als der maximale Durchmesser des Drückdorns, und dass ein Axialantrieb zum Verfahren der Vorschubstange vorgesehen ist. Grundsätzlich kann die Vorschubstange auch axial feststehend angeordnet sein, wobei sie dann lediglich die Funktion einer Verlängerungs- oder Zwischenstange hat, welche zwischen dem Drückdorn und einer Lagerung oder Befestigung angeordnet ist.
  • Eine Funktion der Vorschubstange ist die Bereitstellung eines Abstandshalters zwischen Drückdorn und dessen maschinenseitiger Einspannung. Zu Beginn des Umformvorgangs kann das Werkstück um die Vorschubstange herum angeordnet werden. Während der Umformung erfolgt eine Relativbewegung zwischen Werkstück und Drückdorn, wobei das Werkstück sich in Richtung des freien Endes des Drückdorns bewegt.
  • Die Rotation des Drückdorns mit der Vorschubstange kann über Reibschluss zwischen Umformrolle, Werkstück und Drückdorn erfolgen. Zwischen Drückdorn und Vorschubstange kann ein Druckkopf vorgesehen sein, welcher für eine Drehentkopplung zwischen Drückdorn und Vorschubstange sorgt. Bei dieser Ausführungsform ist nur ein axialer Vorschub für den Drückdorn erforderlich.
  • Es kann auch vorgesehen sein, dass der Drückdorn und/oder eine variable Innenrolle über eine CNC-Achse oder durch Druck, beispielsweise einen Hydraulikzylinder, axial verschiebbar ist, um mit dem Drückdorn eine Spaltverstellung, also eine Wanddickenveränderung am Werkstück, zu erzielen. Dies war bisher nur durch eine radiale Verstellung der Umformrollen möglich.
  • Die relative Bewegung zwischen Werkstück und Drückdorn kann durch eine absolute Bewegung des Werkstücks gegenüber einem feststehenden Drückdorn und/oder eine absolute Bewegung des Drückdorns erfolgen. Die absolute Bewegung des Drückdorns wird vorzugsweise durch ein axiales Verfahren der Vorschubstange erreicht, wozu ein Axialantrieb vorgesehen ist.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen weiter beschrieben, welche schematisch in den Zeichnungen dargestellt sind. Hierin zeigen:
    • Fig. 1
    ein erstes Ausgangswerkstück;
    Figuren 2 bis 7
    Umformschritte gemäß einer ersten Ausgestaltung des erfin- dungsgemäßen Verfahrens als Gegenlauf-Drückwalzverfahren;
    Fig. 8
    ein Werkstück nach Umformung;
    Fig. 9
    eine erste Ausführungsform eines Drückdorns;
    Fig. 10
    ein zweites Ausgangswerkstück;
    Figuren 11 bis 16
    Umformschritte gemäß einer zweiten Ausgestaltung des erfin- dungsgemäßen Verfahrens als Gegenlauf-Drückwalzverfahren;
    Fig. 17
    ein zweites Werkstück nach Umformung;
    Fig. 18
    eine zweite Ausführungsform eines Drückdorns;
    Fig. 19
    einen Umformschritt gemäß einer dritten Ausgestaltung des erfin- dungsgemäßen Verfahrens als Gegenlauf-Drückwalzverfahren;
    Figuren 20 bis 21
    ein umgeformtes Werkstück;
    Fig. 22
    eine dritte Ausführungsform eines Drückdorns;
    Fig. 23
    ein weiteres Ausgangswerkstück;
    Figuren 24 bis 26
    Umformschritte zur Umformung des in Fig. 23 gezeigten Werk- stücks im Gegenlauf-Drückwalzverfahren;
    Figuren 27 bis 28
    ein umgeformtes Werkstück;
    Fig. 29
    eine weitere Ausführungsform eines Drückdorns;
    Fig. 30
    ein weiteres Ausgangswerkstück;
    Figuren 31 bis 39
    Umformschritte gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfin- dungsgemäßen Verfahrens als Gegenlauf-Drückwalzverfahren;
    Figuren 40 bis 41
    ein umgeformtes Werkstück;
    Fig. 42
    eine weitere Ausführungsform eines Drückdorns;
    Fig. 43
    ein weiteres umgeformtes Werkstück;
    Figuren 44 bis 47
    Umformschritte zur Herstellung eines Katalysatorgehäuses;
    Fig. 48
    eine weitere Ausführungsform eines Drückdorns;
    Fig. 49
    eine Umformung mittels einer Mehrbereichs-Umformrolle;
    Fig. 50
    eine Mehrbereichs-Umformrolle;
    Fig. 51
    einen Umformschritt mittels eines Drückdorns mit Innenrollen;
    Fig. 52
    ein napfförmiges Ausgangswerkstück;
    Figuren 53 bis 57
    Umformschritte gemäß einer Ausgestaltung des erfindungs- gemäßen Verfahrens als Gleichlauf-Drückwalzverfahren;
    Fig. 58
    ein umgeformtes Werkstück;
    Fig. 59
    eine Seitenansicht einer Vorrichtung zum Drückwalzen;
    Fig. 60
    eine Querschnittsansicht aus Fig. 59;
    Fig. 61
    eine zweite Vorrichtung zum Drückwalzen.
  • Figuren 1 bis 9 zeigen in schematischer Weise eine erste Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • Fig. 1 zeigt ein erstes rohrförmiges Werkstück 10, welches als Ausgangswerkstück zur Umformung vorgesehen ist. Das Werkstück 10 hat einen kreisförmigen Querschnitt mit einem Außendurchmesser D0 und einer Wandstärke S0. Figuren 2 bis 7 zeigen Umformschritte der Umformung des Werkstücks 10 in einen konischen Hohlkörper, welcher in Fig. 8 dargestellt ist. Zur Umformung wird ein Drückdorn 20 verwendet, welchen Fig. 9 zeigt.
