WO1992006803A1 - Verfahren zur herstellung von gebilden mit rotationssymmetrischer konkaver oberfläche aus planblech und einrichtung zur durchführung des verfahrens - Google Patents

Verfahren zur herstellung von gebilden mit rotationssymmetrischer konkaver oberfläche aus planblech und einrichtung zur durchführung des verfahrens Download PDF

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WO1992006803A1
WO1992006803A1 PCT/HU1990/000068 HU9000068W WO9206803A1 WO 1992006803 A1 WO1992006803 A1 WO 1992006803A1 HU 9000068 W HU9000068 W HU 9000068W WO 9206803 A1 WO9206803 A1 WO 9206803A1
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arms
punch
sheet metal
stamp
depression
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PCT/HU1990/000068
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Inventor
Béla LADÁNYI-TURÓCZY
István MOSONI
István VIZI
Original Assignee
Finommechanikai Vállalat
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/14—Spinning
    • B21D22/18—Spinning using tools guided to produce the required profile
    • B21D22/185—Spinning using tools guided to produce the required profile making domed objects

Definitions

  • the invention relates to a method for producing rotationally symmetrical structures with a concave surface made of flat sheet metal and a device for carrying out the method.
  • the starting sheet in a liquid is pressed by an explosive charge into the shaped body machined to the desired shape, the compressive force being generated by the shock wave caused by the explosive charge.
  • This method is small, rooms and equipment are required in particular for its use, and so the method is only economical in the case of bulky products which are manufactured in single or small series.
  • a high degree of dimensional accuracy can be achieved with the rolling process, in which the correspondingly clamped sheet from the outside, i.e. is rolled from the curved side onto one of the hollow curved (concave) side appropriately designed stamp.
  • the edge of the plane sheet is held and pressed between a hollow-arched (concave) shape which is designed in accordance with the desired rotation surface and a likewise-shaped arched (convex) punch.
  • a hollow-arched (concave) shape which is designed in accordance with the desired rotation surface and a likewise-shaped arched (convex) punch.
  • Such a method describes e.g. the SE 451.365. Pressing is one of the most common sheet metal working methods and enables productive production.
  • this method is not suitable for the production of precisely shaped surfaces with fittings.
  • production is not carried out using the conventional pressing method, since the geometrical accuracy prescribed for the mirror cannot be maintained with this.
  • the aim of the invention is to develop a method and the device implementing it, which, while maintaining the advantages of pressing, enable a high degree of dimensional accuracy and a corresponding surface quality to be achieved.
  • the realization that the deformation of the sheet metal clamped between the tools machined precisely to the desired shape has to be analyzed in more detail to solve the problem.
  • the central part When the punch penetrates, the central part first bulges out, corresponding to the final curvature, and when the punch is then pressed in more in the axial direction, the deformation of the lateral surfaces tensions. the bulge already formed in the center against the shape.
  • This voltage inhibits the arched middle part and on the extending from the central bulge in the lateral direction part of the sheet acts blechge- directed force, as this sheet portion is fixed rigidly held by the ring-shaped pressed- ⁇ part of the punch.
  • the sheet is compressed, which is then flattened in the course of a further deformation.
  • the twisted parts are centered relative to one another.
  • the device suitable for realizing the method contains a molded body which has a rotationally symmetrical depression, a sheet metal holder ring which holds down the sheet to be placed thereon and a stamp which consists of a plurality of radially arranged punch arms, the profile of which conforms to the profile of the depression of the molded body fits, but has a lower curvature in the central area than the recess.
  • pressure inserts determining the active surface of the stamp are attached to the stamp arms.
  • the punch arms are each mounted on an axis and have a contour line running on it and circulating on it and forming the profile mentioned.
  • stamp arms connect to the stamp body.
  • a guide bushing adjoins the molded body, on which rollers centering the punch body are arranged.
  • the shaped body and, if appropriate, the punch arms are formed from a plurality of parts which are concentrically connected to one another.
  • FIG. 1 shows the diagram of the device according to the invention
  • FIG. 2 shows the profile diagram of the molded body and the stamp
  • FIG. 3 shows the sectional drawing of the stamp arm designed as a roller
  • FIG. 4 shows the sectional drawing of a multi-part molded body.
