EP3345694A1 - Verfahren und vorrichtung zum insbesondere abschnittweisen verdicken einer plastisch verformbaren hohlkörperwand eines hohlkörpers sowie fertigungsverfahren und maschine zum fertigen eines hohlkörpers - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum insbesondere abschnittweisen verdicken einer plastisch verformbaren hohlkörperwand eines hohlkörpers sowie fertigungsverfahren und maschine zum fertigen eines hohlkörpers Download PDF

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EP3345694A1
EP3345694A1 EP17150435.0A EP17150435A EP3345694A1 EP 3345694 A1 EP3345694 A1 EP 3345694A1 EP 17150435 A EP17150435 A EP 17150435A EP 3345694 A1 EP3345694 A1 EP 3345694A1
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EP
European Patent Office
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hollow body
axial direction
outer mold
body wall
wall
Prior art date
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Pending
Application number
EP17150435.0A
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English (en)
French (fr)
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Werner Michi
Jörg Wachter
Dennis Beihofer
Phillip Grupp
Michael Marré
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Felss Systems GmbH
Original Assignee
Felss Systems GmbH
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Publication date
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    • B21K21/12—Shaping end portions of hollow articles

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for the particular sectional thickening of a plastically deformable hollow body wall of a hollow body, wherein the hollow body wall along an axis of a cavity bounded by the hollow body wall cavity of the hollow body extends in an axial direction.
  • the invention further relates to a manufacturing method for manufacturing a hollow body, in which use is made of the above method and a machine for manufacturing a hollow body having a device of the above type.
  • Hollow body of this type for example, hollow shafts, as used in automotive engineering as drive shafts and thereby among other things as side shafts.
  • methods and devices are used by means of which hollow sections of different wall thickness are produced on hollow shafts by reducing the wall of a shaft blank in one axial section while retaining the original wall thickness in another axial section of the shaft blank.
  • methods of cold working such as rotary swaging, may be used.
  • the object of the present invention is to provide alternative methods and apparatus for the particular sectional thickening of a plastically deformable hollow body wall of a hollow body and for the production of a hollow body with a particular partially thickened hollow body wall.
  • the hollow body in question is arranged with the still-thickened hollow body wall in a receptacle of an outer mold.
  • the recording of the outer shape has a receiving wall which extends on the outside of the receiving body arranged in the hollow body wall in the axial direction.
  • a first part length of the receiving wall extends near the hollow body wall parallel to this and forms an outer support surface for the non-thickened hollow body wall.
  • a second part length of the receiving wall is offset from the first part length of the receiving wall with extension of the receptacle radially outward and limits a formed due to the offset escape space of the outer mold.
  • an inner support body On the inside of the unthickened hollow body wall, an inner support body is arranged such that it has one on the inside the hollow body wall in the axial direction and thereby in particular parallel to the hollow body wall extending support body surface forms an inner support surface for the hollow body wall.
  • the inner support body and provided on this inner support surface lie in the axial direction both at the level of the outer support surface and at the level of the escape space of the outer mold.
  • the hollow body is acted upon by two Beauftschungsorgane Beauftschungsstellen each in the axial direction with a compressive force by the Beauftschungsorgane with a compression movement in the axial direction to each other be moved.
  • the loading points on the hollow body are spaced apart in the axial direction and the escape space of the outer shape is arranged between the loading points.
  • the inner support body preferably ensures that the cross section of the hollow space delimited by the hollow body wall remains essentially unchanged, in particular at the level of the escape space of the outer shape.
  • the inventive method can be configured in particular as a method of cold forming.
  • Be formed hollow body made of any plastically deformable materials, in particular hollow body having at least walls of plastically deformable metal.
  • an inner support body for example, a thorn
  • admission organs come stamp in question.
  • a motor drive for generating the compression movement of the Beauftschungsorgane can be provided in particular a controllable hydraulic drive. But also other controllable drive types are conceivable.
  • the motor drive of the Beauftschungsorgane two drive units, each of which is associated with one of the Beauftschungsorgane and controlled, for example, by means of a numerical control of each other coordinated.
  • the numerical control for the Beauftschungsorgane may be integrated into a higher-level device or tool control or in a higher-level machine control.
  • the reshaped hollow body is preferably open in the axial direction at least one end.
  • different axial sections of the hollow body wall can be thickened in the manner described. Thickening of the hollow body wall at one or both ends located in the axial direction is just as possible as a thickening of an axial portion of the hollow body wall spaced from the axial ends.
  • the compression movement or the motor drive of the Beauftschungsorgane can be controlled according to the invention and / or force controlled (claim 4).
  • a combination of path control and force control is possible.
  • the path length can be specified, via which the Beauftschungsorgane be moved towards each other for the plasticization of material of the reshaped hollow body wall in the axial direction.
  • the basis for the force control of the compression movement may be the amount of the forming force, which is introduced by means of the Beauftschungsorgane in the reshaped hollow body wall. Exceeds the amount of forming force a predetermined limit, the compression movement of the Beaufschlagungsorgane can be terminated by appropriate control of the motor drive the Beauftschungsorgane.
  • Exceeding the predetermined limit of the forming force for example, as soon as the escape space of the outer mold is completely filled with plasticized material of the hollow body wall and consequently under the effect of the force exerted by the Beauftschungsorganen on the hollow body wall pressure no further plasticized wall material can flow into the escape space. If there is the possibility of increasing the escape space, an increase in the escape space may be initiated upon reaching or shortly before reaching the limit value of the forming force and thereby the condition is created that further plasticized wall material can flow into the escape space.
  • Both the path length to be defined in the path control of the compression movement and the limit value of the deformation force in the force control of the deformation processes can be determined empirically in particular.
  • the hollow body In principle, it is possible to act on the hollow body at arbitrary points along the cavity area of the cavity bounded by the hollow body wall with opposing pressure forces.
  • according to claim 5 is preferably a pressurization of the hollow body at least one of the well-accessible for the forming end end radial end faces of the hollow body, in particular the hollow body wall.
  • one of the Beauftschungsorgane formed as a hollow organ and provided with a running in the axial direction of the organ cavity, so can enter the organ cavity of the respective Beauftschungsorgans in the compression movement of the Beauftschungsorgane the inner support body. If the cross-section of the organ cavity and the cross-section of the inner support body are matched and the cooperating with the hollow member is integrally formed with the inner support body, the two Beaufschlagungsorgane are in the compression movement through the received in the organ cavity inner support body in the axial direction relative to each other guided (claim 7).
  • the hollow body is acted upon in the axial direction by a Beauftschungsorgan, which projects radially outwardly from the outside of the hollow body wall and limits the escape space of the outer mold in the axial direction (claim 8).
  • a force control of the compression movement of the loading members can be realized.
  • an axial relative movement of the Beauftschungsorgane on the one hand and the outer mold on the other hand in the axial direction is executed (claim 9).
  • the axial extent of the thickening produced on the hollow body wall can be defined.
  • the axial relative movement of the Beauftschungsorgane and the outer shape is carried out by means of a controlled motor drive.
  • the thickened hollow body wall or the hollow body and the outer mold separated by a one of the thickened hollow body wall or the hollow body and the outer shape executed in the axial direction relative movement (claim 11).
  • the invention provides that the thickened hollow body wall or the hollow body is removed from the outer mold, by formed by dividing the outer shape in the axial direction formed outer mold parts in the radial direction by opening the outer mold relative to each other (claim 13).
  • the last-mentioned approach is chosen in particular when the geometry of the deformed hollow body does not permit a removal of the hollow body from the outer shape solely by a movement in the axial direction.
  • the thickenings of the hollow body wall can pass the first part length of the receptacle for the hollow body wall in any of the two axial directions of movement.
  • the device according to the invention has the outer shape divided in the axial direction.
  • the formed by the division of the outer shape outer moldings are, preferably by means of a controllable motor drive, in the radial direction relative to each other movable (claim 17).
  • a controllable motor drive By relative movements of the outer mold parts in the radial direction, the outer mold can be selectively opened or closed.
  • patent claim 18 a formed by division of the outer shape in the radial direction first axial outer mold part in the axial direction in outer moldings, which are movable relative to each other, preferably by means of a controllable motor drive in the radial direction.
  • the first axial outer molded part has the first, reduced cross-sectional partial length of provided on the outer mold receptacle for the hollow body wall.
  • a second axial outer molded part results due to the radial division of the outer shape, a second axial outer molded part.
  • the second axial outer mold part is integrally formed and provided with the escape space of the outer mold, wherein the escape space at the second axial outer mold part opens to the first axial outer mold part and the wall of the escape space in the axial direction extends such that the second axial outer mold part and in the thickening space formed thickening of the hollow body wall under the emergence of the thickening of the hollow body wall from the second axial outer mold part relative to each other in the axial direction are movable.
  • the two axial outer mold parts are adjacent to each other in the axial direction. In the interior of the two axial outer moldings, the first part length of the receiving wall and the escape space complement each other to the entire receptacle provided for the hollow body wall or the hollow body.
  • the second axial outer mold part free of joints. This circumstance is advantageous in that when thickening a hollow body wall due to the lack of joints no joints are undesirably displayed on the thickening of the hollow body wall generated in the escape space of the outer mold. Since only the alternative space is provided by the receiving of the hollow body wall receiving the outer shape of the second axial outer mold part, so that part of the receptacle which is not reduced cross-section compared to a thickening of the hollow body wall generated in the alternative space of the outer mold, the formed hollow body by a Movement in the axial direction can be removed from the second axial outer mold part.
  • Figure 1A has a hinted and designed as a forming machine 1 machine on a first tool holder 2 and a second tool holder 3.
  • a punch 4 is fixed
  • the second tool holder 3 holds a processing unit 5, which in turn consists of a pressure piece 6 and one integral with the pressure piece 6 and with respect to the pressure piece 6 cross-section reduced mandrel 7.
  • the mandrel 7 has as well as the pressure piece 6 has a circular cross-section. Due to the cross-sectional reduction of the mandrel 7 relative to the pressure piece 6, the pressure piece 6 forms a circumferential shoulder 8.
  • the punch 4 and the pressure piece 6 of the processing unit 5 form Beauftschungsorgane, wherein the punch 4 is formed as a hollow organ and has a punch cavity 9 as an organ cavity.
  • the punch cavity 9, like the mandrel 7, has a circular cross-section.
  • the cross-sectional size of the punch cavity 9 exceeds the cross-sectional size of the mandrel 7 minimally.
  • a motor drive unit 10 By means of a motor drive unit 10, the punch 4 can be moved along a movement axis 11.
  • a motor drive unit 12 serves to move the processing unit 5 along the movement axis 11.
  • Both in the motor drive unit 10 and in the motor drive unit 12 is in the illustrated example, a hydraulic drive of conventional design.
  • the motor drive units 10, 12 form a motor drive 13 for the punch 4 and the processing unit 5 and thus for the pressure piece 6 and the mandrel 7.
  • a programmable numerical control 14 of the motor drive 13 and the motor drive units 10, 12 is in Figure 1A hinted at.
  • the forming tool 16 is in all of FIGS. 1A to 8B shown, while the remaining parts of the forming machine 1 for the sake of simplicity only in Figure 1A are shown.
  • the reinforcement 15 has a receptacle 17 with a receiving wall 18.
  • the receiving wall 18 extends parallel to the movement axis 11 of the punch 4 and the processing unit 5 and comprises a first part length 19 and a subsequent to the first part length 19 along the axis of movement 11 and compared to the first part length 19 with extension of the receptacle 17 radially outwardly offset second part length 20.
  • the second part length 20 of the receiving wall 18 defines an alternative space 21 of the reinforcement 15.
