EP4171844A1 - Modulares umformwerkzeug, modularer umformwerkzeugsatz und verfahren zum herstellen von im wesentlichen rotationssymmetrischen teilen - Google Patents

Modulares umformwerkzeug, modularer umformwerkzeugsatz und verfahren zum herstellen von im wesentlichen rotationssymmetrischen teilen

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Publication number
EP4171844A1
EP4171844A1 EP21730495.5A EP21730495A EP4171844A1 EP 4171844 A1 EP4171844 A1 EP 4171844A1 EP 21730495 A EP21730495 A EP 21730495A EP 4171844 A1 EP4171844 A1 EP 4171844A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
tool
primary
forming tool
modular
radial direction
Prior art date
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Pending
Application number
EP21730495.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hilmar Gensert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kamax Holding GmbH and Co KG
Original Assignee
Kamax Holding GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Kamax Holding GmbH and Co KG filed Critical Kamax Holding GmbH and Co KG
Publication of EP4171844A1 publication Critical patent/EP4171844A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J13/00—Details of machines for forging, pressing, or hammering
    • B21J13/02—Dies or mountings therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J13/00—Details of machines for forging, pressing, or hammering
    • B21J13/02—Dies or mountings therefor
    • B21J13/03—Die mountings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K1/00—Making machine elements
    • B21K1/44—Making machine elements bolts, studs, or the like
    • B21K1/46—Making machine elements bolts, studs, or the like with heads
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C3/00—Profiling tools for metal drawing; Combinations of dies and mandrels
    • B21C3/02—Dies; Selection of material therefor; Cleaning thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C3/00—Profiling tools for metal drawing; Combinations of dies and mandrels
    • B21C3/02—Dies; Selection of material therefor; Cleaning thereof
    • B21C3/12—Die holders; Rotating dies

Definitions

  • the invention relates to a modular forming tool and a modular forming tool set, in particular for the production of essentially rotationally symmetrical parts, such as bolts, in particular also eccentric bolts, or screws.
  • Forming tool sets are already known from the prior art, these are used to convert a workpiece blank through, in particular multi-stage, plastic deformation into a defined forming geometry - through mostly non-tensioning loading.
  • a workpiece blank is inserted between a Stem pel and a die of the forming tool set, the workpiece blank being formed in a targeted manner by the relative movement of the die to the die.
  • the punch and / or the die has a core, the core making direct contact with the workpiece in order to effect reshaping of the workpiece.
  • the forces occurring during forming are usually very high, especially during cold forming.
  • the forming tools of the forming tool set usually have positioning aids which support the cores or the core in the direction of the relative movement - between the die and the punch - in a non-positive manner. Due to the large number of components involved and the individuality of the tools for each individual product, the dimensioning and design of the forming tools in the known forming tools is very extensive and costly. It is therefore the object of the present invention to reduce the costs involved in the construction and maintenance of forming tools and at the same time to enable workpieces to be manufactured reliably.
  • a modular forming tool in particular a pressing tool, preferably for the production of essentially rotationally symmetrical parts, comprises at least one primary tool, in particular a core, at least one reinforcing pipe and at least one auxiliary tool, the forming tool extending along a longitudinal direction
  • the Pri Milling tool has a workpiece processing surface, a jacket surface and two end faces, the workpiece processing surface being in contact with a workpiece or being designed to contact a workpiece, the jacket surface delimiting the primary tool in a radial direction, where the end faces limit the primary tool in the longitudinal direction zen, the reinforcing pipe having an inner jacket surface and an outer jacket surface, the primary tool being pressed into the reinforcing pipe centrally and / or directly via the jacket surfaces, so that the primary tool against enover the reinforcing pipe is secured in the radial direction, the inner circumferential surface and the outer circumferential surface each having a press fit, the auxiliary tool being bounded in the longitudinal direction by cover surfaces, the
  • the modular forming tool is in particular a pressing tool, the modular forming tool serving to be used in a forming production step or in a forming production process.
  • the modular forming tool is preferably used for the production of essentially rotationally symmetrical parts, such as bolts or screws.
  • essentially rotationally symmetrical parts are in particular those parts that are preferably at least partially rotationally symmetrical about an axis, but these parts can have spiral-like outer contours, such as a thread, or tool engagement contours, which can destroy or break through the perfect rotational symmetry of these parts .
  • bolts, eccentric bolts or screws are essentially rotationally symmetrical parts within the meaning of the invention.
  • the modular forming tool can be used to reshape a workpiece in such a way that an essentially rotationally symmetrical part such as a bolt or a screw is created.
  • the modular forming tool consists of several different modules, the modular forming tool comprising at least one primary tool, at least one arming tube and at least one auxiliary tool.
  • the modular forming tool extends along a longitudinal direction.
  • the longitudinal extension direction of the forming tool is in particular that direction in which the length of the modular forming tool is determined and / or around which the forming tool is built up.
  • the forming tool and / or the reinforcing pipes and / or the auxiliary tools and / or the primary tools can be arranged in an assembled state in such a way that they reverse or enclose the direction of longitudinal extent.
  • the direction of longitudinal extension can also be that direction in which the workpiece mainly extends and / or in which the forming tool moves when the workpiece is formed.
  • the primary tool of the modular forming tool is used to make contact with the workpiece processing surface of the primary tool with a workpiece in such a way that the workpiece is formed by this contact. In other words, this can mean that the workpiece processing surface is that surface of the primary tool which makes contact with or can contact the workpiece in order to reshape it.
  • the primary tool is specially designed as a core, preferably made of hard metal.
  • a core can be understood to mean that the primary tool is designed in such a way that, viewed in the radial direction, it at least partially forms an inner core of the modular forming tool which, however, is preferably hollow (e.g. tubular).
  • the primary tool is therefore designed in such a way that the workpiece machining surfaces and / or the workpiece machining surface of the primary tool delimit or delimit the primary tool inward in the radial direction.
  • the primary tool also has a lateral surface and two end surfaces. The jacket surface delimits the primary tool in the radial direction, in particular to the outside.
  • the jacket surface forms the part of the respective primary tool that points outward in the radial direction.
  • the radial direction extends perpendicular to the longitudinal direction.
  • this can mean that the radial direction points radially away from the longitudinal direction of extension.
  • the jacket surface of the primary tool is designed to be at least essentially rotationally symmetrical to or around the direction of longitudinal extent.
  • at least essentially rotationally symmetrical is to be understood as meaning that the lateral surface is primarily formed by a cylindrical surface around the direction of longitudinal extent.
  • the primary tool is limited by the end faces.
  • the end faces are in particular designed in such a way that they have a normal which is essentially parallel to the direction of longitudinal extent.
  • the end faces of the primary tool are essentially flat, this plane in which the respective end face lies having a normal which is essentially parallel to the direction of longitudinal extent is.
  • the modular forming tool particularly preferably has a multiplicity of primary tools, in particular 2, 3 or 4 primary tools, which can advantageously all have the features described above.
  • these primary tools are designed or arranged within the modular forming tool in such a way that they each have an end face which directly contacts an end face of a further primary tool. In other words, this can mean that the primary tools can be arranged next to one another or one behind the other in the longitudinal direction so that they make direct contact with one another. This enables a particularly compact modular forming tool to be achieved.
  • the modular forming tool also includes at least one reinforcement tube.
  • the reinforcement pipe has an inner jacket surface and an outer jacket surface.
  • the inner jacket surface limits the reinforcement pipe inward in the radial direction and the outer jacket surface limits the reinforcement pipe outward in the radial direction.
  • the inner circumferential surface and / or the outer circumferential surface of the reinforcement pipe, preferably all reinforcement pipes, is / are expediently designed to be at least essentially rotationally symmetrical with respect to or around the direction of longitudinal extent. Both the inner circumferential surface and the outer circumferential surface are advantageously designed to be at least essentially rotationally symmetrical about the direction of longitudinal extent.
  • the primary tool in particular all primary tools, are pressed into a reinforcement pipe over the outer surface of the respective primary tool.
  • the jacket surface forms of the primary tool a press fit with an inner jacket surface of at least one reinforcement pipe. This press fit between the inner jacket surface of the reinforcement pipe and the jacket surface of the primary tool prevents or hinders a displacement of the primary tool in the radial direction with a positive fit and in the longitudinal direction with a force fit (press fit) with respect to the reinforcement pipe.
  • each primary tool is pressed in this way into a reinforcing pipe.
  • a press fit is understood to mean that there is an interference fit between the two contacting surfaces of the components. The press fit prevents displacement between the respective primary tool and the reinforcement pipe.
  • the inner circumferential surface and the outer circumferential surface of the reinforcement pipes or the reinforcement pipe of the modular forming tool are designed or arranged in an assembled or built-in or mounted state of the modular forming tool in particular in such a way that at least the inner circumferential surface and advantageously also the outer circumferential surface each have a press fit train with another component.
  • These press fits can be, for example, press fits between a reinforcement pipe and a primary tool or, alternatively, a reinforcement pipe can also be pressed into a further reinforcement pipe.
  • a reinforcing pipe can also preferably form a press fit with a tool holder, in particular via the outer jacket surface.
  • Each reinforcement pipe can therefore advantageously be pressed into a different component.
  • the tool holder is in particular the component of the forming tool which surrounds and / or receives the reinforcing pipe (s), the auxiliary tool (s) and the primary tool (s). In particular, the tool acceptance therefore limits the forming tool in the radial direction or radially outward.
  • the tool holder advantageously has an inner jacket surface which is likewise cylindrical and / or essentially rotationally symmetrical about the direction of longitudinal extent.
  • this inner jacket surface is arranged in the forming tool in such a way that it is connected to the outer jacket surfaces of the reinforcing pipes of the forming tool and / or with the forming tool. Can contact running surfaces of the auxiliary tools or contacted in an assembled state, which have the largest radial dimension.
  • the forming tool also comprises at least one auxiliary tool, preferably a large number of auxiliary tools.
  • This auxiliary tool or the auxiliary tools of the modular forming tool have cover surfaces in the longitudinal direction. In other words, the auxiliary tool is therefore limited in the direction of longitudinal extent by the cover surfaces, in particular completely by the cover surfaces.
  • these top surfaces are flat and / or each have a normal which is essentially parallel to the direction of longitudinal extension.
  • the auxiliary tool also has a circumferential surface which limits the auxiliary tool to the outside in the radial direction; in particular, the auxiliary tool is limited to the outside in the radial direction exclusively by the circumferential surface.
  • the circumferential surface is that surface which delimits the auxiliary tool to the outside in the radial direction.
  • This circumferential surface is advantageously designed to be essentially rotationally symmetrical to the direction of longitudinal extension in order to achieve simple and inexpensive production of the auxiliary tool.