  • the tool arrangement shown in FIG. 1 consists of two main parts, the first part forms the rotating surface to be produced, that is to say, for the sake of simplicity, a molded body 1 corresponding to the shape of a paraboloid surface.
  • the molded body 1 has a central bore 2 and an edge 3.
  • the sheet metal 4 to be machined lies on the edge 3 of the molded body 1 forming a flat surface, and the pressing force required for holding the position is exerted by a sheet metal holder ring 5.
  • the sheet metal holder ring 5 is surrounded from the outside by a guide bush 6 and the pressure force is transmitted through the shoulder of the guide bush 6.
  • Several centering rollers 7 protrude from the cylindrical inner surface of the guide bush 6.
  • the guide bush 6 is pressed against the molded body 1 by means of a press bandage (not shown in the figure) and the edge of the sheet 4 is held in place with this force.
  • the tool has a movable part which is guided coaxially in the axial direction with the molded body 1 and which carries stamp arms 9 mounted on a stamp body 8.
  • the plunger arms 9 are arranged radially in a circular division that is uniform to one another, their outer surface has an arched, arched configuration and the curvature of this surface is smaller than the curvature of the concave surface of the surface in accordance with the principle according to the invention Shaped body 1.
  • the number of punch arms 9 is four and of these only one pair can be seen in FIG. 1.
  • the number of punch arms 9 can also be selected depending on the thickness of the sheet 4, the extent of the deformation, and the dimensions of the rotating body to be produced, although the use of 3-10 arms is advantageous.
  • a circular symmetrical insert element 8 made of plastic, on which the stamp arms 9 are supported.
  • a guide shaft 10 is connected to the punch body 8 and is guided through the central bore of the sheet 4 and the bore 2 of the molded body 1.
  • a guide bore formed in a frame 11 schematically shown behind the molded body 1 ensures its guidance.
  • the actual printing surface is formed by printing inserts 12 attached to the stamp arms 9 and made of a correspondingly tough-elastic material.
  • the printing inserts 12 can be made, for example, of textile bakelite, polyamide or similar plastic. An alternative possibility is the use of much harder pressure inserts 12 (for example hardened steel) than the sheet 4.
  • the movable part is connected to a rotary and feed mechanism, not shown in the figure. In the course of the machining, the movable part is moved in the direction of the molded body 1 during the rotation.
  • the centered guide is secured by the shaft 10.
  • the outer guide jacket of the punch body 8 is continuously held in a central position by the centering rollers 7 of the guide bush 6 during machining, this guide reducing the stress on the guide shaft 10 and the risk of bending.
  • the print inserts 12 of the stamp arms 9 arrive first mi. In the middle section (area) of the sheet metal 4 in contact and under the influence of the pressure force securing the feed, the sheet metal 4 assumes the shape corresponding to the rotational surface determined by the pressure inserts 12.
  • the up This shape continues during the feed and the radial expansion of the deformed surface grows.
  • the continuous, drawn-out line 13 sketched in FIG. 2 indicates the profile curve of the concave surface of the molded body 1. If the thickness of the sheet 4 is taken into account, the line 14 indicates the profile of the rotational surface determined by the pressure inserts 12, in the position in which the pressure inserts 12 have already largely penetrated into the molded body 1 and another because of the thickness of the sheet 4 Feed is no longer possible. The impact occurs in the edge areas and here the distance between lines 13 and 14 corresponds exactly to the thickness of the sheet 4.
  • the broken line 15 indicates the arc drawn from line 13 exactly at a distance corresponding to the sheet thickness.
  • the curvature or curvature of the line 14 is smaller and therefore a deviation can be found in comparison to the theoretical adaptation line 15, the extent of which increases in the direction of the center point.
  • the maximum deviation d was identified in FIG. 2.
  • a further feature of the method according to the invention is that it results in an extraordinarily high-quality surface finish, the shape of the surfaces of the shape-determining surfaces being passive, the sheet 4 not twisting in comparison, whereas the poor-quality design of the stamp A correspondingly elastic connection is secured in the beginning and in the middle section of the processing.
  • FIG. 3 shows the design of the stamp arm 9 from three adjoining rollers 17, 18, 19 arranged on a common axis 16, the roller profile corresponding to the line 14 shown in FIG.
