EP2221127B1

EP2221127B1 - Verfahren zur Herstellung von ringförmigen Bauteilen

Info

Publication number: EP2221127B1
Application number: EP09153340A
Authority: EP
Inventors: Reinhard Ammon
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-02-20
Filing date: 2009-02-20
Publication date: 2012-02-01
Anticipated expiration: 2029-02-20
Also published as: ATE543585T1; EP2221127A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von ringförmigen Bauteilen.
Die Erfindung dient zur Massenproduktion von im weitesten Sinne ringförmigen Werkstücken, Bauteilen bzw. Produkten. Die ringförmigen Werkstücke können ohne Nebenformelemente oder auch mit Nebenformelementen am Außendurchmesser, in der Bohrung, auf den Stirnflächen oder in beliebiger Kombination erzeugt werden.
Gemeinsames Merkmal ist aber immer das Vorhandensein einer Bohrung bzw. eines mittigen Durchbruches. Die ringförmigen Produkte können aus allen umformbaren Werkstoffen sowohl in Kaltumformung als auch in Halbwarm-Umformung oder in Warmumformung hergestellt werden. Halbzeugform zur Verarbeitung kann ein im Coil aufgespulter Draht oder stabförmiges Rohmaterial mit im Normalfall aber nicht notwendigerweise kreisrundem Querschnitt sein.
Die erzeugten ringförmigen Werkstücke können sowohl als Halbfertigprodukte als auch als Fertigprodukte Verwendung finden.
Beispiele für die erzeugten Bauteile sind Laufrollen, Kettenrollen, Mutternrohlinge, Scheiben, Wälzlagerringe, Außen - oder Innenringe oder Axialscheiben, Tripodengelenk - Rollen, Nockenrollen, Distanzhülsen oder Dichtringe / Dichtscheiben

Bekannte Lösungen, nächstliegender Stand der Technik:

JP 59 050945 A offenbart ein Verfahren zur Herstellung von ringförmigen Werkstücken, in welchem bei geschlossenen Klemmbacken ein Maschinenstößel das Ende eines Rohmaterialstrangs staucht und anschließend die ringförmige Materialportion durch gleichzeitiges Zurückfahren des Maschinenstößels und eines Führungs- und Scherwerkzeuges abgeschert wird, wobei hierbei ein Dorn im Inneren des Maschinenstößels in entgegengesetzte Richtung in das Rohmaterial verfahren wird.
Allgemein gibt es Horizontalumformmaschinen bzw. Horizontalfließpreßmaschinen für die Verarbeitung von Draht- oder Stabmaterial in mehrstufiger Prozeßfolge. Diese Art Maschinen gibt es als Kalt-Umformmaschinen oder Halbwarm-Umformmaschinen oder Warm-Umformmaschinen.
Häufigste Anwendung finden solche Maschinen in der Herstellung von Befestigungselementen, Automotive-Komponenten, Kettenrollen, Wälzlagerringen und Fittings aus Eisen- oder Buntmetallwerkstoffen.

Ein Prozeßablauf nach dem Stand der Technik ist in Fig. 1 bis 6 gezeigt:

Der Rohmaterialstrang (1) in Form von Draht- oder Stangenmaterial ist in Fig. 1 gezeigt.
Fig. 2 zeigt den um einen in Fig. 3 gezeigten Scherabschnitt (3) gekürzten Rohmaterialstrang (2). Fig. 4 zeigt den durch eine Stauchoperation umgeformten Scherabschnitt in Form eines sog. Setzlinges (4). Fig. 5 zeigt die durch eine weitere Umformoperation hergestellte napfförmige Umformstadie (5). In Fig. 6 ist das im Prozeß hergestellte ringförmige Produkt (6) dargestellt, welches durch das Ausschneiden des Lochabfalles (7) aus der napfförmigen Umformstadie (5) entstanden ist.