  • the relevant drawing detail "A" of Figure 1A is in FIG. 1B shown enlarged.
  • the forming tool 16 serves as a device for sectionwise thickening of a plastically deformable hollow body wall of a hollow body, in the illustrated example for the sectional thickening of a plastically deformable steel wall 22 of a hollow shaft 23.
  • the wall 22 defines a circular cross-section cavity of the hollow shaft 23.
  • the axis of movement 11 coincides with the cavity axis of the cavity and defines with its course an axial direction.
  • FIGS. 1A to 4B illustrate the sequence of a first by means of the forming machine 1 or by means of the forming tool 16 feasible method for sectionwise thickening of the wall 22 of the hollow shaft 23.
  • modified methods are based on the FIGS. 5A to 8B as well as on the basis of FIGS. 9A to 12B explained.
  • the different process stages are in each case shown both with an overall view of the forming tool 16 and with an enlarged drawing detail "A".
  • the numbering of the overall views has the addition A, the numbering of the enlarged drawing details is provided with the addition B.
  • the hollow shaft 23 located in the undeformed state is pushed from the side of the punch 4 in the axial direction (along the movement axis 11) into the receptacle 17 of the reinforcement 15 and thereby onto the mandrel 7 of the processing unit 5 already arranged in the receptacle 17 ,
  • the punch 4 is reset at this time with respect to the reinforcement 15 in the axial direction.
  • the processing unit 5 takes against the armor 15 in the axial direction in the Figures 1A . 5A shown position.
  • the wall 22 of the hollow shaft 23 has in the illustrated example an annular cross-section.
  • the outer diameter of the wall 22 corresponds to the diameter of the receptacle 17 on the reinforcement 15 and coincides with the diameter of the pressure piece 6 of the processing unit 5.
  • the inner diameter of the wall 22 corresponds to the diameter of the mandrel 7 of the processing unit 5.
  • the inserted into the receptacle 17 of the reinforcement 15 hollow shaft 23 is therefore seated in the radial direction without play on the mandrel 7.
  • the wall 22 of the hollow shaft 23 of the receiving wall 18 of the receptacle 17 is closely adjacent. In the axial direction, the hollow shaft 23 rests with a radial end face 24 of the wall 22 on the shoulder 8 of the pressure piece 6 running around the axis of movement 11.
  • the punch 4 is delivered by means of the motor drive 13 and the motor drive unit 10 in the axial direction to the hollow shaft 23 until a radial end face 25 of the punch 4 at a radial end face 26 of the wall 22 of the hollow shaft 23 for System comes and the hollow shaft 23 is thus clamped with a magnitude small force between the pressure piece 6 and the shoulder 8 of the processing unit 5 on the one hand and the punch 4 on the other hand in the axial direction.
  • the mandrel 7 runs in the movement of the punch 4 with its remote from the pressure piece 6 end in the axial direction in the die cavity 9 a.
  • the feed movement of the punch 4 which is carried out by means of the motor drive 13 or the motor drive unit 10, can be both path-controlled and force-controlled by the numerical control 14.
  • a path-dependent control of the punch 4 is moved starting from its initial position over a defined path length in the axial direction.
  • force-dependent control the force increase in the drive train of the punch 4, which results when the punch 4 with the radial end face 25 runs onto the radial end face 26 of the wall 22 of the hollow shaft 23, marks the end of the feed movement.
  • the described feed movement of the punch 4 is equally in the context of the method according to the FIGS. 1A to 4B and in the context of the procedure under FIGS. 5A to 8B executed.
  • the resulting at the end of the feed movement of the punch 4 ratios are in the FIGS. 1A, 1B and in the FIGS. 5A, 5B shown. Different from each other are the subsequent procedures.
  • the mandrel 7 acts as an inner support body for the wall 22 of the hollow shaft 23 and the axis-parallel lateral surface of a support body surface or a inner support surface for the wall 22 forms and supported with this surface, the wall 22 of the hollow shaft 23 in the radial direction.
  • the first part length 19 of the receiving wall 18 acts on the outer side of the wall 22 .
  • the first part length 19 of the receiving wall 18 forms an outer support surface for the wall 22 running parallel to the wall 22 and accordingly supports the wall 22 of the hollow shaft 23 likewise in the radial direction from.
  • the compression movement that is, the movement performed by the pressure piece 6 relative to the stationary die 4 of the forming tool 16 in the axial direction, ends as soon as the escape space 21 of the reinforcement 15 is filled to form a thickening 27 of the wall 22 with plasticized material of the wall 22 and thus the method stage according to the FIGS. 2A, 2B is reached.
  • both a displacement control and a force control is conceivable.
  • path control requires the deposit of an example empirically determined travel length of the pressure piece 6 in the numerical control 14 of the motor drive 13. As soon as the pressure piece 6 in the axial direction on has moved the predetermined path length, the motor drive unit 12 used to move the pressure piece 6 is stopped.
  • the motor drive unit 12 is switched off for the pressure piece 6 as soon as by means of a corresponding sensor on the motor drive unit 12 of that increase in the motor drive force is detected, which occurs when the escape space 21 of the reinforcement 15 with plasticized material of Wall 22 is filled and a further feed of the hollow shaft 23 is thus blocked in the axial direction.
  • the punch 4 is steered away by means of the motor drive unit 10 with respect to the radial end face 26 of the wall 22 of the hollow shaft 23 in the axial direction by the path length over which the thickening 27 of the wall 22 in the subsequent forming process in the axial direction should extend.
  • the motor drive unit 10 is stopped and by means of the motor drive unit 12 a new upsetting movement of the type described above is performed.
  • the pressure piece 6 again steered away or force-controlled in the axial direction relative to the stationary in this direction punch 4, until due to the previous withdrawal movement of the punch 4 enlarged escape space 21 of the reinforcement 15 again completely with plasticized material of the wall 22 of the hollow shaft 23 is filled and thus the conditions according to the FIGS. 3A, 3B have resulted.
  • the procedure is repeated until the thickening 27 produced on the wall 22 of the hollow shaft 23 has the desired length in the axial direction.
  • the pressure piece 6 is above the mandrel 7 in the interior of the punch cavity 9 guided in the axial direction.
  • a thickening 27 is constructed in the escape space 21 of the reinforcement 15 on the wall 22 of the hollow shaft 23, which extends on the outside wave-shaped in the axial direction.
  • the waveform can be leveled.
  • the punch 4 in the axial direction relative to the reinforcement 15 at high speed to the starting position, which he had taken before the beginning of the forming process, moved back.
  • the machining unit 5 is advanced by actuating the motor drive unit 12 together with the seated on the mandrel 7 hollow shaft 23 in the axial direction until the hollow shaft 23 at least partially disposed outside of the reinforcement 15 and thereby accessible for removal from the forming tool 16.
  • clamping shells 28, 29 are used, as in FIG. 4A are shown very schematically.
  • the clamping shells 28, 29 in the radial direction of the formed hollow shaft 23 in the direction of in FIG. 4a shown double arrows are delivered.
  • the clamping shells 28, 29 are moved in the radial direction of the hollow shaft 23 until they clamp the hollow shaft 23 behind the thickening 27.
  • the processing unit 5 is moved back in the axial direction and thereby the mandrel 7 is pulled out of the interior of the hollow shaft 23.
  • the mandrel 7 has the hollow shaft cavity Leave 23, the deformed hollow shaft 23 can be removed by means of the clamping shells 28, 29 from the forming machine 1.
  • the clamping shells 28, 29 in the axial direction can be moved and / or pivotally. With a corresponding movement of the clamping shells 28, 29 in the opposite direction can then insert a still undeformed hollow shaft in the forming machine 1 and the forming tool 16 for initiating a further forming process of the type described above.
  • the joint movement of the punch 4 and the pressure piece 6 joins seamlessly to the first movement phase, in which only the pressure piece 6 is moved in the axial direction.
  • Plasticized material of the wall 22 flows steadily into the escape space 21. In this way, the thickening 27 is created over the desired axial length at the relevant axial end of the wall 22 of the hollow shaft 23.
  • the wall 22 is supported on its inside, by the first part length 19 of the receiving wall 18 on its outer side in the radial direction.
  • the executed as a continuous compression movement relative movement of the punch 4 and the pressure member 6 and the same time carried out with the compression movement relative movement between the punch 4 and the pressure piece 6 on the one hand and the stationary in the axial direction reinforcement 15 on the other hand are controlled so that in the course of Forming process in the axial direction extending escape space 21 of the reinforcement 15 is permanently filled with plastic material of the wall 22 is completely filled.
  • the thickening 27 is created over its entire axial length with a flat in the axial direction and the wall of the escape space 21 exactly imaging axis-parallel outer surface.
  • FIGS. 7A, 7B is the thickening 27 on the wall 22 of the hollow body 23 relative to the proportions according to the FIGS. 6A, 6B extended in the axial direction, the final length of the thickening 27 has not yet been reached. With its final axial length, the thickening 27 at the respective axial end of the wall 22 of the hollow shaft 23 in the Figures 8A, 8B shown.
  • the speed of the punch 4 is increased by appropriate control of the motor drive unit 10 such that the speed of the punch 4 exceeds the speed of the pressure piece 6.
  • the deformed hollow shaft 23 is pushed out of the reinforcement 15 by the processing unit 5, which continues to move in the axial direction, unchanged.
  • the arranged outside the reinforcement 15 hollow shaft 23 may in the manner described above by means of the in Figures 8A, 8B Not shown clamping shells 28, 29 detected and removed from the forming tool 16 and from the forming machine 1.
  • a hollow shaft 23 to be machined can then be fed to the forming tool 16 by means of the clamping shells 28, 29.
  • the compression movement performed by the punch 4 and the pressure piece 6 can be superimposed by an axial movement performed by the reinforcement 15 in the axial direction relative to the punch 4 and the pressure piece 6.
  • the extension of the escape space 21 on the reinforcement 15 in the axial direction and the bulge due to the compression movement of the punch 4 and the pressure piece 6 in the escape space 21 building up thickening 27 increases on the wall 22 of the hollow shaft 23 can length in the axial direction.
  • FIGS. 9A to 12B illustrated method is in its basic procedures with the method according to the FIGS. 1A to 4B and according to the FIGS. 5A to 8B match.
  • a wall 22 of a hollow shaft 23 is plasticized by an upsetting movement of a punch 4 and a pressure piece 6 along an axis of movement 11 in an axial direction, and plasticized material of the wall 22 builds up a thickening 27.
  • FIGS. 9A to 12B Notwithstanding the methods according to the FIGS. 1A to 4B and 5A to 8B is used in the context of the procedure under FIGS. 9A to 12B a thickening 27 at both axial ends of the wall 22 and the hollow body 23 is generated.
  • a forming tool 30 is used, although not in principle but in constructive details of the forming tool 16 of FIGS. 1A to 8B different.
  • the forming tool 30 has a multi-part reinforcement 31 as an outer shape.
  • the reinforcement 31 is divided in both the radial direction and the axial direction. Due to the division in the radial direction, the reinforcement 31 comprises a first axial outer shaped part in the form of a first armoring unit 32 and a second axial outer shaped part in the form of a second armoring unit 33.
  • the first armoring unit 32 in turn is in the axial direction to form two lateral contemplatform- or Arming parts 34, 35 divided.
  • the parting line between the two lateral reinforcing parts 34, 35 of the first reinforcing unit 32 extends in Figure 9A perpendicular to the plane of the drawing along the movement axis 11.
  • a division of the first armoring unit 32 in more than two, in particular in four or six lateral conveyform supportive mecanic armoring, is conceivable.
  • the second reinforcing unit 33 of the reinforcement 31 is integrally formed.