  • the ends of the axle 16 carrying the rollers are attached to the stamp body 8 in a corresponding manner.
  • the number of rollers can of course be increased, but the essential condition is that the rollers must not have any axial play.
  • the distance a can be chosen to be equal to or slightly larger than the radius of the shaft 10.
  • the tooling costs can be significantly reduced if the molded body 1 is also formed from a plurality of adjoining parts, as can be seen in FIG. 4.
  • the molded body 1 sketched here consists of the rings la, lb and 1c. If only the ring 1a is used, a parabola or another surface of revolution with the same focal distance but with a smaller diameter can be produced, the area being able to be increased with the use of the second lb and the third lc ring.
  • the stamp can also be used in a step version if the rollers on the stamp arms are in a given position. compilation.
  • the advantage of the stepped design is that with the help of a single pressing tool and a single set-up, large surfaces of revolution can be produced according to the respective requirements.
  • the molded body 1 and the sheet 4 connected to it together form the fixed part and the stamp body 8 with the stamp arms 9 and pressure inserts 12 attached to it form the rotating movable part. It is easy to see that the fixed and moving parts can be interchanged and, moreover, the axial feed can also be made independent of the rotary movement, so that one part rotates when the axial position is fixed and the other in the axial direction can move on.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)

Abstract

Verfahren zur Herstellung von Gebilden mit rotationssymmetrischer konkaver Oberfläche aus Planblech, bei dem das Blech an den Rand (3) eines über eine der gewünschten Fläche entsprechende konkave Vertiefung verfügenden Formkörper (1) gepresst und von der der Vertiefung des Formkörpers (1) entgegengesetzten Seite mit einem eine der genannten konkaven Vertiefung entsprechende Form auszuweisenden Stempel in axiale Richtung gepresst wird. Beim Pressen wird ein über mehrere Stempelarme (9) verfügender Stempel benutzt, wobei das Profil der Stempelarme (9) eine geringere Wölbung, als die Vertiefung des Formkörpers (1) aufweist. Im Verlaufe der in axialer Richtung erfolgenden Bewegung werden der Formkörper (1) sowie der über mehrere Stempelarme (9) verfügende Stempel relativ zueinander verdreht. Die Einrichtung enthält den Formkörper (1), den Blechhalterring (5) und den Stempel mit den Stempelarmen (9).

Description

VERFAHREN ZUR HERSTELLULNG VON GEBILDEN MIT ROTATIONS- SYMMETRISCHER KONKAVER OBERFLÄCHE AUS PLANBLECH UND EIN¬
« RICHTUNG ZUR DURCHFÜHRUNG DES VERFAHRENS f
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von rotationssymetrischen Gebilden mit konkaver Oberfläche aus Planblech und Einrichtung zur Durchführung des Ver- 5 fahrens.
Es sind bereits zahlreiche Verfahren zur Herstellung von rotationssymetrischen Gebilden mit konkaver Oberfläche z.B. von Parabolantennenspiegeln, Rückstrahlerreflektoren bekannt.
10 Bei dem einen bekannten Verfahren sind das Ausgangs¬ blech in einer Flüssigkeit durch eine Sprengladung in den auf die gewünschte Form bearbeiteten Formkörper gepresst, wobei die Druckkraft durch die durch die Sprengladung her¬ vorgerufene Stosswelle erzeugt wird. Die Produktivität
15 dieses Verfahrens ist gering, zu seinem Einsatz sind spe¬ ziell Räume und Ausrüstungen erforderlich und so ist das Verfahren nur im Falle von sperrigeren und in Einzel- oder Kleinserienfertigung hergestellten Produkten wirtschaft¬ lich.
20 Eine hohe Formgenauigkeit kann mit dem Abwalzverfahren erreicht werden, bei dem das entsprechend eingespannte Blech von aussen, d.h. von der gewölbten Seite her auf einen der hohlgewölbten (konkaven) Seite eintsprechend ausgebildeten Stempel aufgewalzt wird. Die Deformation
25 hervorrufenden Rollen werden vom Mittelpunkt aus in radi¬ aler Richtung fortschreitend mit gegebener Kraft an das Blech gedrückt, wobei die Rollen des Blech deformieren und auf die innere Form "bügeln". Die Rollenoberfläche rollt nicht nur auf der Blechoberfläche, sondern gleitet auch in
30 seitlicher (lateraler) Richtung. Bei diesem Verfahren ist das die Rolle drehende und im Raum steuernde Werkzeug ausserordentlich kostenaufwendig, die Beanspruchung und der verschleiss der Rolle gross und die Herstellung des Profils beansprucht eine lange Zeitdauer.
