WO2020165082A1 - Verfahren und vorrichtung zum axialen umformen eines rohres - Google Patents

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WO2020165082A1 PCT/EP2020/053307 EP2020053307W WO2020165082A1 WO 2020165082 A1 WO2020165082 A1 WO 2020165082A1 EP 2020053307 W EP2020053307 W EP 2020053307W WO 2020165082 A1 WO2020165082 A1 WO 2020165082A1
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mandrel
tube
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Uwe Steinmetz
Bernd Henrich
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Walter Henrich GmbH
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Definitions

  • a thick-thin tube with a constant inner bore can also be realized, in which only local undercuts are formed on the outside.
  • thick-thin pipes with a constant outer diameter, but with undercuts inside the pipe with, if desired, also different wall thicknesses can be formed.
  • the said undercuts are formed by the method of a tool pairing of die and mandrel, which is preset with regard to the annular gap, over a section of the free pipe section. The process of die and mandrel is carried out to form the undercuts according to the invention in the pulling direction, ie when the tool pairing moves towards a Umformein direction in which the die and the mandrel are slidably mounted and controlled.
  • the carriage 153 with the die 120 and the mandrel bar 113 with the mandrel 110 - electronically controlled - are moved independently of one another in the axial direction.
  • the die 120 is mounted in or on the displacement slide 153 so as to be displaceable in the axial direction with an axial play x. Your movement is limited by two stops 150-1 and 150-11 in the axial direction.
  • the die 120 When the slide 153 reaches the stop position shown in FIG. 17 on the clamping device 140, the die 120 remains, as stated, at its stop position 150-1 on the right. At the same time the mandrel 110 is due to the forced coupling with the carriage 153 - as well as during the entire previous pushing movement - offset to the left or leading with respect to the die 120. In order to achieve a change in the setting of the Ringspal tes to the minimum annular gap dmin in this situation, the direction of movement of the carriage 153 - and coupled with it the direction of movement of the dome 110 - is reversed from the pushing direction S to the pulling direction Z and the sliding carriage 153 moves together with the mandrel 110 initially a little in accordance with the axial play x in the axial direction.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Shaping Of Tube Ends By Bending Or Straightening (AREA)
  • Metal Extraction Processes (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum axialen Umformen eines Rohres (200) mit Hilfe eines in dem Rohr (200) geführten Doms (110) und einer an der Außenseite des Rohres (200) geführten ringförmigen Matrize (120). Zum Umformen des Rohres (200) ist es bekannt, dieses in einer Einspanneinrichtung (140) einzuspannen. Bekannt ist es auch, den Außendurchmesser des Rohres (200) über einem freien Abschnitt des Rohres (200) durch Verfahren der ringförmigen Matrize in einer Schubrichtung S zu reduzieren. Um bei dem so umgeformten Rohr (200) nicht nur ein axiales Abstrecken, sondern auch die Ausbildung von Hinterschneidungen (220, 240) an der Außenseite und im Inneren des Rohres (200) zu ermöglichen, sieht das erfindungsgemäße Verfahren weiterhin folgende Schritte vor: Umkehren der Bewegungsrichtung der Matrize (120) und des Doms (110) bei Erreichen einer Endposition aus der Schubrichtung in eine entgegengesetzte Zugrichtung Z. In einem ersten Einstellschritt werden sodann die Matrize (120) und der Dorn (110) relativ zueinander auf eine erste vorbestimmte Ringspalteinstellung hin verfahren und in einem nachfolgenden ersten Umformschritt werden die Matrize (120) und der Dorn (110) in der Zugrichtung Z unter Beibehaltung des voreingestellten Ringspaltes zum Umformen des Rohres (200) verfahren.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum axialen Umformen eines Rohres
Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 12 zum axialen Umformen eines Rohres mit Hilfe eines in dem Rohr geführten Domes und einer an der Außenseite des Rohres geführten ringförmigen Matrize.
Stand der Technik
Axialumformungen von Rohren sind seit Jahrzehnten in der Metallindustrie etab liert. Einzüge, Aufweitungen und Sonderkonturen, wie Verzahnungen, Vierkante usw. gehören zu den Standardanwendungen. Axialumformung bedeutet Ressour ceneffizienz, einen ununterbrochenen Faserverlauf, eine Kaltverfestigung des Rohrmaterials und eine gute Oberflächenqualität der umgeformten Bereiche. Haupteinsatzgebiet für die Axialumformung von Rohren ist die Produktion von Bauteilen für die Automobilindustrie und den allgemeinen Maschinenbau. Mit Hilfe von Axialumformungen lassen sich insbesondere auch Leichtbauteile einfach her steilen; deshalb kommt die Axialumformung auch bei aktuellen Themen wie der Elektromobilität oder der Reduzierung von C02-Ausstoß zum Tragen. Das Um formen erfolgt mit Hilfe eines in dem Rohr geführten Domes und einer an der Au ßenseite des Rohres geführten ringförmigen Matrize, deren Innendurchmesser in der Regel kleiner ist als der ursprüngliche Außendurchmesser des Rohres. Die Energie für die Umformarbeit wird sowohl durch hydraulische als auch durch elekt romechanische Systeme bereitgestellt.
Ein Unterfall der allgemeinen Rohrumformung ist das sogenannte axiale Abstre cken bzw. Abstreckziehen des Rohres; siehe dazu beispielweise das Fachbuch „Fertigungstechnik von Fritz Schulze, Springer Vieweg Verlag, 10. Auflage, Seite 445, Kapitel 5.4.3. Beim axialen Abstrecken wird der Ringspalt zwischen der Mat rize und dem Dorn typischerweise auf einen Abstand eingestellt, welcher kleiner als die ursprüngliche Wandstärke des umzuformenden Rohres ist. Die Werkzeug paarung Matrize und Dorn wird dann in axialer Richtung entlang des umzuformen den Rohres geführt und dabei wird die Wandstärke des Rohres entsprechend ver ringert.
Die Druckschriften DE 30 16 135 A1 , DE 30 21 481 A1 , DE 35 06 220 A1 und US 6 779 375 B1 offenbaren jeweils die Verfahrensschritte gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein Beispiel für eine Rohrumformung findet sich auch offenbart z. B. in der interna tionalen Patentanmeldung WO 2006/053590 A1. Beschrieben wird dort ein Ver fahren zum Fierstellen von Flohlwellen mit Endabschnitten von größerer Wand stärke und mit zumindest einem Zwischenabschnitt von reduzierter Wandstärke aus einem Rohr mit ursprünglich konstanter Wandstärke. Die Fierstellung erfolgt, indem zunächst ein Dorn mit über seiner Länge abgestuften Durchmesser in das umzuformende Rohr eingebracht wird und nachfolgend eine Ringmatrize von der Seite mit dem verjüngten Durchmesser des Doms her in Längsrichtung über das Rohr mit dem innenliegenden Dorn verfahren wird. Dabei wird zunächst der Au ßendurchmesser des ursprünglichen Rohres reduziert und gleichzeitig wird das verdrängte Material des Rohres in den Ringspalt zwischen der Ringmatrize und dem gestuften Dorn gedrückt. Aufgrund der Abstufung des Doms entstehen dabei gestufte Flinterschneidungen im Inneren des Rohres. Die auf diese Weise entste- hende Innenkontur des Rohres entspricht komplementär dem Profil des gestuften Doms. Über den abgestuften Bereichen des Doms entstehen auf diese Weise Hinterschneidungen im Inneren des Rohres, welche typischerweise eine größere Wandstärke aufweisen als das ursprüngliche Rohr. Wenn der Ringspalt zwischen der Matrize und dem Abschnitt des Doms mit dem größten Außendurchmesser kleiner ist als die ursprüngliche Wandstärke des Doms, so erfolgt in diesem Be reich ein Abstrecken des Rohres, bei dem die ursprüngliche Wandstärke auf eine geringere Wandstärke reduziert wird.
