WO2022268405A1 - Method for producing a hollow cylindrical workpiece - Google Patents

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WO2022268405A1
WO2022268405A1 PCT/EP2022/063016 EP2022063016W WO2022268405A1 WO 2022268405 A1 WO2022268405 A1 WO 2022268405A1 EP 2022063016 W EP2022063016 W EP 2022063016W WO 2022268405 A1 WO2022268405 A1 WO 2022268405A1
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WO
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workpiece
spinning
section
solid
bore
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PCT/EP2022/063016
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German (de)
French (fr)
Inventor
Benedikt Nillies
Bernd RUDERT
Ralf Grünewald
Original Assignee
Leifeld Metal Spinning Gmbh
Winkelmann Powertrain Components Gmbh & Co. Kg
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Publication date
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    • B21D22/14Spinning
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21CMANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
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    • B21K1/00Making machine elements
    • B21K1/06Making machine elements axles or shafts
    • B21K1/063Making machine elements axles or shafts hollow

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a hollow-cylindrical workpiece, in particular a hollow shaft, from a solid starting workpiece.
  • Hollow cylinder components are required for various applications in mechanical and plant engineering.
  • gear shafts are required that have a high level of strength for torque transmission and should have the lowest possible weight to reduce the mass moment of inertia.
  • a method for producing a hollow shaft is known from DE 10 2005 036 681 A1, a rotary swaging method being used.
  • DE 102012 005 106 B4 discloses a method for producing a hollow shaft from a solid semi-finished product, with two parts of the shaft first being produced by spinning a bore. The two parts can then be connected to one another by friction welding.
  • Bore spinning is one of the non-cutting forming processes.
  • a solid starting workpiece is set in rotation in a spinning machine, with a spinning mandrel being pressed axially into the solid workpiece, while at the same time at least one forming roller is applied to the workpiece on the outside.
  • the at least one forming roller By applying the at least one forming roller, a complex clamping state is generated in the workpiece, in which chipless forming with egg nem axial impressions of the spinning mandrel is made possible.
  • a method for producing a transmission part by means of bore spinning is known, for example, from DE 10304960 A1.
  • the workpieces produced by the bore spinning are usually subjected to a machining process, in particular on a lathe machine, from closing, in order to obtain a desired final contour.
  • the invention is based on the object of specifying a method with which hollow-cylindrical workpieces can be efficiently produced with the lowest possible weight and particularly high strength.
  • a method for producing a hollow-cylindrical workpiece from a solid starting workpiece, in which the solid starting workpiece is machined without cutting by bore spinning, in which a spinning mandrel is pressed axially into the starting workpiece and at the same time at least one forming roller is infed on an outside of the outer workpiece , a cup-shaped intermediate form is produced, which has a solid bottom section and an adjoining sleeve section with a first length and a first wall thickness, and the cup-shaped intermediate form is then subjected to flow-ironing, in which the sleeve section is reduced to a second length, which is greater than a first length, and ironed to a second wall thickness less than the first wall thickness.
  • a first basic idea of the invention is to produce a cup-shaped intermediate form from a solid starting work piece by bore spinning.
  • the intermediate form is produced without cutting by bore spinning, a material structure with an unbroken or uncut fiber flow being produced by pressing in the spinning mandrel with simultaneous radial delivery of at least one forming roller on a forming machine.
  • the fiber flow in the workpiece structure created by non-cutting forming leads to increased strength in the material structure.
  • a second basic idea of the invention is to further improve this advantageous material structure, which is produced during bore spinning, by subsequently subjecting the cup-shaped intermediate form to spin-ironing, with a sleeve section of the intermediate form being further thinned in its wall thickness and the Sleeve section is lengthened in the axial direction.
  • Targeted temperature control in the individual process steps can in particular be used to achieve and set a targeted strain hardening, in particular in the case of flow-forming.
  • the spinning mandrel when spinning a hole, can penetrate only slightly into the starting workpiece or penetrate it completely.
  • a particularly advantageous embodiment of the invention consists in the spinning mandrel being introduced into the starting workpiece up to a central area during drilling. This can extend between about 20% and 80% of the axial length of the starting workpiece.
  • At least one flow-forming roll is fed to a transition area located between the solid base section and the sleeve section and is moved axially to the transition area to the free end of the sleeve section.
  • the sleeve section can be thinned and additionally strengthened in a targeted manner by the spin-forming process.
  • an annular recess is formed in the transition region before the flow-ironing rollers, into which the at least one flow-ironing roller is attached.
  • the annular recess can be introduced into the outside of the workpiece either without cutting or by cutting by means of a previous cutting process step.