  • Der Drückdorn 20 ist ein rotationssymmetrischer Körper und weist eine Längsachse auf. Die Längsachse bildet eine Drehachse des Drückdorns 20, um welche der Drückdorn 20 drehbar gelagert ist. Auf der in den Figuren rechten Seite weist der Drückdorn 20 ein freies Ende 22 auf, während auf der linken Seite ein Verbindungsende 24 ausgebildet ist, über welches der Drückdorn 20 mit einer Maschineneinspannung verbunden und gegebenenfalls angetrieben ist. Ein grundsätzlicher Aspekt des erfindungsgemäßen Drückdorns 20 besteht darin, dass ein Durchmesser des Drückdorns vom freien Ende 22 in Richtung des Verbindungsendes 24 nicht abnimmt, sondern entweder konstant ist oder zunimmt. Der Drückdorn 20 weist einen Konusabschnitt 26 und einen Zylinderabschnitt 28 auf. Der Konusabschnitt 26 ist als Kegelstumpf ausgebildet, wobei das Ende mit dem kleinsten Durchmesser das freie Ende 22 des Drückdorns 20 bildet.
  • An dem Verbindungsende 24, also dem dem freien Ende 22 gegenüberliegenden Ende des Drückdorns 20, ist eine Vorschubstange 34 angeordnet. Die Vorschubstange 34 weist mindestens einen zylinderförmigen Abschnitt 36 auf und ist in der dargestellten Ausführungsform als Vollzylinder ausgebildet. Ein Durchmesser der Vorschubstange 34, insbesondere des zylinderförmigen Abschnitts 36 der Vorschubstange 34, ist vorzugsweise geringer als ein Durchmesser des Zylinderabschnitts 28 des Drückdorns 20. Die Vorschubstange 34 kann einstückig mit dem Drückdorn 20 ausgebildet sein oder als getrenntes Element mit dem Drückdorn 20 lösbar verbunden sein. Der Drückdorn kann so gewechselt werden.
  • Um den Außenumfang des Drückdorns 20 herum sind gleichmäßig verteilt mehrere Umformrollen 40 angeordnet. Fig. 2 zeigt zwei Umformrollen 40, wobei auch beispielsweise drei oder vier Umformrollen 40 angeordnet sein können. Die Umformrollen 40 sind rotationssymmetrische Körper und in der dargestellten Ausführungsform kegelstumpfförmig ausgebildet. Die Umformrollen 40 sind um eine Rotationsachse 42 herum drehbar gelagert, wobei die Rotationsachse 42 eine Längsachse des Kegelstumpfes ist. Die Rotationsachsen 42 der Umformrollen sind schräg zu einer Längsachse 32 des Drückdorns 20 ausgerichtet.
  • Bei den nachfolgend beschriebenen Umformverfahren im Gegenlaufverfahren ist grundsätzlich vorgesehen, dass das Werkstück 10 während der Umformung in einem nicht bearbeiteten Bereich spindelkastenseitig eingespannt ist.
  • Ein erster Verfahrensschritt der Umformung des Werkstücks 10 ist in Fig. 2 dargestellt. Das Werkstück 10 wird zunächst um den Drückdorn 20 und die Vorschubstange 34 angeordnet. Bei dem dargestellten Verfahrensstadium ist ein erster Axialbereich 11 des Werkstücks 10 um die Vorschubstange 34 angeordnet, wobei zwischen Werkstück 10 und Vorschubstange 34 ein ringförmiger Freiraum 38 gebildet ist. Ein zweiter, mittlerer Axialbereich 12 des Werkstücks 10 ist um den Zylinderabschnitt 28 des Drückdorns 20 angeordnet. Dabei liegt das Werkstück 10 an einer Außenumfangsfläche des Zylinderabschnitts 28 an. Ein dritter Axialbereich 13 des Werkstücks 10 ist um einen ersten Teilabschnitt des Konusabschnitts 26 des Drückdorns 20 angeordnet.
  • Die Umformrollen 40 sind in dem in Fig. 2 dargestellten Verfahrensstadium axial beabstandet von dem Werkstück 10 um einen zweiten Teilabschnitt des Konusabschnitts 26 des Drückdorns 20 angeordnet und kontaktieren das Werkstück 10 nicht.
  • Drückdorn 20 und Werkstück 10 werden, vorzugsweise mit gleicher Umfangsgeschwindigkeit, in Rotation versetzt. Die Umformrollen 40 werden radial in Richtung des Drückdorns 20 zugestellt und axial in Richtung des Werkstücks 10 verfahren.
  • In einem zweiten Verfahrensschritt, welcher in Fig. 3 dargestellt ist, wird am Ende des Werkstücks 10 ein Kegelbereich 14 angeformt. Hierzu werden die Umformrollen 40 und der Drückdorn 20 axial mit gleicher Axialgeschwindigkeit gegenüber dem Werkstück 10 verfahren. Hierbei kommt es lediglich auf eine Relativbewegung an, so dass auch das Werkstück 10 gegenüber Drückdorn 20 und Umformrollen 40 verfahren werden kann. Die Umformrollen 40 kontaktieren einen Außenumfangsbereich des Werkstücks 10 und werden über Reibschluss mit dem Werkstück 10 in Drehbewegung versetzt. Durch das axiale Verfahren von Umformrollen 40 und Drückdorn 20 gegenüber dem Werkstück 10 wird ein axialer Endbereich des Werkstücks 10 an einen Außenumfang der Umformrollen 40 angeformt und zu dem 14 Kegelbereich eingezogen. Dabei kontaktiert das Werkstück 10 mit seinem Kegelbereich 14 zunächst nicht den Drückdorn 20, sondern nur die Umformrollen 40. Während des Einziehens erfolgt im Wesentlichen keine Wandstärkenreduzierung des Werkstücks 10.
  • Am Ende dieses Verfahrensschritts steht ein Verfahrensstadium, bei welchem ein axiales Ende des Werkstücks 10 an dem Drückdorn 20 anliegt, also zwischen Drückdorn 20 und Umformrollen 40 eingeklemmt ist. An dem axialen Ende weist das Werkstück 10 einen Innendurchmesser D1 auf, welcher einem Außendurchmesser des Drückdorns 20 an dieser axialen Stelle entspricht. Dieses Verfahrensstadium ist in Fig. 4 dargestellt.