Nachteilig bei der aus der WO 2006 / 053590 A1 bekannten Vorgehensweise ist, dass die Ausbildung von Hinterschneidungen im Inneren des Rohres nur mit ein zelnen diskreten Wandstärken möglich ist, soweit dies durch die Abstufungen in dem Außendurchmesser des Doms vorgegeben wird. Außerdem ist die Ausbil dung einer Mehrzahl von Hinterschneidungen an der Außenseite in Längsrichtung des Rohres nicht möglich.
Rohre mit Hinterschneidungen an ihrer Inn- und Außenseite sind auch bekannt von einem Unternehmen„Schmittergroup“; siehe folgenden Link im Internet:
https://www.schmittergroup.de/de/produkte/details/rohre-mit-variabler- wanddicke.html .
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zu grunde, ein bekanntes Verfahren und eine bekannte Vorrichtung zum Umformen eines Rohres dahingehend weiterzubilden, dass eine Ausbildung von Hinter schneidungen sowohl im Inneren wie auch an der Außenseite des Rohres mit in Grenzen variabel einstellbarer Wandstärke möglich wird.
Diese Aufgabe wird durch das in Patentanspruch 1 beanspruchte Verfahren ge löst. Dieses ist dadurch gekennzeichnet, dass bei Erreichen einer Endposition der Matrize mit vorauseilendem Dorn folgende Schritte ausgeführt werden: Umkehren der Bewegungsrichtung der Matrize und des Doms aus der Schubrich tung in eine entgegengesetzte Zugrichtung; erster Einstellschritt: Verfahren der Matrize und des Doms relativ zueinander auf eine erste vorbestimmte Ringspalt einstellung; und erster Umformschritt: Verfahren der Matrize und des Doms in der Zugrichtung über einen ersten Teilabschnitt des freien Rohrabschnitts unter Bei behaltung der ersten vorbestimmten Ringspalteinstellung zum Umformen des Rohres.
Der erste sowie später eventuell folgende weitere Einstellschritte ermöglichen je weils ein Verfahren der Matrize und des Doms relativ zueinander und damit die variable Einstellung des Ringspaltes zwischen der Matrize und dem Dorn auf ein beliebiges - vorzugsweise maximal auf den ursprünglichen Außendurchmesser begrenztes - Maß. Durch das Vorhandensein von konischen Übergangsabschnit ten sowohl bei der ringförmigen Matrize wie auch bei dem Dorn sind aufgrund der variablen Einstellung des Ringspaltes Hinterschneidungen im Umformbereich des Rohres, insbesondere innerhalb der ursprünglichen Rohrwandstärke möglich. Je nachdem, ob sich die konischen Übergangsabschnitte auf das freie Ende des Rohres hin verjüngen oder aufweiten, sind die Hinterschneidungen im Innen- und / oder Außenbereich des Rohres möglich. Die Ausbildung von Hinterschneidungen im Inneren des Rohres und an der Außenseite des Rohres können in einem Ar beitsgang bei ein und demselben Rohr an jeweils unterschiedlichen Längsab schnitten realisiert werden. Als Unterfall davon kann auch ein Dick-Dünnrohr mit konstanter Innenbohrung realisiert werden, bei welchem lediglich lokale Hinter schneidungen an der Außenseite ausgebildet werden. Alternativ können auch Dick-Dünnrohre bei konstantem Außendurchmesser, aber mit Hinterschneidungen im Inneren des Rohres mit auf Wunsch auch unterschiedlicher Wandstärke aus gebildet werden. Das Ausbilden der besagten Hinterschneidungen erfolgt durch Verfahren einer im Hinblick auf den Ringspalt voreingestellten Werkzeugpaarung von Matrize und Dorn über einen Teilabschnitt des freien Rohrabschnittes. Das Verfahren von Mat rize und Dorn erfolgt zur Ausbildung der Hinterschneidungen erfindungsgemäß in Zugrichtung, d. h. bei einer Bewegung der Werkzeugpaarung auf eine Umformein richtung hin, in welcher die Matrize und der Dorn verschiebbar gelagert sind und angesteuert werden. Zugrichtung bedeutet insbesondere auch eine Richtung, in welcher das umzuformende Rohr auf Zug belastet wird. Im Unterschied zum Ver fahren von Matrize und Dorn in einer Schubrichtung, welche der Zugrichtung ent gegengesetzt ist, besteht bei der Zugrichtung nicht die Gefahr, dass sich das Rohr beim Verfahren der Werkzeugpaarung in unerwünschter Weise verformt, insbe sondere gestaucht wird oder verbiegt.
Vorteilhafterweise ermöglicht das beanspruchte Verfahren die Erzeugung von ganz verschiedenen Geometrien an den Rohren im Hinblick auf Durchmessertole ranzen und Werkstärken durch programmtechnisch gesteuerte Umformabläufe, ohne dass sich dabei die Geometrien der Werkzeuge, sprich der Matrize und des Doms, während des Umformvorganges ändern müssten. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht den Einsatz von einfachen (Vor-)Rohren, die nicht bereits in separaten Verfahrensschritten vorumgeformt werden mussten, und damit bessere Wertschöpfungspotenziale in der Komponentenfertigung. Die Nutzung von Vor- und Rückwärtsbewegungen der Werkzeugpaarung Matrize - Dorn für das Umfor men des Rohres bedeutet eine Ressourceneffizienz. Das erfindungsgemäße Ver fahren ermöglicht eine gezielte Reduzierung der Wandstärke der Rohre in be grenzten lokalen Rohrabschnitten entsprechend einer zuvor getätigten Konstrukti onsauslegung. Das lokale Reduzieren der Wandstärke eines Rohres kann z. B. zum Einbringen einer Sollbruchstelle gewünscht sein. Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit zur Verwendung von preiswerten Vorrohren gemäß der Deutschen Industrie Norm DIN EN 10305-3 anstelle bisher benötigter Rohre einer teureren Qualität nach Norm DIN EN 10305-2. Definitionen:
Der Begriff„freier Rohrabschnitt“ meint: nicht eingespannter Rohrabschnitt.
Die Begriffe„Schub“ oder„Schubrichtung“ meinen eine Richtung weg von einer Umformeinrichtung, von welcher aus die Matrize und der Dorn bewegt werden und hin auf eine Einspanneinrichtung. Insbesondere meint die Schubrichtung eine Richtung, in welcher das umzuformende Rohr auf Druck belastet wird.