  • the annular recess can be introduced before, during or after the bore spinning. This allows targeted stretch-forming.
  • a workpiece area behind the forming roller which is directed towards the spinning mandrel, is widened during bore spinning by the forming roller, with a free space being formed around the spinning mandrel.
  • the at least one forming roller preferably has a conically beveled area on its rear side, so that when the forming roller is moved radially towards the workpiece, a certain material flow is set radially outwards behind the forming roller. Since the infeed of the forming roller takes place at approximately the same axial height as a front region of the spinning mandrel or the at least one forming roller rushes the spinning mandrel axially a certain distance ahead.
  • the combination of the forming roller and the feed supports a certain material flow radially outwards, so that a certain amount of play or an annular free space is generated around the bore mandrel when the bore mandrel is fed in axially at the same time. In this way, the pot-shaped intermediate form can be produced particularly efficiently.
  • a guide sleeve for guiding the material is provided on an inner diameter of the workpiece.
  • the guide sleeve can be mounted on the spinning mandrel, in particular in a front area. With such a guide sleeve, good guidance of the material during bore spinning can be achieved with a simultaneous reduction in frictional resistance.
  • a particularly advantageous shape can be achieved in that the free end of the sleeve section is drawn in radially to form at least one corrugated shoulder.
  • a larger cavity can be formed in the hollow workpiece in a central area be formed than at the retracted free end.
  • the retraction can be carried out so far that the free end is largely or completely closed.
  • the radial drawing-in is carried out by radially adjusting at least one drawing-in roller.
  • Two, three or more feed rollers distributed evenly over the circumference are preferably provided, so that the lateral forces on the entire workpiece are compensated during the feed.
  • a single or multi-stage corrugated shoulder can be formed at the free end of the workpiece.
  • the opposite end with the solid bottom section of the workpiece can also be formed without cutting.
  • the solid base section is machined by machining, with at least one corrugated shoulder being formed.
  • the solid bottom section is machined by machining, with at least one corrugated shoulder being formed.
  • a hole is made in the solid base section.
  • the bore can be coaxial with the longitudinal axis of the workpiece.
  • the bore can be designed as a blind hole with an intermediate wall section to the rest of the cavity of the workpiece or as a through hole, with a continuous longitudinal cavity being formed in the workpiece.
  • a particularly good setting of the strength of the workpiece can be achieved according to a further variant of the method in that the initial workpiece and/or the intermediate form is provided with a defined temperature profile over its axial length, in which areas with different temperatures are generated in order to achieve different strengths in the workpiece will.
  • temperatures can be set for different process steps and/or in different areas, which allow either cold forming or hot forming.
  • hot forming the workpiece temperature temperature above the so-called recrystallization temperature of the workpiece material, so that the material structure is constantly reformed and no strain hardening develops.
  • the material grains and the material structure are stretched and strain hardening can occur.
  • hot forming in an initial phase of the process, hot forming can first be carried out, while in a final phase of the forming, cold forming is carried out with a targeted setting of strength.
  • the bore spinning can be carried out as hot forming, while in particular the subsequent flow-ironing is carried out as cold forming.
  • the workpiece can be clamped at the bottom section and actively cooled in the area of the bottom section.
  • the bore spinning is carried out at an elevated temperature, overheating in the bottom section with undesirable annealing effects in the material can be avoided.
  • the bottom section can be cooled via the machine’s chuck.
  • a temperature control can be selected depending on the type of process and the desired strength properties of the workpiece. According to one embodiment of the invention, it is particularly advantageous that at least the bore spinning is carried out at a hot forming temperature. Preferably, the flow-ironing can be done as a cold working.
  • the starting workpiece can be produced in any way, for example as a forged part, a cast workpiece or a pre-machined workpiece.
  • Rod material can be obtained reliably and inexpensively in a wide variety of qualities, whereby an individual workpiece length can be set by cutting to length.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view through a workpiece being drilled according to the invention.
  • FIG. 8 shows a cross-sectional view through a workpiece during drilling with the additional use of a guide sleeve
  • FIG. 10 is a cross-sectional view through the workpiece of FIG. 9 after an annular recess has been formed.
  • a solid metal cylinder can be used as the starting workpiece 10, which cylinder is formed, for example, by cutting a rod to length.
  • an intermediate form 20 is formed from the starting workpiece 10 according to FIG. 1 by bore spinning using a spinning mandrel (not shown in FIG. 2) and at least one forming roller.
  • a spinning mandrel is pressed axially into a central region of the starting workpiece 10 while one or more forming rolls are simultaneously applied to the outside.