  • Mit zunehmendem Vorschub der Umformrollen 40 in axialer Richtung beginnt dann als dritter Verfahrensschritt das eigentlichen Abstreckdrückwalzen, welches auch als Konus-Drückwalzen bezeichnet werden kann und in den Figuren 5 bis 7 dargestellt ist. Bei dem Konus-Drückwalzen wird das Werkstück 10 an den Konusabschnitt 26 des Drückdorns 20 angeformt, wie in Fig. 5 gezeigt. Dabei erfolgt eine stetige Verstellung der Umformrollen 40 in radialer Richtung während der Umformung. Der zuvor eingezogene Kegelbereich 14 wird durch die eingeleitete Drückwalzoperation abgestreckt, wobei eine Reduzierung der Wandstärke des Werkstücks 10 erfolgt. Gleichzeitig mit dem axialen Vorschub der Umformrollen 40 erfolgt eine relative axiale Verschiebung des Drückdorns 20 zu den Umformrollen 40. Dabei werden die Umformrollen 40 in Richtung eines zunehmenden Durchmessers des Drückdorns 20 relativ axial gegenüber dem Drückdorn 20 verfahren. Hierdurch wird an dem Werkstück 10 ein zunehmender Durchmesser ausgebildet.
  • Durch die unmittelbare Druckeinwirkung bildet sich unter den Umformrollen 40 eine Zone des plastischen Materialzustandes aus, in der die Wandstärke des Werkstücks 10 reduziert wird, wie in Fig. 6 dargestellt. Der verdrängte Werkstoff fließt dabei hauptsächlich in Richtung des freien Endes 22 des Drückdorns 20, also entgegen der Vorschubrichtung der Umformrollen 40. Die Wandstärkenreduzierung bewirkt eine Längenvergrößerung des Werkstücks 10.
  • Die Umformrollen 40 werden gegenüber dem Drückdorn 20 bis zu dem gewünschten maximalen Außendurchmesser des Werkstücks 10 relativ axial verfahren. Fig. 7 zeigt ein Verfahrensstadium, bei welchem die Umformrollen 40 den Zylinderabschnitt 28 des Drückdorns 20 erreicht haben. Mit weiterem axialem und radialem Vorschub der Umformrollen 40 erfolgt eine Beendigung des Kontakts zwischen Umformrollen 40 und Werkstück 10 und die Drückwalzoperation wird beendet.
  • Mit dem dargestellten Verfahren wird ein in Fig. 8 gezeigtes Werkstück 10, welches ein konischer Hohlkörper ist, hergestellt. Der konische Hohlkörper weist an einem axialen Ende den kleinen Innendurchmesser D1 (vgl. Fig. 4) und an einem gegenüberliegenden Ende einen großen Innendurchmesser auf. Der kleine Innendurchmesser D1 entspricht mindestens einem minimalen Durchmesser des Konusabschnitts 26 des Drückdorns 20. Der große Durchmesser ist maximal gleich einem Durchmesser des Zylinderabschnitts 28 des Drückdorns 20. Durch die relative axiale Verschiebung des Drückdorns 20 gegenüber dem Werkstück 10 weist der konische Hohlkörper eine andere Konizität auf als der Konusabschnitt 26 des Drückdorns 20.
  • Figuren 10 bis 18 zeigen eine zweite Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Hierin zeigt Fig. 10 zeigt ein zweites rohrförmiges Werkstück 10a, welches als Ausgangswerkstück zur Umformung vorgesehen ist. Das Werkstück 10a weist ein Innenprofil auf, das mehrere an einer Innenseite des Werkstücks ausgebildete Längsrippen 15 umfasst. In den übrigen Abmessungen entspricht das Werkstück 10a dem in Figur 1 dargestellten Werkstück 10. Figuren 11 bis 16 zeigen Umformschritte zur Umformung des Werkstücks 10a. Fig. 17 zeigt das Werkstück 10a als ein fertiges Umformteil nach der Umformung. In Fig. 18 ist ein Drückdorn 20 dargestellt, welcher als profilierter Drückdorn 20a ausgebildet ist und bei dem Verfahren verwendet wird.
  • Im Unterschied zu dem in Fig. 9 dargestellten Drückdorn 20 weist der profilierte Drückdorn 20a gemäß Fig. 18 an seiner Außenfläche Längsnuten 21 auf. Die Längnuten 21 erstrecken sich sowohl entlang des Zylinderabschnitts 28 als auch entlang des Konusabschnitts 26 des Drückdorns und entsprechen an dem Zylinderabschnitt 28 hinsichtlich Anzahl und Anordnung den Längsrippen 15 des Werkstücks 10a. An dem Konusabschnitt 26 verlaufen die Längsnuten 21 konisch.
  • Das Werkstück 10a wird auf den profilierten Drückdorn 20a aufgeschoben und in analoger Weise zu dem zuvor beschriebenen Verfahren umgeformt. Die in den Figuren 11 bis 17 dargestellten Verfahrensschritte entsprechen im Wesentlichen den in den Figuren 2 bis 7 gezeigten Verfahrensschritten. Das Profil des Drückdorns 20 ist entsprechend der Volumenanteile des Rohrprofils, unter Berücksichtigung der Durchmesserverringerung durch den Drückwalzvorgang, größer gestaltet. In Fig. 17 ist ein umgeformtes Werkstück 10a als Endform der Umformung dargestellt, welches sich von dem in Fig. 8 dargestellten Hohlkörper im Wesentlichen dadurch unterscheidet, dass an seiner Innenfläche ein Innenprofil gebildet ist, das parallele und konisch zulaufende Innenrippen 16 umfasst. Das Innenprofil kann somit als zylindrisches und konisches Innenprofil bezeichnet werden. Das umgeformte Werkstück 10a gemäß Fig. 17 weist eine Wandstärke S1 auf, welche geringer ist als die Wandstärke S0 des Ausgangswerkstücks.
  • Eine dritte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in den Figuren 19 bis 22 dargestellt. Ausgangswerkstück ist ein rohrförmiges Werkstück 10, wie in Fig. 1 dargestellt. Fig. 19 zeigt einen Verfahrensschritt der Umformung. Das Werkstück 10 ist als fertiges Umformteil in Fig. 20 in perspektivischer Ansicht und in Fig. 21 in Aufsicht von vorne beziehungsweise im Querschnitt dargestellt. Fig. 22 zeigt als Drückdorn 20 einen profilierten Drückdorn 20a.