Nachteile oder Probleme des Standes der Technik

a. Bei der Fertigung von ringförmigen Werkstücken nach oben genanntem Stand der Technik entsteht immer ein Abfallstück, genannt Lochabfall oder Butzen oder Plättchen. Dieser Abfall bedeutet einen Materialverlust und damit einen schlechteren Nutzungsgrad von Resourcen, höheren Herstellkosten und einen ökologischen Nachteil. Fig. 6 verdeutlicht die Entstehung des Abfallstückes (7) nach dem Stand der Technik.
b. Der bekannte Herstellprozeß erfordert immer ein Quer-Abscheren eines Abschnittes von dem verwendeten Halbzeugstrang. Nachteilig ist dabei die Entstehung von stirnseitigen Scherflächen mit Fehlermerkmalen wie Aufrauhungen, Graten bis hin zu oberflächennahen Materialaufreißungen oder Rissen. Demzufolge kommt es zu Nachteilen für die Oberflächenqualität der erzeugten Werkstücke. Zur Realisierung des notwendigen Quer-Abscherens eines Abschnittes ist zudem ein Schermechanismus in der Maschine als auch der Einsatz von Scherwerkzeugen erforderlich. Dies hat einen Aufwand und damit Kosten zur Folge. Fig. 1, Fig. 2 und Fig. 3 verdeutlichen das Abscheren eines Abschnittes (3) vom Halbzeugstrang (1).
c. Der bekannte Herstellprozeß erfordert immer einen Transport des abgescherten Abschnittes zu der ersten Umformwerkzeugstufe und in der Folge den Transport der Umformstadienteile zu den jeweils nachgelagerten Umformwerkzeugstufen. Dieser Transport erfolgt über einen Mechanismus in der Maschine, Transfer genannt und unterschiedlich ausgeführten Zangen- bzw. Greif- und Haltesystemen. Dieser Transportmechanismus ist ein wesentlicher Bestandteil der Maschine, stellt einen hohen Herstell- und Wartungsaufwand dar und verursacht damit Kosten. Des Weiteren ist dieser Transportmechanismus im Regelfall der limitierende Faktor für die Produktionsgeschwindigkeit der Maschine. Schließlich können Fehlfunktionen dieses Transfers zu Produktionsunterbrechungen als auch zu Fehlermerkmalen am Produkt führen, was wiederum Kosten und Qualitätseinbußen zur Folge hat.
d. Der notwendige Aufwand an Einsatz von Werkzeugelementen nur zum Positionieren und Halten der Werkstücke zwischen der Abscheroperation und den aufeinanderfolgenden Umformstufen ist erheblich. Es sind Zangengreifer, gefederte Haltestifte und Zentrierelemente erforderlich, die Kosten verursachen.
e. Die Abführung der umgeformten Produkte aus dem Prozeß erfolgt in der Regel ungerichtet und unkontrolliert häufig nur durch ein Auswerfen und Fallenlassen aus der letzten Werkzeugstufe oder aus der letzten Greifposition des Transfers. Dies hat zur Folge, dass keine direkte gerichtete und kontrollierte Weitergabe der Produkte zu Folgeprozessen möglich ist. Weiterer Nachteil dieser Methode ist ein mögliches Aneinanderstoßen der unkontrolliert abgeführten Produkte mit in der Folge entstehenden Stoßmarken, Fallmarken und ähnlichen Fehlermerkmalen.
f. Die Umrüstung der Maschine gemäß dem Stand der Technik von einer Produkttype auf eine andere Produkttype erfordert umfangreiche Arbeiten zusätzlich zu der fallweise notwendigen Umstellung der Halbzeugzuführeinrichtung und dem Austausch der formgebenden Werkzeugelemente. Diese zusätzlich notwendigen Arbeiten sind: Wechsel der Abscherwerkzeuge, Wechsel oder Anpassung der Werkstückgreifelemente und der Austausch der Zentrier- und Haltewerkzeugelemente. Diese Zusatzarbeiten führen zu zusätzlichen Nutzungsausfallzeiten der Maschine bei einer Umstellung von einer Produkttype auf eine andere Produkttype und damit in der Folge zu höheren Herstellkosten.

Erfindungsaufgabe

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein besonders ressourcenschonendes Verfahren zur Herstellung von ringförmigen Bauteilen sowie ein zugehöriges Werkzeugsystem anzubieten.