Der Begriff„Zugrichtung“ meint eine Richtung entgegengesetzt zu der Schubrich tung. Bei der Zugrichtung wird das umzuformende Rohr stets auf Zug belastet. Es besteht dabei nicht die Gefahr eines Stauchens oder eines Verbiegens des Roh res. Allerdings besteht bei einer Umformung in Zugrichtung die Gefahr eines Bru ches oder Risses des umzuformenden Rohres, wenn die Zugbelastung zu groß wird.
Der Begriff„synchron“ meint in der vorliegenden Beschreibung das Verfahren von Matrize und Dorn mit gleicher Geschwindigkeit in gleicher axialer Richtung. Syn chrones Verfahren erfolgt immer mit einem fest eingestellten Ringspalt. Eine Än derung der Größe des Ringspaltes erfordert stets eine Relativbewegung von Mat rize und Dorn mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten, was ein synchrones Ver fahren von Matrize und Dorn ausschließt.
Der Begriff„vertikal“ bezieht sich auf die y-Richtung des Koordinatensystems, wie in Figur 1 gezeigt.
Der Begriff„negativer Ringspalt“ meint denjenigen Ringspalt, welcher durch die sich in den Figuren zum freien Ende des Rohres bzw. zur Dornstange bzw. zur Umformeinrichtung hin verjüngenden konischen Übergangsabschnitte von Matrize und Dorn aufgespannt wird. Davon unabhängig können die konischen Übergangs flanken der Matrize und des Doms relativ zueinander konvergierend, parallel oder divergierend ausgebildet sein. Die konischen Übergangsabschnitte können sich dabei in vertikaler Richtung zumindest ein Stück weit überlappen bzw. gegenüber stehen. In den Figuren ist der Dorn dann in Bezug auf die Matrize nach links ver setzt. Anders ausgedrückt befindet sich der negative Ringspalt - in Zugrichtung gesehen - auf der Rückseite der Matrize. Eine Bearbeitung des Rohres mit negati vem Ringspalt führt zur Ausbildung einer Hinterschneidung an der Außenseite des Rohres.
Der Begriff„minimaler Ringspalt“ meint einen Ringspalt mit einem minimalen Ver tikalabstand zwischen Matrize und Dorn. Er bildet sich insbesondere aus zwischen der engsten Stelle der ringförmigen Matrize und einem gegenüberliegenden i.d.R. zylindrischen (Übergangs-)Abschnitt des Doms. In der Regel wird die Werkzeug paarung Matrize - Dorn bereits vor Beginn der Rohrumformung so ausgewählt, dass das minimale Ringspaltmaß einer später gewünschten minimalen Wandstär ke des umzuformenden Rohres entspricht. Die minimale Wandstärke wird in der Regel kleiner oder gleich der ursprünglichen Wandstärke des Rohres gewählt. Sie kann später durch axiales Abstrecken des Rohres realisiert werden.
Der Begriff„positiver Ringspalt“ meint einen Ringspalt, welcher durch die sich in den Figuren zum freien Ende des Rohres bzw. zur Dornstange bzw. zur Umform einrichtung hin aufweitenden konischen Übergangsabschnitte von Matrize und Dorn aufgespannt wird. Davon unabhängig können die konischen Übergangsflan ken der Matrize und des Doms relativ zueinander konvergierend, parallel oder di vergierend ausgebildet sein. Die konischen Übergangsabschnitte können sich da bei in vertikaler Richtung zumindest ein Stück weit gegenüberstehen. In den Figu ren ist der Dorn dann in Bezug auf die Mitte der Matrize nach rechts versetzt. An ders ausgedrückt befindet sich der positive Ringspalt - in Zugrichtung gesehen - auf der Vorderseite der Matrize. Eine Bearbeitung des Rohres mit positivem Ring spalt führt zur Ausbildung einer Hinterschneidung an der Innenseite des Rohres.
Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung kann nach dem ersten Umformschritt die Schrittabfolge, Einstellschritt und nachfolgender Umformschritt, beliebig oft wiederholt werden, wobei dann bei jedem weiteren Einstellschritt der Ringspalt neu eingestellt werden kann. Diese Wiederholbarkeit der Schritte er möglicht eine Mehrfachausbildung von Hinterschneidungen im Innern und an der Außenseite des Rohres über die Längsrichtung des freien zu bearbeitenden Rohr abschnittes verteilt.
Das Vorsehen eines zylindrischen Abschnitts in Längsrichtung des Doms ermög licht die Einstellung des minimalen Ringspaltes zwischen der Matrize und dem Dorn, wenn der besagte zylindrische Abschnitt mit dem maximalen Außendurch messer des Doms der engsten Stelle der Ringmatrize gegenübersteht. Wenn die Matrize und der Dorn in dieser Relativstellung zueinander in Längsrichtung des Rohres verfahren werden, erfolgt ein axiales Abstrecken des Rohres, wenn der eingestellte minimale Ringabstand zwischen Matrize und Dorn kleiner als die in Zugrichtung vorgelagerte Wandstärke des Rohres ist.
Alternativ kann der Ringspalt zwischen Dorn und Matrize negativ oder positiv ein gestellt werden zur Ausbildung einer Hinterschneidung im Inneren oder an der Außenseite des Rohres.
Je nach aktueller Situation und zuvor erfolgter Umformung des Rohres kann die Relativbewegung von Matrize und Dorn im Rahmen der Einstellschritte auf unter schiedliche Weise erfolgen. So ist es konkret bei dem ersten beanspruchten Ein stellschritt, bei dem eine Umkehr der Bewegungsrichtung von Matrize und Dorn stattfindet, sinnvoll, dass die Matrize kurzzeitig angehalten wird und dann nur der Dorn relativ zu der Matrize bewegt wird, um den gewünschten Ringspalt einzustel- len. In anderer Situation kann es sinnvoll sein, dass die Matrize in Zugrichtung kontinuierlich weiterverfahren wird und eine Änderung der Einstellung des
Ringspaltes durch ein Verfahren des Doms relativ zu der fahrenden Matrize er folgt. In wiederum anderen Situationen kann es sinnvoll sein, dass die Matrize temporär ein Stück weit entgegen der Zugrichtung, d. h. in Schubrichtung verfah ren wird bei gleichzeitig stillstehendem Dorn, um den Ringspalt in gewünschter Weise anzustellen.
Sowohl zur Ausbildung der Hinterschneidungen im Innen- und Außenbereich des Rohres sowie auch zum Durchführen des erwähnten axialen Abstreckens des Rohres verfahren die Matrize und der Dorn typischerweise synchron zueinander unter Beibehaltung einer zuvor vorgenommenen Einstellung des Ringspaltes. Das synchrone Verfahren von Matrize und Dorn erfolgt jeweils solange, bis ein ge wünschter Längenabschnitt des umzuformenden Rohres, in welchem die jeweili gen Hinterschneidungen oder das Abstrecken erfolgen sollen, abgefahren wurde.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das erfindungsgemäße Verfahren verwendet wird, um an dem umzuformenden Rohrabschnitt die Ausbildung von Hinterschnei dungen und das Abstrecken des Rohres in Längsrichtung des Rohres abwech selnd auszuführen.