  • the first armoring unit 32 has the first part length 19 of the receiving wall 18 and a transitional area between the first part length 19 of the receiving wall 18 and the part of the escape space 21 provided on the second arming unit 33.
  • FIGS. 9A, 9B illustrated stage of the performed by means of the forming tool 30 forming process at a axial end of the hollow shaft 23 already a thickening 27 has been created.
  • the forming process in question corresponded in its course one of the above to the FIGS. 1A to 4B and 5A to 8B explained method.
  • the multi-part forming tool 30 was used as the one-piece forming tool 16 of FIGS. 1A to 8B ,
  • the punch 4 of the forming die 30 was moved in the axial direction to a position away from the reinforcement 31.
  • the provided with a thickening 27 hollow shaft 23 was removed from the reinforcement 31.
  • the first mandrel 7 by a corresponding axial movement of the processing unit 5 from the interior of the hollow shaft 23 (in Figure 9A pulled down).
  • the thickening 27 projecting in the radial direction in relation to the first part length 19 of the receiving wall 18, the hollow shaft 23 was supported on the upper side of the first reinforcing unit 32.
  • the lateral reinforcing members 34, 35 of the first reinforcing unit 32 were moved apart in the radial direction so far that it was possible to pull the bulge 27 in the axial direction out of the escape space 21 on the second reinforcing unit 33 and that the hollow shaft 23 with the Thickening 27 could pass the first armor unit 32 with a movement in the axial direction.
  • the hollow shaft 23 was then rotated by 180 degrees and pushed with the one-sided thickening 27 ahead on the mandrel 7 of the processing unit 5. Together with the mounted on the mandrel 7 and mounted in the axial direction on the pressure piece 6 hollow shaft 23, the processing unit 5 was then inserted in the axial direction in the still open first armor unit 32.
  • the first reinforcing unit 32 was then closed by a corresponding relative movement of the lateral reinforcing members 34, 35 in the radial direction. Finally, by a movement of the punch 4 of the forming tool 30, the unilaterally formed hollow shaft 23 is clamped with an absolute low force between the pressure piece 6 and the shoulder 8 of the processing unit 5 on the one hand and the punch 4 on the other hand in the axial direction. This resulted in the conditions according to the FIGS. 9A, 9B ,
  • the hollow shaft 23 is removed from the reinforcement 31 and then removed from the forming tool 30 and the forming machine 1.
  • the sequences in the removal of the hollow shaft 23 with wall 22 formed on both sides correspond to the sequences described above in detail during the removal of the hollow shaft 23, which has been shaped only at one axial end.
  • Both the one-sided and the hollow shaft 23 formed at both axial ends can be subjected to post-processing as part of a manufacturing process.
  • post-processing as part of a manufacturing process.
  • special functional devices such as a thread or a gear teeth, are created.

Abstract

Die Hohlkörperwand (22) eines Hohlkörpers (23) wird abschnittweise Verdickt. Bei radialer Abstützung an einer Außenform (15) und an einem inneren Stützkörper (7) wird der Hohlkörper (23) mittels zweier Beaufschlagungsorgane (4, 6) in einer axialen Richtung beaufschlagt und gestaucht. Material der Hohlkörperwand (22) wird zwischen den Beaufschlagungsstellen im Bereich eines Ausweichraums (21) der Außenform (15) plastifiziert und plastifiziertes Material der Hohlkörperwand (22) fließt unter Verdicken der Hohlkörperwand (22) in den Ausweichraum (21) der Außenform (15). Im Rahmen eines Fertigungsverfahrens zur Herstellung eines Hohlkörpers (23) wird das vorstehende Verfahren angewandt. Eine Vorrichtung (16) zum abschnittweisen Verdicken einer plastisch verformbaren Hohlkörperwand (22) eines Hohlkörpers (23) ist zur Durchführung des eingangs genannten Verfahrens ausgebildet. Eine Maschine (1) zum Fertigen eines Hohlkörpers (23) weist eine Vorrichtung der genannten Art auf.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum insbesondere abschnittweisen Verdicken einer plastisch verformbaren Hohlkörperwand eines Hohlkörpers, wobei die Hohlkörperwand längs einer Hohlraumachse eines von der Hohlkörperwand begrenzten Hohlraums des Hohlkörpers in einer axialen Richtung verläuft.
  • Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Fertigungsverfahren zum Fertigen eines Hohlkörpers, im Rahmen dessen von dem vorstehenden Verfahren Gebrauch gemacht wird sowie eine Maschine zum Fertigen eines Hohlkörpers, die eine Vorrichtung der vorstehenden Art aufweist.
  • Die Notwendigkeit, eine Hohlkörperwand eines Hohlkörpers zu verdicken, besteht beispielsweise in Fällen, in denen die Hohlkörperwand wenigstens in einem Teilbereich eine erhöhte Steifigkeit aufweisen muss und/oder in Fällen, in denen ein bestimmter Bereich der Hohlkörperwand mit besonderen Funktionseinrichtungen, etwa mit einer Verzahnung oder mit einem Gewinde, zu versehen ist. Hohlkörper dieser Art sind beispielsweise Hohlwellen, wie sie in der Fahrzeugtechnik als Antriebswellen und dabei unter anderem als Seitenwellen verwendet werden.
  • Derzeit gebräuchlich sind Verfahren und Vorrichtungen, mittels derer an Hohlwellen axiale Abschnitte mit unterschiedlicher Wanddicke dadurch erzeugt werden, dass die Wand eines Wellenrohlings in einem axialen Abschnitt dickenreduziert wird, während in einem anderen axialen Abschnitt des Wellenrohlings die ursprüngliche Wanddicke erhalten bleibt. Im Einzelnen können dabei Verfahren der Kaltumformung, beispielsweise das Rundkneten, zur Anwendung kommen.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, alternative Verfahren und Vorrichtungen zum insbesondere abschnittweisen Verdicken einer plastisch verformbaren Hohlkörperwand eines Hohlkörpers und zur Fertigung eines Hohlkörpers mit einer insbesondere abschnittweise verdickten Hohlkörperwand bereitzustellen.
  • Erfindungsgemäß gelöst wird diese Aufgabe durch die Verfahren gemäß den unabhängigen Patentansprüchen 1 und 14 sowie durch die Vorrichtungen gemäß den unabhängigen Patentansprüchen 16 und 19.
  • Im Falle der Erfindung wird an einer Hohlkörperwand gezielt Material angehäuft. Zu diesem Zweck wird der betreffende Hohlkörper mit der noch unverdickten Hohlkörperwand in einer Aufnahme einer Außenform angeordnet. Die Aufnahme der Außenform besitzt eine Aufnahmewand, die an der Außenseite der in der Aufnahme angeordneten Hohlkörperwand in der axialen Richtung verläuft. Eine erste Teillänge der Aufnahmewand erstreckt sich nahe der Hohlkörperwand parallel zu dieser und bildet eine äußere Stützfläche für die unverdickte Hohlkörperwand aus. Eine zweite Teillänge der Aufnahmewand ist gegenüber der ersten Teillänge der Aufnahmewand unter Erweiterung der Aufnahme radial nach außen versetzt und begrenzt einen aufgrund des Versatzes ausgebildeten Ausweichraum der Außenform. An der Innenseite der unverdickten Hohlkörperwand wird ein innerer Stützkörper derart angeordnet, dass er mit einer an der Innenseite der Hohlkörperwand in der axialen Richtung und dabei insbesondere parallel zu der Hohlkörperwand verlaufenden Stützkörperfläche eine innere Stützfläche für die Hohlkörperwand ausbildet. Der innere Stützkörper und die an diesem vorgesehene innere Stützfläche liegen dabei in der axialen Richtung sowohl auf Höhe der äußeren Stützfläche als auch auf Höhe des Ausweichraums der Außenform. Bei der sich damit ergebenden gegenseitigen Anordnung des Hohlkörpers beziehungsweise der Hohlkörperwand einerseits und der Außenform und des inneren Stützkörpers andererseits wird der Hohlkörper mittels zweier Beaufschlagungsorgane an Beaufschlagungsstellen jeweils in der axialen Richtung mit einer Druckkraft beaufschlagt, indem die Beaufschlagungsorgane mit einer Stauchbewegung in der axialen Richtung aufeinander zubewegt werden. Die Beaufschlagungsstellen an dem Hohlkörper sind in der axialen Richtung voneinander beabstandet und der Ausweichraum der Außenform ist zwischen den Beaufschlagungsstellen angeordnet. Unter der Wirkung der Stauchbewegung der Beaufschlagungsorgane wird Material der Hohlkörperwand zwischen den Beaufschlagungsstellen im Bereich des Ausweichraums der Außenform plastifiziert und plastifiziertes Material der Hohlkörperwand fließt unter Verdicken der Hohlkörperwand in den Ausweichraum der Außenform. Gleichzeitig sorgt der innere Stützkörper vorzugsweise dafür, dass der Querschnitt des von der Hohlköperwand begrenzten Hohlraums insbesondere auf Höhe des Ausweichraums der Außenform im Wesentlichen unverändert bleibt.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere als Verfahren der Kaltumformung ausgestaltet sein. Umgeformt werden Hohlkörper aus beliebigen plastisch verformbaren Materialen, insbesondere Hohlkörper, die zumindest Wände aus plastisch verformbarem Metall aufweisen.
  • Als innerer Stützkörper kommt beispielsweise ein Dorn, als Beaufschlagungsorgane kommen Stempel in Frage. Als motorischer Antrieb zur Erzeugung der Stauchbewegung der Beaufschlagungsorgane kann insbesondere ein steuerbarer hydraulischer Antrieb vorgesehen sein. Aber auch andere steuerbare Antriebsbauarten sind denkbar.
  • Vorzugsweise umfasst der motorische Antrieb der Beaufschlagungsorgane zwei Antriebseinheiten, von denen jede einem der Beaufschlagungsorgane zugeordnet ist und die beispielsweise mittels einer numerischen Steuerung aufeinander abgestimmt gesteuert werden. Die numerische Steuerung für die Beaufschlagungsorgane kann in eine übergeordnete Vorrichtungs- beziehungsweise Werkzeugsteuerung oder in eine übergeordnete Maschinensteuerung integriert sein.
  • Der umzuformende Hohlkörper ist vorzugsweise in der axialen Richtung an wenigstens einem Ende offen. In Abhängigkeit von der Position, welche der Ausweichraum der Außenform gegenüber der zu verdickenden Hohlkörperwand in der axialen Richtung einnimmt, lassen sich in der beschriebenen Weise unterschiedliche axiale Abschnitte der Hohlkörperwand verdicken. Ein Verdicken der Hohlkörperwand an einem oder beiden in der axialen Richtung gelegenen Enden ist ebenso möglich wie ein Verdicken eines von den axialen Enden beabstandeten axialen Abschnitts der Hohlkörperwand.
  • Besondere Ausführungsarten der Verfahren und Vorrichtungen nach den unabhängigen Patentansprüchen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen 2 bis 13, 15, 17 und 18.
  • Ausweislich Patentanspruch 2 werden erfindungsgemäß verschiedene Möglichkeiten zur Erzeugung der Stauchbewegung der Beaufschlagungsorgane einander ergänzend oder alternativ genutzt. Im Einzelnen ist vorgesehen, dass durch entsprechende Steuerung des motorischen Antriebs der Beaufschlagungsorgane eines der Beaufschlagungsorgane in Richtung auf das andere, in der axialen Richtung stationäre Beaufschlagungsorgan bewegt wird und/oder dass beide Beaufschlagungsorgane gleichzeitig und dabei gegenläufig in der axialen Richtung bewegt werden und/oder dass beide Beaufschlagungsorgane gleichzeitig und dabei gleichläufig und mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten in der axialen Richtung bewegt werden. In jedem Fall verringert sich der in der axialen Richtung bestehende Abstand der Beaufschlagungsorgane und die Hohlkörperwand wird druckbeaufschlagt und in einem zwischen den Beaufschlagungsstellen angeordneten Bereich plastifiziert. Das plastifizierte Material der Hohlkörperwand wird durch den inneren Stützkörper an einem Ausweichen in das Hohlrauminnere gehindert und fließt folglich unter Verdicken der Hohlkörperwand in den an der Außenseite der Hohlkörperwand angeordneten Ausweichraum der Außenform.