Bei einem anderen bekannten Verfahren wird der Rand des Planbleches festgehalten und zwischen einer der gewün¬ schten Rotationsfläche entsprechend ausgebildeten hohlge- wölbten (konkaven) Form und einen genauso ausgebildeten ge¬ wölbten (konvexen) Stempel gepresst. Ein derartiges Ver¬ fahren beschreibt z.B. die SE 451.365.Das Pressen ist eine der am meisten verbreiteten Blechbearbeitungsmethoden und ermöglicht eine produktive Fertigung. Demgegenüber wurde jedoch in Erfahrung gebracht, dass sich diese Methode zur Herstellung von genau formgetreue Oberflächen aufweisenden formstücken nicht eignet. In der überwiegenden Mehrzahl der zur Zeit gebräuchlichen Para¬ bolspiegel wird nicht nach dem herkömmlichen Pressver- fahren gefertigt, da mit diesem die für den Spiegel vorge¬ schriebene geometrische Genauigkeit nicht eingehalten wer¬ den kann.
Werden die Genauigkeitsfehler analysiert, so ist zu erfahren, dass an einzelnen Abschnitten der so gepressten Flächen die Spuren einer erhöhten Zugbeanspruchung, an an¬ deren Abschnitten dagegen einer Druckbeanspruchung zu se¬ hen sind und das so gefertigte Formstück von der theoreti¬ schen Form abwechselnd in positiver und negativer Richtung abweicht. Ziel der Erfindung ist die Entwicklung eines Verfah¬ rens und der dieses verwirklichenden Einrichtung, die bei Beibehaltung der Vorteile des Pressens das Erreichen einer hohen Massgeneuigkeit und einer entsprechenden Oberflä¬ chengüte ermöglichen. Zur Lösung der gestellten Aufgabe führte die Erkennt¬ nis, dass dazu die Deformation des zwischen die genau auf die gewünschte Form bearbeiteten Werkezeuge gespannten Bleches näher analysiert werden muss. Beim Eindringen des Stempels kommt es zuerst zu einer Auswölbung des mittleren Teiles und zwar der endgültigen Wölbung entsprechend und wenn dann der Stempel in axialer Richtung stärker hinein¬ gedrückt wird, spannt die Deformation der seitlichen Flä- chen die im Zentrum bereits ausgebildete Wölbung gegen die Form. Diese Spannung hemmt den gewölbten mittleren Teil und auf den sich von der zentralen Wölbung in seitlicher Richtung erstreckenden Teil des Bleches wirkt ein blechge- richtete Kraft, da dieser Blechabschnitt durch den ring¬ förmig aufgepressten Teil des Stempels starr festegehalten wird. Infolge der hier dargelegten Krafteinwirkung kommt es zu einer Verdrückung des Bleches, die dann im Zuge einer weiteren Deformation plattgedrückt wird. Wenn dann beide Werkzeuge ihre endgültige Position erreichen, beste¬ hen im Blech sehr grosse Spannungen und beim Öffnen der Werkzeughälften "erinnert sich"- das Blech an die Deforma¬ tion und der sogenannte "s-förmige Fehler" kommt zustande. Dieser Fehler ist erfindungsgemäss auf diese Weise zu eliminieren, dass während der Deformation die Verdrückung des Bleches verhindert werden muss. Weist der die eine Seite des Bleches drückenden gewölbte Stempel eine im Ver¬ gleich zu der sich an die andere Blechseite anschliessen- den und das endgültige Profil bestimmenden Form eine ge- ringere Wölbung auf, so muss eine derartige optimale Form existieren, bei welcher das Blech während der Bearbeitung zufolge der durch die Deformation des äussersten Ab¬ schnittes ausgelöste Krafteinwirkung "von sich selbst" an die Form gepresst wird und deren Gestalt aufnimmt, wobei das Blech an seinem zentralen Abschnitt mit dem Stempel überhaupt nicht mehr in Berührung kommt.