Lösung der Aufgabe, Unterschiedsmerkmale zum Stand der Technik

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen realisiert.
Die Lösung der Aufgabe wird unter anderem durch ein Maschinen- und Werkzeugkonzept erreicht, welches durch zwei Hauptmerkmale gekennzeichnet ist:

a. Abtrennung der Rohmaterialportion für das Produkt von dem Rohmaterialstrang in der ersten Arbeitsstufe der Maschine. Die Rohmaterialmenge für das herzustellende Produkt wird nicht wie im Stand der Technik durch ein Quer-Abscheren vom Rohmaterialstrang abgetrennt und portioniert. In dem erfindungsgemäßen Maschinenkonzept wird die für das Produkt benötigte Materialmenge durch einen speziellen Verfahrensablauf direkt in der ersten Arbeitsstufe der Maschine in axialer Richtung von dem eingesetzten Rohmaterialstrang abgeschert. Dieser Verfahrens-ablauf ist durch eine Kombination speziell eingesetzter Werkzeuge und der erfindungsgemäßen Kinematik der Maschine gekennzeichnet.

Beschreibung des Abtrennvorganges:

Der Rohmaterialstrang (8) wird durch einen Satz radial schließbarer Klemmbacken
(9) und anschließend durch ein axial bewegliches Führungs- und Scherwerkzeug (10)
geführt. Das gegenüberliegend im beweglichen Pressenstößel montierte Werkzeug besteht im Wesentlichen aus einem Stempel (11), einer Auswerferhülse (12) und einer Matrize (13). Fig.7 zeigt den Ausgangszustand bei zurückgefahrenem Maschinenstößel und bereits erfolgter Vorschubbewegung des Rohmaterialstranges. Fig.8 zeigt den Vorgang bei vollständig nach vorne in den vorderen Totpunkt gefahrenem Maschinenstößel, wobei das vordere Ende des eingespannten Materialstranges (14) napfförmig durch Rückwärtsfließpressen umgeformt wurde. Fig. 9 zeigt den Vorgang mit dem wieder teilweise in Richtung hinterem Totpunkt zurückgefahrenen Maschinenstößel. In dieser Phase des Vorganges ist das axial bewegliche Führungs- und Scherwerkzeug (10) dem zurückweichenden stößelseitigen Werkzeug axial gefolgt und hat damit eine ringförmige Materialportion (15) vom Rohmaterialstrang abgeschert. Diese ringförmige Materialportion verbleibt nach dem Abscheren aufgrund von Reibschluß in dem von dem stößelseitig gebildeten Ringraum und wird damit stößelseitig abtransportiert.
Fig.10 zeigt die Phase vor der Wiederherstellung des Ausgangszustandes, wobei einerseits der Rohmaterialstrang (8) bei gelösten Klemmbacken (9) durch eine Vorschubbewegung um einen definierten Weg vorwärtsgeschoben wird, gleichzeitig das Führungs- und Abscherwerkzeug (10) in Ausgangslage zurückgefahren wird und andererseits ein unbeladenes stößelseitiges Werkzeug in Position der Ausgangslage gebracht wird. Die Funktion der Neupositionierung des unbeladenen stößelseitigen Werkzeuges wird im zweiten Hauptmerkmal der erfindungsgemäßen Maschine erklärt. Nach den beschriebenen Rückstellbewegungen beginnt der Maschinenzyklus mit dem Ausgangszustand wie in Fig. 7 dargestellt von Neuem.

b. Taktsynchron rotierbarer Werkzeugträger auf dem Pressenstößel: Auf dem Kopf des Maschinenstößels befindet sich ein rotierbarer Werkzeugträger.
Dieser Werkzeugträger wird in n (n = 2,3,4,5,6,...30) Rastpositionen dergestalt rotiert, dass dieser mit jedem Pressenzyklus um genau eine Rastposition weitergedreht wird, und zwar immer in die gleiche Drehrichtung. Der Drehwinkel von einer zur nachfolgenden Rastposition beträgt 360° / n. Diese Rotationsbewegung ist gekoppelt mit der Hubbewegung des Pressenstößels und findet in einem Zeitfenster statt, in dem der Pressenstößel den hinteren Totpunktbereich im Zyklus durchläuft. Alle n Werkzeugsätze, die in den n Rastpositionen des Werkzeugträgers montiert sind, sind je Produkttype untereinander gleich ausgeführt.