  • Gemäß Patentanspruch 3 besteht in Weiterbildung der Erfindung die Möglichkeit, durch entsprechende Steuerung des motorischen Antriebs der Beaufschlagungsorgane eine kontinuierliche Stauchbewegung und/oder eine intermittierende Stauchbewegung der Beaufschlagungsorgane zu erzeugen. Eine kontinuierliche Stauchbewegung ist mit einem kontinuierlichen Materialfluss, eine intermittierende Stauchbewegung mit einem intermittierenden Materialfluss in den Ausweichraum der Außenform verbunden.
  • Die Stauchbewegung bzw. der motorische Antrieb der Beaufschlagungsorgane kann erfindungsgemäß weggesteuert und/oder kraftgesteuert sein (Patentanspruch 4). Möglich ist insbesondere eine Kombination der Wegsteuerung und der Kraftsteuerung.
  • Bei der Wegsteuerung der Stauchbewegung kann die Weglänge vorgegeben werden, über welche die Beaufschlagungsorgane zur Plastifizierung von Material der umzuformenden Hohlkörperwand in der axialen Richtung aufeinander zubewegt werden. Grundlage für die Kraftsteuerung der Stauchbewegung kann der Betrag der Umformkraft sein, die mittels der Beaufschlagungsorgane in die umzuformende Hohlkörperwand eingeleitet wird. Überschreitet der Betrag der Umformkraft einen vorgegebenen Grenzwert, so kann die Stauchbewegung der Beaufschlagungsorgane durch entsprechende Ansteuerung des motorischen Antriebs der Beaufschlagungsorgane beendet werden. Eine Überschreitung des vorgegebenen Grenzwerts der Umformkraft erfolgt beispielsweise, sobald der Ausweichraum der Außenform vollständig mit plastifiziertem Material der Hohlkörperwand gefüllt ist und folglich unter der Wirkung des von den Beaufschlagungsorganen auf die Hohlkörperwand ausgeübten Drucks kein weiteres plastifiziertes Wandmaterial in den Ausweichraum fließen kann. Besteht die Möglichkeit, den Ausweichraum zu vergrößern, so kann bei Erreichen oder kurz vor Erreichen des Grenzwertes der Umformkraft eine Vergrößerung des Ausweichraums eingeleitet und dadurch die Voraussetzung dafür geschaffen werden, dass weiteres plastifiziertes Wandmaterial in den Ausweichraum fließen kann.
  • Sowohl die bei der Wegsteuerung der Stauchbewegung zu definierende Weglänge als auch der Grenzwert der Umformkraft bei der Kraftsteuerung des Umformprozesse kann insbesondere empirisch ermittelt werden.
  • Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, den Hohlkörper an beliebigen Stellen längs der Hohlraumache des von der Hohlkörperwand begrenzten Hohlraums mit gegeneinander gerichteten Druckkräften zu beaufschlagen. Erfindungsgemäß bevorzugt wird ausweislich Patentanspruch 5 eine Druckbeaufschlagung des Hohlkörpers an wenigstens einer der für die Umformvorrichtung gut zugänglichen endseitigen radialen Stirnflächen des Hohlkörpers, insbesondere der Hohlkörperwand.
  • Im Interesse einer möglichst kompakten Bauweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Verdicken der Hohlkörperwand ist vorgesehen, dass der Hohlkörper durch ein mit dem inneren Stützkörper einstückig ausgebildetes Beaufschlagungsorgan in der axialen Richtung mit einer Druckkraft beaufschlagt wird (Patentanspruch 6).
  • Ist eines der Beaufschlagungsorgane als Hohlorgan ausgebildet und mit einem in der axialen Richtung verlaufenden Organhohlraum versehen, so kann bei der Stauchbewegung der Beaufschlagungsorgane der innere Stützkörper in den Organhohlraum des betreffenden Beaufschlagungsorgans einlaufen. Sind der Querschnitt des Organhohlraums und der Querschnitt des inneren Stützkörpers aufeinander abgestimmt und ist das mit dem Hohlorgan zusammenwirkende Beaufschlagungsorgan einstückig mit dem inneren Stützkörper ausgebildet, so werden die beiden Beaufschlagungsorgane bei der Stauchbewegung durch den in dem Organhohlraum aufgenommenen inneren Stützkörper in der axialen Richtung relativ zueinander geführt (Patentanspruch 7).
  • In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung wird der Hohlkörper in der axialen Richtung durch ein Beaufschlagungsorgan beaufschlagt, welches gegenüber der Außenseite der Hohlkörperwand radial nach außen vorsteht und den Ausweichraum der Außenform in der axialen Richtung begrenzt (Patentanspruch 8). In diesem Fall ist insbesondere eine Kraftsteuerung der Stauchbewegung der Beaufschlagungsorgane realisierbar. Wird aufgrund der Stauchbewegung der Beaufschlagungsorgane Material der Hohlköperwand in einem Umfang plastifiziert und dem Ausweichraum der Außenform zugeführt, aufgrund dessen der Ausweichraum der Außenform vollständig mit plastifiziertem Wandmaterial gefüllt ist, so bewirkt eine fortgesetzte Druckbeaufschlagung der Hohlkörperwand durch die Beaufschlagungsorgane einen Druckanstieg beziehungsweise einen Anstieg der mittels der Beaufschlagungsorgane ausgeübten Umformkraft, welcher der Steuerung des motorischen Antriebs der Beaufschlagungsorgane signalisiert, dass momentan die Verdickung der Hohlkörperwand abgeschlossen ist.
  • Begrenzt ein Beaufschlagungsorgan den Ausweichraum der Außenform in der axialen Richtung, so kann durch eine in der axialen Richtung ausgeführte Relativbewegung des betreffenden Beaufschlagungsorgans einerseits und der Außenform andererseits die axiale Erstreckung des Ausweichraums verändert, insbesondere vergrößert, werden.
  • In Weiterbildung der Erfindung ist zu diesem Zweck vorgesehen, dass zusätzlich zu der Stauchbewegung der Beaufschlagungsorgane eine axiale Relativbewegung der Beaufschlagungsorgane einerseits und der Außenform andererseits in der axialen Richtung ausgeführt wird (Patentanspruch 9). Über den Betrag der axialen Relativbewegung der Beaufschlagungsorgane und der Außenform kann die axiale Erstreckung der an der Hohlkörperwand erzeugten Verdickung definiert werden. Vorzugsweise wird auch die axiale Relativbewegung der Beaufschlagungsorgane und der Außenform mittels eines gesteuerten motorischen Antriebs ausgeführt.
  • Zur Erzeugung der axialen Relativbewegung der Beaufschlagungsorgane und der Außenform bieten sich erfindungsgemäß verschiedene Möglichkeiten. Gemäß Patentanspruch 10 wird eine axiale Bewegung der Außenform ausgeführt und dabei vorzugweise einer Stauchbewegung der Beaufschlagungsorgane überlagert. Aufgrund der gegenseitigen Überlagerung der Stauchbewegung der Beaufschlagungsorgane und der axialen Bewegung der Außenform fließt durch die Stauchbewegung der Beaufschlagungsorgane plastifiziertes Material der Hohlkörperwand in den sich aufgrund der axialen Relativbewegung der Beaufschlagungsorgane und der Außenform stetig vergrößernden Ausweichraum der Außenform, wo sich folglich die Verdickung der Hohlkörperwand kontinuierlich über die gewünschte axiale Länge aufbauen kann.
  • Nach Abschluss der Umformung der Hohlkörperwand werden in bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung die verdickte Hohlkörperwand beziehungsweise der Hohlkörper und die Außenform durch eine von der verdickten Hohlkörperwand beziehungsweise dem Hohlkörper und der Außenform in der axialen Richtung ausgeführte Relativbewegung voneinander getrennt (Patentanspruch 11).
  • Ergänzend oder alternativ ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die verdickte Hohlkörperwand beziehungsweise der Hohlkörper aus der Außenform entnommen wird, indem durch Teilung der Außenform in der axialen Richtung ausgebildete Außenformteile in der radialen Richtung unter Öffnen der Außenform relativ zueinander bewegt werden (Patentanspruch 13). Die letztgenannte Vorgehensweise wird insbesondere dann gewählt, wenn die Geometrie des umgeformten Hohlkörpers eine Entnahme des Hohlkörpers aus der Außenform allein durch eine Bewegung in der axialen Richtung nicht zulässt.
  • Dies ist beispielsweise dann der Fall, wenn die Hohlkörperwand im Rahmen des Umformprozesses in der Außenform gleichzeitig oder nacheinander mit mehreren in der axialen Richtung gegeneinander versetzten Verdickungen, insbesondere mit Verdickungen an beiden axialen Enden der Hohlkörperwand, versehen wird (Patentanspruch 12). Nach Abschluss des Umformprozesses stehen die erzeugten Verdickungen an beiden axialen Enden der ersten Teillänge der an der Außenform vorgesehenen Aufnahmewand in radialer Richtung gegenüber der verglichen mit den Verdickungen querschnittsreduzierten ersten Teillänge der Aufnahmewand vor. Aufgrund des Übermaßes des Querschnitts der Verdickungen der Hohlkörperwand gegenüber dem Querschnitt der ersten Teillänge der Aufnahme für die Hohlkörperwand können die Verdickungen der Hohlkörperwand die erste Teillänge der Aufnahme für die Hohlkörperwand in keiner der beiden axialen Bewegungsrichtungen passieren.
  • Für Fälle der letztgenannten Art weist die erfindungsgemäße Vorrichtung die in der axialen Richtung geteilte Außenform auf. Die durch die Teilung der Außenform ausgebildeten Außenformteile sind, vorzugsweise mittels eines steuerbaren motorischen Antriebs, in der radialen Richtung relativ zueinander bewegbar (Patentanspruch 17). Durch Relativbewegungen der Außenformteile in der radialen Richtung kann die Außenform wahlweise geöffnet oder geschlossen werden.
  • In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist ausweislich Patentanspruch 18 ein durch Teilung der Außenform in radialer Richtung gebildeter erster axialer Außenformteil in axialer Richtung in Außenformteile geteilt, die, vorzugsweise mittels eines steuerbaren motorischen Antriebs, in radialer Richtung relativ zueinander bewegbar sind. Der erste axiale Außenformteil weist die erste, querschnittsreduzierte Teillänge der an der Außenform vorgesehenen Aufnahme für die Hohlkörperwand auf. Zusätzlich zu dem ersten axialen Außenformteil ergibt sich aufgrund der radialen Teilung der Außenform ein zweiter axialer Außenformteil. Der zweite axiale Außenformteil ist einstückig ausgebildet und mit dem Ausweichraum der Außenform versehen, wobei der Ausweichraum an dem zweiten axialen Außenformteil zu dem ersten axialen Außenformteil hin mündet und die Wand des Ausweichraums in der axialen Richtung derart verläuft, dass der zweite axiale Außenformteil und die in dem Ausweichraum ausgebildete Verdickung der Hohlkörperwand unter Austreten der Verdickung der Hohlkörperwand aus dem zweiten axialen Außenformteil relativ zueinander in der axialen Richtung bewegbar sind. Die beiden axialen Außenformteile sind einander in der axialen Richtung benachbart. Im Innern der beiden axialen Außenformteile ergänzen sich die erste Teillänge der Aufnahmewand und der Ausweichraum zu der gesamten für die Hohlkörperwand beziehungsweise den Hohlkörper vorgesehenen Aufnahme. Aufgrund seiner Einstückigkeit ist der zweite axiale Außenformteil frei von Trennfugen. Dieser Umstand ist insofern von Vorteil, als beim Verdicken einer Hohlkörperwand aufgrund des Fehlens von Trennfugen keine Trennfugen unerwünschterweise an der in dem Ausweichraum der Außenform erzeugten Verdickung der Hohlkörperwand abgebildet werden. Da von der zur Aufnahme der Hohlkörperwand bestimmten Aufnahme der Außenform an dem zweiten axialen Außenformteil lediglich der Ausweichraum vorgesehen ist, also derjenige Teil der Aufnahme, der gegenüber einer in dem Ausweichraum der Außenform erzeugten Verdickung der Hohlkörperwand nicht querschnittsreduziert ist, kann der umgeformte Hohlkörper durch eine Bewegung in der axialen Richtung aus dem zweiten axialen Außenformteil entnommen werden.