Die o. g. Aufgabe der Erfindung wird weiterhin gelöst durch eine Vorrichtung zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß Patentanspruch 12. Die Vorteile dieser Vorrichtung entsprechen den oben mit Bezug auf das beanspruch te Verfahren genannten Vorteilen.
Die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens notwendige Steuerein richtung zum individuellen Ansteuern der Matrize und des Doms ist insbesondere zur individuellen Einstellung des Ringspaltes zur Realisierung der Hinterschnei dungen und des Abstreckens als elektronische Ansteuerung ausgebildet. Zur Ein- Stellung des minimalen Ringspaltes, wie er insbesondere zum axialen Abstrecken des Rohres benötigt wird, kann die Steuereinrichtung jedoch auch in Form einer mechanischen Zwangskopplung ausgebildet sein. Gegenüber einer elektronischen Steuerung ist die Ausbildung einer mechanischen Zwangskopplung besonders einfach und robust. Schließlich ist es vorteilhaft, wenn der Dorn - insbesondere in Längsrichtung - profiliert ausgebildet ist. Mit Hilfe einer profilierten Ausbildung des Doms, z. B. wenn der Dorn einen zahnradförmigen Querschnitt aufweist, können mit diesem Dorn Längsrillen an der Innenseite der Wandung des Rohres eingezo gen bzw. ausgebildet werden.
Der Beschreibung sind 18 Figuren beigefügt, wobei
Figur 1 die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des erfin
dungsgemäßen Verfahrens in einer Ausgangsstellung;
Figur 2 den Dorn und die Matrize in einer Anfangsposition zum Reduzieren des Außendurchmessers des Rohres;
Figur 3 die Matrize und den Dorn in einer Endstellung nach Reduzierung des
Außendurchmessers des Rohres;
Figur 4 den Beginn eines ersten Abstreckens des Rohres beginnend ab ei ner Endposition;
Figur 5 das Ende des Abstreckens des Rohres über einem ersten Teilab schnitt des freien Endes des Rohres;
Figur 6 die Einstellung eines negativen Ringspaltes zu Beginn der Ausbil dung einer Hinterschneidung an der Außenseite des Rohres; Figur 7 die Beendigung der Ausbildung der Hinterschneidung an der Außen seite und den Beginn eines zweiten Abstreckvorganges;
Figur 8 das Ende des zweiten Abstreckvorganges;
Figur 9 die Änderung der Ringspalteinstellung am Ende des zweiten Abstre ckens;
Figur 10 die Einstellung des Ringspaltes mit positiver Steigerung zum Einlei ten der Ausbildung einer Hinterschneidung im Inneren des Rohres;
Figur 11 das Ende der Ausbildung der Hinterschneidung im Inneren des Roh res,
Figur 12 eine erneute Änderung der Einstellung des Ringspaltes zur Einlei tung eines dritten axialen Abstreckvorganges;
Figur 13 das Ende der gesamten Rohrumforrmung mit von dem Rohr abge zogener Matrize und weitgehend herausgezogenem Dorn;
Figur 14 das umgeformte Rohr nach Durchführung der zuvor beschriebenen
Umformschritte;
Figur 15 die Ausbildung von Längsrillen an der Innenseite des Rohres durch
Verwendung eines Doms mit zahnradförmigem Querschnitt;
Figur 16 die erfindungsgemäße Umformeinrichtung mit der Ausbildung einer
Zwangskopplung bzw. Zwangsführung für die Matrize zu Beginn ei ner Reduzierung des Außendurchmessers; Figur 17 die in eine Endposition in Schubrichtung verfahrene Umformeinrich tung mit linksseitigem Anschlag an einer Einspanneinrichtung; und
Figur 18 die Umformeinrichtung nach einer Umkehr ihrer Bewegungsrichtung in Zugrichtung mit nunmehr linksseitigem Anschlag der Matrize zeigt.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die genannten Figuren in Form von Ausführungsbeispielen detailliert beschrieben. In allen Figuren sind glei che technische Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
Figur 1 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung. Sie umfasst eine Einspannein richtung 140 zum Einspannen eines umzuformenden Rohres 200 so, dass ein freier Abschnitt 210, d. h. ein nicht ein gespannter Abschnitt des Rohres 200 zum Umformen verbleibt. An dem freien Ende des Rohres 200 ist eine Umformeinrich tung 150 zu erkennen, in welcher eine ringförmige Matrize 120 sowie ein koaxial dazu angeordneter Dorn 1 10 verschiebbar gelagert sind. Die Matrize 120 umfasst in dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel zwei konische Übergangsabschnitte an der Innenseite, von denen sich ein erster Übergangsabschnitt 120-1 zum freien Ende des Rohres 200 hin verjüngt und ein zweiter Übergangsabschnitt 120-11 sich zum freien Ende des Rohres 200 hin aufweitet. Der Dorn 1 10 weist an seiner Au ßenseite einen ersten konischen Übergangsabschnitt 1 10-1 auf, welcher sich zum freien Ende des Rohres 200 und zur Umformeinrichtung 150 hin verjüngt, und ei nen Übergangsabschnitt 1 10-11 auf, welcher sich zum freien Ende des Rohres 200 und zur Umformeinrichtung 150 hin aufweitet. Dazwischen ist ein zylinderförmiger Übergangsabschnitt 1 10-111 mit konstantem maximalem Außendurchmesser aus gebildet. Die Paarung ringförmige Matrize 120 und Dorn 1 10 ist so ausgewählt, dass der minimale Abstand zwischen der Matrize an ihrer engsten Stelle und dem zylinderförmigen Abschnitt 110-111 des Doms 110 mit maximalem Außendurch messer kleiner ist oder gleich der ursprünglichen Wandstärke des Rohres 200 ist.
Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es nicht zwingend erfor derlich, dass die Matrize 120 und der Dorn 110 jeweils zwei konische Übergangs abschnitte aufweisen. Zur Realisierung von Hinterschneidungen 220, 240 an der Außenseite des Rohres 200 sind lediglich die konischen Übergangsabschnitte an der Matrize 120 und dem Dorn 110 erforderlich, welche sich zum freien Rohrende 215 hin verjüngen. Zur Ausbildung von Hinterschneidungen 220, 240 nur im Inne ren des Rohres 200 sind lediglich die Übergangsabschnitte an der Matrize 120 und dem Dorn 110 erforderlich, welche sich zum freien Rohrende 215 und zur Umformeinrichtung 150 hin aufweiten. Wenn nur ein Abstrecken des Rohres 200 gewünscht wird, ist lediglich das Vorhandensein des zylinderförmigen Abschnittes 110-111 bei dem 110 Dorn mit maximalem Außendurchmesser ohne konische Übergangsabschnitte erforderlich. Je nach gewünschter Umformung des Rohres 200 sind jeweils die Matrize 120 und der Dorn 110 mit den entsprechend notwen digen Übergangsabschnitten und minimalem Ringspalt auszuwählen.