Fig. 11 , Fig. 12 und Fig. 13 zeigen die beispielhafte Ausführung mit n = 4 Rastpositionen.
Fig. 11 zeigt den feststehenden Pressenrahmen (16) und den zyklisch in Hubbewegungen verfahrenen Pressenstößel (17) mit dem an seinem Kopfende befindlichen rotierbaren Werkzeugträger(18).
Fig. 12 zeigt den Pressenstößel (17) mit dem aufgesetzten Werkzeugträger(18) und den n = 4 Rastpositionen, welche mit den stößelseitigen Werkzeugen (19) bestückt werden.
Im feststehenden Pressenteil wie in Fig. 13 dargestellt befinden sich jeweils genau gegenüber der Rastpositionen des stößelseitigen Werkzeugträgers folgende Funktionseinheiten:

Rastposition 1: Rohmaterialzuführung (20) mit dahinter liegender Vorschub- und Klemmvorrichtung und dem Führungs- und Abscherwerkzeug wie unter Abschnitt 5.a. beschrieben
Rastpositionen 2 bis (n-1): Umformwerkzeugstufen (21) mit unterschiedlichen
Funktionen zur Formgebung und Weiterbearbeitung des ringförmigen Werkstückes, fallweise auch als Leerstufen ohne Funktion oder Einrichtungen
zum vorzeitigen Ausschleusen von als fehlerhaft erkannten Werkstücken
Rastposition n , im gezeigten Beispiel n = 4: In dieser Position befindet sich die Abführeinrichtung (22) für die im Maschinenzyklus hergestellten Produkte, welche in ihrer Funktionsweise nachfolgend noch näher beschrieben wird.

Eine exemplarische Beschreibung des Verfahrensablaufes eines Maschinenzyklus mit einer Darstellung der zeitlichen Abfolge der über die Maschinenkinematik bewegten Werkzeugelemente läßt sich wie folgt darstellen:
Eine Definition der Zeitabschnitte eines Maschienzyklus über den Bewegungsablauf des Pressenstößels erfolgt wie in Fig. 14 bis Fig. 17 gezeigt:

Ein Maschinenzyklus startet bei Kurbelwinkel 0 ° und endet bei Kurbelwinkel 360°
Kurbelwinkel 0° entspricht der Position hinterer Totpunkt des Pressenstößels (Fig. 14)
Kurbelwinkel 90° entspricht einer Position in der Vorwärtsbewegung des Pressenstößels (Fig. 15)
Kurbelwinkel 180° entspricht der Position vorderer Totpunkt des Pressenstößels (Fig. 16)
Kurbelwinkel 270° entspricht einer Position in der Rückwärtsbewegung des Pressenstößels (Fig. 17)
Kurbelwinkel 360° entspricht wieder der Position des hinteren Totpunktes entsprechend 0° (Fig. 14)
Fig. 18, Fig. 19, Fig. 20 und Fig 21 zeigen den kinematischen und werkzeugtechnischen Ablauf eines Maschinenzyklus in den 4 Phasen 0°(=360°), 90°, 180°, und 270° und zwar jeweils in den Raststufen 1, 2 und n.

Beschreibung des Ablaufes eines vollständigen Maschinenzyklus:

Beschreibung für Rastpositionen 1,2 und n. weitere mögliche Rastpositionen 3 bis n-1 können beliebige Umformwerkzeuge beinhalten oder als Leerstufen ohne Umformoperation ausgeführt sein.

Figuren 18: Maschinenstößel in 0°, hinterer Totpunkt:

Fig. 18/1: Rastposition 1, feststehende Maschinenseite:
Klemmbacken (23) sind geöffnet, Rohmaterialstrang (24) wird durch Vorschubeinrichtung um einen definierten Betrag in Richtung Maschinenstößel bewegt.

Stöβelseite:

Der rotierbare Werkzeugträger wird gerade um eine Rastposition weitergedreht, wobei das mit einem Ringabschnitt (25) beladene Werkzeugnest (Fig. 18/5) in Rastposition 2 bewegt wird und das entleerte Werkzeugnest (Fig.18/4)) aus Rastposition n wieder in Rastposition 1 gedreht wird.

Fig. 18/2: Rastposition 2, feststehende Maschinenseite:

Das Umformwerkzeug (26 und 27) befindet sich in Ausgangslage und ist zu dieser Zeit nicht im Eingriff.