  • a particularly mechanically loadable design of the auxiliary tool can also be achieved in this way.
  • the circumferential surface is designed in such a way that it has a clearance fit in the radial direction.
  • a clearance fit is understood to mean that the circumferential surface of the at least one auxiliary tool, preferably all auxiliary tools, has clearance or undersize in relation to the nominal or nominal diameter.
  • a clearance fit can also be understood in this context to mean that the auxiliary tool has a clearance fit or spatial play in relation to the part immediately surrounding it in the assembled state, which can in particular be a tool holder.
  • the auxiliary tools of the modular forming tool are primarily used to be able to take up axial forces from the reinforcement pipes and / or the primary tools in a form-fitting manner during the machining process along the longitudinal extension direction.
  • auxiliary tools themselves are advantageously themselves also held positively in the tool holder, at least in the direction in which the machining forces when forming the workpiece we ken.
  • This form-fitting support of the primary tool enables the primary tools and the reinforcement pipes to be securely fixed.
  • the clearance fit of the auxiliary tools in the radial direction ensures that the circumferential surface of the auxiliary tools should not transmit any shear forces or at least only very low shear forces.
  • auxiliary tools and / or the reinforcing pipes and / or the primary tools are expediently designed in one piece. This means that these components can also withstand high loads.
  • the forming tool advantageously has an, in particular external, tool receptacle, with all primary tools, reinforcing pipes and auxiliary tools of the forming tool extending at least partially within the tool receptacle.
  • the tool holder therefore forms in particular the radially outwardly delimiting enclosure of the Umformtechnik tool.
  • the tool holder can therefore serve as a type of surrounding, in particular cylindrical, outer boundary of the forming tool or form such a boundary.
  • the tool holder advantageously has a continuous, in particular central, recess and / or an inner jacket surface which, for example, can also be formed at least partially by the recess.
  • This recess or this inner jacket surface advantageously extends in the longitudinal direction, with inner half of this recess or in the volume spanned by the inner circumferential surface all primary tools, reinforcing pipes and auxiliary tools of the forming tool can be arranged or - in a mounted state - are arranged.
  • all primary tools, reinforcing pipes and auxiliary tools of the forming tool can be arranged or - in a mounted state - are arranged.
  • at least some parts of the primary tools, the reinforcement pipes and / or the auxiliary tools can also be partially located outside the outer tool holder when viewed in the longitudinal direction.
  • each primary tool, reinforcement pipe and / or the auxiliary tool is at least partially - in an installed state - within the tool holder, or extends, in particular within the recess and / or within the area of the inner jacket surface spanned volume.
  • At least one auxiliary tool is indirectly and / or directly positively and / or non-positively supported against the tool holder, in particular in a positive and / or negative direction along the longitudinal extension direction, in order to avoid the high forces on the primary tools and / or the To be able to safely record and derive auxiliary tools.
  • At least one top surface of an auxiliary tool makes direct contact with a reinforcement pipe and / or a primary tool.
  • a particularly secure positive positioning of the reinforcement pipe and / or the primary tool can be achieved, in particular in the direction of longitudinal extension.
  • this can also relieve the press fit between the primary tool and the reinforcement pipe which surrounds the primary tool, so that material and / or weight can be saved on the reinforcement pipes.
  • the top surface of the auxiliary tool is intended to make direct contact with the reinforcing pipe and / or a primary tool, in particular with its end face.
  • At least one top surface of an auxiliary tool is armie-contact-free and / or primary tool-free.
  • Reinforcement pipe contact-free and / or primary tool contact-free is understood to mean that in at least one auxiliary tool, at least one cover surface has no direct or indirect contact with a reinforcement pipe and / or with a primary tool.
  • the installed condition of the forming tool is particularly decisive for this determination.
  • this auxiliary tool can act as a mere positioning aid, similar to a shim.
  • all auxiliary tools are designed or arranged in such a way that they have a maximum of one top surface that contacts a reinforcing pipe and / or a primary tool.
  • This formation or arrangement of the top surface or the top surfaces of the auxiliary tools in relation to the reinforcement pipes and / or to the primary tools ensures that the auxiliary tools are only loaded in one direction, advantageously exclusively in the positive or negative longitudinal direction.
  • This can save manufacturing costs, in particular, because the top surfaces of the auxiliary tool, which are designed to be free of contact with pipes and / or primary tools, do not have to be of the same quality as the top surfaces of the auxiliary tools that make contact with the reinforcement pipes and / or make contact with the primary tool.
  • the outer dimension of the circumferential surface of at least one auxiliary tool advantageously corresponds essentially to the nominal dimension of the outer surface of a reinforcing pipe.
  • the "essentially nominal dimension" corresponds in particular if the outer dimension of the circumferential surface of the relevant auxiliary tool and the outer dimension of the outer jacket surface of the reinforcing pipe have the same dimensions apart from the tolerance class. Therefore, in particular, the relevant outer jacket surface of the reinforcing pipe and the relevant dimensions of the circumferential surface of the auxiliary tool are such that they correspond to the same nominal dimension, so that they differ only in terms of their tolerance class.
  • the relevant outer circumferential surface of the reinforcement pipe can have a tolerance class from m to u and the circumferential surface of an auxiliary tool can, for example, have a tolerance class from b to h.
  • DIN ISO 286-1 can be decisive for the tolerance class.
  • the outer dimension of the Umlaufflä surface of all auxiliary tools essentially corresponds to the nominal dimension of the outer jacket surface of at least one other reinforcing pipe of the modular forming tool.
  • this can mean that the outer dimension of the circumferential surfaces of each auxiliary tool, apart from the tolerance class, corresponds at least to the outer dimension of a reinforcement pipe of the modular forming tool.
  • the forming tool expediently has a plurality of reinforcement tubes, the reinforcement tubes being the primary tool, in particular all of them Primary tools, enclose in the radial direction.
  • the reinforcement tubes being the primary tool, in particular all of them Primary tools, enclose in the radial direction.
  • a simple modular design of the modular forming tool can be achieved, in which costs can be saved, because the sub-assembly of reinforcing pipes and the primary tool or tools can thereby be pre-assembled.
  • high modular damping of the entire forming tool can be achieved through the contact surface or the contact surfaces between the reinforcement pipes and the primary tool or primary tools, so that particularly good vibration properties result.
  • "Enclosing" in the radial direction is understood to mean that all primary tools, viewed in the radial direction, have at least one reinforcement tube which surrounds the primary tool or all primary tools.
  • At least one end face of a primary tool closes flush with a reinforcing pipe in the longitudinal direction, this reinforcing pipe advantageously surrounding the primary tool.
  • the flush closure of the primary tool with a reinforcement pipe advantageously with all reinforcement pipes that enclose the primary tool, can save costs, because this enables pre-assembly to take place effectively. Due to this prefabrication, certain submodules can therefore already be prefabricated, so that costs can be saved.
  • a flush closure is understood to mean that, in particular, an end face of the primary tool and a surface delimiting the reinforcing pipe lie in one plane in the direction of longitudinal extent.
  • this plane is designed in such a way that it has a normal which is at least substantially parallel to the direction of longitudinal extent.
  • a flush closure can be understood to mean that at least one distal end of a primary tool and a, in particular surrounding, tool m michsrohrs lie in the longitudinal direction in one plane.
  • all of the reinforcing pipes surrounding the primary tool terminate flush with the primary tool surrounded by sem in the direction of longitudinal extent.
  • At least one end face of a primary tool terminates flush in the direction of longitudinal extension with all reinforcement pipes which surround or surround the respective primary tool.
  • the reinforcement pipes and / or the auxiliary tools made of roller bearings are preferably steel.
  • a particularly mechanically resilient construction of the modular forming tool can be achieved, so that even high forming forces can be safely exerted on the workpiece without the risk of mechanical failure of the modular forming tool.
  • the reinforcement pipes are expediently designed in such a way that all reinforcement pipes with essentially the same outer dimensions in the radial direction also have essentially the same inner dimensions in the radial direction. In other words, this can mean that all reinforcement pipes which have inner jacket surfaces of essentially the same dimensions also have outer jacket surfaces that are essentially equally dimensioned. "Essentially the same” or “essentially the same” dimensioning is given in particular when the relevant dimensions are only a maximum of +/- 0.08 mm, preferably a maximum of +/- 0.05 mm, particularly preferably a maximum of +/- 0 .02 mm and particularly preferably a maximum of +/- 0.01 mm from one another.
  • the reinforcement pipes which have a cylindrical inner jacket surface and a cylindrical outer jacket surface, can be designed in such a way that the reinforcement pipes have the same diameter as the inner jacket surface also aufwei sen the same diameter with regard to the outer circumferential surface.
  • the modularization of the modular forming tool can be increased further, so that costs can be saved.
  • the length of these reinforcing pipes in the direction of elongation can, however, be different despite the same inner and outer dimensions.
  • the lengths of these reinforcing pipes are also the same in the longitudinal direction.
  • At least the inner reinforcement pipes are designed in such a way that the ratio of the inner dimensions in the radial direction to the outer dimension in the radial direction is in a range from 0.7 to 0.98, preferably in a range from 0.8 to 0.97 and particularly preferably in a range from 0.85 to 0.95.
  • the inner Ar m istsrohre are in particular the reinforcement pipes, which, in particular in an installed or pressed state, contact a further reinforcement pipe on their outer jacket surface. Therefore, in particular, the reinforcement pipes, the outer surface of which is in contact with the tool holder, are not internal reinforcement pipes. As an alternative or in addition, only those reinforcement pipes that are not internal reinforcement pipes which have the largest dimension in the radial direction are preferred.
  • a ratio of the inner dimension in the radial direction to the outer dimension in the radial direction in a range of 0.7 to 0.98, a geometry of the reinforcing pipes that is particularly easy to manufacture can be achieved, so that costs can be saved as a result.
  • a ratio of 0.8 to 0.97 results in particularly mechanically resilient reinforcement pipes. Decisive for determining the ratio are the maximum external dimensions in the radial direction of the reinforcement pipe to the minimum internal dimensions of the reinforcement pipe in the radial direction.
  • the modular forming tool is expediently a punch and / or a die.
  • the modular forming tool can be designed both as a punch and / or as a die.
  • a die is a forming tool which is not moved during the forming process, but rather is arranged in a stationary manner in relation to the machine tool.
  • a punch within the meaning of the invention is a forming tool which, during the forming process, is moved in relation to the machine tool and / or in relation to the die.
  • the modular forming tool is preferably delimited in the longitudinal direction by a screw plug.
  • this can mean that, viewed in the direction of longitudinal extension, at least one locking screw forms a distal end section of the modular forming tool in the direction of longitudinal extension.
  • a screw plug By using a screw plug, a particularly simple and safe definition of the modular components of the forming tool can be achieved.