  • Der in Fig. 22 dargestellte profilierte Drückdorn 20a entspricht im Wesentlichen dem in Fig. 18 dargestellten profilierten Drückdorn 20a.
  • Die Umformung erfolgt in grundsätzlich gleicher Weise wie im Zusammenhang mit den Figuren 1 bis 9 beschrieben. Im Unterschied hierzu wird während des Drückwalzens Material des Werkstücks 10 in die Längsnuten 21 des profilierten Drückdorns 20a eingebracht. Infolge der Druckbeanspruchung in der Umformzone, also der Zone des plastischen Materialzustandes, fließt Werkstoff auch in radialer Richtung und füllt den Nutenquerschnitt vorzugsweise vollständig aus. Gleichzeitig erfolgt ein axialer Werkstofffluss, insbesondere an den nicht mit Nuten versehenen Dornbereichen. Dieser kann durch eine entsprechend an die Geometrie des Drückdorns angepasste Umformrollengeometrie gefördert werden.
  • Ein konisches und/oder zylindrisches Innenprofil kann nicht nur in langen Hohlteilen, wie beispielsweise Masten, sondern auch in kurzen Hohlteilen, wie Getriebeteile mit Verzahnungen, etwa Kupplungslamellenträgern, hergestellt werden.
  • Figuren 23 bis 29 zeigen eine vierte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Bei diesem Verfahren wird ein rohrförmiges Werkstück 10, wie in Fig. 23 dargestellt, in ein als Hohlwelle oder Zylinderrohr ausgebildetes Werkstück 10 mit mindestens einem Innensechskantbereich 60 und mindestens einem zylindrischem Bereich 62 umgeformt. Figuren 24 bis 27 zeigen Verfahrensschritte zur Umformung des Werkstücks 10. Ein Werkstück 10 als fertig bearbeitetes Umformteil ist in Fig. 28 dargestellt.
  • Als Drückdorn 20 wird ein wie in Fig. 29 dargestellter Mehrbereichsdrückdorn 20b verwendet. Dieser weist einen Sechskantabschnitt 25, einen Zylinderabschnitt 28 und einen zwischen diesen angeordneten Konusabschnitt 26 auf. Der Sechskantabschnitt 25 hat einen Durchmesser, welcher geringer ist als ein Durchmesser des Zylinderabschnitts 28. Der Konusabschnitt 26 vermittelt zwischen dem Sechskantabschnitt 25 und dem Zylinderabschnitt 28 und weist mindestens eine Schräge 27 auf, in welcher ein Durchmesser zunimmt.
  • Die zur Umformung verwendeten Umformrollen 40 weisen zwei konische Abschnitte 44, 46 auf, welche einander entgegengesetzt sind. Durch einen ersten konischen Abschnitt 44 wird ein Einlaufwinkel definiert, ein zweiter konischer Abschnitt 46 definiert einen Glättwinkel. Zwischen den beiden konischen Abschnitten 44, 46 ist der Umformradius R ausgebildet. Die konischen Abschnitte 44, 46 haben eine gemeinsame Längsachse 48, welche eine Rotationsachse der jeweiligen Umformrolle 40 bildet. Im Gegensatz zu den bisherigen Ausführungsbeispielen sind die Rotationsachsen der Umformrollen 40 parallel zu der Längsachse 32 des Drückdorns ausgerichtet.
  • Das rohrförmige Werkstück 10 wird um den Drückdorn 20 angeordnet. In einem ersten Umformschritt wird ein erster Sechskantbereich 60 an dem Werkstück angeformt. Dieser weist eine zylinderförmige Außenmantelfläche und eine sechskantförmige Innenmantelfläche auf. Zur Ausformung des Sechskantbereichs 60 mit zylinderförmiger Außenmantelfläche werden die Umformrollen 40 zusammen mit dem Drückdorn 20 gegenüber dem Werkstück 10 axial verfahren, wobei keine axiale und radiale Relativbewegung zwischen Umformrollen 40 und Drückdorn 20 erfolgt. Wie bereits beschrieben kann auch das Werkstück gegenüber Umformrollen und Drückdorn relativ verfahren werden.
  • In einem zweiten Umformschritt wird ein konischer Übergangsbereich 61 dadurch ausgebildet, dass die Umformrollen im Bereich des Konusabschnitts 26 des Drückdorns 20 axial und radial gegenüber dem Drückdorn 20 relativ verfahren werden.
  • Nachfolgend wird das Werkstück in einem dritten Umformschritt weiter abgestreckt, wobei ein erster zylindrischer 62 Bereich geformt wird, welcher einen größeren Durchmesser aufweist als ein Durchmesser des ersten Sechskantbereichs 60.
  • In einem vierten Verfahrensschritt wird ein zweiter Übergangsbereich 63 angeformt, bei welchem ein Durchmesser des Werkstücks 10 ausgehend von dem zylindrischen Bereich 62 abnimmt. Hierzu werden die Umformrollen 40 relativ zu dem Drückdorn 20 axial in Richtung des freien Endes 22 des Drückdorns 20 bewegt und radial zugestellt. Die Ausformung des zweiten Übergangsbereichs 63 erfolgt somit in umgekehrter Bewegungsfolge zu der Ausformung des ersten Übergangsbereichs 61.
  • Anschließend wird in einem fünften Umformschritt ein zweiter Sechskantbereich 64 durch weiteres Abstrecken des Werkstücks 10 geformt. Dieser weist einen kleineren Durchmesser auf als ein Durchmesser des ersten zylindrischen Bereichs 62.
  • Schließlich wird in analoger Weise zur Ausbildung des ersten Übergangsbereichs 61 und des ersten zylindrischen Bereichs 62 ein Abschlussbereich 65 geformt, welcher einen dritten Übergangsbereich 66 und einen zweiten zylindrischen Bereich 67 umfasst. Eine fünfte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in den Figuren 30 bis 43 dargestellt. Hierbei wird ein in Fig. 30 gezeigtes rohrförmiges Werkstück 10 in ein als zylindrisches Hohlteil mit einem Hinterschnitt ausgebildetes Werkstück 10 umgeformt, wie es beispielhaft in Fig. 40 und Fig. 41 dargestellt ist. Die Umformung erfolgt mittels eines Drückdorns 20, welcher in Fig. 42 gezeigt ist. Der Drückdorn 20 entspricht von seinem grundsätzlichen Aufbau dem in Fig. 9 dargestellten Drückdorn 20, wobei die Längenverhältnisse von Zylinderabschnitt 28 und Konusabschnitt 26 und die Konizität des Konusabschnitts 26 verändert und an die Umformaufgabe angepasst sind.