  • the intermediate mold 20 is formed in the shape of a pot with a sleeve section 24 having an inner cavity 25 .
  • the sleeve section 24 transitions via a transition region 26, up to which at least one forming roller has run along, into a substantially undeformed, solid base section 22.
  • the outside diameter of the solid bottom section 22 essentially corresponds to the diameter of the starting workpiece 10, while in contrast the outside diameter of the sleeve section 24 exhibits a first reduction in the outside diameter as a result of the borehole spinning with the simultaneous use of one or more forming rollers.
  • an annular recess 28 or depression in the intermediate form 20 is formed in the transition region 26 by a forming roller, not shown.
  • the annular recess 28 serves as a starting point for one or more flow ironing rolls.
  • the one or more flow-ironing rolls run over the intermediate mold 20 towards the free end of the fluff section 24.
  • this flow-ironing process there is a spinning mandrel in the interior space 25, with the spinning mandrel of the previous drilling being approximately press or another spinning mandrel can be used.
  • the wall thickness of sleeve section 24 is reduced from a first wall thickness as shown in FIG. 3 to a second, smaller wall thickness as shown in FIG . With the same inner diameter, there is a further reduction in the outer diameter of the sleeve section 24.
  • a free end area of the tubular sleeve section 24 can then be drawn in radially inwards by ra diales delivery of one or more drawing-in rollers, with a stepped corrugated shoulder 56 being formed, as illustrated clearly in FIG.
  • An undercut cavity for the hollow-cylindrical workpiece 50 can be formed in the central hollow-cylindrical section 52 .
  • the workpiece can be machined, in particular by drilling, milling and in particular by turning on a lathe.
  • the first set of shafts 56 can be finished rotating.
  • a central bore 60 can be introduced into the massive Bodenab section 22 by drilling and/or turning.
  • the outer circumference of the solid base section 22 can be turned, so that a second shaft shoulder 58 is formed at the other end of the hollow-cylindrical workpiece 50 .
  • the bore 60 can basically go through and extend into the cavity of the hollow cylinder section 52 or, as is clearly shown in FIG. be formed as a blind hole with a continuous wall opposite the cylinder section 52 Hohlzy.
  • one or more forming rollers 35 are placed radially on the outer circumference of the intermediate mold 20 for bore spinning, whereby a three-dimensional state of stress is formed in the material, through which the solid starting workpiece 10 with a hollow sleeve section 24 is formed, by the spinning mandrel 30 further and further into the intermediate form 20 penetrates axially.
  • the workpiece material thereby displaced is displaced axially backwards along the spinning mandrel 30 to form the sleeve section 24 under the action of the at least one forming roller 35 .
  • the forming roller 35 is double-cone-shaped, with a front conical inlet section 36 and a rear conical outlet section 37 being formed. Due to the rear conical outlet section 37, which tapers towards the rear, workpiece material is partially displaced radially outwards, in particular in the actual forming zone, so that a certain free space in the front area around the spinning mandrel 30 can result, which improves axial penetration the spinning mandrel 30 allows.
  • FIG. 8 an alternative embodiment for the bore spinning is shown, in addition to the arrangement according to FIG.
  • the workpiece material displaced during bore spinning can partially rest on the guide sleeve 32 and be additionally guided by it when shifted backwards.
  • FIG. 9 shows, in an enlarged view, the state of the intermediate mold 20 corresponding to FIG. 2, wherein a fluff section 24 is formed with an internal cavity 25, while a substantially undeformed solid bottom section 22 remains.
  • the sleeve portion 24 is tapered in the larger-diameter solid bottom section 22 with a transition area 26 on.
  • annular recess 28 or depression is incorporated. This can preferably be done without cutting by radial infeed of a corresponding forming roller or, if necessary, also by cutting, for example on a lathe.
  • this ring-shaped recess 28 according to FIG. 10 one or more flow-ironing rolls can then be inserted in a precisely positioned manner for the subsequent flow-ironing process.
  • the starting workpiece 10 according to FIG. 11 can be a pre-machined workpiece or a workpiece manufactured by forging or casting with a preformed shoulder 12, which in the illustrated embodiment is solid and slightly conical.
  • the starting workpiece 10 can also have an annular shoulder 14 in addition to a slightly conical shoulder 12 .
  • the starting workpiece 10 can be designed with a conical shoulder 12 in which a central hole 16 is arranged. This can optionally be formed in a previous forging process or machined into it.