Der Umformeinrichtung 150 ist eine Steuereinrichtung 152 zugeordnet zum Ver fahren der Matrize 120 und des Doms 110 unabhängig voneinander entlang des freien Abschnittes 110 des Rohres 200 in einer Schubrichtung S und einer Zu grichtung Z. Bei Bewegung der Matrize 120 in Schubrichtung wird das Rohr 200 auf Druck belastet und es besteht die Gefahr des Verbiegens und des Stauchens des Rohres 200. Bei Verfahren der Werkzeugpaarung Matrize 120 und Dorn 110 in Zugrichtung besteht insbesondere bei zu eng eingestelltem Ringspalt die Ge fahr eines Reißens des Rohres 200.
Figur 1 zeigt die Ausgangsstellung von Dorn 110 und Matrize 120 zur Durchfüh rung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Der Dorn 110 und die Matrize 120 sind an dem freien Ende des Rohres 200 angeordnet und koaxial zu diesem ausgerich- tet. Der Dorn 110 ist bereits ein Stück weit in das freie Ende des eingespannten Rohres 200 eingefahren.
Figur 2 zeigt den Beginn einer gewünschten Reduzierung des Außendurchmes sers des Rohres 200 durch Schubverfahren der ringförmigen Matrize 120 in Schubrichtung S auf die Einspanneinrichtung 140 hin. Weil der kleinste lichte In nendurchmesser DM der Matrize 120 kleiner ist als der Außendurchmesser DR des Rohres 200 kommt es beim Verfahren der Matrize 120 in Schubrichtung zu der gewünschten Reduzierung des Außendurchmessers. Dabei gleitet die Wandung des Rohres 200 an dem Übergangsabschnitt 120-1 der Matrize 120 entlang. Der Dorn 110 eilt dabei der Matrize 120 in Schubrichtung S voraus; er ist an dem Um formvorgang selber nicht beteiligt insofern, als dass seine Oberfläche nicht zur Umformung, d. h. konkret zur Reduzierung des Außendurchmessers beiträgt. Er dient bei diesem Umformvorgang allenfalls zur Führung und Abstützung des Roh res 200 gegen ein Verbiegen.
Im Unterschied zu dem nachfolgenden Umformschritt, bei dem die Matrize 120 und der Dorn 110 in Zugrichtung bewegt werden, kommt es bei der Reduzierung des Außendurchmessers durch die Bewegung der Matrize 120 in Schubrichtung nicht auf den Ringspalt zwischen der Matrize 120 und dem Dorn 110 an; seine Größe ist unbeachtlich, insbesondere kann der Dorn 110 so weit vor der Matrize 120 voreilen, dass ein der Matrize 120 zugewandter konischer Übergangsab schnitt des Doms 110 keinen Einfluss auf die Wandung des Rohres 200 nimmt, wenn diese durch das Verfahren der Matrize 120 reduziert wird.
Gemäß Figur 3 erfolgt das Reduzieren des Außendurchmessers DR des Rohres 200 über einem wesentlichen Teil des freien Abschnittes 210, hier konkret, bis die Matrize 120 an die Einspanneinrichtung 140 anschlägt. Selbstverständlich ist das dadurch definierte Ende des reduzierten Rohrabschnittes lediglich beispielhaft; tatsächlich kann die Reduktion des Rohres 200 auch bereits vor Erreichen der Einspanneinrichtung 140 enden.
In Figur 3 ist gut zu erkennen, dass das bei dem Reduzieren des Außendurch messers verdrängte Material zu einer Vergrößerung der Wandstärke des Rohres 200 im Bereich des reduzierten Außendurchmessers führt.
Um diese Vergrößerung der Wandstärke zumindest in einem ersten Teilabschnitt T1 des freien Endes des Rohres 200 wieder rückgängig zu machen, werden ge mäß Figur 4 die Matrize 120 und der Dorn 1 10 in einem ersten Einstellschritt auf ihren minimalen Ringabstand dmin hin verfahren. Zu diesem Zweck wird die Bewe gungsrichtung des Doms 1 10 aus der Schubrichtung S in die entgegengesetzte Zugrichtung Z umgekehrt und der Dorn 1 10 auf die Matrize 120 hin verfahren. Zur Einstellung des minimalen Ringspaltes dmin wird, wie gesagt, der Dorn 1 10 derart relativ zu der Matrize 120 bewegt, dass der zylindrische Abschnitt 1 10-111 des Doms der Stelle der Ringmatrize mit dem kleinsten Ringdurchmesser gegenüber steht.
Diese Einstellung des minimalen Ringspaltes durch Veränderung der Position der Matrize 120 und des Doms 1 10 relativ zueinander kann zum einen elektronisch oder zum anderen, wie in den Figuren 16 bis 18 gezeigt, mit Hilfe einer mechani schen Zwangskopplung von Matrize 120 und Dorn 1 10 innerhalb der Umformein richtung 150 erfolgen. Innerhalb der Umformeinrichtung 150 ist ein Verfahrschlit ten 153 vorgesehen zum axialen Verfahren der Matrize 120 in Schub- und Zu grichtung. Koaxial zu dem Verfahrschlitten 153 ist eine Dornstange 1 13 angeord net zum axialen Verfahren des Doms 1 10 in Schub- und Zugrichtung. Bei der elektronischen Ansteuerung werden der Verfahrschlitten 153 mit der Matrize 120 und die Dornstange 1 13 mit dem Dorn 1 10 - elektronisch gesteuert - unabhängig voneinander in axialer Richtung verfahren. Im Falle der Zwangskopplung ist die Matrize 120 in bzw. an dem Verfahrschlitten 153 mit einem axialen Spiel x in axialer Richtung verschiebbar gelagert. Ihre Be wegung ist durch zwei Anschläge 150-1 und 150-11 in axialer Richtung begrenzt.
Bei der in Figur 16 gezeigten Ausgangsposition zu Beginn einer Bewegung in Schubrichtung zum Reduzieren des Außendurchmessers schlägt die Matrize 120 an dem rechtsseitigen Anschlag 150-1 innerhalb eines Verfahrschlittens 153 an. Aus dieser Ausgangssituation heraus wird der Verfahrschlitten 153 zusammenmit der Matrize 120 und synchron mit dem Dorn 1 10 in Schubrichtung S auf die Ein spanneinrichtung 140 hin bewegt. Figur 17 zeigt den Anschlag des Verfahrschlit tens 153 an der Einspanneinrichtung 140. Während der besagten Bewegung in Schubrichtung S schlägt die Matrize 120 stets an dem rechtsseitigen Anschlag 150-1 an. Bei der Ausgestaltung der Umformeinrichtung mit der besagten Zwangs kopplung ist der Verfahrschlitten 153 der Umformeinrichtung 150 mit dem Dorn 1 10 bzw. mit der Dornstange 1 13 mechanisch gekoppelt. Dies bedeutet, eine Be wegung des Schlittens 153 in axialer Richtung macht der Dorn 1 10 mit der Dorn stange 1 13 gleichermaßen mit.