Im Ergebnis der Erfindung wurde ein Verfahren zur Her¬ stellung von rotationssymmetrischen Gebilden mit konkaver Oberfläche aus Planblech entwickelt, in dessen Verlaufe das Blech an den Rand eines über eine der gewünschten Oberfläche entsprechende konkave Vertiefung verfügenden Formkörpers gepresst und hiernach das Blech von der der Vertiefung des Formkörpers entgegengesetzten Seite mit einem eine der genannten konkaven Vertiefung entspre- chende Form aufweisenden Stempel -in axialer Richtung ge¬ drückt wird und erfindungsgemäss ein über mehrere Stempel¬ arme verfügender Stempel benutzt wird, wobei das Profil der Stempelarme eine geringen Wölbung als die Vertiefung des Formkörpers aufweist und der Formkörper sowie der über mehrere Stempelarme verfügende Stempel im Verlaufe der axialen Bewegung relativ zueinander gedreht werden.
Nach einer vorteilhaften Verwirklichungsart des Ver- fahrens werden die verdrehten Teile zueinander zentriert.
Die zur Verwirklichung des Verfahrens geeignete Ein¬ richtung enthält einen über eine rotationssymmetrische Vertiefung verfügenden Formkörper, einen das auf diese aufzusetzende Blech niederhaltenden Blechhalterring und einen Stempel, der aus mehreren radial angeordneten Stem¬ pelarmen besteht, deren Profil sich an das Profil der Ver¬ tiefung des Formkörpers passt, jedoch in mittleren Bereich eine geringere Wölbung als die Vertiefung aufweist.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform sind an den Stempelarmen die aktive Oberfläche des Stempels bestim¬ mende Druckeinsätze befestigt.
Bei einer anderen vorteilhaften ausführungsform sind die Stempelarme an je eine achse montierte und auf dieser zum Umlauf geführte, das genannte Profil bildene Kontur- linien aufweisende Rolle.
Hinsichtlich der konstruktiven Ausgestaltung ist es von vorteil, wenn sich die Stempelarme an den Stempelkör¬ per anschliessen.
Im Interesse der Zentrierung ist es zweckdientlieh, wenn sich an den Formkörper eine Führungsbuchse an- schliesst, an der den Stempelkörper zentrierende Rollen angeordnet sind.
Zur Herstellung von Profilen unterschiedlicher Ab¬ messungen ist es vorteilhaft, wenn der Formkörper und ge-** gebenenfalls die Stempelarme aus mehreren sich konzen¬ trisch aneinander anschliessenden Teilen ausgebildet sind.
Mittels der erfindungsge ässen Lösung können ausser- ordentlich hohe Massgenauigkeit aufweisende und formtreue Porfile angefertigt werden, wobei der Leistungsbedarf des Verfahrens gering und seine Produktivität günstig ist. Neben der hohen Formtreue werden blanke kratzerfreie Ober¬ flächen erhalten.
Die erfindungsgemässe Ausführungslösung wird im wei- teren anhand eines Ausführungsbeispiels aufgrund von Zeichnungen ausführlicher beschrieben. Auf der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 das Schema der erfindungsgemässen Einrichtung, Fig. 2 das Profildiagramm des Formkörpers und des Stempels, Fig. 3 die Schnittzeichnung des als Rolle ausgeführ¬ ten Stempelarmes und Fig. 4 die schnittzeichnung eines mehrteiligen Form¬ körpers.