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

Abstract

The invention relates to a method for producing a hollow cylindrical workpiece from a solid initial workpiece, in which a cup-shaped intermediate form is produced in the solid initial workpiece without cutting by drilling pressure, in which a rolling mandrel is pressed axially into the initial workpiece and at the same time at least one forming roller is provided on an outer face of the outer workpiece. The intermediate form has a solid bottom portion and a sleeve portion attached to the bottom portion with a first length and a first wall thickness. The cup-shaped intermediate form is further subjected to stretch-flow forming in the course of which the sleeve portion is stretched to a second length, which is longer than the first length, and to a second wall thickness which is smaller than the first wall thickness.

Description

VERFAHREN ZUM HERSTELLEN EINES HOHLZYLINDRISCHEN WERKSTÜCKS PROCESS FOR MANUFACTURING A HOLLOW CYLINDRICAL WORKPIECE
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines hohlzylindrischen Werk stücks, insbesondere einer Hohlwelle, aus einem massiven Ausgangswerkstück.The invention relates to a method for producing a hollow-cylindrical workpiece, in particular a hollow shaft, from a solid starting workpiece.
Für verschiedene Anwendungen im Maschinen- und Anlagenbau werden hohlzylind rische Bauteile benötigt, die einerseits ein geringes Gewicht haben sollen und gleich zeitig von hoher Festigkeit sind. Etwa bei der Herstellung von Getrieben werden Ge triebewellen benötigt, welche zur Drehmomentübertragung eine hohe Festigkeit auf weisen und zur Reduzierung des Massenträgheitsmomentes ein möglichst geringes Gewicht haben sollen. Hollow cylinder components are required for various applications in mechanical and plant engineering. In the production of gears, for example, gear shafts are required that have a high level of strength for torque transmission and should have the lowest possible weight to reduce the mass moment of inertia.
Aus der DE 10 2005 036 681 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Hohlwelle bekannt, wobei ein Rundknetverfahren eingesetzt wird. A method for producing a hollow shaft is known from DE 10 2005 036 681 A1, a rotary swaging method being used.
Aus der DE 102012 005 106 B4 geht ein Verfahren zur Herstellung einer Hohlwelle aus einem massiven Halbzeug hervor, wobei zunächst zwei Teile der Welle durch ein Bohrungsdrücken erzeugt werden. Anschließend können die beiden Teile durch Reibschweißen miteinander verbunden werden. DE 102012 005 106 B4 discloses a method for producing a hollow shaft from a solid semi-finished product, with two parts of the shaft first being produced by spinning a bore. The two parts can then be connected to one another by friction welding.
Das Bohrungsdrücken zählt zu den spanlosen Umformverfahren. Dabei wird ein massives Ausgangswerkstück in einer Drückmaschine in Rotation versetzt, wobei axial ein Drückdorn in das massive Werkstück eingedrückt wird, während gleichzeitig an der Außenseite mindestens eine Umformrolle an das Werkstück angelegt wird. Durch das Anlegen der mindestens einen Umformrolle wird ein komplexer Span nungszustand im Werkstück erzeugt, bei welchem ein spanloses Umformen mit ei nem axialen Eindrücken des Drückdorns ermöglicht wird. Ein Verfahren zum Herstellen eines Getriebeteils durch ein Bohrungsdrücken ist bei spielsweise aus der DE 10304960 A1 bekannt. Bore spinning is one of the non-cutting forming processes. A solid starting workpiece is set in rotation in a spinning machine, with a spinning mandrel being pressed axially into the solid workpiece, while at the same time at least one forming roller is applied to the workpiece on the outside. By applying the at least one forming roller, a complex clamping state is generated in the workpiece, in which chipless forming with egg nem axial impressions of the spinning mandrel is made possible. A method for producing a transmission part by means of bore spinning is known, for example, from DE 10304960 A1.
Die durch das Bohrungsdrücken erzeugten Werkstücke werden üblicherweise ab schließend einer spanabhebenden Bearbeitung, insbesondere auf einer Drehma schine, unterzogen, um eine gewünschte Endkontur zu erhalten. The workpieces produced by the bore spinning are usually subjected to a machining process, in particular on a lathe machine, from closing, in order to obtain a desired final contour.
Der Erfindung liegt die A u f g a b e zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit wel chem hohlzylindrische Werkstücke mit möglichst geringem Gewicht und besonders hoher Festigkeit effizient hergestellt werden können. The invention is based on the object of specifying a method with which hollow-cylindrical workpieces can be efficiently produced with the lowest possible weight and particularly high strength.
Nach der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den ab hängigen Ansprüchen angegeben. According to the invention, the object is achieved by a method having the features of claim 1. Preferred embodiments of the invention are set out in the dependent claims.