  • the tool holder advantageously has an internal thread into which the locking screw is screwed or can be screwed.
  • the screw plug expediently has a threaded section, the threaded section having a nominal diameter which is greater than the maximum dimension of all reinforcing tubes of the forming tool in the radial direction. Due to this particularly large design of the threaded section of the screw plug, a particularly high mechanical load capacity can be achieved.
  • the nominal diameter of the thread section is in particular the outer diameter of the thread. Particularly preferably, the nominal diameter of the thread is 1, 1 to 1, 4 times the maximum paint dimension of all reinforcing pipes of the forming tool in the radial direction. As a result, a mechanically resilient as well as compact design of the threaded section can be achieved.
  • the relevant maximum dimension of all reinforcing pipes of the forming tool in the radial direction is in this context the largest possible dimension in the radial direction of the reinforcing pipes of the relevant modular forming tool.
  • the maximum dimensions of all reinforcement pipes of the forming plant be the maximum outside diameter of the largest reinforcement pipe in the radial direction.
  • the relevant modular forming tool is in particular the die or the punch on which the screw plug is mounted.
  • Another aspect of the invention can relate to a modular forming tool set which can have two modular forming tools according to the above-described configurations, one modular forming tool being a punch and the second modular forming tool being a die.
  • Another aspect of the invention relates to a method for producing essentially rotationally symmetrical parts, in particular screws and / or bolts, comprising the steps of: providing a workpiece blank and reshaping the workpiece blank using a modular reshaping tool as described above and / or below.
  • the reshaping of the workpiece blank takes place through the contact of the workpiece blank with the workpiece processing surface (s) of the primary tool (s) of the modular forming tool.
  • the reshaping of the workpiece blank into an essentially rotationally symmetrical part can only take place in one reshaping step. Alternatively, however, several reshaping steps can also be carried out in the manufacturing process.
  • the manufacturing process can also include further processing steps, such as re-cutting and / or rolling a thread and / or the application of lubricants in order to simplify the shaping of the workpiece blank.
  • FIG. 1 shows a section through a modular forming tool in the form of a matrix
  • Figure 2 shows a section through a modular forming tool in the form of a punch
  • Figure 3 shows a modular forming tool set.
  • the forming tool 1 extends along the longitudinal direction L, the radial direction R extending radially away from this longitudinal direction L.
  • the forming tool 1 comprises a tool holder 60 as well as numerous primary tools 10 and reinforcement pipes 30.
  • the forming tool 1 also has two auxiliary tools 50.
  • the tool holder 60 has an inner lateral surface which forms a press fit with the outer lateral surfaces 34 of the outer reinforcement pipes 30.
  • the auxiliary tools 50 and their circumferential surface 54 have clearance fits with respect to the tool holder 60 or the inner circumferential surface of the tool holder 60.
  • the reinforcement pipes 30 are each mechanically fixed in place via their inner circumferential surface 32 and over the outer circumferential surface 34 via a press fit, so that this press fit counteracts a displacement in the longitudinal direction L.
  • the reinforcement pipes 30 closest to the longitudinal extension direction L in the radial direction R or the central reinforcement pipes 30 each at least partially enclose an auxiliary tool 50.
  • These auxiliary tools 50 are pressed over their outer surface 14 into the inner surface 32 of the closest central reinforcement pipe 30.
  • each primary tool 10 can be fixed in the radial direction R and at least partially also in the longitudinal direction L.
  • the end faces 16 of the pri- Marking tools 10 each form the distal ends of the primary tools 10 in the positive and / or negative longitudinal direction L.
  • the primary tools 10 In an assembled state, as shown in FIG Form the distal end of the forming tool 1.
  • Radially inward in the radial direction R the primary tools 10 each form a workpiece machining surface 12.
  • the primary tool 10 can in particular be formed from a hard metal, wherein the reinforcement pipes 30 and / or the auxiliary tools 50 can be formed from roller bearing steel.
  • the primary tools 10 and the reinforcement pipes 30 each form a press connection to one another via the contacting Man faces 14 of the primary tools 10 and the inner circumferential surfaces 32 of the reinforcement pipes.
  • the auxiliary tools 50 do not have any press fit, so that they are in no way held by a press fit in the direction of longitudinal extent L. Rather, there is a clearance fit between the circumferential surface 54 of the auxiliary tool 50 and the tool holder 60.
  • a modular forming tool 1 in the form of a punch 2 is shown.
  • the punch 2 has a primary tool 10 which is enclosed by the reinforcement tubes 30.
  • the reinforcement pipes 30 each have in the radial direction R inwardly an inner lateral surface 32 which forms a press fit with the adjacent or closest surface.
  • the punch 2 also has a few auxiliary tools 50 which are used to support the primary tools 10 and the reinforcement pipes 30 in the direction of the longitudinal extension direction L in a form-fitting manner.
  • These auxiliary tools 50 each have an order running surface 54, which zen the respective auxiliary tool 50 in the radial direction R.
  • These circumferential surfaces 54 each have a clearance fit to their outer surrounding or contact partner in the radial direction R.
  • the auxiliary tools 50 and the reinforcement pipes 30 has the punch 2 also has a locking screw 70, which forms a distal end of the punch 2 along the longitudinal direction L.
  • the locking screw 70 has a threaded section 72 which has a nominal diameter that is greater than the maximum dimension of all reinforcement tubes 30 of the punch 2.
  • FIG. 3 shows a forming tool set which comprises a forming tool 1 in the form of a punch 2 and a forming tool 1 in the form of a die 3.
  • the punch 2 shown in FIG. 3 and the die 3 shown can each correspond to the punch 2 from FIG. 2 and the die 3 from FIG.
  • the punch 2 can be moved in relation to the die 3 along the longitudinal extension direction L in order to achieve a forming of the workpiece.
  • the free space F within the punch 2 can be used to shape or form the head of a bolt or a screw.
  • the head of the workpiece in particular that of a screw and / or a bolt, can be created by moving part of the material of the workpiece within the free space F and / or into the free space F.
  • the primary tools 10 also serve to achieve the design of the workpiece, such as, for example, a thread and / or a head and / or a shaft of an essentially rotationally symmetrical component.
  • the auxiliary tools 50 are each arranged over their circumferential surface 54 in such a way that they have a clearance fit in the radial direction R.

Landscapes

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Abstract

Modulares Umformwerkzeug (1), insbesondere Presswerkzeug, bevorzugt zur Herstellung von im Wesentlichen rotationssymmetrischen Teilen, umfassend zumindest ein Primärwerkzeug (10), insbesondere ein Kern, zumindest ein Armierungsrohr (30) und zumindest ein Hilfswerkzeug (50), wobei sich das Umformwerkzeug (1) entlang einer Längserstreckungsrichtung (L) erstreckt, wobei das Primärwerkzeug (10) eine Werkstückbearbeitungsfläche (12), eine Mantelfläche (14) und zwei Stirnflächen (16) aufweist, wobei die Werkstückbearbeitungsfläche (12) mit einem Werkstück kontaktiert oder dazu ausgelegt ist, mit einem Werkstück zu kontaktieren, wobei die Mantelfläche (14) das Primärwerkzeug (10) in eine Radialrichtung (R) begrenzt, wobei die Stirnflächen (16) das Primärwerkzeug (10) in die Längserstreckungsrichtung (L) begrenzen, wobei das Armierungsrohr (30) eine Innenmantelfläche (32) und eine Außenmantelfläche (34) aufweist, wobei das Primärwerkzeug (10) mittel und/oder unmittelbar über die Mantelfläche (14) in das Armierungsrohr (30) eingepresst ist, sodass das Primärwerkzeug (10) gegenüber dem Armierungsrohr (30) in Radialrichtung (R) gesichert ist, wobei die Innenmantelfläche (32) und die Außenmantelfläche (34) jeweils eine Presspassung aufweisen, wobei das Hilfswerkzeug (50) in die Längserstreckungsrichtung (L) durch Deckflächen (56) begrenzt ist, wobei das Hilfswerkzeug (50) in Radialrichtung (R) nach außen durch eine Umlauffläche (54) begrenzt ist, und wobei die Umlauffläche (54) in Radialrichtung (R) eine Spielpassung aufweist.

Description

Modulares Umformwerkzeug, modularer Umformwerkzeugsatz und Verfahren zum Herstellen von im Wesentlichen rotationssymmetrischen Teilen
Die Erfindung betrifft ein modulares Umformwerkzeug und einen modularen Um formwerkzeugsatz, insbesondere zum Herstellen von im Wesentlichen rotations symmetrischen Teilen, wie z.B. Bolzen, insbesondere auch Exzenterbolzen, oder Schrauben.
Umformwerkzeugsätze sind bereits aus dem Stand der Technik bekannt, diese dienen dazu, einen Werkstückrohling durch, insbesondere mehrstufige, plastische Verformung in eine definierte Umformgeometrie - durch eine meist spannlose Be arbeitung - zu überführen. Hierzu wird ein Werkstückrohling zwischen einen Stem pel und eine Matrize des Umformwerkzeugsatzes eingebracht, wobei durch die Relativbewegung des Stempels zur Matrize der Werkstückrohling gezielt umge formt wird. Um diese Umformung zu erreichen, weist der Stempel und/oder die Matrize einen Kern auf, wobei der Kern unmittelbar mit dem Werkstück kontaktiert, um so die Umformung des Werkstücks zu bewirken. Die bei der Umformung auf tretenden Kräfte sind dabei meist sehr hoch, insbesondere beim Kaltumformen.
Um ein Verlagern des Kerns bzw. der Kerne zu verhindern, weisen die Umform werkzeuge des Umformwerkzeugsatzes meist Positionierhilfen auf, welche die Kerne oder den Kern in Richtung der Relativbewegung - zwischen der Matrize und dem Stempel - kraftschlüssig dazu abstützen. Durch die Vielzahl von beteiligten Bauteilen und durch die Individualität der Werkzeuge je einzelnem Produkt ist bei den bekannten Umformwerkzeugen die Dimensionierung und Gestaltung der Um formwerkzeuge sehr umfangreich und kostenintensiv. Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Kostenaufwand bei der Konstruktion und Wartung von Umformwerkzeugen zu reduzieren und gleichzeitig eine sichere Fertigung von Werkstücken zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird mit einem Umformwerkzeug gemäß Anspruch 1 , mit einem modularen Umformwerkzeugsatz gemäß Anspruch 14 und durch ein Herstellungs verfahren gemäß Anspruch 15 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale und Ausfüh rungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung sowie aus den Figuren.