  • Nachfolgend wird die Erfindung anhand beispielhafter schematischer Darstellungen näher erläutert. Es zeigen:
    • Figuren 1A bis 4B
    den Ablauf einer ersten Variante eines Verfahrens zum abschnittweisen Verdicken einer Wand einer Hohlwelle,
    Figuren 5A bis 8B
    den Ablauf einer zweiten Variante eines Verfahrens zum abschnittweisen Verdicken der Wand einer Hohlwelle und
    Figuren 9A bis 12B
    den Ablauf einer dritten Variante eines Verfahrens zum abschnittweisen Verdicken einer Wand einer Hohlwelle.
  • Gemäß Figur 1A weist eine andeutungsweise dargestellte und als Umformmaschine 1 ausgebildete Maschine eine erste Werkzeugaufnahme 2 sowie eine zweite Werkzeugaufnahme 3 auf. In der ersten Werkzeugaufnahme 2 ist ein Stempel 4 fixiert, die zweite Werkzeugaufnahme 3 haltert eine Bearbeitungseinheit 5, die ihrerseits aus einem Druckstück 6 und einem mit dem Druckstück 6 einstückig ausgebildeten und gegenüber dem Druckstück 6 querschnittsreduzierten Dorn 7 besteht. Der Dorn 7 besitzt ebenso wie das Druckstück 6 einen kreisförmigen Querschnitt. Aufgrund der Querschnittsreduzierung des Dorns 7 gegenüber dem Druckstück 6 bildet das Druckstück 6 eine umlaufende Schulter 8 aus.
  • Der Stempel 4 und das Druckstück 6 der Bearbeitungseinheit 5 bilden Beaufschlagungsorgane, wobei der Stempel 4 als Hohlorgan ausgebildet ist und als Organhohlraum einen Stempelhohlraum 9 aufweist. Der Stempelhohlraum 9 besitzt ebenso wie der Dorn 7 einen Kreisquerschnitt. Die Querschnittsgröße des Stempelhohlraums 9 übersteigt die Querschnittsgröße des Dorns 7 minimal.
  • Mittels einer motorischen Antriebseinheit 10 kann der Stempel 4 längs einer Bewegungsachse 11 bewegt werden. In entsprechender Weise dient eine motorische Antriebseinheit 12 dazu, die Bearbeitungseinheit 5 längs der Bewegungsachse 11 zu bewegen. Sowohl bei der motorischen Antriebseinheit 10 als auch bei der motorischen Antriebseinheit 12 handelt es sich in dem dargestellten Beispielsfall um einen Hydraulikantrieb herkömmlicher Bauart. Gemeinsam bilden die motorischen Antriebseinheiten 10, 12 einen motorischen Antrieb 13 für den Stempel 4 und die Bearbeitungseinheit 5 und somit für das Druckstück 6 und den Dorn 7. Eine programmierbare numerische Steuerung 14 des motorischen Antriebs 13 bzw. der motorischen Antriebseinheiten 10, 12 ist in Figur 1A andeutungsweise dargestellt.
  • Gemeinsam mit einer als Außenform vorgesehenen Armierung 15 bilden der Stempel 4 und die Bearbeitungseinheit 5 ein Umformwerkzeug 16. Das Umformwerkzeug 16 ist in sämtlichen der Figuren 1A bis 8B gezeigt, während die übrigen Teile der Umformmaschine 1 der Einfachheit halber lediglich in Figur 1A dargestellt sind.
  • Die Armierung 15 weist eine Aufnahme 17 mit einer Aufnahmewand 18 auf. Die Aufnahmewand 18 verläuft parallel zu der Bewegungsachse 11 des Stempels 4 und der Bearbeitungseinheit 5 und umfasst eine erste Teillänge 19 sowie eine sich an die erste Teillänge 19 längs der Bewegungsachse 11 anschließende und gegenüber der ersten Teillänge 19 unter Erweiterung der Aufnahme 17 radial nach außen versetzte zweite Teillänge 20. Die zweite Teillänge 20 der Aufnahmewand 18 begrenzt einen Ausweichraum 21 der Armierung 15. Das betreffende Zeichnungsdetail "A" von Figur 1A ist in Figur 1B vergrößert dargestellt.
  • Das Umformwerkzeug 16 dient als Vorrichtung zum abschnittweisen Verdicken einer plastisch verformbaren Hohlkörperwand eines Hohlkörpers, in dem dargestellten Beispielsfall zum abschnittweisen Verdicken einer aus plastisch verformbarem Stahl bestehenden Wand 22 einer Hohlwelle 23. Die Wand 22 begrenzt einen im Querschnitt kreisförmigen Hohlraum der Hohlwelle 23. Die Bewegungsachse 11 fällt mit der Hohlraumachse des Hohlraums zusammen und definiert mit ihrem Verlauf eine axiale Richtung.
  • Die Figuren 1A bis 4B veranschaulichen den Ablauf eines ersten mittels der Umformmaschine 1 bzw. mittels des Umformwerkzeugs 16 realisierbaren Verfahrens zum abschnittweisen Verdicken der Wand 22 der Hohlwelle 23. Gegenüber diesen Verfahren abgewandelte Verfahren werden anhand der Figuren 5A bis 8B sowie anhand der Figuren 9A bis 12B erläutert. Die unterschiedlichen Verfahrensstadien sind dabei jeweils sowohl mit einer Gesamtansicht des Umformwerkzeugs 16 als auch mit einem vergrößerten Zeichnungsdetail "A" dargestellt. Die Nummerierung der Gesamtansichten weist den Zusatz A auf, die Nummerierung der vergrößerten Zeichnungsdetails ist mit dem Zusatz B versehen.
  • Im Falle der Verfahrensvarianten gemäß den Figuren 1A bis 4B und 5A bis 8B wird zunächst die im unverformten Zustand befindliche Hohlwelle 23 von der Seite des Stempels 4 her in der axialen Richtung (längs der Bewegungsachse 11) in die Aufnahme 17 der Armierung 15 und dabei auf den im Innern der Aufnahme 17 bereits angeordneten Dorn 7 der Bearbeitungseinheit 5 geschoben. Der Stempel 4 ist zu diesem Zeitpunkt gegenüber der Armierung 15 in der axialen Richtung zurückgesetzt. Die Bearbeitungseinheit 5 nimmt gegenüber der Armierung 15 in der axialen Richtung die in den Figuren 1A, 5A dargestellte Position ein.
  • Die Wand 22 der Hohlwelle 23 besitzt in dem dargestellten Beispielsfall einen kreisringförmigen Querschnitt. Der Außendurchmesser der Wand 22 entspricht dem Durchmesser der Aufnahme 17 an der Armierung 15 und stimmt mit dem Durchmesser des Druckstücks 6 der Bearbeitungseinheit 5 überein. Der Innendurchmesser der Wand 22 entspricht dem Durchmesser des Dorns 7 der Bearbeitungseinheit 5. Die in die Aufnahme 17 der Armierung 15 eingeschobene Hohlwelle 23 sitzt demnach in radialer Richtung spielfrei auf dem Dorn 7 auf. An der Außenseite ist die Wand 22 der Hohlwelle 23 der Aufnahmewand 18 der Aufnahme 17 eng benachbart. In der axialen Richtung liegt die Hohlwelle 23 mit einer radialen Stirnfläche 24 der Wand 22 auf der um die Bewegungsachse 11 umlaufenden Schulter 8 des Druckstücks 6 auf.
  • Ausgehend von diesen Verhältnissen wird der Stempel 4 mittels des motorischen Antriebs 13 bzw. der motorischen Antriebseinheit 10 in der axialen Richtung zu der Hohlwelle 23 hin zugestellt, bis eine radiale Stirnfläche 25 des Stempels 4 an einer radialen Stirnfläche 26 der Wand 22 der Hohlwelle 23 zur Anlage kommt und die Hohlwelle 23 folglich mit einer betragsmäßig geringen Kraft zwischen dem Druckstück 6 bzw. der Schulter 8 der Bearbeitungseinheit 5 einerseits und dem Stempel 4 andererseits in der axialen Richtung eingespannt ist. Der Dorn 7 läuft bei der Bewegung des Stempels 4 mit seinem von dem Druckstück 6 abliegenden Ende in der axialen Richtung in den Stempelhohlraum 9 ein.
  • Die mittels des motorischen Antriebs 13 bzw. der motorischen Antriebseinheit 10 ausgeführte Zustellbewegung des Stempels 4 kann durch die numerische Steuerung 14 sowohl weggesteuert als auch kraftgesteuert werden. Im Falle einer wegabhängigen Steuerung wird der Stempel 4 ausgehend von seiner Anfangsposition über eine definierte Weglänge in der axialen Richtung verfahren. Bei einer kraftabhängigen Steuerung markiert der Kraftanstieg im Antriebsstrang des Stempels 4, der sich ergibt, wenn der Stempel 4 mit der radialen Stirnfläche 25 auf die radiale Stirnfläche 26 der Wand 22 der Hohlwelle 23 aufläuft, das Ende der Zustellbewegung.
  • Die beschriebene Zustellbewegung des Stempels 4 wird gleichermaßen im Rahmen des Verfahrens gemäß den Figuren 1A bis 4B und im Rahmen des Verfahrens gemäß den Figuren 5A bis 8B ausgeführt. Die sich am Ende der Zustellbewegung des Stempels 4 ergebenden Verhältnisse sind in den Figuren 1A, 1B und in den Figuren 5A, 5B dargestellt. Voneinander verschieden sind die anschließenden Verfahrensabläufe.
  • Im Rahmen des Verfahrens gemäß den Figuren 1A bis 4B wird ausgehend von den Verhältnissen gemäß den Figuren 1A, 1B von dem Stempel 4 und dem Druckstück 6 eine Stauchbewegung in der axialen Richtung ausgeführt, indem das Druckstück 6 in der axialen Richtung zu dem in der axialen Richtung stationären Stempel 4 hin bewegt wird. Aufgrund der Stauchbewegung wird Material der Wand 22 der Hohlwelle 23 zwischen den Beaufschlagungsstellen an der Wand 22, d.h. zwischen den radialen Stirnflächen 24, 26 der Wand 22, plastifiziert und plastifiziertes Material der Wand 22 fließt in den zwischen den Beaufschlagungsstellen beziehungsweise den radialen Stirnflächen 24, 26 der Wand 22 angeordneten Ausweichraum 21 der Armierung 15. Ein anderweitiger Materialfluss wird an der Innenseite der Wand 22 durch den Dorn 7 verhindert, der als innerer Stützkörper für die Wand 22 der Hohlwelle 23 fungiert und der mit seiner achsparallelen Mantelfläche eine Stützkörperfläche bzw. eine innere Stützfläche für die Wand 22 ausbildet und mit dieser Fläche die Wand 22 der Hohlwelle 23 in der radialen Richtung abstützt. Entsprechend wirkt an der Außenseite der Wand 22 die erste Teillänge 19 der Aufnahmewand 18. Die erste Teillänge 19 der Aufnahmewand 18 bildet eine parallel zu der Wand 22 verlaufende äußere Stützfläche für die Wand 22 und stützt dementsprechend die Wand 22 der Hohlwelle 23 gleichfalls in radialer Richtung ab.