Stößelseite:

Der rotierbare Werkzeugträger wird gerade um eine Rastposition weitergedreht, wobei das mit dem in Position 2 bearbeiteten Werkstück (28) beladene Werkzeugnest (Fig.18/6) in Rastposition 3 bewegt wird. Das aus Position 1 mit einem Ringabschnitt (25) beladene Werkzeugnest (Fig.18/5) wird gleichzeitig in die Rastposition 2 gedreht.

Fig.1/3: Rastposition n, feststehende Maschinenseite:

Die aus den vorangegangenen Maschinenzyklen abgeführten ringförmigen Produkte (29) befinden sich als Strang aufgereiht in der Abführeinrichtung (30) für Produkte, welche hier zum Beispiel als Rohr ausgeführt ist.

Stößelseite:

Der rotierbare Werkzeugträger wird gerade um eine Rastposition weitergedreht, wobei das im vorangegangenen Zyklus entleerte Werkzeugnest (Fig. 18/7) wieder in Rastposition 1 bewegt wird. Gleichzeitig wird das mit dem umgeformten Werkstück (28) beladene Werkzeugnest (Fig. 18/6)) aus Rastposition n-1 nun in die Rastposition n gedreht.

Figuren 19: Maschinenstößel in 90°:

Fig. 19/1: Rastposition 1: feststehende Maschinenseite:

Die Klemmbacken (23) sind geschlossen, der Materialstrang (24) ist um einen definierten Betrag in Richtung Maschinenstößel positioniert.
Das leere stößelseitige Werkzeugnest (Fig. 19/4) bewegt sich auf das Kopfende des geklemmten Materialstranges (24) zu.

Fig. 19/2: Rastposition 2: feststehende Maschinenseite:

Das Umformwerkzeug (26 und 27) befindet sich in Ausgangslage und ist zu dieser Zeit nicht im Eingriff.
Das aus Position 1 mit einem Ringabschnitt (25) beladene Werkzeugnest (Fig.19/5) bewegt sich auf das Umformwerkzeug (26 und 27) zu.

Fig. 19/3: Rastposition n: feststehende Maschinenseite:

Die rohrförmig ausgeführte Abführeinrichtung (30) für Produkte steht in Position, um mit jedem Pressenzyklus ein weiteres ringförmiges Produkt (29) aufzunehmen. Das mit einem ringförmigen Produkt (28) beladene stößelseitige Werkzeugnest (Fig.1/6) bewegt sich auf die ringförmige Öffnung der Abführeinrichtung (30) zu.

Figuren 20: Maschinenstößel in 180°:

Fig. 20/1: Rastposition 1:

Feststehendes und stößelseitiges Werkzeug befinden sich im Eingriff. Die Klemmbacken (23) um den Rohmaterialstrang (24) sind weiterhin geschlossen. Das Kopfende des Rohmaterialstranges wurde in dem durch die Werkzeuge gebildeten Hohlraum napfförmig umgeformt.

Fig. 20/2: Rastposition 2:

Feststehendes und stößelseitiges Werkzeug befinden sich im Eingriff. Der ringförmige Materialabschnitt (31) wird in dem durch die Werkzeuge gebildeten Hohlraum plastisch umgeformt und in die gewünschte Form gebracht.

Fig. 20/3: Rastposition n:

Die feststehende Abführeinrichtung (30) steht in Position zur Aufnahme der Produktes (29).
Aus dem stößelseitigen Werkzeugnest wird gerade das Produkt (29) in die Abführeinrichtung eingeschoben, indem die in dem Werkzeugnest axial bewegliche Auswerferhülse (32) in ihre vordere Endlage bewegt wurde.

Figuren 21: Maschinenstößel in 270°:

Fig. 21/1: Rastposition 1:

Die Klemmbacken (23) um den Rohmaterialstrang (24) sind weiterhin geschlossen.
Das ringförmige Scherwerkzeug (33) wurde axial in Richtung des Maschinenstößels bewegt und hat die im stößelseitigen Werkzeugnest befindliche ringförmige
Materialportion (25 in Fig. 21/4) in einer synchron mit dem zurückweichenden Maschinenstößel ausgeführten Axialbewegung vom Rohmaterialstrang abgetrennt.

Fig. 21/2: Rastposition 2: feststehende Maschinenseite:

Das Umformwerkzeug (26 und 27) befindet sich in Ausgangslage und ist zu dieser Zeit nicht im Eingriff.
Das stößelseitige Werkzeugnest (Fig. 21/5) ist mit dem umgeformten ringförmigen Produkt (28) beladen und bewegt sich vom feststehenden Werkzeug weg.