  • Die zur Umformung verwendeten Umformrollen 40 sind in grundsätzlich gleicher Weise aufgebaut wie die im Zusammenhang mit dem in Figuren 23 bis 29 beschriebenen Umformrollen 40.
  • Das rohrförmige Werkstück 10 wird um den Drückdorn 40 angeordnet, Fig. 31. In einem ersten in Fig. 32 gezeigten Umformschritt wird durch axiales Verfahren der Umformrollen 40 gegenüber dem Werkstück 10 und dem Drückdorn 20 ein Endbereich des Werkstücks 10 eingezogen. Anschließend wird ein erster zylindrischer Bereich 70 mit einem Durchmesser D1 und einer Wandstärke S1 geformt, vergleiche Fig. 40. Der Durchmesser D1 ist geringer als der Durchmesser D0 des Ausgangswerkstücks. Ebenso ist die Wandstärke S1 geringer als die Wandstärke S0 des Ausgangswerkstücks. Zur Ausformung des ersten zylindrischen Bereichs 70 werden Umformrollen 40 und Drückdorn 20 mit gleicher Axialgeschwindigkeit relativ gegenüber dem Werkstück 10 axial verfahren, wie in Fig. 33 dargestellt.
  • Fig. 34 zeigt einen zweiten Umformschritt. In diesem wird ein konischer Übergangsbereich 71 dadurch ausgebildet, dass die Umformrollen 20 im Bereich des Konusabschnitts 26 des Drückdorns 20 axial und radial gegenüber dem Drückdorn 20 verfahren werden.
  • Nachfolgend wird das Werkstück 10 in einem dritten Umformschritt, welcher in Fig. 35 veranschaulicht ist, weiter abgestreckt. Hierbei wird ein zweiter zylindrischer Bereich 72 geformt, welcher einen Durchmesser D2 aufweist, der größer ist als der Durchmesser D1 des ersten zylindrischen Bereichs 70.
  • Fig. 36 zeigt einen vierten Verfahrensschritt. In diesem wird ein zweiter Übergangsbereich 73 angeformt, bei welchem ein Durchmesser des Werkstücks 10 ausgehend von dem zweiten zylindrischen Bereich 72 abnimmt. Hierzu werden die Umformrollen 40 relativ zu dem Drückdorn 20 axial in Richtung des freien Endes 22 des Drückdorns 20 bewegt und radial zugestellt. Die Ausformung des zweiten Übergangsbereichs 73 erfolgt somit in umgekehrter Bewegungsfolge zu der Ausformung des ersten Übergangsbereichs 71.
  • Anschließend wird in einem fünften Umformschritt ein dritter zylindrischer Bereich 74 mit einem Durchmesser D3 durch weiteres Abstrecken des Werkstücks 10 geformt. Der Durchmesser D3 ist geringer als der Durchmesser D2 des zweiten zylindrischen Bereichs 72, wie Fig. 40 zu entnehmen ist. Dieser Umformschritt ist in Fig. 37 dargestellt.
  • Figuren 38 und 39 zeigen weitere Verfahrensschritte, in denen ein dritter Übergangsbereich 75 und ein vierter zylindrischer Bereich 76 mit einem Durchmesser D4 in analoger Weise zu dem ersten Übergangsbereich 71 und dem zweiten zylindrischen Bereich 72 geformt werden.
  • Schließlich wird ein Abschlussbereich 77 geformt, welcher einen vierten Übergangsbereich 78 und einen fünften zylindrischen Bereich 79 umfasst. Der fünfte zylindrische Bereich 79 weist den Durchmesser D0 des Ausgangswerkstücks und die Wandstärke S0 des Ausgangswerkstücks auf.
  • Mit dem Verfahren ist es auf einfache Weise möglich, nahezu beliebige Wandstärken und Durchmesser auf besonders wirtschaftliche Weise zu formen. In Fig. 40 ist ein Werkstück gezeigt, welches mehrere Axialbereiche mit unterschiedlichen Wandstärken S0 bis S4 aufweist, wobei lediglich in dem zuletzt geformten Abschlussbereich die ursprüngliche Wandstärke des Ausgangswerkstücks S0 vorliegt. Das in Fig. 40 dargestellte Werkstück ist in Fig. 41 in perspektivischer Ansicht gezeigt.
  • Fig. 43 zeigt ein weiteres Werkstück, welches mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens umgeformt wurde. Das Werkstück weist einen Ausgleichsbereich 19 auf, welcher in einem mittleren Bereich des Werkstücks ausgebildet ist. Der Ausgleichsbereich kann dazu vorgesehen sein, Maßschwankungen des Ausgangswerkstücks auszugleichen, indem überschüssiges Material in den Ausgleichsbereich 19 verlagert oder fehlendes Material gegebenenfalls aus diesem entfernt wird.
  • Das in Fig. 43 gezeigte Werkstück 10 weist einen im Wesentlichen konstanten Außendurchmesser auf, wobei in dem Ausgleichsbereich 19 eine erhöhte Wandstärke, mithin ein verringerter Innendurchmesser vorliegt. Das Werkstück 10 ist mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auf besonders einfache und kostengünstige Weise herstellbar.
  • Figuren 44 bis 48 zeigen eine sechste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Hierbei wird in einer einzigen Aufspannung aus einem gerundeten, längs geschweißten Ring oder einem nahtlosen Rohr ein Katalysatorgehäuse 50 gefertigt.
  • Ein Ziel dieses Verfahrens ist es, ein Katalysatorgehäuse 50 passgenau auf die Außenabmessungen eines keramischen Trägerkörpers 52 anzupassen. Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Außenabmessungen des Trägerkörpers 52 von Fertigungslos zu Fertigungslos stark streuen. Dies führt dazu, dass Trägerkörper 52 mit Untermaß im Gehäuse lose sitzen, während Trägerkörper 52 mit Übermaß Defekte verursachen können. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können die Abmessungen des Katalysatorgehäuses 50 auf den Trägerkörper 52 angepasst werden, so dass ein optimaler Sitz des Trägerkörpers 52 im Katalysatorgehäuse 50 erzielt wird.