  • Die Stauchbewegung, das heißt die von dem Druckstück 6 relativ zu dem stationären Stempel 4 des Umformwerkzeugs 16 in der axialen Richtung ausgeführte Bewegung, endet, sobald der Ausweichraum 21 der Armierung 15 unter Ausbildung einer Verdickung 27 der Wand 22 mit plastifiziertem Material der Wand 22 gefüllt und damit das Verfahrensstadium gemäß den Figuren 2A, 2B erreicht ist.
  • Auch für die beschriebene Stauchbewegung des Stempels 4 und des Druckstücks 6 ist sowohl eine Wegsteuerung als auch eine Kraftsteuerung denkbar. Zur Wegsteuerung bedarf es der Hinterlegung einer beispielsweise empirisch ermittelten Verfahrweglänge des Druckstücks 6 in der numerischen Steuerung 14 des motorischen Antriebs 13. Sobald sich das Druckstück 6 in der axialen Richtung über die vorgegebene Weglänge bewegt hat, wird die zur Bewegung des Druckstücks 6 verwendete motorische Antriebseinheit 12 stillgesetzt.
  • Im Falle einer Kraftsteuerung der Stauchbewegung wird die motorische Antriebseinheit 12 für das Druckstück 6 abgeschaltet, sobald mittels einer entsprechenden Sensorik an der motorischen Antriebseinheit 12 derjenige Anstieg der motorischen Antriebskraft detektiert wird, der sich einstellt, wenn der Ausweichraum 21 der Armierung 15 mit plastifiziertem Material der Wand 22 gefüllt ist und ein weiterer Vorschub der Hohlwelle 23 in der axialen Richtung folglich blockiert wird.
  • Ausgehend von dem Verfahrensstadium gemäß den Figuren 2A, 2B wird der Stempel 4 mittels der motorischen Antriebseinheit 10 gegenüber der radialen Stirnfläche 26 der Wand 22 der Hohlwelle 23 in der axialen Richtung weggesteuert um diejenige Weglänge zurückgesetzt, über die sich die Verdickung 27 der Wand 22 in dem nachfolgenden Umformvorgang in der axialen Richtung verlängern soll.
  • Hat der Stempel 4 in der axialen Richtung seine Zielposition erreicht, wird die motorische Antriebseinheit 10 stillgesetzt und mittels der motorischen Antriebseinheit 12 wird eine erneute Stauchbewegung der vorstehend beschriebenen Art ausgeführt. Dabei wird mittels der motorischen Antriebseinheit 12 erneut das Druckstück 6 weggesteuert oder kraftgesteuert in der axialen Richtung gegenüber dem in dieser Richtung stationären Stempel 4 zugestellt, bis der aufgrund der vorausgegangenen Rückzugsbewegung des Stempels 4 vergrößerte Ausweichraum 21 der Armierung 15 wieder vollständig mit plastifiziertem Material der Wand 22 der Hohlwelle 23 gefüllt ist und sich damit die Verhältnisse gemäß den Figuren 3A, 3B ergeben haben.
  • In der beschriebenen Weise wird so oft verfahren, bis die an der Wand 22 der Hohlwelle 23 erzeugte Verdickung 27 die gewünschte Länge in der axialen Richtung aufweist. Während der gesamten intermittierend ausgeführten Stauchbewegung ist das Druckstück 6 über den Dorn 7 im Innern des Stempelhohlraums 9 in der axialen Richtung geführt. In dem dargestellten Beispielsfall wird in dem Ausweichraum 21 der Armierung 15 an der Wand 22 der Hohlwelle 23 eine Verdickung 27 aufgebaut, die an der Außenseite wellenförmig in der axialen Richtung verläuft. Bei jedem der Stauchhübe der von dem Stempel 4 und dem Druckstück 6 ausgeführten Stauchbewegung wird einer der axialen Wellenabschnitte der Verdickung 27 erzeugt. Durch eine sich an den Umformprozess anschließende Nachbearbeitung der Verdickung 27 kann bei Bedarf die Wellenform geebnet werden.
  • Ausgehend von den in den Figuren 4A, 4B veranschaulichten Verhältnisse am Ende des Umformprozesses wird der Stempel 4 in der axialen Richtung gegenüber der Armierung 15 im Eilgang in die Ausgangsposition, die er vor Beginn des Umformprozesses eingenommen hatte, zurückbewegt. Gleichzeitig oder im Anschluss an die Bewegung des Stempels 4 wird durch Betätigen der motorischen Antriebseinheit 12 die Bearbeitungseinheit 5 gemeinsam mit der auf dem Dorn 7 aufsitzenden Hohlwelle 23 so weit in der axialen Richtung vorgeschoben, bis die Hohlwelle 23 wenigstens teilweise außerhalb der Armierung 15 angeordnet und dadurch für eine Entnahme aus dem Umformwerkzeug 16 zugänglich ist.
  • Auch die Entnahme der umgeformten Hohlwelle 23 kann maschinell erfolgen. Zu diesem Zweck können Spannschalen 28, 29 eingesetzt werden, wie sie in Figur 4A stark schematisch dargestellt sind. Mittels eines entsprechenden numerisch gesteuerten Antriebs können die Spannschalen 28, 29 in radialer Richtung der umgeformten Hohlwelle 23 in Richtung von in Figur 4a dargestellten Doppelpfeilen zugestellt werden.
  • Ist die umgeformte Hohlwelle 23 mittels der motorischen Antriebseinheit 12 in der axialen Richtung hinreichend weit aus der Armierung 15 ausgeschoben, so werden die Spannschalen 28, 29 in der radialen Richtung der Hohlwelle 23 gegeneinander bewegt, bis sie die Hohlwelle 23 hinter der Verdickung 27 klemmen. Nun wird durch Betätigen der motorischen Antriebseinheit 12 die Bearbeitungseinheit 5 in axialer Richtung zurückbewegt und dadurch der Dorn 7 aus dem Innern der Hohlwelle 23 herausgezogen. Hat der Dorn 7 den Hohlraum der Hohlwelle 23 verlassen, so kann die umgeformte Hohlwelle 23 mittels der Spannschalen 28, 29 aus der Umformmaschine 1 entnommen werden. Zu diesem Zweck können die Spannschalen 28, 29 in der axialen Richtung verfahrbar und/oder schwenkbeweglich sein. Mit einer entsprechenden Bewegung der Spannschalen 28, 29 in der entgegengesetzten Richtung lässt sich anschließend eine noch unverformte Hohlwelle in die Umformmaschine 1 bzw. das Umformwerkzeug 16 zur Einleitung eines weiteren Umformprozesses der vorstehend beschriebenen Art einlegen.
  • Im Rahmen des Verfahrens gemäß den Figuren 5A bis 8B wird ausgehend von den Verhältnissen gemäß den Figuren 5A, 5B zunächst eine Stauchbewegung ausgeführt, indem das Druckstück 6 mittels der motorischen Antriebseinheit 12 in der axialen Richtung relativ zu dem in der axialen Richtung stationären Stempel 4 bewegt wird. Hat sich infolge der Relativbewegung des Druckstücks 6 und des Stempels 4 der Ausweichraum 21 der Armierung 15 unter Ausbildung der Verdickung 27 mit plastifiziertem Material der Wand 22 der Hohlwelle 23 gefüllt, wird nun aber nicht die motorische Antriebseinheit 12 stillgesetzt und der Stempel 4 gegenüber der radialen Stirnfläche 26 der Wand 22 der Hohlwelle 23 zurückgezogen.
  • Statt dessen wird, sobald der Ausweichraum 21 der Armierung 15 erstmalig mit plastifiziertem Material der Wand 22 gefüllt und dementsprechend das Verfahrensstadium gemäß den Figuren 6A, 6B erreicht ist, zusätzlich zu der bereits im Gange befindlichen Bewegung des Druckstücks 6 eine Bewegung des Stempels 4 in der axialen Richtung eingeleitet. Ausgelöst wird die zusätzliche Bewegung des Stempels 4 entweder weggesteuert, sobald sich das Druckstück 6 ausgehend von seiner Anfangsposition über eine definierte Weglänge in der axialen Richtung bewegt hat oder kraftgesteuert, sobald der Ausweichraum 21 der Armierung 15 mit plastifiziertem Material der Wand 22 gefüllt ist und folglich ein Anstieg der mittels der motorischen Antriebseinheit 12 aufgebrachten Umformkraft verzeichnet wird.
  • Die gemeinschaftliche Bewegung des Stempels 4 und des Druckstücks 6 schließt sich übergangslos an die erste Bewegungsphase an, in welcher ausschließlich das Druckstück 6 in der axialen Richtung bewegt wird.
  • In derjenigen Phase der Stauchbewegung, in welcher sich der Stempel 4 und das Druckstück 6 gemeinschaftlich in der axialen Richtung verlagern, bewegen sich der Stempel 4 und das Druckstück 6 gleichläufig, aber das Druckstück 6 bewegt sich mit höherer Geschwindigkeit als der Stempel 4. Infolge der Geschwindigkeitsdifferenz wird mittels des Stempels 4 und des Druckstücks 6 auf die Wand 22 der Hohlwelle 23 in der axialen Richtung eine Druckkraft ausgeübt, aufgrund derer Material der Wand 22 plastifiziert wird. Da sich der Stempel 4 und das Druckstück 6 gemeinsam in der axialen Richtung bewegen und da diese Bewegung relativ zu der in der axialen Richtung stationären Armierung 15 ausgeführt wird, vergrößert sich im Laufe der Stauchbewegung der von dem Stempel 4 begrenzte Ausweichraum 21 der Armierung 15. Die Erstreckung des Ausweichraums 21 nimmt in der axialen Richtung zu. Plastifiziertes Material der Wand 22 fließt stetig in den Ausweichraum 21. Auf diese Art und Weise wird an dem betreffenden axialen Ende der Wand 22 der Hohlwelle 23 die Verdickung 27 über die gewünschte axiale Länge erstellt. Durch den Dorn 7 wird die Wand 22 dabei an ihrer Innenseite, durch die erste Teillänge 19 der Aufnahmewand 18 an ihrer Außenseite in der radialen Richtung abgestützt.
  • Die als kontinuierliche Stauchbewegung ausgeführte Relativbewegung des Stempels 4 und des Druckstücks 6 sowie die zeitgleich mit der Stauchbewegung ausgeführte Relativbewegung zwischen dem Stempel 4 und dem Druckstück 6 einerseits und der in der axialen Richtung stationären Armierung 15 andererseits werden derart gesteuert, dass der sich im Laufe des Umformprozesses in der axialen Richtung längende Ausweichraum 21 der Armierung 15 permanent mit plastifiziertem Material der Wand 22 vollständig gefüllt ist. Infolgedessen wird die Verdickung 27 über ihre gesamte axiale Länge mit einer in der axialen Richtung ebenen und die Wand des Ausweichraums 21 exakt abbildenden achsparallelen Außenfläche erstellt.