Erfindungsgemäß umfasst ein modulares Umformwerkzeug, insbesondere ein Presswerkzeug, bevorzugt zur Herstellung von im Wesentlichen rotationssymmet rischen Teilen, zumindest ein Primärwerkzeug, insbesondere einen Kern, zumin dest ein Armierungsrohr und zumindest ein Hilfswerkzeug, wobei sich das Um formwerkzeug entlang einer Längserstreckungsrichtung erstreckt, wobei das Pri märwerkzeug eine Werkstückbearbeitungsfläche, eine Mantelfläche und zwei Stirnflächen aufweist, wobei die Werkstückbearbeitungsfläche mit einem Werk stück kontaktiert oder dazu ausgelegt ist, mit einem Werkstück zu kontaktieren, wobei die Mantelfläche das Primärwerkzeug in eine Radialrichtung begrenzt, wo bei die Stirnflächen das Primärwerkzeug in die Längserstreckungsrichtung begren zen, wobei das Armierungsrohr eine Innenmantelfläche und eine Außenmantelflä che aufweist, wobei das Primärwerkzeug mittel und/oder unmittelbar über die Mantelflächen in das Armierungsrohr eingepresst ist, sodass das Primärwerkzeug gegenüber dem Armierungsrohr in Radialrichtung gesichert ist, wobei die Innen mantelfläche und die Außenmantelfläche jeweils eine Presspassung aufweisen, wobei das Hilfswerkzeug in die Längserstreckungsrichtung durch Deckflächen be grenzt ist, wobei das Hilfswerkzeug in Radialrichtung nach außen durch eine Um lauffläche begrenzt ist, und wobei die Umlauffläche in Radialrichtung eine Spiel passung aufweist. Das modulare Umformwerkzeug ist dabei insbesondere ein Presswerkzeug, wobei das modulare Umformwerkzeug dazu dient, in einem Um formfertigungsschritt bzw. in einem Umformfertigungsverfahren eingesetzt zu wer- den. Bevorzugt dient das modulare Umformwerkzeug zur Herstellung von im We sentlichen rotationssymmetrischen Teilen, wie beispielsweise Bolzen oder Schrau ben. Diese im Wesentlichen rotationssymmetrischen Teile sind insbesondere sol che Teile, die bevorzugt zumindest abschnittsweise rotationssymmetrisch um eine Achse ausgebildet sind, wobei diese Teile jedoch spiralartige Außenkonturen, wie beispielsweise ein Gewinde, oder Werkzeugangriffskonturen aufweisen können, welche die perfekte Rotationssymmetrie dieser Teile zerstören bzw. durchbrechen dürfen. Beispielsweise sind dabei unter anderem Bolzen, Exzenterbolzen oder Schrauben im Wesentlichen rotationssymmetrischen Teile im Sinne der Erfindung. In anderen Worten kann das modulare Umformwerkzeug dazu dienen, ein Werk stück derart umzuformen, dass ein im Wesentlichen rotationssymmetrisches Teil wie beispielsweise ein Bolzen oder eine Schraube geschaffen werden. Das modu lare Umformwerkzeug besteht aus mehreren unterschiedlichen Modulen, wobei das modulare Umformwerkzeug zumindest ein Primärwerkzeug, zumindest ein Ar mierungsrohr und zumindest ein Hilfswerkzeug umfasst. Das modulare Umform werkzeug erstreckt sich dabei entlang einer Längserstreckungsrichtung. Die Längserstreckungsrichtung des Umformwerkzeugs ist insbesondere diejenige Richtung, in welche sich die Länge des modularen Umformwerkzeugs bestimmt und/oder um welche das Umformwerkzeug herum aufgebaut ist. In anderen Wor ten kann/können das Umformwerkzeug und/oder die Armierungsrohre und/oder die Hilfswerkzeuge und/oder die Primärwerkzeuge in einem zusammengebauten Zustand derart angeordnet sein, dass diese die Längserstreckungsrichtung umge ben bzw. umschließen. Alternativ oder zusätzlich bevorzugt kann die Längserstre ckungsrichtung auch diejenige Richtung sein, in welche sich das Werkstück haupt sächlich erstreckt und/oder in welche sich das Umformwerkzeug bei der Umfor mung des Werkstücks bewegt. Das Primärwerkzeug des modularen Umformwerk zeugs dient dazu, mit der Werkstückbearbeitungsfläche des Primärwerkzeugs mit einem Werkstück derart zu kontaktieren, dass das Werkstück durch diesen Kon takt umgeformt wird. In anderen Worten kann dies bedeuten, dass die Werkstück bearbeitungsfläche diejenige Fläche des Primärwerkzeugs ist, welche zum Umfor men des Werkstücks mit dem selbigen kontaktiert bzw. kontaktieren kann. Insbe- sondere ist das Primärwerkzeug als ein Kern ausgebildet, vorzugsweise aus Hart metall. Unter einem Kern kann dabei in diesem Zusammenhang verstanden wer den, dass das Primärwerkzeug insbesondere derart beschaffen ist, dass dieses in Radialrichtung gesehen zumindest teilweise einen inneren Kern des modularen Umformwerkzeugs ausbildet, der jedoch bevorzugt hohl (z. B. röhrenförmig) aus gebildet ist. Insbesondere ist daher das Primärwerkzeug derart ausgebildet, dass die Werkstückbearbeitungsflächen und/oder die Werkstückbearbeitungsfläche des Primärwerkzeugs das Primärwerkzeug in Radialrichtung nach innen begrenzen bzw. begrenzt. Neben der Werkstückbearbeitungsfläche weist das Primärwerk zeug auch noch eine Mantelfläche und zwei Stirnflächen auf. Die Mantelfläche be grenzt das Primärwerkzeug in die Radialrichtung, insbesondere nach außen. In anderen Worten kann dies bedeuten, dass die Mantelfläche den in Radialrichtung nach außen weisenden Teil des jeweiligen Primärwerkzeugs ausbildet. Die Radial richtung erstreckt sich dabei senkrecht zu der Längserstreckungsrichtung. In an deren Worten kann dies bedeuten, dass die Radialrichtung radial von der Längser streckungsrichtung weg weist. Die Mantelfläche des Primärwerkzeugs ist insbe sondere zumindest im Wesentlichen rotationssymmetrisch zu der bzw. um die Längserstreckungsrichtung ausgebildet. Unter zumindest im Wesentlichen rotati onssymmetrisch ist dabei in diesem Zusammenhang zu verstehen, dass die Man telfläche vornehmlich durch eine Zylinderfläche um die Längserstreckungsrichtung gebildet ist. Hierbei können jedoch Ausnehmungen oder Bohrungen in der Mantel fläche eingelassen bzw. eingebracht sein, welche eine geringfügige Abweichung von der idealen Rotationssymmetrie darstellen, wobei bei dieser geringen Abwei chung weiterhin eine im Wesentlichen rotationssymmetrische Ausgestaltung um die Längserstreckungsrichtung der Mantelfläche gegeben sein soll. In Längser streckungsrichtung ist das Primärwerkzeug durch die Stirnflächen begrenzt. Die Stirnflächen sind dabei insbesondere derart beschaffen, dass diese eine Normale aufweisen, welche im Wesentlichen parallel zur Längserstreckungsrichtung ist. In anderen Worten sind die Stirnflächen des Primärwerkzeugs im Wesentlichen eben ausgebildet, wobei diese Ebene, in welcher die jeweilige Stirnfläche liegt, eine Normale aufweist, welche im Wesentlichen parallel zur Längserstreckungsrichtung ist. Im Wesentlichen parallel im Sinne der Erfindung sind zwei Richtungen insbe sondere dann, wenn der eingeschlossene Winkel zwischen diesen beiden Rich tungen maximal 1° bevorzugt maximal 0,5° und besonders stark bevorzugt maxi mal 0,1° beträgt. Besonders bevorzugt weist das modulare Umformwerkzeug eine Vielzahl von Primärwerkzeugen auf, insbesondere 2, 3 oder 4 Primärwerkzeuge, welche vorteilhafterweise sämtlich die vorbeschriebenen Merkmale aufweisen können. Vorteilhafterweise sind diese Primärwerkzeuge dabei derart innerhalb des modularen Umformwerkzeugs ausgebildet bzw. angeordnet, dass diese jeweils eine Stirnfläche aufweisen, welche unmittelbar eine Stirnfläche eines weiteren Pri märwerkzeugs kontaktiert. In anderen Worten kann dies bedeuten, dass die Pri märwerkzeuge derart in Längserstreckungsrichtung nebeneinander bzw. hinterei nander angeordnet sein können, sodass diese unmittelbar miteinander kontaktie ren. Hierdurch kann ein besonders kompaktes modulares Umformwerkzeug er reicht werden. Vorteilhafterweise bildet dabei jedes dieser Primärwerkzeuge einen Teil eines Kerns des modularen Umformwerkzeugs aus. Neben dem Primärwerk zeug umfasst das modulare Umformwerkzeug auch noch zumindest ein Armie rungsrohr. Das Armierungsrohr verfügt über eine Innenmantelfläche und eine Au ßenmantelfläche. Die Innenmantelfläche begrenzt dabei das Armierungsrohr nach innen in Radialrichtung und die Außenmantelfläche begrenzt das Armierungsrohr nach außen in Radialrichtung. Zweckmäßigerweise ist/sind die Innenmantelfläche und/oder die Außenmantelfläche des Armierungsrohrs, bevorzugt aller Armie rungsrohre, zumindest im Wesentlichen rotationssymmetrisch zu der bzw. um die Längserstreckungsrichtung ausgebildet. Vorteilhafterweise sind sowohl die Innen mantelfläche als auch die Außenmantelfläche zumindest im Wesentlichen rotati onssymmetrisch um die Längserstreckungsrichtung ausgebildet. Durch diese im Wesentlichen rotationssymmetrische Ausbildung der Innenmantelfläche und/oder der Außenmantelfläche des Armierungsrohrs oder aller Armierungsrohre des Um formwerkzeugs kann erreicht werden, dass eine besonders hohe mechanische Belastbarkeit des Armierungsrohrs resultiert und dass die Armierungsrohre beson ders kostengünstig hergestellt werden können. Das Primärwerkzeug, insbeson dere alle Primärwerkzeuge, sind dabei über die Mantelfläche des jeweiligen Pri märwerkzeugs in ein Armierungsrohr eingepresst. Hierzu bildet die Mantelfläche des Primärwerkzeugs eine Presspassung mit einer inneren Mantelfläche zumin dest eines Armierungsrohrs aus. Durch diese Presspassung zwischen der Innen mantelfläche des Armierungsrohrs und der Mantelfläche des Primärwerkzeugs wird eine Verlagerung des Primärwerkzeugs in Radialrichtung formschlüssig und in Längserstreckungsrichtung kraftschlüssig (Presspassung) gegenüber