Bei Erreichen der in Figur 17 gezeigten Anschlagsposition des Schlittens 153 an der Einspanneinrichtung 140 verbleibt die Matrize 120, wie gesagt, an ihrer rechtsseitigen Anschlagsposition 150-1. Gleichzeitig ist der Dorn 1 10 aufgrund der Zwangskopplung mit dem Verfahrschlitten 153 - wie auch während der gesamten vorherigen Schubbewegung - gegenüber der Matrize 120 nach links versetzt bzw. voreilend. Um in dieser Situation eine Veränderung der Einstellung des Ringspal tes auf den minimalen Ringspalt dmin zu erreichen, wird die Bewegungsrichtung des Schlittens 153 - und damit gekoppelt auch die Bewegungsrichtung des Doms 1 10 - aus der Schubrichtung S in die Zugrichtung Z umgekehrt und der Ver fahrschlitten 153 verfährt zusammen mit dem Dorn 1 10 zunächst ein Stück weit entsprechend des axialen Spiels x in axialer Richtung. Solange bleibt die Position der Matrize 120 unverändert, aber der Dorn 1 10 wird in Zugrichtung auf die Matri ze 120 zu bewegt. Dadurch ändert sich der Ringspalt zwischen Matrize 120 und Dorn 1 10. Das Spiel x ist erfindungsgemäß so bemessen, dass sich gemäß Figur 18 genau der zylindrische Abschnitt 1 10-111 des Doms 1 10 unter den kleinsten lich ten Durchmesser der Matrize 120 bewegt. Auf diese Weise wird gemäß Figur 18 der minimale Ringspalt dmin für den nachfolgenden Umformschritt des axialen Ab streckens voreingestellt.
Der minimale Ringabstand dmin kann kleiner gleich der ursprünglichen Wanddicke des Rohres 200 sein. Jedenfalls ist er gemäß Figur 4 kleiner als die durch die Re duzierung des Außendurchmessers vergrößerte Wandstärke des Rohres 200. Fi gur 4 zeigt insofern den Beginn eines nachfolgenden ersten Umformschrittes, bei welchem auch die Bewegungsrichtung der Matrize 120 aus der Schubrichtung S in die Zugrichtung Z umgekehrt wird. Im Rahmen dieses ersten Umformschrittes werden sodann die Matrize 120 und der Dorn 1 10 unter Beibehaltung des vorein gestellten minimalen Ringabstandes dmin in Zugrichtung Z verfahren. Dabei erfolgt das besagte axiale Abstrecken des Rohres, zwecks Reduzierung der vergrößerten Wandstärke auf die Größe des Ringspaltes dmin. Vorzugsweise verfahren die Mat rize 120 und der Dorn 1 10 dabei synchron. Das synchrone Verfahren ist jedoch während des axialen Abstreckens nicht zwingend erforderlich; Voraussetzung wä re lediglich, dass sich bei einem Verfahren der Matrize 120 und des Doms 1 10 relativ zueinander der Bereich des kleinsten Innendurchmessers der Matrize 120 im Bereich des zylindrischen Abschnittes des Doms 1 10 bewegt, so dass der mi nimale Ringspalt dmin während des axialen Abstreckens konstant erhalten bleibt.
Figur 5 zeigt das Ende des axialen Abstreckens über dem ersten Teilabschnitt T1 des freien Rohrabschnittes.
An dieser Stelle erfolgt gemäß Fig. 6 nach dem ersten Umformschritt ein zweiter Einstellschritt, bei welchem der Ringspalt zwischen der Matrize 120 und dem Dorn neu eingestellt wird. Konkret wird der Ringspalt hier negativ eingestellt, d. h. die Einstellung erfolgt so, dass der Ringspalt von den konischen Übergangsabschnit- ten 110-1 des Doms 110 und 120-1 der Matrize 120 aufgespannt wird, welche sich auf das freie Ende 215 des Rohres 200 hin verjüngen bzw. darauf hin zulaufen. In vertikaler Richtung gesehen stehen sich diese Übergangsabschnitte bereichswei se gegenüber. Der so neu eingestellte Ringspalt befindet sich in Zugrichtung Z gesehen an der Rückseite der Matrize 120. Die Veränderung der Stellung von Matrize 120 und Dorn 110 relativ zueinander erfolgt im Bereich eines Rohrab schnittes TE2 im Anschluss an den ersten Teilabschnitt T1.
Die Werkzeugpaarung Matrize 120 und Dorn 110 wird dann mit dieser neuen ne gativen Ringspalteinstellung in Zugrichtung Z weiter verfahren und es entsteht in dem zweiten Umformabschnitt T2 eine Hinterschneidung 220 an der Außenseite des zuvor dickenreduzierten Rohres.
Figur 7 zeigt das Ende des zweiten Umformabschnitts T2.
Am Ende der gewünschten Länge T2 werden die Matrize 120 und der Dorn 110 hier beispielhaft wieder auf den minimalen Ringabstand dmin eingestellt, d. h. rela tiv zueinander verfahren. Dies erfolgt über einem weiteren Einstellabschnitt TE3; siehe Fig. 7.
Gemäß Figur 8 erfolgt sodann ein Verfahren von Matrize 120 und Dorn 110 unter Beibehaltung des minimalen Ringspaltes dmin über einem weiteren Teilabschnitt T3 des freien Rohrabschnittes 210. In diesem dritten Teilabschnitt T3 erfolgt so ein erneutes axiales Abstrecken des Rohres 200 zur Reduzierung der Wandstärke auf den minimalen Ringspalt dmin.
Gemäß den Figuren 9 und 10 erfolgt sodann eine erneute Veränderung der Ringspalteinstellung; diesmal auf einen positiven Ringspalt. Bei diesem positiven Ringspalt wird der Ringspalt durch die konischen Übergangsabschnitte 120-11 und 110-11 der Matrize 120 und des Doms 120 aufgespannt, welche zum freien Rohr- ende 215 hin aufgeweitet sind. Bei dieser positiven Ringspalteinstellung stehen sich diese konischen Übergangsabschnitte mit Aufweitung zum Rohrende hin in vertikaler Richtung gesehen in der Regel zumindest abschnittsweise gegenüber. Der positive Ringspalt ist in Zugrichtung gesehen an der Vorderseite der Matrize 120 ausgebildet. Gemäß Figur 9 wird die positive Ringspalteinstellung dadurch realisiert, dass die Matrize 120 am Ende des dritten Teilabschnittes T3 zeitweise ihre Bewegungsrichtung in Schubrichtung umkehrt und auf diese Weise ihre Rela tivposition zu dem stillstehenden Dorn 110 derart verändert, dass sich der besagte positive Ringspalt einstellt. Diese Art der Veränderung der Einstellung des
Ringspaltes ist jedoch nur beispielhaft; selbstverständlich könnte die Relativpositi on am Ende von T3 auch durch ein weiteres Verfahren des Doms 110 in Zugrich tung relativ zu der beispielsweise stillstehenden Matrize 120 erfolgen, wenngleich auch unter Kraftaufwand. Natürlich wäre auch eine Bewegung von sowohl der Matrize 120 wie auch des Doms 110 relativ zueinander denkbar.