  • Bei dem Verfahren wird ein Drückdorn 20 verwendet, welcher in Fig. 48 dargestellt ist. Der Drückdorn 20 weist einen endseitigen ersten Zylinderabschnitt 28a auf. An diesen angrenzend ist ein erster Konusabschnitt 26a ausgebildet, wobei zwischen erstem Zylinderabschnitt 28a und erstem Konusabschnitt 26a ein abgerundeter Übergangsabschnitt 29 gebildet ist. An den ersten Konusabschnitt 26a angrenzend ist ein zweiter Konusabschnitt 26b ausgebildet, welcher eine geringere Konizität aufweist als der erste Konusabschnitt 26a. Mit anderen Worten verläuft der zweite Konusabschnitt 26b flacher als der erste Konusabschnitt 26a, der Durchmesser nimmt also pro Längeneinheit weniger schnell zu. Dem zweiten Konusabschnitt 26b folgt ein zweiter Zylinderabschnitt 28b, welcher einen größeren Durchmesser aufweist als der erste Zylinderabschnitt 28a. Schließlich ist angrenzend an den zweiten Zylinderabschnitt 28b eine Vorschubstange 34 integral mit dem Drückdorn 20 ausgebildet, welche einen geringeren Durchmesser aufweist als der zweite Zylinderabschnitt 28b.
  • In einem ersten Verfahrensschritt, welcher in Fig. 44 dargestellt ist, wird das Werkstück 10 um den Drückdorn 20 angeordnet.
  • Fig. 45 zeigt einen zweiten Verfahrensschritt, in welchem ein erster Stutzen 54 des Katalysatorgehäuses 50 angeformt wird. Dabei wird ein Endbereich des Werkstücks 10 an eine Außenfläche des Drückdorns 20 angedrückt und/oder drückgewalzt.
  • In einem dritten Verfahrensschritt wird durch eine Messeinrichtung ein Außendurchmesser eines in das Katalysatorgehäuse 50 einzusetzenden Trägerkörpers 52 oder Keramikinnenteils gemessen. Dieser Messwert wird einer Steuereinrichtung übermittelt und gegebenenfalls mit dem zuvor gemessenen Innendurchmesser und/oder der zuvor gemessenen Wandstärke des Werkstücks verarbeitet. Durch die Steuereinrichtung wird eine Bewegung der Umformrollen 40, des Drückdorns 20 und/oder des Werkstücks 10 gesteuert. Insbesondere wird hierbei ein Innendurchmesser des Werkstücks 10 durch axiales Verschieben der Umformrollen 40 gegenüber dem Drückdorn 20 eingestellt beziehungsweise gesteuert und so das Werkstück 10 passgenau auf den gewünschten Innendurchmesser abgestreckt. Für eine besonders feinfühlige Steuerung ist dabei der zweite Konusabschnitt 26b vorgesehen, welcher eine flache Steigung aufweist. Bei der Umformung kann ein freies Ende des Werkstücks 10 in einer Zentrier- oder Spanneinrichtung gehalten sein.
  • In einem vierten Verfahrensschritt wird der Drückdorn 20 vollständig aus dem Werkstück 10 entfernt und der Trägerkörper 52 oder das Keramikinnenteil eingesetzt.
  • In einem fünften Verfahrensschritt wird ein zweiter Stutzen 56 des Katalysatorgehäuses oder ein Abschlussende endgeformt.
  • Eine siebte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in Figuren 49 und 50 dargestellt. Fig. 49 zeigt einen Umformschritt mit einer Mehrbereichs-Umformrolle 40a, welche auch als Mehrbereichswalze bezeichnet werden kann. Eine vergrößerte Ansicht der Mehrbereichswalze ist in Fig. 50 dargestellt.
  • Mit der Mehrbereichs-Umformrolle 40a beziehungsweise Mehrbereichswalze kann die Umformgeschwindigkeit beim Abstrecken zylindrischer Hohlteile erhöht werden. Die Mehrbereichs-Umformrolle 40a weist ein Rollenprofil mit mindestens zwei Umformradien 41 und mindestens einem Abstreckradius 43 auf. Durch diese mindestens drei Radien kann das Werkstück 10 an mehreren Stellen gleichzeitig umgeformt werden. Vor und hinter den Umformradien 41 ist jeweils ein Wellental 45 angeordnet. Die Wellentäler 45 dienen dazu, eine Berührungsfläche zwischen Mehrbereichs-Umformrolle 40a und Werkstück 10 zu reduzieren. Weiterhin können die Wellentäler 45 dazu verwendet werden, Schmier- und Kühlflüssigkeit zwischen Mehrbereichs-Umformrolle 40a und Werkstück 10 einzubringen, um eine Reibungsverminderung zu erreichen. Im Bereich des größten Durchmessers der Mehrbereichs-Umformrolle 40a, welcher als Öffnungsdurchmesser bezeichnet werden kann, ist eine Niederhalterfläche 47 angeordnet, um eine Wulstbildung am Werkstück 10 zu verhindern. Hinter dem Abstreckradius 43 schließt sich eine Glättfläche 49 zum Glätten des Werkstücks 10 an. Die Glättfläche 49 mündet in einen Freiwinkel 49a.
  • Die Absolutbeträge der Radien und Arbeitswinkel sind werkstoffabhängig und müssen im Experiment ermittelt werden.
  • Fig. 51 zeigt eine achte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Dargestellt ist ein Umformschritt mit einem zwei oder mehr Innenrollen 39 aufweisenden Drückdom. Die Innenrollen 39 sind um den Umfang des Drückdorns 20 gleichmäßig verteilt und dort um eine eigene Achse drehbar gelagert. Bezüglich einer Längsachse 32 des Drückdorns sind die Innenrollen 39 drehfest. Die Innenrollen 39 sind ohne Axial-und Radialversatz angeordnet.