Die in Fig. 1 verausschaulichte Werkzeuganordnung besteht aus zwei Hauptteilen, den ersten Teil bildet die herzustellende Rotationsfläche, d.h. ein im weiteren der Einfachheit halber eine der Form einer Paraboloidflache entsprechende konkave innere Fläche aufweisender Formkör¬ per 1.. Der Formkörper l besitzt eine zentrale Bohrung 2 und einen Rand 3. Das zu bearbeitende Blech 4 liegt auf dem eine Planfläche bildenden Rand 3 des Formkörpers 1 auf und die zur Positionshaltung erforderliche Presskraft wird durch einen Blechhalterring 5 ausgeübt. Der Blechhalter¬ ring 5 wird von aussen durch eine Führungsbuchse 6 umgeben und die Druckkraft wird durch die Schulter der Führungs¬ buchse 6 übertragen. Aus der zylindrischen Innenfläche der Führungsbuchse 6 stehen mehrere Zentrierrollen 7 hervor. Während der Bearbeitung wird die Führungsbuchse 6 mittels einer in der Figur nicht dargestellten Pressbandage an den Formkörper 1 gedrückt und der Rand des Bleches 4 mit die¬ ser Kraft festgehalten. Das Werkzeug hat einen mit dem Formkörper 1 koaxialen in axialer Richtung geführten beweglichen Teil, der an einen Stempelkörper 8 montierte Stempelarme 9 trägt. Die Stempelarme 9 sind radial in einer zueinander gleichmässi- gen Kreisteilung angeordnet, ihre Aussenflache verfügt über eine gewölbte bogenförmige Ausbildung und die Wölbung dieser Fläche ist im Einklang mit dem erfindungsgemässen Prinzip kleiner als die Wölbung der konkaven Fläche des Formkörpers 1. Im Beispielsfalle beträgt die Zahl der Stempelarme 9 vier und von diesen ist in Fig. 1 nur das eine Paar zu sehen. Die Zahl der Stempelarme 9 kann in Abhängigkeit von der Stärke des Bleches 4, dem Ausmass der Deformation, weiterhin der Abmessungen des herzustellenden Rotationskörpers gewählt werden, wobei jedoch die Verwen¬ dung von 3-10 Armen vorteilhaft ist. Zwischen dem Stempel¬ körper 8 und den Stempelarmen 9 ist ein aus Kunststoff ge¬ fertigteskreissymmetrischesEinsatzelement8avorgesehen, auf dem die Stempelarme 9 abgestützt sind. An dem Stempel¬ körper 8 ist eine Führungswelle 10 angeschlossen, die durch die zentrale Bohrung des Bleches 4 und die Bohrung 2 des Formkörpers l geführt ist, für ihre Führung sorgt eine in einemhinter dem Formkörper 1 schematisch dargestellten Gerüst 11 ausgebildete Führungsbohrung. Die eigentliche Druckfläche bilden an den Stempelarmen 9 befestigte aus entsprechend zähemelastischem Werkstoff gefertigte Druck¬ einlagen 12. Die Druckeinlagen 12 können z.B. aus Textil- bakelit, Polyamid oder ähnlichem Kunststoff hergestellt werden. Eine alternative Möglichkeit ist die Verwendung von wesentlich härteren Druckeinlagen 12 (z.B. gehärteter Stahl) als das Blech 4.
Der bewegliche Teil ist mit einem in der Fig. nicht dargestellten Dreh- und Vorschubmechanismus verbunden. Im Verlaufe der Bearbeitung wird der bewegliche Teil während der Drehung in Richtung zum Formkörper 1 verscho¬ ben. Die zentrierte Führung wird durch die Welle 10 ge¬ sichert. Bei Bearbeitung grösserer Durchmesser aufweisen¬ der Gebilde wird der äussere Führungsmantel des Stempel- körpers 8 durch die Zentrierrollen 7 der Führungsbuchse 6 während der Bearbeitung durchgehend in zentraler Stellung gehalten, wobei diese Führung die Beanspruchung der Füh¬ rungswelle 10 und die Ausbiegungsgefahr vermindert. Die Druckeinlagen 12 der Stempelarme 9 gelangen zuerst mi . em mittleren Abschnitt (Bereich) des Bleches 4 in Berührung und unter Einwirkung der den Vorschub sichernden Druck¬ kraft nimmt das Blech 4 die der durch die Druckeinlagen 12 bestimmten Rotationsfläche entsprechende Form an. Die Auf- nähme dieser Form wird während des Vorschubes fortgesetzt und die radiale Ausweitung der deformierten Fläche wächst. Die in Fig. 2 skizzierte ununterbrochene, ausgezogene Li¬ nie 13 gibt die Profilkurve der konkaven Oberfläche des Formkörpers 1 an. Berücksichtigt man die Stärke des Bleches 4 so kennzeichnet die Linie 14 das Profil der durch die Druckeinlagen 12 bestimmten Rotationsfläche, und zwar in der Position, bei der die Druckeinlagen 12 bereits weitgehend in den Formkörper 1 eingedrungen sind und wegen der Stärke des Bleches 4 ein weiterer Vorschub nicht mehr möglich ist. Der Aufprall erfolgt in den Randbereichen und hier entspricht der Abstand der Linien 13 und 14 genau der Stärke des Bleches 4. Die unterbrochene Linie 15 kenn¬ zeichnet den von der Linie 13 genau in einem der Blechstärke entsprechenden Abstand gezogenen Bogen. Die Krümmung bzw. Wölbung der Linie 14 ist kleiner und deshalb ist im Vergleich zur theoretischen Anpassungslinie 15 eine Abweichung festzustellen, deren Ausmass in Richtung zum Mittelpunkt zunimmt. Die maximale Abweichung d wurde in Fig. 2 gekennzeichnet. Das Ausmass der Unterschneidung richtet sich nach dem Werkstoff des Bleches 4, weiterhin nach dem Verhältnis F/D (Fokus/Durchmesser) der Rotations¬ fläche und kann auf dem Erfahrungswege bestimmt werden. Sein kennzeichnender Wert beträgt bei einem 1 mm starken weichen Blech AI 99,5; einem Verhältnis F/D = 0,38 und D = 1,5 erfahrungsgemäss 3 mm, bei einer Blechεtärke von 2,5 mm hingegen 5 mm.