  • In den Figuren 7A, 7B ist die Verdickung 27 an der Wand 22 des Hohlkörpers 23 gegenüber den Verhältnissen gemäß den Figuren 6A, 6B in der axialen Richtung verlängert, die endgültige Länge der Verdickung 27 ist aber noch nicht erreicht. Mit ihrer endgültigen axialen Länge ist die Verdickung 27 an dem betreffenden axialen Ende der Wand 22 der Hohlwelle 23 in den Figuren 8A, 8B gezeigt.
  • Mit Erreichen des Verfahrensstadiums gemäß den Figuren 8A, 8B wird die Geschwindigkeit des Stempels 4 durch entsprechende Ansteuerung der motorischen Antriebseinheit 10 derart erhöht, dass die Geschwindigkeit des Stempels 4 die Geschwindigkeit des Druckstücks 6 übersteigt. Infolgedessen hebt der Stempel 4 mit seiner radialen Stirnfläche 25 von der radialen Stirnfläche 26 der Wand 22 ab und bewegt sich im Eilgang in seine von der Armierung 15 in der axialen Richtung abliegende Ausgangsposition. Gleichzeitig wird die umgeformte Hohlwelle 23 durch die ihre Bewegung in der axialen Richtung unverändert fortsetzende Bearbeitungseinheit 5 aus der Armierung 15 ausgeschoben. Die außerhalb der Armierung 15 angeordnete Hohlwelle 23 kann in der vorstehend beschriebenen Weise mittels der in den Figuren 8A, 8B nicht dargestellten Spannschalen 28, 29 erfasst und aus dem Umformwerkzeug 16 bzw. aus der Umformmaschine 1 entnommen werden. Eine zu bearbeitende Hohlwelle 23 kann dem Umformwerkzeug 16 anschließend mittels der Spannschalen 28, 29 zugeführt werden.
  • Abweichend von der Verfahrensweise gemäß den Figuren 1A bis 4B und gemäß den Figuren 5A bis 8B kann der von dem Stempel 4 und dem Druckstück 6 ausgeführten Stauchbewegung eine von der Armierung 15 in der axialen Richtung relativ zu dem Stempel 4 und dem Druckstück 6 ausgeführte axiale Bewegung überlagert werden. Bei entsprechender Steuerung der axialen Bewegung der Armierung 15 vergrößert sich die Erstreckung des Ausweichraums 21 an der Armierung 15 in der axialen Richtung und die sich aufgrund der Stauchbewegung des Stempels 4 und des Druckstücks 6 in dem Ausweichraum 21 aufbauende Verdickung 27 an der Wand 22 der Hohlwelle 23 kann sich in der axialen Richtung längen.
  • Das in den Figuren 9A bis 12B veranschaulichte Verfahren stimmt in seinen prinzipiellen Abläufen mit den Verfahren gemäß den Figuren 1A bis 4B und gemäß den Figuren 5A bis 8B überein. Auch gemäß den Figuren 9A bis 12B wird eine Wand 22 einer Hohlwelle 23 durch eine längs einer Bewegungsachse 11 in einer axialen Richtung ausgeführte Stauchbewegung eines Stempels 4 und eines Druckstücks 6 plastifiziert und plastifiziertes Material der Wand 22 baut eine Verdickung 27 auf.
  • Abweichend von den Verfahren gemäß den Figuren 1A bis 4B und 5A bis 8B wird im Rahmen des Verfahrens gemäß den Figuren 9A bis 12B eine Verdickung 27 an beiden axialen Enden der Wand 22 beziehungsweise des Hohlkörpers 23 erzeugt. Zu diesem Zweck wird gemäß den Figuren 9A bis 12B ein Umformwerkzeug 30 eingesetzt, das sich zwar nicht grundsätzlich aber in konstruktiven Details von dem Umformwerkzeug 16 der Figuren 1A bis 8B unterscheidet.
  • Anders als das Umformwerkzeug 16 gemäß den Figuren 1A bis 8B weist das Umformwerkzeug 30 als Außenform eine mehrteilige Armierung 31 auf. Die Armierung 31 ist sowohl in der radialen Richtung als auch in der axialen Richtung geteilt. Aufgrund der Teilung in der radialen Richtung umfasst die Armierung 31 einen ersten axialen Außenformteil in Form einer ersten Armierungseinheit 32 sowie einen zweiten axialen Außenformteil in Form einer zweiten Armierungseinheit 33. Die erste Armierungseinheit 32 wiederum ist in der axialen Richtung unter Ausbildung zweier seitlicher Außenform- beziehungsweise Armierungsteile 34, 35 geteilt. Die Trennfuge zwischen den beiden seitlichen Armierungsteilen 34, 35 der ersten Armierungseinheit 32 verläuft in Figur 9A senkrecht zu der Zeichenebene entlang der Bewegungsachse 11. Eine Teilung der ersten Armierungseinheit 32 in mehr als zwei, insbesondere in vier oder sechs seitliche Außenformbeziehungsweise Armierungsteile, ist denkbar.
  • Die zweite Armierungseinheit 33 der Armierung 31 ist einstückig ausgebildet.
  • Von der an der Armierung 31 vorgesehenen Aufnahme 17 für die Wand 22 der Hohlwelle 23 ist an der zweiten Armierungseinheit 33 ausschließlich derjenige Teil des Ausweichraums 21 angeordnet, dessen Wand in der axialen Richtung achsparallel verläuft. Die erste Armierungseinheit 32 weist die erste Teillänge 19 der Aufnahmewand 18 auf sowie einen Übergangsbereich zwischen der ersten Teillänge 19 der Aufnahmewand 18 und dem an der zweiten Armierungseinheit 33 vorgesehenen Teil des Ausweichraums 21. Mittels eines numerisch gesteuerten motorischen Stellantriebs herkömmlicher Bauart (nicht gezeigt) können die seitlichen Armierungsteile 34, 35 der ersten Armierungseinheit 32 zum Öffnen und Schließen der Armierung 31 relativ zueinander in der radialen Richtung bewegt beziehungsweise zugestellt werden. In Figur 9A wird die Relativbeweglichkeit der seitlichen Armierungsteile 34, 35 durch Doppelpfeile symbolisiert.
  • In dem durch die Figuren 9A, 9B veranschaulichten Stadium des mittels des Umformwerkzeugs 30 durchgeführten Umformverfahrens ist an einem axialen Ende der Hohlwelle 23 bereits eine Verdickung 27 erstellt worden. Der betreffende Umformprozess entsprach in seinem Ablauf einem der vorstehend zu den Figuren 1A bis 4B und 5A bis 8B erläuterten Verfahren. Das mehrteilige Umformwerkzeug 30 wurde dabei eingesetzt wie das einteilige Umformwerkzeug 16 der Figuren 1A bis 8B.
  • Nach Fertigstellung der einen Verdickung 27 wurde der Stempel 4 des Umformwerkzeugs 30 in der axialen Richtung in eine Position abseits der Armierung 31 bewegt. Anschließend wurde die mit der einen Verdickung 27 versehene Hohlwelle 23 aus der Armierung 31 entnommen. Zu diesem Zweck wurde zunächst der Dorn 7 durch eine entsprechende axiale Bewegung der Bearbeitungseinheit 5 aus dem Innern der Hohlwelle 23 (in Figur 9A nach unten) herausgezogen. Mit der in radialer Richtung gegenüber der ersten Teillänge 19 der Aufnahmewand 18 überstehenden Verdickung 27 stützte sich die Hohlwelle 23 dabei an der Oberseite der ersten Armierungseinheit 32 ab. Danach wurden die seitlichen Armierungsteile 34, 35 der ersten Armierungseinheit 32 in der radialen Richtung so weit auseinander bewegt, dass es möglich war, die Verdickung 27 in der axialen Richtung aus dem Ausweichraum 21 an der zweiten Armierungseinheit 33 herauszuziehen und dass die Hohlwelle 23 mit der Verdickung 27 die erste Armierungseinheit 32 mit einer Bewegung in der axialen Richtung passieren konnte. Außerhalb der Armierung 31 wurde die Hohlwelle 23 dann um 180 Grad gedreht und mit der einseitigen Verdickung 27 voran auf den Dorn 7 der Bearbeitungseinheit 5 aufgeschoben. Gemeinsam mit der auf dem Dorn 7 aufsitzenden und in der axialen Richtung an dem Druckstück 6 gelagerten Hohlwelle 23 wurde die Bearbeitungseinheit 5 anschließend in der axialen Richtung in die nach wie vor geöffnete erste Armierungseinheit 32 eingeschoben. Die erste Armierungseinheit 32 wurde dann durch eine entsprechende Relativbewegung der seitlichen Armierungsteile 34, 35 in der radialen Richtung geschlossen. Schließlich wurde durch eine Bewegung des Stempels 4 des Umformwerkzeugs 30 die einseitig umgeformte Hohlwelle 23 mit einer betragsmäßig geringen Kraft zwischen dem Druckstück 6 bzw. der Schulter 8 der Bearbeitungseinheit 5 einerseits und dem Stempel 4 andererseits in der axialen Richtung eingespannt. Damit ergaben sich die Verhältnisse gemäß den Figuren 9A, 9B.
  • Ausgehend von diesen Verhältnissen wird nach dem vorstehend zu den Figuren 1A bis 4B beschriebenen und in den Figuren 10A bis 12B veranschaulichten Verfahren an dem zweiten axialen Ende der Hohlwelle 23 eine Verdickung 27 der Wand 22 erstellt. Alternativ wäre zur Erzeugung der zweiten Verdickung 27 der Wand 22 der Hohlwelle 23 auch das Verfahren gemäß den Figuren 5A bis 8B anwendbar.
  • Nach Fertigstellung der zweiten Verdickung 27 wird die Hohlwelle 23 aus der Armierung 31 entnommen und anschließend von dem Umformwerkzeug 30 beziehungsweise der Umformmaschine 1 abgeführt. Die Abläufe bei der Entnahme der Hohlwelle 23 mit beidseitig umgeformter Wand 22 entsprechen den vorstehend im Einzelnen beschriebenen Abläufen bei der Entnahme der erst an einem axialen Ende umgeformten Hohlwelle 23.
  • Sowohl die einseitig als auch die an beiden axialen Enden umgeformte Hohlwelle 23 kann im Rahmen eines Fertigungsverfahren einer Nachbearbeitung unterzogen werden. Insbesondere ist es denkbar, dass an der oder den Verdickungen 27 der Wand 22 der Hohlwelle 23 besondere Funktionseinrichtungen, wie beispielsweise ein Gewinde oder eine Getriebeverzahnung, erstellt werden.