Fig. 21/3: Rastposition n: feststehende Maschinenseite:

Die rohrförmig ausgeführte Abführeinrichtung (30) für Produkte steht in Position, um mit jedem Pressenzyklus ein weiteres ringförmiges Produkt (29) aufzunehmen. Das entladene stößelseitige Werkzeugnest (Fig. 21/6) bewegt sich von der ringförmigen Öffnung der Abführeinrichtung (30) weg.
Im weiteren Verlauf der Rückwärtsbewegung des stößelseitigen rotierbaren Werkzeugträgers mit den stößelseitigen Werkzeugnestern beginnt dieser dann mit der Drehbewegung um in die nachfolgende Rastposition zu gelangen. Mit dem Erreichen der hinteren Endlage, dem hinteren Totpunkt in 0° beginnt der Maschinenzyklus von Neuem wie unter den Figuren 18 beschrieben.

Optionale Lösungen, Unteransprüche

- Anstauchen des Rohmaterialstranges in der Rastposition 1:

Als Variante des gezeigten Abtrennvorganges eines ringförmigen Materialabschnittes von dem Rohmaterialstrang kann dieser Vorgang auch wie in Fig. 22 dargestellt erfolgen, indem der Rohmaterialstrang vor dem Abscheren in dem Halte- und Abscherwerkzeug zu einem größeren Durchmesser aufgestaucht wird. Dies erlaubt die Erzeugung von Ringabschnitten mit einem Lochdurchmesser, der größer ist als der Durchmesser des Rohmaterialstranges.

Beschreibung Fig. 22:

Die linke Seite der Fig. 22 zeigt den Vorgang im Stadium vor dem Abscheren in der Stößelposition 180°, die rechte Seite der Darstellung den Vorgang nach dem Abscheren des ringförmigen Materialabschnittes (39). Die den Rohmaterialstrang (34) umgreifenden Klemmbacken (33) sind geschlossen. Der Rohmaterialstrang wurde an seinem vorderen Ende (35) in dem von dem Führungswerkzeug (41) und dem Scherwerkzeug (37) gebildeten Hohlraum durch den mit dem Werkzeugstempel (38) ausgeführten axialen Stauchvorgang zu einem größeren als dem Rohmaterialdurchmesser aufgestaucht. Der zum Abtrennen vorportionierte napfförmige Materialbereich befindet sich in dem durch das stößelseitige Werkzeugnest gebildeten Hohlraum.
In der rechten Seite der Darstellung hat das stößelseitige Werkzeugnest seine Rückwärtsbewegung begonnen, der das Scherwerkzeug (40) in einer synchronen Bewegung nachgefolgt ist und damit den ringförmigen Abschnitt (39) vom Kopfende des Rohmaterialstranges (35) abgetrennt hat.

- Nicht erfindungsgemäßes Abscheren durch Überhub und gesteuertes Lösen der Klemmung des Rohmaterialstranges

Abweichend vom Abschermechanismus kann das Abscheren des ringförmigen Materialabschnittes vom Rohmaterialstrang in Rastposition 1 auch wie in den Figuren 23 gezeigt erfolgen.

Beschreibung Figuren 23:

In Fig. 23/1 befindet sich der Maschinenstößel in der Position 90°. Die Klemmbacken (42) sind geschlossen und umschließen den im Führungswerkzeug (44) steckenden Rohmaterialstrang (43). Das unbeladene stößelseitige Werkzeugnest (Fig. 23/5) bewegt sich auf das Kopfende des Rohmaterialstranges zu.
In Fig. 23/2 befinden sich die feststehenden und die stößelseitigen Werkzeuge im Eingriff, wobei der Maschinenstößel noch nicht den vorderen Totpunkt erreicht hat und sich in einer Position 180°- x°befindet. In dieser Phase wurde das Kopfende des Rohmaterialstranges (45) napfförmig in dem Hohlraum des stößelseitigen Werkzeugnestes umgeformt.
In Fig. 23/3 hat nun der Maschinenstößel den vorderen Totpunkt 180° erreicht. Dabei ist der stößelseitige Werkzeugstempel (46) so weit vorgefahren, dass dieser eine kleine Wegstrecke in die Bohrung des Führungswerkzeuges (44) eingedrungen ist. Dies wurde ermöglicht, indem in dieser Phase die Klemmbacken (42) geöffnet wurden und damit dem Rohmaterialstrang (43) eine Rückwärtsbewegung erlaubten. Durch diesen Überhub des stößelseitigen Stempels (46) wurde der ringförmige Abschnitt (47) vom Kopfende des Rohmaterialstranges abgetrennt.
Fig. 23/4 zeigt die Vorschubbewegung des Rohmaterialstranges (43) bei geöffneten Klemmbacken (42) in der Phase des Maschinenstößels von 270°. Das stößelseitige Werkzeugnest (Fig. 23/6) ist beladen mit dem ringförmigen Abschnitt (47) und bewegt sich von dem feststehenden Werkzeug weg.
Der weitere Ablauf des Maschinenzyklus kann dann wie beschrieben erfolgen.