Gemäß der Erfindung ist ein Verfahren zum Herstellen eines hohlzylindrischen Werkstücks aus einem massiven Ausgangswerkstück vorgesehen, bei dem in das massive Ausgangswerkstück spanlos durch Bohrungsdrücken, bei welchem ein Drückdorn in das Ausgangswerkstück axial eingedrückt wird und gleichzeitig mindes tens eine Umformrolle an einer Außenseite des Außenwerkstücks zugestellt wird, eine topfförmige Zwischenform erzeugt wird, welche einen massiven Bodenabschnitt und einen sich daran anschließenden Hülsenabschnitt mit einer ersten Länge und einer ersten Wanddicke aufweist, und die topfförmige Zwischenform anschließend einem Abstreckdrückwalzen unterzogen wird, bei welchem der Hülsenabschnitt zu einer zweiten Länge, welche größer ist als eine erste Länge, und zu einer zweiten Wanddicke abgestreckt wird, welche kleiner ist als die erste Wanddicke. According to the invention, a method is provided for producing a hollow-cylindrical workpiece from a solid starting workpiece, in which the solid starting workpiece is machined without cutting by bore spinning, in which a spinning mandrel is pressed axially into the starting workpiece and at the same time at least one forming roller is infed on an outside of the outer workpiece , a cup-shaped intermediate form is produced, which has a solid bottom section and an adjoining sleeve section with a first length and a first wall thickness, and the cup-shaped intermediate form is then subjected to flow-ironing, in which the sleeve section is reduced to a second length, which is greater than a first length, and ironed to a second wall thickness less than the first wall thickness.
Eine erste Grundidee der Erfindung liegt darin, aus einem massiven Ausgangswerk stück durch Bohrungsdrücken eine topfförmige Zwischenform zu erzeugen. Durch das Bohrungsdrücken wird die Zwischenform spanlos hergestellt, wobei durch das Eindrücken des Drückdorns bei gleichzeitiger radialer Zustellung mindestens einer Umformrolle an einer Umformmaschine eine Materialstruktur mit einem ungebroche nen oder ungeschnittenen Faserverlauf erzeugt wird. Der durch das spanlose Um formen hergestellte Faserverlauf in der Werkstückstruktur führt zu einer erhöhten Festigkeit im Materialgefüge. Ein zweiter Grundgedanke der Erfindung besteht darin, dieses vorteilhafte Material gefüge, welches beim Bohrungsdrücken erzeugt wird, noch dadurch weiter zu ver bessern, dass die topfförmige Zwischenform anschließend einem Abstreckdrückwal zen unterzogen wird, wobei ein Hülsenabschnitt der Zwischenform in seiner Wanddi cke weiter verdünnt und der Hülsenabschnitt in axialer Richtung gelängt wird. Bei dem Abstreckdrückwalzen bleibt der vorteilhafte ungebrochene Faserverlauf des Bohrungsdrückens grundsätzlich erhalten. Gleichzeitig kann durch das Abstreck drückwalzen eine weitere Verfestigung des Materialgefüges durch die aufgebrachten Spannungen bewirkt werden. Dieses Verfahren kann dabei als ein Warm umform ver fahren und/oder als ein Kaltumformverfahren durchgeführt werden. Bei diesem Ab streckdrückwalzen erfolgt kein Eindrücken des eines Umformdornes mehr. A first basic idea of the invention is to produce a cup-shaped intermediate form from a solid starting work piece by bore spinning. The intermediate form is produced without cutting by bore spinning, a material structure with an unbroken or uncut fiber flow being produced by pressing in the spinning mandrel with simultaneous radial delivery of at least one forming roller on a forming machine. The fiber flow in the workpiece structure created by non-cutting forming leads to increased strength in the material structure. A second basic idea of the invention is to further improve this advantageous material structure, which is produced during bore spinning, by subsequently subjecting the cup-shaped intermediate form to spin-ironing, with a sleeve section of the intermediate form being further thinned in its wall thickness and the Sleeve section is lengthened in the axial direction. With flow ironing, the advantageous uninterrupted fiber flow of bore spinning is basically retained. At the same time, pressure rolling can further strengthen the material structure through the applied stresses. This process can be carried out as a hot forming process and/or as a cold forming process. With this stretch-forming rollers, there is no longer any impression of one forming mandrel.
Durch eine gezielte Temperaturführung bei den einzelnen Verfahrensschritten kann insbesondere eine gezielte Kaltverfestigung, insbesondere beim Abstreckdrückwal zen, erzielt und eingestellt werden. Targeted temperature control in the individual process steps can in particular be used to achieve and set a targeted strain hardening, in particular in the case of flow-forming.