Ein Verfahren der Matrize 120 und des Doms 110 unter Beibehaltung des nun mehr eingestellten positiven Ringspaltes führt zu der Ausbildung einer Hinter schneidung 240 an der Innenseite des Rohres 200, wie in Figur 11 gezeigt. Die Ausbildung der Hinterschneidung 220, 240 erstreckt sich über einen Teilabschnitt T4 beliebig gewünschter Länge. Am Ende des vierten Teilbereiches T4 kann wie derum eine Änderung des Ringspaltes erfolgen, beispielsweise wiederum auf den minimalen Ringabstand dmin. Es ergibt sich dann nach einem weiteren Einstellab schnitt TE5 ein fünfter Teilabschnitt T5 wieder mit axial abgestrecktem Rohr; siehe die Figuren 12 und 13.
Figur 14 zeigt das endbearbeitete Rohr 200 nach Durchführung aller zuvor be schriebenen Einzelschritte.
Wichtig ist zu erwähnen, dass die hier erläuterte Schrittabfolge und das in Figur 14 gezeigte Endergebnis bezüglich der durchgeführten Bearbeitungsschritte lediglich beispielhaft ist. So sind nach der einmalig durchgeführten Reduzierung des Au ßendurchmessers des Rohres 200 beliebige Abfolgen von axialem Abstrecken, Ausbildungen von Hinterschneidungen 220, 240 an der Außenseite des Rohres 200 und der Ausbildung von Hinterschneidungen an der Innenseite des Rohres 200 möglich. Insbesondere ist die hier vorgeschlagene Abfolge von Abschnitten mit axialem Abstrecken und der Ausbildung von Hinterschneidungen 220, 240 nicht zwingend notwendig. Vielmehr können auch ausgebildete Hinterschneidun gen 220, 240 an der Außenseite unmittelbar gefolgt werden von ausgebildeten Hinterschneidungen 220, 240 an der Innenseite des Rohres 200 in Zugrichtung; und umgekehrt. Die Teilabschnitte, über welchen jeweils eine Umformung des Rohres 200 stattfindet, können grundsätzlich beliebig lang sein; sie sind lediglich begrenzt durch die Länge des freien Abschnittes 210 des Rohres 200. So kann auch eine axiale Abstreckung, eine die Ausbildung einer Hinterschneidung 220, 240 an der Außenseite oder die Ausbildung einer Hinterschneidung 220, 240 an der Innenseite des Rohres 200 durchgängig über den ganzen freien Abschnitt 210 erfolgen.
Die Wandstärke des Rohres 200 im Bereich einer Hinterschneidung 220, 240 hängt ab von dem tatsächlich eingestellten positiven oder negativen Ringabstand, d. h. dem tatsächlichen Abstand zwischen den konischen Übergangsabschnitten. Aufgrund der elektronischen Einstellung der Matrize 120 und des Doms 110 relativ zueinander, lässt sich dieser Abstand und damit die Wandstärke im Bereich einer Hinterschneidung 220, 240 sehr genau auf ein beliebiges gewünschtes Maß ein stellen.
Figur 15 zeigt beispielhaft das umgeformte Rohr 200 bei Verwendung eines profi lierten Doms 110, konkret bei Verwendung eines Doms 110 mit zahnradförmigem Querschnitt. Auf diese Weise lässt sich dann z. B. eine Innenverzahnung 260 des Rohres 200 über eine große Länge bei sehr dünnwandigen Rohren 200 realisie ren. Auch die Herstellung von Außenverzahnungen ist bei Verwendung von ent- sprechend profilierten Ringmatrizen möglich. Die erforderlichen Kräfte, insbeson dere Zugkräfte zur Realisierung derartiger Verzahnungen sind deutlich geringer als eine Verwendung von Matrizen 120 und Dornen 110 ohne eine entsprechende Verzahnung
Bezugszeichenliste
110 Dorn
110-1 sich axial erstreckender konischer Übergangsabschnitt des Doms, welcher zum freien Rohrende hin verjüngt ist;
110-11 sich axial erstreckender konischer Übergangsabschnitt des Doms, welcher zum freien Rohrende hin aufgeweitet ist;
113 Dornstange
120 Matrize
120-1 sich axial erstreckender konischer Übergangsabschnitt der Matrize, welcher zum freien Rohrende hin verjüngt ist
120-11 sich axial erstreckender konischer Übergangsabschnitt der Matrize, welcher zum freien Rohrende hin aufgeweitet ist
130 Ringspalt
140 Einspanneinrichtung
150 Umformeinrichtung
150-I rechtsseitiger Anschlag für Matrize
150-II linksseitiger Anschlag für Matrize
152 Steuereinrichtung
153 Verfahrschlitten
200 Rohr
210 freier Abschnitt des Rohres
215 freies Ende des Rohres
220 Hinterschneidungen an der Außenseite des Rohres
240 Hinterschneidungen an der Innenseite des Rohres 260 Innenverzahnung des Rohres
S Schubrichtung
Z Zugrichtung
E Endposition
T1 , T2, T3 Teilabschnitte des freien Rohrabschnittes mit Umformungen
TE-I , TE2, T E3 Übergangsabschnitte des freien Rohrabschnittes zur Änderung der
Ringspalteinstellung
DR ursprünglicher Außendurchmesser des Rohres
DM minimaler lichter Innendurchmesser der ringförmigen Matrize dmin minimaler Ringspalt

Claims

05.02.2020 KI.sr 82 748 Walter Henrich GmbH, Betzdorfer Straße 170, 57567 Daaden Patentansprüche
1. Verfahren zum axialen Umformen eines Rohres (200) mit Hilfe eines in dem Rohr (200) geführten Domes (110) und einer an der Außenseite des Roh res (200) geführten ringförmigen Matrize (120), deren Innendurchmesser kleiner ist als der ursprüngliche Außendurchmesser des Rohres (200); wobei die ringförmige Matrize (120) an ihrer Innenseite mindestens einen konischen sich axial erstreckenden Übergangsabschnitt (120-1, 120-11) auf weist, wobei der Dorn (110) an seiner Außenseite mindestens einen koni schen sich axial erstreckenden Übergangsabschnitt (110-1, 110-11) aufweist, und wobei die Matrize und der Dorn in ihrer Gegenüberstellung einen Ring spalt (130) aufspannen zum Hindurchführen und Umformen der Wandung des Rohres (200);
wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist :
- Einspannen des Rohres (200) mit einer ursprünglichen Wandstärke in ei ner Einspanneinrichtung (140) so, dass mindestens ein freier Abschnitt (210) des Rohres (200) verbleibt zum Umformen des Rohres (200);
a) Einschieben des Doms (110) in das Rohr (200);
b) Reduzieren des Außendurchmesser des Rohres (200) durch Schubver fahren der ringförmigen Matrize (120) in einer Schubrichtung (S) auf die Einspanneinrichtung (140) hin über dem freien Abschnitt (210) des Rohres (200), wobei der Dorn (110) der Matrize (120) in Schubrichtung vorauseilt; dadurch gekennzeichnet, dass bei Erreichen einer Endposition (E) folgende Schritte ausgeführt wer den:
c) Umkehren der Bewegungsrichtung der Matrize (120) und des Doms (110) aus der Schubrichtung (S) in eine entgegengesetzte Zugrichtung (Z); d‘) erster Einstellschritt: Verfahren der Matrize (120) und des Doms (110) relativ zueinander auf eine erste vorbestimmte Ringspalteinstellung; und e‘) erster Umformschritt: Verfahren der Matrize (120) und des Doms (110) in der Zugrichtung (Z) über einem ersten Teilabschnitt (T1 ) des freien Rohrabschnitts (210) unter Beibehaltung der ersten vorbestimmten
Ringspalteinstellung zum Umformen des Rohres (200).