- Maschinenausführung mit nur einem stößelseitigen Werkzeugnest ohne drehbaren Werkzeugträger n=1

Eine Ausführung der Maschine mit nur einer Rastposition (n=1) ist möglich, indem wie in Fig. 24/2 gezeigt die Auswerferhülse (48) im stößelseitigen Werkzeug den ringförmigen Abschnitt (47) in der Phase der Stößelposition zwischen 270° und 360° in axialer Richtung auswirft. Damit ist dann das stößelseitige Werkzeug entladen und einsatzbereit für den nächsten Maschienzyklus. Das feststehende Werkzeug kann dabei auch wie in Fig.24/1 ausgeführt sein.

- Abführstufe für Produkte in Rastposition n-m (m=1,2,3...)

Die Abführung der gefertigten ringförmigen Produkte erfolgt in der letzten Rastposition n vor der Rastposition 1 mit der Materialzuführung.
Die Abführung der gefertigten Produkte kann aber auch schon in einer früheren Rastposition n-m (m=1,2,3...) erfolgen. Im Falle dieser Ausführung können die Rastpositionen nach der Teileabführung (Rastposition n-m+1) aber vor der Materialzuführung (Rastposition 1) genutzt werden, um die entladenen stößelseitigen Werkzeugnester gezielt zu kühlen oder zu reinigen.

- Kontinuierlicher Betrieb bei Trennstellen im Rohmaterialstrang

Handelt es sich bei dem Rohmaterial um stabförmiges Halbzeug einer bestimmten Stablänge, so kann die Maschine trotzdem kontinuierlich weiterbetrieben werden, auch wenn sich im zugeführten Rohmaterialstrang Trennstellen im Abstand der Stablängen befinden. Zur Abführung der fehlerhaften Produkte, welche aus dem Rohmaterialstrang im Bereich der Trennstellen hergestellt werden erfolgt z.B. in Rastposition 2 eine gezielte Abführung für fehlerhafte ringförmige Abschnitte.

Beschreibung Figuren 25:

Fig. 25/1 zeigt eine Werkzeuganordnung in Rastposition 1, wobei hier im Rohmaterialstrang (49) am Kopfende eine Trennstelle mit einem Reststück (50) vorhanden ist. Das Reststück ist durch die axialen Stauchkräfte der vorangegangenen Operationen mit dem nachfolgenden Kopfende des Rohmaterialstabes anhaftend verbunden. Fig. 25/2 zeigt den Vorgang, wie in Rastposition 1 bei der Stößelposition 180° im vorderen Totpunkt das Kopfende des Rohmaterialstranges (51) zusammen mit dem Reststück (52) napfförmig umgeformt wird.
Fig. 25/3 zeigt das Werkzeug in Rastposition 1 bei einer Stößelposition von 270° nach dem axialen Trennvorgang, wobei hier der im stößelseitigen Werkzeugnest (Fig. 25/6) befindliche ringförmige Materialabschnitt nun die Trennstelle der Stabenden des Rohmateriales in sich trägt und aus 2 Teilen (52) und (53) besteht, welche aber durch die Druckeinwirkung der Stauchvorgänge und der Umformung aneinander haften.
Fig. 25/4 zeigt die Abführung des durch die Trennstelle fehlerhaften ringförmigen Materialabschnittes bestehend aus (52) und (53) in eine rohrförmige Abführeinrichtung (54), welche z.B. in Rastposition 2 auf der feststehenden Maschinenseite angebracht ist.
Die Auswerferhülse (55) hat sich dazu bei Errichen der Stößelposition von 180° (vorderer Totpunkt) in eine vordere Endlage bewegt, um den fehlerhaften Abschnitt gezielt in die Abführeinrichtung (54) einzuschieben.
Diese Vorschubbewegung der Auswerferhülse (55) wird nur dann aktiviert, wenn ein Überwachungssystem der Maschine ein entsprechendes Signal dazu auslöst. Dieses Signal wird vom Überwachungssystem dann ausgelöst, wenn das Erreichen einer Trennstelle in den betreffenden Werkzeugnestern gezielt erkannt wird. Damit wird sichergestellt, dass durch Trennstellen fehlerbehaftete Ringabschnitte vor der Weiterverarbeitung in den Folgeschritten gezielt ausgeschleust werden.
Damit ist ein kontinuierlicher Maschinenlauf auch über Rohmaterial-Trennstellen hinweg möglich.