Insgesamt kann so ein hohlzylindrisches Werkstück mit einer relativ geringen Wand dicke bei gleichzeitig hoher Festigkeit hergestellt werden. Overall, a hollow-cylindrical workpiece with a relatively small wall thickness can be produced with high strength at the same time.
Grundsätzlich kann beim Bohrungsdrücken der Drückdorn nur geringfügig in das Ausgangswerkstück eindringen oder dieses insgesamt durchdringen. Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass beim Bohrungsdrü cken der Drückdorn in das Ausgangswerkstück bis zu einem Mittenbereich einge bracht wird. Dieser kann sich etwa zwischen 20% bis 80% der axialen Länge des Ausgangswerkstücks erstrecken. Hierdurch kann eine Zwischenform erreicht wer den, welche einerseits einen Hülsenabschnitt mit einem verfestigten Werkstückbe reich und andererseits einen Werkstückbereich mit einem weitgehend unveränderten Materialgefüge aufweist. Basically, when spinning a hole, the spinning mandrel can penetrate only slightly into the starting workpiece or penetrate it completely. A particularly advantageous embodiment of the invention consists in the spinning mandrel being introduced into the starting workpiece up to a central area during drilling. This can extend between about 20% and 80% of the axial length of the starting workpiece. As a result, an intermediate form can be achieved which, on the one hand, has a sleeve section with a solidified workpiece area and, on the other hand, has a workpiece area with a largely unchanged material structure.
Besonders vorteilhaft ist es nach einer Weiterbildung der Erfindung, dass zum Ab streckdrückwalzen mindestens eine Abstreckdrückwalze an einem Übergangsbe reich, welcher zwischen dem massiven Bodenabschnitt und dem Hülsenabschnitt liegt, zugestellt und axial zum Übergangbereich zum freien Ende des Hülsenab schnitts bewegt wird. Hierdurch kann gezielt der Hülsenabschnitt durch das Ab streckdrückwalzen verdünnt und zusätzlich verfestigt werden. Nach einer bevorzugten Verfahrensvariante ist es vorgesehen, dass in dem Über gangsbereich vor dem Abstreckdrückwalzen eine ringförmige Ausnehmung ausge bildet wird, in welche die mindestens eine Abstreckdrückwalze angesetzt wird. Die ringförmige Ausnehmung kann entweder spanlos oder spanabhebend durch einen vorausgehenden spanabhebenden Verfahrensschritt in die Außenseite des Werk stücks eingebracht werden. Das Einbringen der ringförmigen Ausnehmung kann vor, während oder nach dem Bohrungsdrücken erfolgen. Dies erlaubt ein gezieltes Ab streckdrückwalzen. According to a further development of the invention, it is particularly advantageous that, for stretching, at least one flow-forming roll is fed to a transition area located between the solid base section and the sleeve section and is moved axially to the transition area to the free end of the sleeve section. As a result, the sleeve section can be thinned and additionally strengthened in a targeted manner by the spin-forming process. According to a preferred variant of the method, it is provided that an annular recess is formed in the transition region before the flow-ironing rollers, into which the at least one flow-ironing roller is attached. The annular recess can be introduced into the outside of the workpiece either without cutting or by cutting by means of a previous cutting process step. The annular recess can be introduced before, during or after the bore spinning. This allows targeted stretch-forming.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird ein besonders effizientes Umformen dadurch erzielt, dass beim Bohrungsdrücken durch die Umformrolle ein Werkstück bereich hinter der Umformrolle, welcher zum Drückdorn gerichtet ist, aufgeweitet wird, wobei um den Drückdorn ein Freiraum gebildet wird. Vorzugsweise weist dabei die mindestens eine Umformrolle an ihrer Hinterseite einen konisch abgeschrägten Bereich auf, so dass beim radialen Zustellen der Umformrolle an das Werkstück ein gewisser Materialfluss radial nach außen hinter der Umformrolle eingestellt wird. Da bei erfolgt das Zustellen der Umformrolle etwa auf der gleichen axialen Höhe, auf der ein Vorderbereich des Drückdorns liegt oder die mindestens eine Umformrolle eilt dem Drückdorn axial ein gewisses Stück voraus. Durch die Kombination der Um formrolle und der Zustellung wird ein gewisser Materialfluss radial nach außen unter stützt, so dass bei der gleichzeitigen axialen Zustellung des Bohrungsdorns um die sen ein gewisses Spiel oder ein ringförmigen Freiraum erzeugt wird. Auf diese Weise kann die topfförmige Zwischenform besonders effizient erzeugt werden. According to a further development of the invention, particularly efficient forming is achieved in that a workpiece area behind the forming roller, which is directed towards the spinning mandrel, is widened during bore spinning by the forming roller, with a free space being formed around the spinning mandrel. The at least one forming roller preferably has a conically beveled area on its rear side, so that when the forming roller is moved radially towards the workpiece, a certain material flow is set radially outwards behind the forming roller. Since the infeed of the forming roller takes place at approximately the same axial height as a front region of the spinning mandrel or the at least one forming roller rushes the spinning mandrel axially a certain distance ahead. The combination of the forming roller and the feed supports a certain material flow radially outwards, so that a certain amount of play or an annular free space is generated around the bore mandrel when the bore mandrel is fed in axially at the same time. In this way, the pot-shaped intermediate form can be produced particularly efficiently.