Claims (19)

  1. Verfahren zum insbesondere abschnittweisen Verdicken einer plastisch verformbaren Hohlkörperwand (22) eines Hohlkörpers (23), wobei die Hohlkörperwand (22) längs einer Hohlraumachse eines von der Hohlkörperwand (22) begrenzten Hohlraums des Hohlkörpers (23) in einer axialen Richtung verläuft, dadurch gekennzeichnet,
    • dass der Hohlkörper (23) mit der unverdickten Hohlkörperwand (22) derart in einer mit einer Aufnahmewand (18) versehenen Aufnahme (17) einer Außenform (15, 31) angeordnet wird, dass die Aufnahmewand (18) an der Außenseite der Hohlkörperwand (22) in der axialen Richtung verläuft und mit einer in der axialen Richtung verlaufenden ersten Teillänge (19) eine parallel zu der Hohlkörperwand (22) verlaufende äußere Stützfläche für die unverdickte Hohlkörperwand (22) ausbildet und mit einer in der axialen Richtung verlaufenden zweiten Teillänge (20) einen Ausweichraum (21) der Außenform (15, 31) begrenzt, wobei die zweite Teillänge (20) der Aufnahmewand (18) unter Ausbildung des Ausweichraums (21) gegenüber der ersten Teillänge (19) der Aufnahmewand (18) unter Erweiterung der Aufnahme (17) radial nach außen versetzt ist,
    • dass an der Innenseite der unverdickten Hohlkörperwand (22) ein innerer Stützkörper (7) derart angeordnet wird, dass der innere Stützkörper (7) mit einer an der Innenseite der Hohlkörperwand (22) in der axialen Richtung verlaufenden Stützkörperfläche eine innere Stützfläche für die Hohlkörperwand (22) ausbildet, wobei die innere Stützfläche des inneren Stützkörpers (7) in der axialen Richtung auf Höhe der äußeren Stützfläche und auch auf Höhe des Ausweichraums (21) der Außenform (15, 31) angeordnet ist,
    • dass bei wirksamer radialer Abstützung der unverdickten Hohlkörperwand (22) an der äußeren Stützfläche der Außenform (15, 31) und bei wirksamer radialer Abstützung der Hohlkörperwand (22) an der inneren Stützfläche des inneren Stützkörpers (7) der Hohlkörper (23) mittels zweier Beaufschlagungsorgane (4, 6) an Beaufschlagungsstellen jeweils in der axialen Richtung mit einer Druckkraft beaufschlagt wird, indem die Beaufschlagungsorgane (4, 6) mit einer Stauchbewegung in der axialen Richtung aufeinander zubewegt werden, wobei die Beaufschlagungsstellen an dem Hohlkörper (23) in der axialen Richtung voneinander beabstandet sind und wobei zwischen den Beaufschlagungsstellen der Ausweichraum (21) der Außenform (15, 31) angeordnet ist und
    • dass aufgrund der Stauchbewegung der Beaufschlagungsorgane (4, 6) Material der Hohlkörperwand (22) zwischen den Beaufschlagungsstellen im Bereich des Ausweichraums (21) der Außenform (15, 31) plastifiziert wird und plastifiziertes Material der Hohlkörperwand (22) unter Verdicken der Hohlkörperwand (22) in den Ausweichraum (21) der Außenform (15, 31) fließt.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beaufschlagungsorgane (4, 6) mit der Stauchbewegung in der axialen Richtung aufeinander zubewegt werden,
    • indem eines der Beaufschlagungsorgane (4, 6) in Richtung auf das andere, in der axialen Richtung stationäre Beaufschlagungsorgan (4, 6) bewegt wird und/oder
    • indem die beiden Beaufschlagungsorgane (4, 6) gleichzeitig und dabei gegenläufig in der axialen Richtung bewegt werden und/oder
    • indem die beiden Beaufschlagungsorgane (4, 6) gleichzeitig und dabei gleichläufig und mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten in der axialen Richtung bewegt werden.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Beaufschlagungsorgane (4, 6) mit einer kontinuierlichen Stauchbewegung und/oder mit einer intermittierenden Stauchbewegung in der axialen Richtung aufeinander zubewegt werden.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stauchbewegung der Beaufschlagungsorgane (4, 6) weggesteuert und/oder kraftgesteuert wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper (23) mittels wenigstens eines der Beaufschlagungsorgane (4, 6) an einer Beaufschlagungsstelle an einer endseitigen radialen Stirnfläche (24, 26) des Hohlkörpers (23) in der axialen Richtung mit einer Druckkraft beaufschlagt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper (23) durch ein einstückig mit dem inneren Stützkörper (7) ausgebildetes Beaufschlagungsorgan (6) in der axialen Richtung mit einer Druckkraft beaufschlagt wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper (23) durch ein Beaufschlagungsorgan (4) in der axialen Richtung mit einer Druckkraft beaufschlagt wird, welches als Hohlorgan ausgebildet und mit einem in der axialen Richtung verlaufenden und wenigstens zu dem inneren Stützkörper (7) hin offenen und zur Aufnahme des inneren Stützkörpers (7) ausgebildeten Organhohlraum (9) versehen ist.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper (23) durch ein Beaufschlagungsorgan (4, 6) in der axialen Richtung mit einer Druckkraft beaufschlagt wird, welches gegenüber der Außenseite der Hohlkörperwand (22) radial nach außen vorsteht und den Ausweichraum (21) der Außenform (15, 31) in der axialen Richtung begrenzt.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu der Stauchbewegung der Beaufschlagungsorgane (4, 6) eine axiale Relativbewegung der Beaufschlagungsorgane (4, 6) einerseits und der Außenform (15, 31) andererseits in der axialen Richtung ausgeführt wird, wobei sich aufgrund der axialen Relativbewegung der Beaufschlagungsorgane (4, 6) und der Außenform (15, 31) die in der axialen Richtung bestehende Erstreckung des Ausweichraums (21) der Außenform (15, 31) verändert, vorzugsweise vergrößert.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Relativbewegung der Beaufschlagungsorgane (4, 6) und der Außenform (15, 31) ausgeführt wird, indem eine axiale Bewegung der Außenform (15, 31) in der axialen Richtung ausgeführt wird, wobei die axiale Bewegung der Außenform (15, 31) vorzugsweise der Stauchbewegung der Beaufschlagungsorgane (4, 6) überlagert wird.
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die verdickte Hohlkörperwand (22) durch eine von der verdickten Hohlkörperwand (22) und der Außenform (15, 31) in der axialen Richtung ausgeführte Relativbewegung aus der Außenform (15, 31) entnommen wird.
  12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlkörperwand (22) nacheinander mit mehreren in der axialen Richtung gegeneinander versetzten Verdickungen (27) versehen wird, indem die Hohlkörperwand (22) an mehreren in der axialen Richtung gegeneinander versetzten Stellen nach dem Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüchen verdickt wird.
  13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die verdickte Hohlkörperwand (22), gegebenenfalls die mit mehreren in der axialen Richtung gegeneinander versetzten Verdickungen (27) versehene Hohlkörperwand (22), aus der Außenform (31) entnommen wird, indem durch Teilung der Außenform (31) in der axialen Richtung ausgebildete Außenformteile (34, 35) in der radialen Richtung unter Öffnen der Außenform (31) relativ zueinander bewegt werden.
  14. Fertigungsverfahren zum Fertigen eines Hohlkörpers (23) mit einer einen Hohlraum begrenzenden und längs einer Hohlraumachse des Hohlraums in einer axialen Richtung verlaufenden Hohlkörperwand (22), insbesondere zum Fertigen einer als Hohlwelle ausgebildeten Lenkwelle, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlkörperwand (22) nach dem Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche insbesondere abschnittweise verdickt und dadurch über eine sich in der axialen Richtung erstreckende Länge mit einer Verdickung (27) versehen wird.
  15. Fertigungsverfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdickung (27) der Hohlkörperwand (22) mit wenigstens einer Funktionseinrichtung, beispielsweise mit einer Verzahnung und/oder mit einem Gewinde, versehen wird.
  16. Vorrichtung zum insbesondere abschnittweise Verdicken einer plastisch verformbaren Hohlkörperwand (22) eines Hohlkörpers (23), wobei die Hohlkörperwand (22) längs einer Hohlraumachse eines von der Hohlkörperwand (22) begrenzten Hohlraums des Hohlkörpers (23) in einer axialen Richtung verläuft, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung umfasst:
    • eine Außenform (15, 31) mit einer für die Hohlkörperwand (22) vorgesehenen Aufnahme (17), welche eine der Außenseite der Hohlkörperwand (22) zugeordnete Aufnahmewand (18) aufweist, die mit einer in der axialen Richtung verlaufenden ersten Teillänge (19) eine äußere Stützfläche für die unverdickte Hohlkörperwand (22) ausbildet und mit einer in der axialen Richtung verlaufenden zweiten Teillänge (20) einen Ausweichraum (21) der Außenform (15, 31) begrenzt, wobei die zweite Teillänge (20) der Aufnahmewand (18) unter Ausbildung des Ausweichraums (21) gegenüber der ersten Teillänge (19) der Aufnahmewand (18) unter Erweiterung der Aufnahme (17) radial nach außen versetzt ist,
    • einen der Innenseite der Hohlkörperwand (22) zugeordneten inneren Stützkörper (7), der mit einer der Innenseite der Hohlkörperwand (22) zugeordneten und in der axialen Richtung verlaufenden Stützkörperfläche eine innere Stützfläche für die Hohlkörperwand (22) ausbildet, wobei die innere Stützfläche des inneren Stützkörpers (7) in der axialen Richtung auf Höhe der äußeren Stützfläche und auch auf Höhe des Ausweichraums (21) der Außenform (15, 31) anordenbar ist,
    • zwei Beaufschlagungsorgane (4, 6) sowie einen steuerbaren motorischen Antrieb (13) für die Beaufschlagungsorgane (4, 6), wobei der Hohlkörper (23) bei wirksamer radialer Abstützung der unverdickten Hohlkörperwand (22) an der äußeren Stützfläche der Außenform (15, 16) und bei wirksamer radialer Abstützung der Hohlkörperwand (22) an der inneren Stützfläche des inneren Stützkörpers (7) mittels der Beaufschlagungsorgane (4, 6) an Beaufschlagungsstellen jeweils in der axialen Richtung mit einer Druckkraft beaufschlagbar ist, indem die Beaufschlagungsorgane (4, 6) mittels des motorischen Antriebs (13) mit einer Stauchbewegung in der axialen Richtung aufeinander zu bewegbar sind, wobei die Beaufschlagungsstellen an dem Hohlkörper (23) in der axialen Richtung voneinander beabstandet sind und zwischen den Beaufschlagungsstellen der Ausweichraum (21) der Außenform (15, 31) angeordnet ist und wobei aufgrund der Stauchbewegung der Beaufschlagungsorgane (4, 6) Material der Hohlkörperwand (22) zwischen den Beaufschlagungsstellen im Bereich des Ausweichraums (21) der Außenform (15, 31) plastifizierbar ist und plastifiziertes Material der Hohlkörperwand (22) unter Verdicken der Hohlkörperwand (22) in den Ausweichraum (21) der Außenform (15, 31) fließt.
  17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenform (31) unter Ausbildung mehrerer Außenformteile (34, 35) in der axialen Richtung geteilt ist und dass die Außenformteile (34, 35), vorzugsweise mittels eines steuerbaren motorischen Antriebs, in der radialen Richtung unter Öffnen der Außenform (31) relativ zueinander bewegbar sind.
  18. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenform (31) unter Ausbildung eines ersten axialen Außenformteils (32) und eines zweiten axialen Außenformteils (33) in der radialen Richtung geteilt ist, wobei die eine äußere Stützfläche für die unverdickte Hohlkörperwand (22) ausbildende erste Teillänge (19) der Aufnahmewand (18) an dem ersten axialen Außenformteil (32) und der Ausweichraum (21) der Außenform (31) an dem zweiten axialen Außenformteil (33) vorgesehen ist und dass der erste axiale Außenformteil (32) unter Ausbildung mehrerer Außenformteile (34, 35) in der axialen Richtung geteilt ist und die Außenformteile (34, 35) des ersten axialen Außenformteils (32), vorzugsweise mittels eines steuerbaren motorischen Antriebs, in der radialen Richtung unter Öffnen des ersten axialen Außenformteils (32) relativ zueinander bewegbar sind.
  19. Maschine zum Fertigen eines Hohlkörpers (23) mit einer einen Hohlraum begrenzenden und längs einer Hohlraumachse des Hohlraums in einer axialen Richtung verlaufenden Hohlkörperwand (22), insbesondere zum Fertigen einer als Hohlwelle ausgebildeten Lenkwelle, gekennzeichnet durch die Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 16 bis 18.
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