Im Verlaufe des Einpressens der äusseren Abschnitte bzw. Bereiche des Bleches 4 bewegt sich der mittlere Be- reich des Bleches 4 immer weiter in Richtung des Form¬ körpers 1 und drücht (spannt) sich an dessen hohlgewölbte Oberfläche. Durch Unterschneidung der Druckfläche wird erreicht, dass auf den inneren und mittleren Bereich des Bleches 4 die die Verdrückung des Bleches hervorrufenden ihre Richtung wechselweise ändernden Kräfte (Zug- und Druckkräfte) nicht einwirken und auf das Blechmaterial die die Elastizitätsgrenze überschreitende Beanspruchung ein¬ wirkt, wenn es die durch den Formkörper 1 bestimmte Form annimmt, so dass nach Schwinden der Krafteinwirkung das Blech 4 die angenommene Form genau beibehält.
Ein weiteres Merkmal des erfindungsgemässen Verfahrens ist, dass es eine ausserordentlich hochwertige Oberflä- chengüte ergibt, wobei von den die form bestimmenden Flächen die Rolle des Formkörpers 1 passiv ist, das Blech 4 sich im Vergleich dazu nicht verdreht, wogegen durch die ehrarmige Ausführung des Stempels im Anfang und im mitt¬ leren Abschnitt der Bearbeitung ein entsprechend elasti- scher Anschluss gesichert wird.
Um die aus der gleitenden Reibung zwischen der Blech¬ oberfläche und dem Stempelarm 9 sich eventuell ergebenden Probleme auszuschliessen und den Leistungsbedarf der Bear¬ beitung zu vermindern, besteht auch eine Möglichkeit zur rollenförmigen Ausführung der Stempelarme 9.
In Fig. 3 ist die Ausführung des Stempelarmes 9 aus drei sich aneinander anschliessenden an einer gemeinsamen Achse 16 angeordneten Rollen 17, 18, 19 dargestellt, wobei das Rollenprofil der in Fig.2 dargestellten Linie 14 ent- spricht. Die Enden der die Rollen tragenden Achse 16 sind auf eine entsprechende Weise an den Stempelkörper 8 befe¬ stigt. Die Zahl der Rollen kann natürlich erhöht werden, wobei jedoch die wesentliche Bedingung besteht, dass die Rollen über kein axiales Spiel verfügen dürfen. Der Ab- stand a kann gleich oder etwas grösser als der Radius der Welle 10 gewählt werden.
Die Werkzeugbestückskosten können wesentlich vermin¬ dert werden, wenn der Formkörper 1 ebenfalls aus mehreren sich aneinander anschliessenden Teilen ausgebildet wird, wie dies in Fig. 4 festzustellen ist. Der hier skizzierte Formkörper 1 besteht aus den Ringen la, lb und 1c. Wird nur der Ring la verwendet, so kann eine Parabel oder eine andere Rotationsfläche mit dem gleichen Fokusabstand je¬ doch mit einemgeringeren Durchmesser hergestelltwerden, wobei die Fläche mit dem Einsatz des zweiten lb und des dritten lc Ringes erhöht werden kann. In ähnlicher Weise kann auch der Stempel in Stufenausführung eingesetzt wer¬ den, wenn die Rollen an den Stempelarmen in gegebener Zu- sammenstellung zum Einsatz gelangen. Vorteil der stufen¬ förmigen Ausbildung ist, dass mit Hilfe eines einzigen Presswerkzeuges und eines einzigen Gerüstet den jeweiligen Forderungen entsprechend grosse Rotationsflächen herge- stellt werden können.