dem Ar mierungsrohr ver- bzw. behindert. Vorteilhafterweise ist dabei jedes Primärwerk zeug auf diese Art in ein Armierungsrohr eingepresst. Unter einer Presspassung ist dabei zu verstehen, dass zwischen den beiden kontaktierenden Flächen der Bauteile eine Übermaßpassung besteht. Durch die Presspassung wird jeweils ein Verlagern zwischen dem jeweiligen Primärwerkzeug und dem Armierungsrohr ver hindert. Die Innenmantelfläche und die Außenmantelfläche der Armierungsrohre bzw. des Armierungsrohrs des modularen Umformwerkzeugs sind dabei in einem zusammengebauten bzw. eingebauten bzw. montierten Zustand des modularen Umformwerkzeugs insbesondere derart ausgebildet bzw. angeordnet, dass zumin dest die Innenmantelfläche und vorteilhafterweise auch die Außenmantelfläche je weils eine Presspassung mit einem weiteren Bauteil ausbilden. Diese Presspas sungen können dabei beispielsweise Presspassungen zwischen einem Armie rungsrohr und einem Primärwerkzeug sein oder alternativ bevorzugt kann ein Ar mierungsrohr auch in einem weiteren Armierungsrohr eingepresst sein. Zusätzlich bevorzugt kann ein Armierungsrohr auch, insbesondere über die Außenmantelflä che, eine Presspassung mit einer Werkzeugaufnahme bilden. Vorteilhafterweise kann daher jedes Armierungsrohr in einem anderen Bauteil eingepresst sein. Die Werkzeugaufnahme ist insbesondere das Bauteil des Umformwerkzeugs, welches das/die Armierungsrohr(e), das/die Hilfswerkzeug(e) und das/die Primärwerk- zeug(e) umgibt und/oder aufnimmt. Insbesondere begrenzt die Werkzeugauf nahme daher das Umformwerkzeug in Radialrichtung bzw. radial nach außen. Vorteilhafterweise weist die Werkzeugaufnahme eine innere Mantelfläche auf, wel che ebenfalls zylindrisch und/oder im Wesentlichen rotationssymmetrisch um die Längserstreckungsrichtung ausgebildet ist. Zweckmäßigerweise ist diese innere Mantelfläche derart im Umformwerkzeug angeordnet, dass diese mit den Außen mantelflächen der Armierungsrohre des Umformwerkzeugs und/oder mit den Um- laufflächen der Hilfswerkzeuge kontaktieren kann bzw. in einem zusammengebau ten Zustand kontaktiert, welche die größte radiale Abmessung aufweisen. Neben dem Armierungsrohr und dem Primärwerkzeug umfasst das Umformwerkzeug auch noch zumindest ein Hilfswerkzeug, bevorzugt eine Vielzahl von Hilfswerk zeugen. Dieses Hilfswerkzeug bzw. die Hilfswerkzeuge des modularen Umform werkzeugs weisen in Längserstreckungsrichtung Deckflächen auf. In anderen Worten ist das Hilfswerkzeug daher in die Längserstreckungsrichtung durch die Deckflächen, insbesondere vollständig durch die Deckflächen, begrenzt. Vorteil hafterweise sind diese Deckflächen dabei eben ausgebildet, und/oder weisen je weils eine Normale auf, welche im Wesentlichen parallel zur Längserstreckungs richtung sind. Neben den Deckflächen weist das Hilfswerkzeug auch eine Umlauf fläche auf, welche das Hilfswerkzeug in Radialrichtung nach außen begrenzt, ins besondere wird das Hilfswerkzeug in Radialrichtung nach außen ausschließlich durch die Umlauffläche begrenzt. In anderen Worten ist die Umlauffläche diejenige Fläche, welche das Hilfswerkzeug nach außen in Radialrichtung begrenzt. Diese Umlauffläche ist dabei vorteilhafterweise im Wesentlichen rotationssymmetrisch zur Längserstreckungsrichtung ausgebildet, um eine einfache und kostengünstige Herstellung des Hilfswerkzeugs zu erreichen. Zusätzlich kann hierdurch auch noch eine besonders mechanisch belastbare Ausgestaltung des Hilfswerkzeugs erreicht werden. Die Umlauffläche ist dabei derart ausgestaltet, dass diese in Radialrich tung eine Spielpassung aufweist. Unter einer Spielpassung ist dabei in diesem Zu sammenhang zu verstehen, dass die Umlauffläche des zumindest einen Hilfswerk zeugs, bevorzugt aller Hilfswerkzeuge, in Relation zum nominalen bzw. Nenn durchmesser ein Spiel bzw. Untermaß aufweist. Alternativ oder zusätzlich bevor zugt kann unter einer Spielpassung in diesem Zusammenhang auch verstanden werden, dass das Hilfswerkzeug in Relation zu dem im zusammengebauten Zu stand unmittelbar umgebenden Teil, welches insbesondere eine Werkzeugauf nahme sein kann, eine Spielpassung bzw. ein räumliches Spiel aufweist. Die Hilfs werkzeuge des modularen Umformwerkzeugs dienen vornehmlich dazu, axiale Kräfte während des Bearbeitungsvorgangs entlang der Längserstreckungsrichtung formschlüssig von den Armierungsrohren und/oder den Primärwerkzeugen auf nehmen zu können. Vorteilhafterweise sind die Hilfswerkzeuge selbst wiederum ebenfalls formschlüssig in der Werkzeugaufnahme gehalten, zumindest in der Richtung in welcher die Bearbeitungskräfte beim Umformen des Werkstücks wir ken. Durch diese formschlüssige Abstützung des Primärwerkzeugs kann eine si chere Festlegung der Primärwerkzeuge und der Armierungsrohre erreicht werden. Durch die Spielpassung der Hilfswerkzeuge in Radialrichtung wird erreicht, dass die Umlauffläche der Hilfswerkzeuge gerade keine Scherkräfte übertragen sollen oder zumindest nur sehr geringe Scherkräfte. Durch den modularen Aufbau des Umformwerkzeugs umfassend Primärwerkzeuge, Armierungsrohre und Hilfswerk zeuge kann eine besonders kostengünstige und einfache Konstruktion erreicht werden, denn sowohl die Armierungsrohre als auch die Hilfswerkzeuge, sowie die Primärwerkzeuge weisen einfache geometrische Formen auf, welche ähnlich ei nem Baukastensystem zusammengebaut werden können, um ein modulares Um formwerkzeug zu erhalten, wobei gleichzeitig eine sichere Fertigung des Werks stücks durch eine sichere Positionierung der Werkzeugflächen ermöglich wird.
Zweckmäßigerweise sind die Hilfswerkzeuge und/oder die Armierungsrohre und/o der die Primärwerkzeuge einstückig ausgebildet. Hierdurch kann erreicht werden, dass diese Bauteile auch hohen Belastungen widerstehen können.
Vorteilhafterweise weist das Umformwerkzeug eine, insbesondere äußere, Werk zeugaufnahme auf, wobei sämtliche Primärwerkzeuge, Armierungsrohre und Hilfs werkzeuge des Umformwerkzeugs sich zumindest teilweise innerhalb der Werk zeugaufnahme erstrecken. Die Werkzeugaufnahme bildet daher insbesondere die nach radial außen in Radialrichtung begrenzende Umfassung des Umformwerk zeugs aus. In anderen Worten kann die Werkzeugaufnahme daher als eine Art umgebende, insbesondere zylindrische, äußere Begrenzung des Umformwerk zeugs dienen bzw. eine solche ausbilden. Vorteilhafterweise weist die Werkzeug aufnahme eine durchgehende, insbesondere zentrale, Ausnehmung und/oder eine innere Mantelfläche auf, welche beispielsweise zumindest teilweise auch durch die Ausnehmung gebildet sein kann. Diese Ausnehmung oder diese innere Mantelflä che erstreckt sich vorteilhafterweise in Längserstreckungsrichtung, wobei inner- halb dieser Ausnehmung bzw. in dem durch die innere Mantelfläche aufgespann ten Volumen sämtliche Primärwerkzeuge, Armierungsrohre und Hilfswerkzeuge des Umformwerkzeugs angeordnet sein können bzw. - in einem montierten Zu stand - angeordnet sind. Es ist dabei jedoch nicht ausgeschlossen, dass zumin dest einige Teile der Primärwerkzeuge, der Armierungsrohe und/oder der Hilfs werkzeuge sich in Längserstreckungsrichtung gesehen auch teilweise außerhalb der äußeren Werkzeugaufnahme befinden können. In anderen Worten kann dies bedeuten, dass vorteilhafterweise jedes Primärwerkzeug, Armierungsrohr und/o der Hilfswerkzeug sich zumindest teilweise - in einem eingebauten Zustand - in nerhalb der Werkzeugaufnahme befindet, bzw. erstreckt, insbesondere innerhalb der Ausnehmung und/oder innerhalb des von der inneren Mantelfläche aufge spannten Volumens. Durch das Vorsehen einer äußeren Werkzeugaufnahme wird eine besonders hohe mechanische Belastbarkeit des modularen Umformwerk zeugs erreicht, sodass eine besonders sichere Positionierung erfolgen kann. Zu sätzlich kann hierdurch auch erreicht werden, dass besonders große Umform kräfte auf das Werkstück sicher ausgeübt werden können. Die Werkzeugauf nahme ist dabei insbesondere einstückig ausgebildet, um auch hohen mechani schen Belastungen widerstehen zu können. Zweckmäßigerweise stützt sich zu mindest ein Hilfswerkzeug mittelbar und/oder unmittelbar formschlüssig und/oder kraftschlüssig gegenüber der Werkzeugaufnahme ab, insbesondere in eine posi tive und/oder negative Richtung entlang der Längserstreckungsrichtung, um die beim Umformen auftretenden hohen Kräfte auf die Primärwerkzeuge und/oder die Hilfswerkzeuge sicher aufnehmen und ableiten zu können.
Vorteilhafterweise kontaktiert zumindest eine Deckfläche eines Hilfswerkzeugs un mittelbar ein Armierungsrohr und/oder ein Primärwerkzeug. Hierdurch kann eine besonders sichere formschlüssige Positionierung des Armierungsrohrs und/oder des Primärwerkzeugs erreicht werden, insbesondere in die Längserstreckungs richtung. Darüber hinaus kann hierdurch auch noch eine Entlastung der Presspas sung zwischen dem Primärwerkzeug und dem Armierungsrohr, welches das Pri märwerkzeug umgibt, erreicht werden, sodass Material und/oder Gewicht bei den Armierungsrohren eingespart werden kann. Unter einem unmittelbaren Kontakt ist dabei in diesem Zusammenhang zu verstehen, dass die Deckfläche des Hilfswerk zeugs direkt mit dem Armierungsrohr und/oder einem Primärwerkzeug, insbeson dere mit dessen Stirnfläche, kontaktieren soll bzw. kontaktiert.