  • Die Zahl der Innenrollen 39 ist vom Innendurchmesser des Werkstücks 10 abhängig. In Fig. 51 sind zwei Innenrollen 39 dargestellt; es können aber auch drei, vier oder mehr Innenrollen 39 vorgesehen sein. Die Außenrollen beziehungsweise Umformrollen 40 entsprechen hinsichtlich Anzahl und Teilung den Innenrollen 39, die so jeweils als Arbeitspaar wirken und umformen.
  • Eine achte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in den Figuren 52 bis 58 gezeigt. Diese Ausführungsform betrifft das Umformen eines Werkstücks im Gleichlauf-Drückwalzverfahren. Ausgangswerkstück kann eine zylindrische oder konische Vorform sein. Fig. 52 zeigt ein napfförmiges Ausgangswerkstück 10. Das Werkstück 10 weist einen Zylindermantel 17 und einen Bodenbereich 18 auf.
  • Der Drückdorn 20 ist als Hohldorn ausgeführt, in welchem ein Innendorn 23 angeordnet ist. Drückdorn 20 und Innendorn 23 sind axial zueinander verschiebbar gelagert.
  • In Fig. 53 ist das Werkstück 10 zwischen dem Innendorn 23 und einem Andrückelement 8, beispielsweise einer Ausstoßerscheibe, drehfest eingespannt. Der Zylindermantel 17 des Werkstücks 10 liegt lose auf dem Drückdorn 20 an. Der Drückdorn 20 weist entsprechend den vorherigen Ausführungsformen einen Konusabschnitt 26 und einen Zylinderabschnitt 28 auf.
  • Eine Umformrolle 40 wird nahe dem Übergang von Konusabschnitt 26 zu Zylinderabschnitt 28 positioniert. Als erster Verfahrensschritt wird ein Teil des Zylindermantels 17 des Werkstücks 10 kontrolliert eingezogen. Durch die unmittelbare Druckeinwirkung bildet sich zwischen der Umformrolle 40 und dem Drückdorn 20 eine Zone des plastischen Materialzustandes aus, in der die Wanddicke reduziert wird. Der verdrängte Werkstoff fließt dabei in Richtung des axialen Vorschubs der Umformrolle 40. Die Umformrolle 40 wird dabei radial und axial zugestellt. Der Drückdorn 20 wird in axialer Richtung auf einen ständig sich verkleinernden Durchmesser zurückgezogen.
  • Fig. 54 zeigt ein Zwischenstadium dieses Umformprozesses.
  • In Fig. 55 ist der Einziehumformvorgang beendet. Der eingezogene Werkstückbereich liegt nun auf dem Drückdorn 20 an.
  • In Fig. 56 ist ein weiterer Verfahrensschritt gezeigt, bei welchem das Werkstück 10 auf den Innendorn 23 zylindrisch im Gleichlaufdrückwalzen abgestreckt wird. Hierbei werden die Umformrollen 40 und der Drückdorn 20 axial verschoben. Das Werkstück 10 wird zwischen Umformrollen 40 und Drückdorn 20 umgeformt.
  • In Fig. 57 ist zu sehen, dass ein weiterer Teilbereich des Werkstücks 10 zwischen Umformrolle 40 und Drückdorn 20 im Gleichlaufdrückwalzen abgestreckt wird und im weiteren Verlauf ein vergrößerter Öffnungsdurchmesser angeformt wird.
  • Ein fertig umgeformtes Werkstück 10 ist in Fig. 58 gezeigt.
  • Fig. 59 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung 80 zum Gegenlaufdrückwalzen. Die Vorrichtung 80 weist ein Maschinenbett 82, einen Spindelkasten 84 und einen Support 86 auf. Der Spindelkasten 84 ist gegenüber dem Maschinenbett 82 axial verschiebbar. Zum axialen Verschieben des Spindelkastens 84 ist ein Spindelkastenantrieb 88 vorgesehen.
  • An dem Spindelkasten 84 ist ein Drückdorn 20 axial verschiebbar in Bezug auf den Spindelkasten 84 und in Bezug auf das Maschinenbett 82 gelagert. In einer axialen Verlängerung des Drückdorns 20 ist eine Vorschubstange 34 angeordnet, welche mit dem Drückdorn 20 über einen Druckkopf 90 verbunden ist. Der Druckkopf 90 ist zwischen Vorschubstange 34 und Drückdorn 20 angeordnet und bewirkt eine Drehentkopplung zwischen Vorschubstange 34 und Drückdorn 20. Sobald die Umformrollen 40 das Werkstück 10 auf den Drückdorn 20 drücken, wird der Drückdorn 20 über Reibschluss zwischen Umformrolle 40 und Werkstück 10 in Rotation versetzt. Der Druckkopf 90 verhindert, dass sich die Vorschubstange 34 mitdreht. Am Ende der Vorschubstange 34 ist zur axialen Verschiebung des Drückdorns 20 beziehungsweise der Vorschubstange 34 ein Axialantrieb 92 mit Verdrehsicherung angeordnet.
  • Das Werkstück 10 ist spindelkastenseitig durch ein Spannfutter 94 eingespannt. Zwischen Spindelkasten 84 und Support 86 sowie auch hinter dem Support 86 können Lynetten 96 zur Unterstützung des Werkstücks 10 angeordnet sein. Die Vorrichtung 80 umfasst ferner einen Z-Achsen-Antrieb 98 zum Vorschub des Spindelkastens 84 in axialer Richtung.
  • Mit der Vorrichtung 80 kann das am Spindelkasten 84 eingespannte Werkstück 10 durch axiales Verfahren des Spindelkastens 84 axial bewegt werden. Dies ist insbesondere bei der Bearbeitung langer Werkstücke 10, beispielsweise zur Herstellung von Laternenmasten, besonders vorteilhaft und verkürzt die Gesamtbaulänge der Vorrichtung 10.
  • Fig. 60 zeigt eine Querschnittsansicht durch die in Fig. 52 dargestellte Vorrichtung 80 entlang der Schnittlinie A-A. An dem Support 86 sind vier angetriebene Umformrollen 40 radial entlang je einer Radialachse 87 und axial entlang einer Axialachse relativ verfahrbar zum Drückdorn 20 beziehungsweise zu einer Hauptspindel angeordnet. Der Support 86 ist fest mit dem Maschinenbett 82 verbunden.