Weiterhin kann es nach einer Verfahrensvariante der Erfindung vorteilhaft sein, dass an einem Innendurchmesser des Werkstücks eine Führungshülse zum Führen des Materials vorgesehen wird. Die Führungshülse kann dabei an dem Drückdorn, insbe sondere in einem vorderen Bereich, gelagert sein. Durch eine solche Führungshülse kann eine gute Führung des Materials beim Bohrungsdrücken bei einer gleichzeiti gen Verminderung von Reibungswiderständen erzielt werden. Furthermore, according to a method variant of the invention, it can be advantageous that a guide sleeve for guiding the material is provided on an inner diameter of the workpiece. The guide sleeve can be mounted on the spinning mandrel, in particular in a front area. With such a guide sleeve, good guidance of the material during bore spinning can be achieved with a simultaneous reduction in frictional resistance.
Eine besonders vorteilhafte Formgebung kann nach einer Variante des erfindungs gemäßen Verfahrens dadurch erzielt werden, dass das freie Ende des Hülsenab schnitts zum Bilden mindestens eines Wellenabsatzes radial eingezogen wird. Dabei kann in dem hohlen Werkstück in einem mittleren Bereich ein größerer Hohlraum gebildet sein als an dem eingezogenen freien Ende. Das Einziehen kann im Extrem fall so weit ausgeführt werden, dass das freie Ende weitgehend oder vollständig ge schlossen wird. According to a variant of the method according to the invention, a particularly advantageous shape can be achieved in that the free end of the sleeve section is drawn in radially to form at least one corrugated shoulder. In this case, a larger cavity can be formed in the hollow workpiece in a central area be formed than at the retracted free end. In extreme cases, the retraction can be carried out so far that the free end is largely or completely closed.
Besonders vorteilhaft ist es dabei, dass das radiale Einziehen durch ein radiales Zu stellen mindestens einer Einziehrolle durchgeführt wird. Vorzugsweise sind zwei, drei oder mehrere gleichmäßig über den Umfang verteilte Einziehrollen vorgesehen, so dass sich beim Einziehen eine Kompensation der Querkräfte auf das Gesamtwerk stück ergibt. Durch das Einziehen kann ein ein- oder mehrstufiger Wellenabsatz am freien Ende des Werkstücks ausgeformt werden. It is particularly advantageous that the radial drawing-in is carried out by radially adjusting at least one drawing-in roller. Two, three or more feed rollers distributed evenly over the circumference are preferably provided, so that the lateral forces on the entire workpiece are compensated during the feed. By drawing in, a single or multi-stage corrugated shoulder can be formed at the free end of the workpiece.
Grundsätzlich kann das gegenüberliegende Ende mit dem massiven Bodenabschnitt des Werkstücks ebenfalls spanlos umgeformt werden. Besonders vorteilhaft ist es nach einer Weiterbildung der Erfindung, dass der massive Bodenabschnitt spanab hebend bearbeitet wird, wobei mindestens ein Wellenabsatz ausgebildet wird. In dem massiven Bodenabschnitt befindet sich ein weitgehend unverspanntes Materialgefü ge, da dieser Abschnitt keinem oder keinem wesentlichen Umformverfahren unterzo gen wurde. Somit kann der massive Bodenabschnitt etwa durch Drehen, Fräsen oder Bohren effizient bearbeitet werden. In principle, the opposite end with the solid bottom section of the workpiece can also be formed without cutting. According to a further development of the invention, it is particularly advantageous that the solid base section is machined by machining, with at least one corrugated shoulder being formed. There is a largely unstressed material structure in the solid bottom section, since this section was not subjected to any or any significant forming process. This means that the solid floor section can be efficiently processed by turning, milling or drilling.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass in dem massiven Bodenabschnitt eine Bohrung eingebracht wird. Insbesondere kann die Bohrung koaxial zur Werkstücklängsachse sein. Die Bohrung kann als eine Sack lochbohrung mit einem Zwischenwandabschnitt zum restlichen Hohlraum des Werk stücks oder als eine Durchgangsbohrung ausgeführt sein, wobei ein durchgehender Längshohlraum in dem Werkstück gebildet wird. According to a preferred embodiment of the invention, it is provided that a hole is made in the solid base section. In particular, the bore can be coaxial with the longitudinal axis of the workpiece. The bore can be designed as a blind hole with an intermediate wall section to the rest of the cavity of the workpiece or as a through hole, with a continuous longitudinal cavity being formed in the workpiece.