Zweckmäßigerweise ist zumindest eine Deckfläche eines Hilfswerkzeugs armie rungsrohrkontaktfrei und/oder primärwerkzeugkontaktfrei. Unter armierungsrohr kontaktfrei und/oder primärwerkzeugkontaktfrei ist dabei zu verstehen, dass bei mindestens einem Hilfswerkzeug zumindest eine Deckfläche keinen mittelbaren oder unmittelbaren Kontakt mit einem Armierungsrohr und/oder mit einem Primär werkzeug aufweist. Maßgeblich für diese Bestimmung ist insbesondere der mon tierte Zustand des Umformwerkzeugs. In anderen Worten kann dieses Hilfswerk zeug als bloße Positionierhilfe fungieren, ähnlich wie eine Unterfütterungsscheibe.
Vorteilhafterweise sind in dem modularen Umformwerkzeug alle Hilfswerkzeuge derart ausgestaltet bzw. angeordnet, dass diese maximal eine Deckfläche aufwei sen, welche mit einem Armierungsrohr und/oder mit einem Primärwerkzeug kon taktieren. Durch dieses Ausbilden bzw. Anordnen der Deckfläche bzw. der Deck flächen der Hilfswerkzeuge in Relation zu den Armierungsrohren und/oder zu den Primärwerkzeugen wird erreicht, dass die Hilfswerkzeuge insbesondere nur in eine Richtung belastet werden, vorteilhafterweise ausschließlich in positive oder negative Längserstreckungsrichtung. Hierdurch können insbesondere Fertigungs kosten eingespart werden, denn die Deckflächen des Hilfswerkzeugs, welche ar mierungsrohrkontaktfrei und/oder primärwerkzeugkontaktfrei ausgebildet sind, müssen nicht in der Güte hergestellt werden wie die armierungsrohrkontaktieren den und/oder primärwerkzeugkontaktierenden Deckflächen der Hilfswerkzeuge. Darüber hinaus kann bei einer armierungsrohrkontaktfreien und/oder primärwerk zeugkontaktfreien Anordnung der Deckflächen des Hilfswerkzeugs auf kostenin tensive Oberflächenbehandlungen zur Reduktion der Oberflächenrauheit dieser Deckflächen verzichtet werden oder deren Einsatz zumindest reduziert werden, insbesondere um Setzerscheinungen zu reduzieren. Daher kann durch die armie- rungsrohrkontaktfreie und/oder primärwerkzeugkontaktfreie Anordnung der Deck fläche bzw. der Deckflächen ein besonders kostengünstiges modulares Umform werkzeug erreicht werden.
Vorteilhafterweise entspricht die äußere Abmessung der Umlauffläche zumindest eines Hilfswerkzeugs im Wesentlichen der nominalen Abmessung der Außenman telfläche eines Armierungsrohrs. Ein Entsprechen der "im Wesentlichen nominel len Abmessung" liegt insbesondere dann vor, wenn die äußere Abmessung der Umlauffläche des maßgeblichen Hilfswerkzeugs und die äußere Abmessung der Außenmantelfläche des Armierungsrohrs bis auf die Toleranzklasse die gleichen Abmessungen aufweisen. Daher sind insbesondere die maßgebliche Außenman telfläche des Armierungsrohrs und die maßgebliche Abmessung der Umlauffläche des Hilfswerkzeugs derart beschaffen, dass diese demselben Nennmaß entspre chen, sodass diese sich lediglich im Hinblick auf ihre Toleranzklasse unterschei den. Beispielsweise kann die maßgebliche Außenmantelfläche des Armierungs rohrs eine Toleranzklasse von m bis u aufweisen und die Umlauffläche eines Hilfs werkzeugs beispielsweise eine Toleranzklasse von b bis h aufweisen. Maßgeblich für die Toleranzklasse kann dabei insbesondere die DIN ISO 286-1 sein. Durch die Ausgestaltung der Umlauffläche zumindest eines Hilfswerkzeugs derart, dass diese im Wesentlichen der nominellen Abmessung der Außenmantelfläche eines Armierungsrohrs entspricht, kann erreicht werden, dass teure Lagerkosten einge spart werden, denn die vorzuhaltende Teilevielfalt kann hierdurch stark reduziert werden. Besonders bevorzugt ist es, wenn die äußere Abmessung der Umlaufflä che aller Hilfswerkzeuge im Wesentlichen der nominalen Abmessung der Außen mantelfläche zumindest eines anderen Armierungsrohrs des modularen Umform werkzeugs entspricht. In anderen Worten kann dies bedeuten, dass die äußere Abmessung der Umlaufflächen jedes Hilfswerkzeugs bis auf die Toleranzklasse zumindest der äußeren Abmessung eines Armierungsrohres des modularen Um formwerkzeugs entspricht.
Zweckmäßigerweise weist das Umformwerkzeug eine Vielzahl von Armierungs rohren auf, wobei die Armierungsrohre das Primärwerkzeug, insbesondere alle Primärwerkzeuge, in Radialrichtung umschließen. Hierdurch kann eine einfache modulare Bauweise des modularen Umformwerkzeugs erreicht werden, bei der Kosten eingespart werden können, denn die Subbaugruppe aus Armierungsrohren und dem Primärwerkzeug oder den Primärwerkzeugen kann hierdurch bereits vor montiert werden. Zusätzlich kann durch die Kontaktfläche bzw. durch die Kontakt flächen zwischen den Armierungsrohren und dem Primärwerkzeug bzw. den Pri märwerkzeugen auch noch eine hohe modulare Dämpfung des gesamten Um formwerkzeugs erreicht werden, sodass besonders gute Schwingungseigenschaf ten resultieren. Unter einem "Umschließen" in Radialrichtung ist dabei zu verste hen, dass sämtliche Primärwerkzeuge in Radialrichtung gesehen zumindest ein Armierungsrohr aufweisen, welches das Primärwerkzeug bzw. alle Primärwerk zeuge umgibt.
Zweckmäßigerweise schließt zumindest eine Stirnfläche eines Primärwerkzeugs, insbesondere jedes Primärwerkzeugs, bündig in Längserstreckungsrichtung mit ei nem Armierungsrohr ab, wobei dieses Armierungsrohr vorteilhafterweise das Pri märwerkzeug umgibt. Durch das bündige Abschließen des Primärwerkzeugs mit einem Armierungsrohr, vorteilhafterweise mit allen Armierungsrohren, welche das Primärwerkzeug umschließen, können Kosten eingespart werden, denn hierdurch kann effektiv eine Vormontage stattfinden. Durch diese Vorfertigung können daher bereits gewisse Submodule vorgefertigt werden, sodass Kosten eingespart wer den können. Unter einem bündigen Abschließen ist dabei zu verstehen, dass ins besondere eine Stirnfläche des Primärwerkzeugs und eine das Armierungsrohr begrenzende Fläche in Längserstreckungsrichtung in einer Ebene liegen. Vorteil hafterweise ist diese Ebene dabei derart ausgestaltet, dass diese eine Normale aufweist, welche zumindest im Wesentlichen parallel zur Längserstreckungsrich tung ist. Hierdurch können insbesondere Querkräfte, welche senkrecht zur Längserstreckungsrichtung wirken, vermieden werden. In anderen Worten kann daher unter einem bündigen Abschließen verstanden werden, dass zumindest ein distales Ende eines Primärwerkzeugs und eines, insbesondere umgebenden, Ar- mierungsrohrs in Längserstreckungsrichtung in einer Ebene liegen. Vorteilhafter weise schließen alle das Primärwerkzeug umgebenden Armierungsrohre mit die sem umgebenen Primärwerkzeug bündig in Längserstreckungsrichtung ab.
In einer vorteilhaften Ausführungsform schließt zumindest eine Stirnfläche eines Primärwerkzeugs, insbesondere jedes Primärwerkzeugs, bündig in Längserstre ckungsrichtung mit allen Armierungsrohren ab, welche das jeweilige Primärwerk zeug umgibt bzw. umgeben. Hierdurch kann eine einfache Vorfertigung bzw. Vor montage erreicht werden, sodass die Montagekosten weiter gesenkt werden kön nen.
Bevorzugt sind die Armierungsrohre und/oder die Hilfswerkzeuge aus Wälzlager stahl. Durch die Ausgestaltung der Armierungsrohre und/oder der Hilfswerkzeuge aus Wälzlagerstahl kann eine besonders mechanisch belastbare Konstruktion des modularen Umform Werkzeugs erreicht werden, sodass auch hohe Umformkräfte sicher auf das Werkstück ausgeübt werden können, ohne dass ein mechanisches Versagen des modularen Umform Werkzeugs droht.
Zweckmäßigerweise sind die Armierungsrohre derart ausgebildet, dass alle Armie rungsrohre mit im Wesentlichen denselben äußeren Abmessungen in der Radial richtung auch dieselbe im Wesentlichen innere Abmessung in Radialrichtung auf weisen. In anderen Worten kann dies bedeuten, dass alle Armierungsrohre, wel che im Wesentlichen gleich dimensionierte Innenmantelflächen aufweisen, auch im Wesentlichen gleich dimensionierte Außenmantelflächen aufweisen. Ein "im Wesentlichen gleich" oder eine "im Wesentlichen dieselbe" Dimensionierung liegt insbesondere dann vor, wenn die maßgeblichen Abmessungen nur maximal +/- 0,08 mm, bevorzugt maximal +/- 0,05 mm, besonders bevorzugt maximal +/- 0,02 mm und besonders bevorzugt maximal +/-0,01 mm voneinander abweichen. Bei spielsweise können die Armierungsrohre, welche eine zylindrische Innenmantelflä che und eine zylindrische Außenmantelfläche aufweisen, derart ausgebildet seien, dass die Armierungsrohre mit dem gleichen Durchmesser der Innenmantelfläche auch den gleichen Durchmesser im Hinblick auf die Außenmantelfläche aufwei sen. Durch diese geometrische Klassifikation der Armierungsrohre kann die Modu larisierung des modularen Umformwerkzeugs weitergesteigert werden, sodass Kosten eingespart werden können. Die Länge dieser Armierungsrohre in Längser streckungsrichtung kann dabei jedoch trotz der gleichen inneren und äußeren Di mensionierung unterschiedlich sein. Vorteilhafterweise sind jedoch auch die Län gen dieser Armierungsrohre in Längserstreckungsrichtung gleich groß.