  • In Fig. 61 ist eine weitere Vorrichtung 80 zum Gegenlaufdrückwalzen veranschaulicht. Bei dieser Ausgestaltung ist der Support 86 axial verfahrbar an dem Maschinenbett 82 angeordnet und der Spindelkasten 84 fest mit dem Maschinenbett 82 verbunden. An dem Support, insbesondere an einer Radialachse 87, 86 sind die Umformrollen 40 radial verfahrbar gelagert.
  • Eine weitere, nicht dargestellte Möglichkeit besteht darin, hinter dem Support 86 einen Reitstock oder eine Haltevorrichtung vorzusehen.
  • Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung lassen sich rohrförmige Werkstücke insgesamt besonders wirtschaftlich und präzise umformen.

Claims (15)

  1. Verfahren zum Abstreckdrückwalzen, bei welchem ein rohrförmiges Werkstück (10) um einen Drückdorn (20) angeordnet, in Drehung versetzt und durch Zustellen von mindestens einer Umformrolle (40) umgeformt wird, wobei
    - eine Wanddicke des rohrförmigen Werkstücks (10) verringert und das rohrförmige Werkstück (10) gelängt wird,
    - als Drückdorn (20) ein universaler Drückdorn (20) mit in axialer Richtung unterschiedlichen Außendurchmessern zur Herstellung verschieden gestalteter zylindrischer und/oder konischer und/oder bombierter Hohlteile verwendet wird,
    - die Umformrolle und der Drückdorn (20) während der Umformung relativ in axialer Richtung gegenüber dem Werkstück (10) verfahren werden, wobei zur Ausbildung veränderlicher Durchmesser und/oder Wandstärken des Werkstücks (10) die Umformrolle (40) relativ in axialer Richtung gegenüber dem Drückdorn (20) verfahren wird,
    - das Werkstück (10) an einem Spannfutter (94) eingespannt wird, welches drehend an einem Spindelkasten (84) gelagert und angetrieben ist, und
    - der Drückdorn (20) an dem Spindelkasten (84) gelagert ist und während der Umformung axial gegenüber dem Spannfutter (94) und dem Spindelkasten (84) verfahren wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Verfahren im Gegenlauf durchgeführt wird, wobei Werkstoff des Werkstücks (10) entgegen einer Vorschubrichtung der Umformrolle (40) fließt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Verfahren im Gleichlauf durchgeführt wird, wobei Werkstoff des Werkstücks (10) in Vorschubrichtung der Umformrolle (40) fließt.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Umformrolle (40) und der Drückdorn (20) relativ in axialer Richtung gegenüber dem Werkstück (10) verfahren werden, wobei zur Ausbildung veränderlicher Durchmesser und/oder Wandstärken des Werkstücks (10) die Umformrolle (40) relativ in axialer und radialer Richtung gegenüber dem Drückdorn (20) verfahren wird.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zur Ausbildung eines Werkstückabschnitts mit konstantem Durchmesser und konstanter Wandstärke die Umformrolle (40) mit gleicher Geschwindigkeit wie der Drückdorn (20) gegenüber dem Werkstück (10) verfahren wird.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das relative Verfahren der Umformrolle (40) in axialer und/oder radialer Richtung gegenüber dem Drückdorn (20) in Abhängigkeit von einer Relativstellung der Umformrolle (40) gegenüber dem Drückdorn (20) und in Abhängigkeit von einem vorbestimmten Spalt zwischen Umformrolle (40) und Drückdorn (20) mittels einer Mess- und Steuereinrichtung gesteuert wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Drückdorn (20) zusammen mit dem Spannfutter (94) und/oder dem Werkstück (10) drehend angetrieben wird.
  8. Vorrichtung zum Abstreckdrückwalzen eines rohrförmigen Werkstücks (10), insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    - mit einem Drückdorn (20), welcher in dem rohrförmigen Werkstück (10) anordbar ist, mindestens einer Umformrolle (40) zum Zustellen und Umformen des Werkstücks (10) sowie einem Drehantrieb zum drehenden Antreiben des Werkstücks (10),
    wobei
    - der Drückdorn (20) in axialer Richtung unterschiedliche Außendurchmesser aufweist,
    - die Umformrolle (40) und der Drückdorn (20) während der Umformung relativ in axialer Richtung gegenüber dem Werkstück (10) verfahrbar gelagert sind, wobei zur Ausbildung veränderlicher Durchmesser und/oder Wandstärken des Werkstücks (10) die Umformrolle (40) relativ in axialer Richtung gegenüber dem Drückdorn verfahrbar angeordnet ist,
    - das Werkstück (10) an einem Spannfutter (94) einspannbar ist, welches an einem Spindelkasten (84) drehend gelagert und angetrieben ist, und
    - der Drückdorn (20) an dem Spindelkasten (84) gelagert ist und gegenüber dem Spannfutter (94) und dem Spindelkasten (84) axial verfahrbar gelagert ist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Drückdorn (20) eine konische, zylindrische und/oder bombierte Form aufweist.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Drückdorn (20) an seinem Außenumfang mindestens eine Innenrolle (39) aufweist.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Drehantrieb mit dem Spannfutter (94) zum Spannen des Werkstücks (10) und/oder ein Support (86) mit mindestens zwei Umformrollen (40) gegenüber einem Maschinenbett (82) axial verfahrbar ist.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Umformrollen (40) radial und/oder axial verfahrbar an dem Support (86) angeordnet sind.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 12,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass eine Mess- und Steuereinrichtung zum Messen einer Länge und/oder einer Wandstärke und/oder eines Durchmessers des Werkstücks (10) und zum Steuern einer radialen Bewegung der Umformrollen (40) und/oder einer relativen axialen Bewegung der Umformrollen (40) gegenüber dem Drückdorn (20) vorgesehen ist.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 13,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass eine Vorschubstange (34) vorgesehen ist, welche mit dem Drückdorn (20) verbunden ist und einen Durchmesser aufweist, der geringer ist als der maximale Durchmesser des Drückdorns (20), und
    dass ein Axialantrieb (92) zum Verfahren der Vorschubstange (34) vorgesehen ist.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 14,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Drückdorn (20) zusammen mit dem Spannfutter (94) und/oder dem Werkstück (10) drehend antreibbar ist.
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