Obwohl in der Zeichnung die Anordnung mit einer waage¬ rechten Welle dargestellt wurde, ist leicht einzusehen, dass eine senkrechte Wellenanordnung genauso verwendet werden kann, wobei der grösste Formkörper 1 auch im Boden befestigt und sogar aus mehreren Stahlbetonringen ausge¬ führt werden kann.
Bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform bilden der Formkörper 1 und das an diesen angeschlossenen Blech 4 zusammen den feststehenden Teil und der Stempel- körper 8 mit den daran befestigten Stempelarmen 9 und Druckeinlagen 12 den umlaufenden beweglichen Teil. Es ist leicht einzusehen, dass die feststehenden und sich bewe¬ genden Teile vertauscht werden können und darüberhinaus- gehend auch der axiale Vorschub von der Drehbewegung unab- hängig gemacht werden kann, sodass der eine Teil bei fixierter axialer Position umlaufen und der andere in axialer Richtung sich weiter bewegen kann.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Herstellung von Gebilden mit rota¬ tionssymmetrischer konkaver Oberfläche aus Planblech, in dessen Verlaufe das Blech an den Rand (3) eines über eine der gewünschten Fläche entsprechende konkave Vertiefung verfügenden Formkörper (1) gepresst und dann das Blech (4) von der der Vertiefung des Formkörpers (1) entgegengesetz¬ ten Seite mit einem eine der genannten konkaven Vertie¬ fung entsprechende Form aufweisenden Stempel in axiale Richtung gepresst wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein über mehrere Stempelarme (9) verfügender Stempel benutzt wird, wobei das Profil der Stempelarme (9) eine geringere Wölbung als die Vertiefung des Formkörpers (1) aufweist und der Formkörper (1) sowie der über mehrere Stempel¬ arme (9) verfügende Stempel im Verlaufe der in axialer Richtung erfolgenden Bewegung relativ zueinander verdreht werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die verdrehten Teile während der axialen Bewegung im Vergleich zueinander zentriert werden.
3. Einrichtung zur Verwirklichung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, die einen über eine rotationssymmetri¬ sche Vertiefung verfügendem Formkörper (1) einen das auf diesen aufzusetzende Blech niederhaltenden Blechhalterring (5) und einen Stempel enthält, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempel mehrere in radialer Richtung angeordnete Stempelarme (9) enthält, deren Profil sich an die Vertie¬ fung des Formkörpers (1) anpasst, in seinem mittleren Be¬ reich jedoch eine kleinere Wölbung als diese aufweist.
4. Einrichtung nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass an den Stempelarmen (9) die aktive Fläche des Stem¬ pels bestimmende Druckeinlagen (12) befestigt sind.
5. Einrichtung nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass die Stempelarme auf je eine Achse (16) montierte und auf dieser zwecks Umlauf geführte das genannte Profil bil¬ dende Konturlinien aufweisende Rollen (17, 18, 19) sind.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3-5 dadurch gekennzeichnet, dass die Stempelarme (9) an dem Stempel¬ körper (8) angeschlossen sind.
7. Einrichtung nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass an dem Formkörper (1) eine Fuhrungsbuch.se (6) ange¬ schlossen ist, auf der den Stempelkörper (8) zentrierende Rollen (7) angeordnet sind.
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3-7 dadurch gekennzeichnet, dass der Formkörper (1) und gegebenenfalls die Stempelarme (9) aus mehreren konzentrisch aneinander angeschlossenen Teilen ausgebildet sind.
PCT/HU1990/000068 1990-10-11 1990-10-11 Verfahren zur herstellung von gebilden mit rotationssymmetrischer konkaver oberfläche aus planblech und einrichtung zur durchführung des verfahrens WO1992006803A1 (de)

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