Vorteilhafterweise sind zumindest die innenliegenden Armierungsrohre, bevorzugt alle Armierungsrohre, derart ausgebildet, dass das Verhältnis der inneren Abmes sungen in Radialrichtung zu der äußeren Abmessung in Radialrichtung in einem Bereich von 0,7 bis 0,98, bevorzugt in einem Bereich von 0,8 bis 0,97 und beson ders bevorzugt in einem Bereich von 0,85 bis 0,95 liegt. Die innenliegenden Ar mierungsrohre sind insbesondere die Armierungsrohre, welche, insbesondere in einem eingebauten bzw. verpressten Zustand, an ihrer äußeren Mantelfläche ein weiteres Armierungsrohr kontaktieren. Daher sind insbesondere die Armierungs rohre, dessen Außenmantelfläche die Werkzeugaufnahme kontaktieren, keine in nenliegenden Armierungsrohre. Alternativ oder zusätzlich bevorzugt sind nur die jenigen Armierungsrohre keine innenliegenden Armierungsrohre, welche die größte Abmessung in Radialrichtung aufweisen. Bei einem Verhältnis der inneren Abmessung in Radialrichtung zu der äußeren Abmessung in Radialrichtung in ei nem Bereich von 0,7 bis 0,98 kann eine besonders einfach herzustellende Geo metrie der Armierungsrohre erreicht werden, sodass hierdurch Kosten eingespart werden können. Bei einem Verhältnis von 0,8 bis 0,97 resultieren besonders me chanisch belastbare Armierungsrohre. Maßgeblich für die Bestimmung des Ver hältnisses sind dabei die maximalen äußeren Abmessungen in Radialrichtung des Armierungsrohrs zu den minimalen inneren Abmessungen des Armierungsrohrs in Radialrichtung.
Zweckmäßigerweise ist das modulare Umformwerkzeug ein Stempel und/oder eine Matrize. In anderen Worten kann das modulare Umformwerkzeug sowohl als ein Stempel ausgebildet sein und/oder als eine Matrize ausgebildet sein. Eine Matrize im Sinne dieser Erfindung ist ein Umformwerkzeug, welches bei dem Um formverfahren nicht bewegt wird, sondern insbesondere in Relation zur Werkzeug maschine ortsfest angeordnet ist. Ein Stempel im Sinne der Erfindung ist hingegen ein Umformwerkzeug, welches bei dem Umformverfahren in Relation zur Werk zeugmaschine und/oder in Relation zur Matrize bewegt wird.
Bevorzugt ist das modulare Umformwerkzeug in Längserstreckungsrichtung durch eine Verschlussschraube begrenzt. In anderen Worten kann dies bedeuten, dass in Längserstreckungsrichtung gesehen, zumindest eine Verschlussschraube einen distalen Endabschnitt des modularen Umformwerkzeugs in Längserstreckungs richtung ausbildet. Durch das Verwenden einer Verschlussschraube kann eine be sonders einfache und sichere Festlegung der modularen Bestandteile des Um formwerkzeugs erreicht werden. Vorteilhafterweise weist hierzu die Werkzeugauf nahme ein Innengewinde auf, in welches die Verschlussschraube eingeschraubt ist oder einschraubbar ist.
Zweckmäßigerweise weist die Verschlussschraube einen Gewindeabschnitt auf, wobei der Gewindeabschnitt einen nominalen Durchmesser aufweist, welcher grö ßer als die maximale Abmessung aller Armierungsrohre des Umformwerkzeugs in Radialrichtung ist. Durch diese besonders große Ausgestaltung des Gewindeab schnitts der Verschlussschraube kann eine besonders hohe mechanische Belast barkeit erreicht werden. Der nominale Durchmesser des Gewindeabschnitts ist da bei insbesondere der Außendurchmesser des Gewindes. Besonders bevorzugt ist der nominale Durchmesser des Gewindes dabei das 1 ,1 bis 1 ,4-fache der maxi malen Abmessung aller Armierungsrohre des Umformwerkzeugs in Radialrich tung. Hierdurch kann eine sowohl mechanisch belastbare als auch kompakte Aus gestaltung des Gewindeabschnitts erreicht werden. Die maßgebliche maximale Abmessung aller Armierungsrohre des Umformwerkzeugs in Radialrichtung ist da bei in diesem Zusammenhang die größte mögliche Abmessung in Radialrichtung der Armierungsrohre des maßgeblichen modularen Umformwerkzeugs. In anderen Worten kann die maximale Abmessung aller Armierungsrohre des Umformwerk- zeugs in Radialrichtung der maximale Außendurchmesser des größten Armie rungsrohres sein. Das maßgebliche modulare Umformwerkzeug ist dabei insbe sondere die Matrize oder der Stempel an dem die Verschlussschraube montiert ist.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung kann einen modularen Umformwerkzeugsatz betreffen, welcher zwei modulare Umformwerkzeuge gemäß den vorbeschriebe nen Ausgestaltungen aufweisen kann, wobei das eine modulare Umformwerkzeug ein Stempel ist und wobei das zweite modulare Umformwerkzeug eine Matrize ist.
Ein ebenfalls weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von im Wesentlichen rotationssymmetrischen Teilen, insbesondere Schrauben und/oder Bolzen, umfassend die Schritte: Bereitstellen eines Werkstückrohlings und umformen des Werkstückrohlings durch ein modulares Umformwerkzeug wie vorgehend und/oder nachfolgend beschrieben. Das umformen des Werkstückroh lings erfolgt dabei durch den Kontakt des Werkstückrohlings mit der oder den Werkstückbearbeitungsfläche(n) des oder der Primärwerkzeug(e) des modularen Umformwerkzeugs. Die Umformung des Werkstückrohlings in ein im Wesentlichen rotationssymmetrisches Teil kann dabei lediglich durch einen Umformschritt erfol gen. Alternativ bevorzugt können jedoch auch mehrere Umform schritte in dem Herstellungsverfahren vorgenommen werden. Hierbei ist es bevorzugt, wenn jeder dieser Umformschritte unter der Verwendung eines erfindungsgemäßen modula ren Umformwerkzeugs erfolgt. Nach oder vor dem Umformen des Werkstückroh lings können auch noch weitere Bearbeitungsschritte vom Herstellungsverfahren umfasst sein, wie z.B. ein Nachschneiden und/oder Rollen eines Gewindes und/o der das Aufträgen von Schmierstoffen, um das Umformen des Werkstückrohlings zu vereinfachen.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Relation zu den Figuren. Es zeigen: Figur 1 einen Schnitt durch ein modulares Umformwerkzeug in Form einer Mat rize;
Figur 2 einen Schnitt durch ein modulares Umformwerkzeug in Form eines Stempels und
Figur 3 einen modularen Umformwerkzeugsatz.
In der Figur 1 ist ein modulares Umformwerkzeug 1 gezeigt, welches eine Matrize 3 ist. Das Umformwerkzeug 1 erstreckt sich entlang der Längserstreckungsrich tung L, wobei radial wegweisend von dieser Längserstreckungsrichtung L sich die Radialrichtung R erstreckt. Das Umformwerkzeug 1 umfasst sowohl eine Werk zeugaufnahme 60 als auch zahlreiche Primärwerkzeuge 10 und Armierungsrohre 30. Zusätzlich verfügt das Umformwerkzeug 1 auch noch über zwei Hilfswerk zeuge 50. Eines der Hilfswerkzeuge 50 bildet durch eine seiner Deckflächen 56 zumindest teilweise ein distales Ende des Umformwerkzeugs 1 entlang der Längserstreckungsrichtung L aus. Die Werkzeugaufnahme 60 weist eine innere Mantelfläche auf, welche eine Presspassung mit den Außenmantelflächen 34 der außenliegenden Armierungsrohe 30 ausbildet. Die Hilfswerkzeuge 50 und deren Umlauffläche 54 weisen hingegen Spielpassungen gegenüber der Werkzeugauf nahme 60 bzw. der inneren Mantelfläche der Werkzeugaufnahme 60 auf. Die Ar mierungsrohre 30 sind jeweils über deren innere Mantelfläche 32 und über die äu ßere Mantelfläche 34 über eine Presspassung mechanisch örtlich festgelegt, so- dass diese Presspassung einer Verlagerung in Längserstreckungsrichtung L ent gegenwirkt. Die der Längserstreckungsrichtung L am nächsten liegenden Armie rungsrohre 30 in Radialrichtung R bzw. die zentralen Armierungsrohre 30 um schließen dabei zumindest teilweise jeweils ein Hilfswerkzeug 50. Diese Hilfswerk zeuge 50 sind über deren Mantelfläche 14 in die Innenmantelfläche 32 des nächstliegenden zentralen Armierungsrohrs 30 eingepresst. Hierdurch kann eine Fixierung jedes Primärwerkzeugs 10 in Radialrichtung R und zumindest teilweise auch in Längserstreckungsrichtung L erreicht werden. Die Stirnflächen 16 der Pri- märwerkzeuge 10 bilden jeweils in positive und/oder negative Längserstreckungs- richtung L die distalen Enden der Primärwerkzeuge 10 aus. Diese Stirnflächen 16 können in einem montierten Zustand, wie er in Figur 1 dargestellt ist, entweder kontaktfrei angeordnet sein oder können kontaktierend mit einem Hilfswerkzeug 50 und/oder einer weiteren Stirnfläche 16 eines Primärwerkzeugs 10 kontaktie rend angeordnet sein, wobei die kontaktfreien Stirnflächen 16 insbesondere ein distales Ende des Umformwerkzeugs 1 ausbilden. Radial nach innen in Radialrich tung R bilden die Primärwerkzeuge 10 jeweils eine Werkstückbearbeitungsfläche 12 aus. Das Primärwerkzeug 10 kann insbesondere aus einem Hartmetall ausge bildet sein, wobei die Armierungsrohre 30 und/oder die Hilfswerkzeuge 50 aus Wälzlagerstahl ausgebildet sein können. Wie der Figur 1 entnehmbar - bilden die Primärwerkzeuge 10 und die Armierungsrohre 30 über die kontaktierenden Man telflächen 14 der Primärwerkzeuge 10 und die Innenmantelflächen 32 der Armie rungsrohre jeweils eine Pressverbindung zu einander aus. Die Hilfswerkzeuge 50 hingegen weisen keinerlei Presspassung auf, sodass diese in Längserstreckungs richtung L in keiner Weise durch eine Presspassung gehalten sind. Vielmehr ist zwischen der Umlauffläche 54 des Hilfswerkzeugs 50 und der Werkzeugaufnahme 60 eine Spielpassung vorhanden.