- Mehrfachfertigung je Maschinenzyklus

Eine Herstellung von mehr als einem Werkstück gleichzeitig je Maschinenzyklus ist auf zwei verschiedene Ausführungsarten möglich:
6.6.1. In Rastposition 1 befindet sich die Materialzuführung, wobei dort anstelle von einem Rohmaterialstrang nebeneinander liegend k (k=2,3,4,..) Rohmaterialstränge gleichzeitig zugeführt und geklemmt werden können. Im gegenüberliegenden stößelseitigen Werkzeugträger befinden sich ebenfalls nebeneinander liegend k (k=1,2,3...) Werkzeugnester in jeder Rastposition. Damit ist es möglich, mit jedem Maschinenzyklus k Werkstücke gleichzeitig herzustellen.
6.6.2. Die Maschine ist mit p (p=1,2,3...) Vielfachen von n (n=2,3,4....) Rastpositionen ausgestattet, also mit p x n Rastpositionen. Gleichmäßig über den Umlauf des Werkzeugträgers verteilt wird p mal ein Rohmaterialstrang zugeführt und nach den Umformoperationen p mal die hergestellten Produkte abgeführt, wobei in jeder Rastposition gleichzeitig nur ein Werkstück bearbeitet wird. Damit ist es möglich, mit jedem Maschinenzyklus p Werkstücke gleichzeitig herzustellen.

- Andere als horizontale Anordnung der Hauptbewegungsachse der Maschine

Bislang ist die Maschine in einer Horizontalanordnung mit einer horizontalen Hauptbewegungsachse des Maschienstößels beschrieben.
Die Ausführung der Maschine ist aber auch in vertikaler Anordnung oder in jeder anderen Ausrichtung der Hauptbewegungsachse im Raum darstellbar.

Claims

Verfahren zur Herstellung von ringförmigen Werkstücken, mit folgenden Verfahrensschritten:
- ein Rohmaterialstrang (8) wird durch einen Satz radialschließbarer Klemmbacken (9) geführt,

- der Rohmaterialstrang (8) wird durch ein axial bewegliches Führungs- und Scherwerkzeug (10) geführt,

- die Klemmbacken (9) werden geschlossen,

- ein Maschinenstößel (11) wird durch Verbringung in seinen vorderen Totpunkt in den Rohmaterialstrang (8) eingeführt, wobei das vordere Ende des eingespannten Rohmaterialstrangs (8) napfförmig durch Rückwärtsfließpressen umgeformt wird,

- Zurückfahren des Maschinenstößels (11) hinter den vorderen Totpunkt unter gleichzeitigem Zurückfahren des axial beweglichen Führungs- und Scherwerkzeugs (10), wobei dieses dem zurückweichenden Maschinenstößel (11) axial folgt, wodurch eine Abscherung einer ringförmigen Materialportion (15) vom Rohmaterialstrang erfolgt,

- Abtransport der ringförmigen Materialportion, die nach dem Abscheren aufgrund von Reibschluß in dem vom stößelseitig gebildeten Ringraum verbleibt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Rohmaterialstrang (8) vor der Einführung des Maschinenstößels (11) unter Vergrößerung des Durchmessers des Rohmaterialstrang (8) angestaucht wird.