2. Verfahren nach Anspruch 1
dadurch gekennzeichnet,
dass nach dem ersten Umformschritt die Schrittabfolge Einstellschritt und nachfolgender Umformschritt mindestens ein weiteres Mal wiederholt wird, wobei bei jedem weiteren Einstellschritt die Matrize (120) und der Dorn (110) auf eine neue Ringspalteinstellung eingestellt werden, die sich von der jeweils vorherigen Ringspalteinstellung unterscheidet.
3. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass in mindestens einem der Einstellschritte die Matrize (120) und der Dorn (110) relativ zueinander auf eine negative Ringspalteinstellung verfah ren werden, bei welcher die konischen Übergangsabschnitte (110-1, 120-1) der Matrize (120) und des Doms (110), die sich zum freien Ende des Roh res (200) hin verjüngen, an der Rückseite der Matrize den Ringspalt auf spannen.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2;
dadurch gekennzeichnet, dass der Dorn (110) neben dem mindestens einen konischen Übergangs abschnitt (110-1, 110-11) an seiner Außenseite auch einen zylindrischen Ab schnitt (110-111) aufweist; und
dass in mindestens einem der Einstellschritte die Matrize (120) und der Dorn (110) relativ zueinander auf einen minimalen vertikalen Ringabstand zwischen der engsten Stelle der ringförmigen Matrize und dem gegenüber liegenden zylindrischen Abschnitt (110-111) des Doms (110) eingestellt wer den.
5. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass bei dem nachfolgenden Umformschritt ein axiales Abstrecken des Rohres (200) in Zugrichtung (Z) auf eine Wandstärke erfolgt, welche dem minimalen vertikalen Ringabstand entspricht.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2;
dadurch gekennzeichnet,
dass in mindestens einem der Einstellschritte die Matrize (120) und der Dorn (110) relativ zueinander auf eine positive Ringspalteinstellung verfah ren werden, bei welcher die konischen Übergangsabschnitte (110-11, 120-11) der Matrize (120) und des Doms (110), die sich zum freien Ende des Roh res (200) hin aufweiten, an der Vorderseite der Matrize den Ringspalt auf spannen.
7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass bei mindestens einem der Einstellschritte die Matrize (120) angehalten und der Dorn (110) relativ zu der Matrize (120) verfahren wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass bei mindestens einem der Einstellschritte das Verfahren von der Mat rize (120) und des Doms (110) relativ zueinander erfolgt:
- durch Verfahren des Doms (110) bei kontinuierlich in Zugrichtung (Z) wei terfahrender Matrize (120).
9. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass bei zumindest einem der Umformschritte die Matrize (120) und der Dorn (110) synchron verfahren werden.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass in einem der Einstellschritte der minimale Ringspalt gemäß Anspruch 4 eingestellt wird;
dass in dem nachfolgenden Umformschritt ein Abstrecken des Rohres (200) gemäß Anspruch 5 erfolgt; und
dass in dem nachfolgenden weiteren Einstellschritt eine negative
Ringspalteinstellung erfolgt, so dass in dem nachfolgenden weiteren Um formschritt eine Hinterschneidung (220) an der Außenseite des Rohres (200) ausgebildet wird; oder
dass in dem nachfolgenden weiteren Einstellschritt eine positive Ringspalt einstellung erfolgt, so dass in dem nachfolgenden weiteren Umformschritt eine Hinterschneidung (240) an der Innenseite des Rohres (200) ausgebil det wird.
11.Verfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass nach dem Ausbilden der Hinterschneidung (220, 240) erneut ein Ein- stellschritt erfolgt zum Einstellen des minimalen Ringspaltes; und
dass in einem nachfolgenden weiteren Umformschritt ein Abstrecken des Rohres (200) erfolgt.
12. Vorrichtung zum axialen Umformen eines Rohres (200), aufweisend:
eine Einspanneinrichtung (140) zum Einspannen des Rohres (200) so, dass ein freier Abschnitt (320) verbleibt;
eine zu der Einspanneinrichtung (140) axial ausgerichtete Umformeinrich tung (150) mit einer axial verschiebbaren ringförmigen Matrize (120) und einem innerhalb der ringförmigen Matrize (120) koaxial geführten Dorn (110), wobei die Matrize (120) und der Dorn jeweils einen konischen sich axial erstreckenden Übergangsabschnitt (110-1, 110-11, 120-1, 120-11) auf weisen, wobei die Matrize (120) und der Dorn (110) in ihrer Gegenüberstel lung einen Ringspalt aufspannen zum Hindurchführen und Umformen der Wandung des Rohres (200); und
eine der Umformeinrichtung (150) zugeordnete Steuereinrichtung (152) zum Verfahren der Matrize (120) und des Doms (110) unabhängig vonei nander entlang des freien Abschnittes des Rohres (200) zum Umformen des Rohres (200) in einer Schub- (S) und einer Zugrichtung (Z);
dadurch gekennzeichnet,
dass die Steuereinrichtung (152) weiterhin ausgebildet ist, zur Durchfüh rung des Verfahrens nach einem der vorangegangenen Ansprüche; und dass die Steuerung (152) für die Einstellung der Matrize (120) und des Doms (110) auf den minimalen Ringabstand zueinander in Form einer me chanischen Zwangskopplung zwischen der Matrize (120) und dem Dorn (110) ausgebildet ist, wobei die Umformeinrichtung (150) aufweist:
einen Verfahrschlitten (153) für die Matrize (120) und eine Dornstange (113) mit dem fest an der Dornstange (113) befestigten Dorn (110), wobei der Verfahrschlitten (153) und die Dornstange (113) mechanisch mit einander gekoppelt sind zum synchronen verfahren; wobei die Matrize (120) in dem Verfahrschlitten (153) mit einem Spiel x axi al verschiebbar gelagert ist;
wobei das Spiel x den Verfahrweg des mit dem Verfahrschlitten (153) ge koppelten Doms (110) zwischen einem linksseitigen und einem rechtsseiti gen Anschlag (150-1; 150-11) relativ zu der Matrize (120) repräsentiert; und wobei der Dorn (110) in der rechtsseitigen Anschlagsposition mit seinem zylindrischen Abschnitt (110-111) der engsten Stelle der Matrize (120) ge genüber steht, so dass zwischen dem Dorn (110) und der Matrize (120) der minimale Ringspalt dmin ausgebildet ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Dorn (110) in Längsrichtung profiliert mit einem zahnradförmigen Querschnitt ausgebildet ist.
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