In der Figur 2 ist ein modulares Umformwerkzeug 1 in Form eines Stempels 2 ge zeigt. Der Stempel 2 verfügt über ein Primärwerkzeug 10, welches von den Armie rungsrohren 30 umschlossen ist. Die Armierungsrohre 30 weisen dabei in Radial richtung R nach innen jeweils eine Innenmantelfläche 32 auf, welche mit der be nachbarten bzw. nächstliegenden Fläche eine Presspassung ausbildet. Neben den Armierungsrohren 30 und dem Primärwerkzeug 10 verfügt der Stempel 2 auch noch über einige Hilfswerkzeuge 50, welche zur formschlüssigen Abstützung der Primärwerkzeuge 10 und der Armierungsrohre 30 in Richtung der Längserstre ckungsrichtung L dienen. Diese Hilfswerkzeuge 50 verfügen jeweils über eine Um lauffläche 54, welche das jeweilige Hilfswerkzeug 50 in Radialrichtung R begren zen. Diese Umlaufflächen 54 weisen dabei jeweils zu ihrem äußeren Umgebungs- bzw. Kontaktpartner in Radialrichtung R eine Spielpassung auf. Neben den Pri märwerkzeugen 10, den Hilfswerkzeugen 50 und den Armierungsrohren 30 weist der Stempel 2 auch eine Verschlussschraube 70 auf, welche ein distales Ende des Stempels 2 entlang der Längserstreckungsrichtung L ausbildet. Die Ver schlussschraube 70 verfügt über einen Gewindeabschnitt 72, welcher einen nomi nalen Durchmesser aufweist, der größer ist als die maximale Abmessung aller Ar mierungsrohre 30 des Stempels 2.
In der Figur 3 ist ein Umformwerkzeugsatz gezeigt, welcher ein Umformwerkzeug 1 in Form eines Stempels 2 und eine Umformwerkzeug 1 in Form einer Matrize 3 umfasst. Der in der Figur 3 dargestellte Stempel 2 und die dargestellte Matrize 3 können dabei jeweils dem Stempel 2 aus der Figur 2 und der Matrize 3 aus der Fi gur 1 entsprechen. Während eines Umformvorgangs eines umzuformenden Werk stücks mittels des Umformwerkzeugsatzes kann der Stempel 2 in Relation zur Matrize 3 entlang der Längserstreckungsrichtung L bewegt werden, umso ein Um formen des Werkstücks zu erreichen. Hierzu kann insbesondere der Freiraum F innerhalb des Stempels 2 dazu genutzt werden, den Kopf eines Bolzens oder ei ner Schraube zu formen bzw. auszubilden. In anderen Worten kann durch eine Verlagerung eines Teils des Werkstoffs des Werkstücks innerhalb des Freiraums F und/oder in den Freiraum F der Kopf des Werkstücks, insbesondere der einer Schraube und/oder eines Bolzens, geschaffen werden. Die Primärwerkzeuge 10 dienen ebenfalls dazu, die Ausgestaltung des Werkstücks zu erreichen, wie bei spielsweise ein Gewinde und/oder einen Kopf und/oder einen Schaft eines im We sentlichen rotationssymmetrischen Bauteils. Die Hilfswerkzeuge 50 sind dabei über ihre Umlauffläche 54 jeweils derart angeordnet, dass diese in Radialrichtung R eine Spielpassung aufweisen.
Bezugszeichenliste:
1 - Umformwerkzeug
2 - Stempel
3 - Matrize
10 - Primärwerkzeug
12 - Werkstückbearbeitungsfläche 14 - Mantelfläche
16 - Stirnfläche
30 - Armierungsrohr
32 - Innenmantelfläche
34 - Außenmantelfläche
50 - Hilfswerkzeug
54 - Umlauffläche
56 - Deckfläche
60 - Werkzeugaufnahme
70 - Verschlussschraube
72 - Gewindeabschnitt der Verschlussschraube
F - Freiraum
L - Längserstreckungsrichtung
R - Radialrichtung

Claims

Ansprüche
1. Modulares Umformwerkzeug (1), insbesondere Presswerkzeug, bevorzugt zur Herstellung von im Wesentlichen rotationssymmetrischen Teilen, umfassend zumindest ein Primärwerkzeug (10), insbesondere ein Kern, zumindest ein Armierungsrohr (30) und zumindest ein Hilfswerkzeug (50), wobei sich das Umformwerkzeug (1) entlang einer Längserstreckungsrich tung (L) erstreckt, wobei das Primärwerkzeug (10) eine Werkstückbearbeitungsfläche (12), eine
Mantelfläche (14) und zwei Stirnflächen (16) aufweist, wobei die Werkstückbearbeitungsfläche (12) mit einem Werkstück kontaktiert oder dazu ausgelegt ist, mit einem Werkstück zu kontaktieren, wobei die Mantelfläche (14) das Primärwerkzeug (10) in eine Radialrichtung
(R) begrenzt, wobei die Stirnflächen (16) das Primärwerkzeug (10) in die Längserstre ckungsrichtung (L) begrenzen, wobei das Armierungsrohr (30) eine Innenmantelfläche (32) und eine Außen mantelfläche (34) aufweist, wobei das Primärwerkzeug (10) mittel und/oder unmittelbar über die Mantel fläche (14) in das Armierungsrohr (30) eingepresst ist, sodass das Primär werkzeug (10) gegenüber dem Armierungsrohr (30) in Radialrichtung (R) ge sichert ist, wobei die Innenmantelfläche (32) und die Außenmantelfläche (34) jeweils eine Presspassung aufweisen, wobei das Hilfswerkzeug (50) in die Längserstreckungsrichtung (L) durch Deckflächen (56) begrenzt ist, wobei das Hilfswerkzeug (50) in Radialrichtung (R) nach außen durch eine Umlauffläche (54) begrenzt ist, und wobei die Umlauffläche (54) in Radialrichtung (R) eine Spielpassung auf weist.
2. Modulares Umformwerkzeug (1 ) gemäß Anspruch 1 , wobei das Umformwerkzeug (1) eine äußere Werkzeugaufnahme (60) auf weist, wobei sämtliche Primärwerkzeuge (10), Armierungsrohre (30) und Hilfswerk zeuge (50) des Umformwerkzeugs (1) sich zumindest teilweise innerhalb der Werkzeugaufnahme (60) erstrecken.
3. Modulares Umformwerkzeug (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprü che, wobei zumindest eine Deckfläche (56) eines Hilfswerkzeugs (50) unmittelbar ein Armierungsrohr (30) und/oder ein Primärwerkzeug (10) kontaktiert.
4. Modulares Umformwerkzeug (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprü che, wobei zumindest eine Deckfläche (56) eines Hilfswerkzeugs (50) armierungs rohrkontaktfrei und/oder primärwerkzeugkontaktfrei ist.
5. Modulares Umformwerkzeug (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprü che, wobei die äußere Abmessung der Umlauffläche (54) zumindest eines Hilfs werkzeugs (50) im Wesentlichen der nominalen Abmessung der Außenman telfläche (34) eines Armierungsrohres (30) entspricht.
6. Modulares Umformwerkzeug (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprü che, wobei das Umformwerkzeug (1) eine Vielzahl von Armierungsrohren (30) aufweist, wobei die Armierungsrohre (30) das Primärwerkzeug (10), insbesondere alle Primärwerkzeuge (10), in Radialrichtung (R) umschließen.
7. Modulares Umformwerkzeug (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprü che, wobei zumindest eine Stirnfläche (16) eines Primärwerkzeugs (10), insbe sondere jedes Primärwerkszeugs (10), bündig in Längserstreckungsrichtung (L) mit einem Armierungsrohr (30) abschließt.
8. Modulares Umformwerkzeug (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprü che, wobei zumindest eine Stirnflächen (16) eines Primärwerkzeugs (10), insbe sondere jedes Primärwerkszeugs (10), bündig in Längserstreckungsrichtung (L) mit allen Armierungsrohr(en) (30) abschließt, welche das jeweilige Pri märwerkzeug (10) umgibt bzw. umgeben.
9. Modulares Umformwerkzeug (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprü che, wobei die Armierungsrohre (30) und/oder die Hilfswerkzeuge (50) aus Wälz lagerstahl ausgebildet sind.
10. Modulares Umformwerkzeug (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprü che, wobei die Armierungsrohre (30) derart ausgebildet sind, dass alle Armie rungsrohre (30) mit im Wesentlichen derselben äußeren Abmessung in Radi alrichtung (R) auch im Wesentlichen dieselbe innere Abmessung in Radial richtung (R) aufweisen.
11. Modulares Umformwerkzeug (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprü che, wobei zumindest die innenliegenden Armierungsrohre (30), bevorzugt alle Armierungsrohre (30), derart ausgebildet sind, dass das Verhältnis der inne ren Abmessung in Radialrichtung (R) zu der äußeren Abmessung in Radial richtung (R) in einem Bereich von 0,7 bis 0,98, bevorzugt in einem Bereich von 0,8 bis 0,97 und besonders bevorzugt in einem Bereich von 0,85 bis 0,95 liegt.
12. Modulares Umformwerkzeug (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprü che, wobei das modulare Umformwerkzeug (1) in Längserstreckungsrichtung (L) durch eine Verschlussschraube (70) begrenzt ist.
13. Modulares Umformwerkzeug (1 ) gemäß einem der vorhergehenden Ansprü che, wobei die Verschlussschraube (70) einen Gewindeabschnitt (72) aufweist, wobei der Gewindeabschnitt (72) einen nominalen Durchmesser aufweist, welcher zwischen einer inneren Abmessung und einer äußeren Abmessung eines Armierungsrohres (30) des Umformwerkzeugs (1) liegt.
14. Modularen Umformwerkzeugsatz umfassend zwei modulare Umformwerk zeug (1) gemäße einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das eine modulare Umformwerkzeug ein Stempel (2) ist, und wobei das zweite modulare Umformwerkzeug (1) eine Matrize (3) ist.
15. Verfahren zum Herstellen von im Wesentlichen rotationssymmetrischen Tei len umfassend die Schritte:
- Bereitstellen eines Werkstückrohlings und
- Umformen des Werkstückrohlings durch ein modulares Umformwerkzeug (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5519644Y2 (de) 1976-09-21 1980-05-10
JPS56136248A (en) * 1980-03-18 1981-10-24 Akio Tosa Finishing punch for bolt
JP3567264B2 (ja) * 1996-10-28 2004-09-22 愛三工業株式会社 チタン用熱間押出鍛造型
DE19804700A1 (de) * 1998-02-06 1999-08-19 Danfoss As Formwerkzeug
DE102004042706B3 (de) 2004-09-03 2006-03-09 Daimlerchrysler Ag Werkzeug zum Thixoschmieden
DE102014111724B4 (de) 2014-08-18 2016-03-03 Kamax Holding Gmbh & Co. Kg Matrizenmodulsatz für Presswerkzeuge zum Herstellen von Schrauben
CN104226706B (zh) * 2014-08-25 2016-04-20 中国航天科技集团公司长征机械厂 一种径向尺寸可微调的螺旋型弹性模座

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