Eine besonders gute Einstellung der Festigkeit des Werkstücks kann nach einerwei teren Verfahrensvariante dadurch erzielt werden, dass das Ausgangswerkstück und/oder die Zwischenform über ihre axiale Länge mit einem definierten Tempera turprofil versehen wird, bei welchem Bereiche mit unterschiedlichen Temperaturen zum Erzielen unterschiedlicher Festigkeiten im Werkstück erzeugt werden. So kön nen zu unterschiedlichen Verfahrensschritten und/oder in unterschiedlichen Berei chen Temperaturen eingestellt werden, welche entweder ein Kaltverformen oder ein Warmverformen ermöglichen. Bei einem Warmverformen liegt die Werkstücktempe- ratur oberhalb der sogenannten Rekristallisationstemperatur des Werkstückmateri als, so dass sich das Materialgefüge stets neu bildet und sich keine Kaltverfestigung ausbildet. Erfolgt hingegen ein Umformen unterhalb der Rekristallisationstemperatur, werden die Materialkörner und das Materialgefüge gestreckt und es kann sich eine Kaltverfestigung einstellen. Dabei kann in einer Anfangsphase des Verfahrens zu nächst eine Warmverformung durchgeführt werden, während in einer abschließen den Phase der Umformung eine Kaltverformung mit einer gezielten Festigkeitsein stellung durchgeführt wird. Insbesondere kann das Bohrungsdrücken als eine Warmumformung durchgeführt werden, während insbesondere das sich anschlie ßende Abstreckdrückwalzen als eine Kaltverformung durchgeführt wird. A particularly good setting of the strength of the workpiece can be achieved according to a further variant of the method in that the initial workpiece and/or the intermediate form is provided with a defined temperature profile over its axial length, in which areas with different temperatures are generated in order to achieve different strengths in the workpiece will. For example, temperatures can be set for different process steps and/or in different areas, which allow either cold forming or hot forming. In the case of hot forming, the workpiece temperature temperature above the so-called recrystallization temperature of the workpiece material, so that the material structure is constantly reformed and no strain hardening develops. On the other hand, if forming takes place below the recrystallization temperature, the material grains and the material structure are stretched and strain hardening can occur. In this case, in an initial phase of the process, hot forming can first be carried out, while in a final phase of the forming, cold forming is carried out with a targeted setting of strength. In particular, the bore spinning can be carried out as hot forming, while in particular the subsequent flow-ironing is carried out as cold forming.
Besonders zweckmäßig kann es nach einer Weiterbildung der Erfindung sein, dass das Werkstück am Bodenabschnitt eingespannt und im Bereich des Bodenabschnitts aktiv gekühlt wird. Insbesondere beim Durchführen des Bohrungsdrückens bei einer erhöhten Temperatur können so Überhitzungen im Bodenabschnitt mit unerwünsch ten Ausglüheffekten im Material vermieden werden. Eine Kühlung des Bodenab schnitts kann über das Spannfutter der Maschine erfolgen. According to a development of the invention, it can be particularly expedient for the workpiece to be clamped at the bottom section and actively cooled in the area of the bottom section. In particular, when the bore spinning is carried out at an elevated temperature, overheating in the bottom section with undesirable annealing effects in the material can be avoided. The bottom section can be cooled via the machine’s chuck.
Eine Temperaturführung kann abhängig von der Art des Verfahrens sowie der ge wünschten Festigkeitseigenschaften des Werkstücks ausgewählt werden. Besonders vorteilhaft ist es nach einer Ausführungsform der Erfindung, dass zumindest das Bohrungsdrücken mit einer Warmumformtemperatur durchgeführt wird. Vorzugswei se kann das Abstreckdrückwalzen als eine Kaltumformung erfolgen. A temperature control can be selected depending on the type of process and the desired strength properties of the workpiece. According to one embodiment of the invention, it is particularly advantageous that at least the bore spinning is carried out at a hot forming temperature. Preferably, the flow-ironing can be done as a cold working.
Grundsätzlich kann das Ausgangswerkstück in beliebiger Weise hergestellt sein, et wa als Schmiedeteil, Gusswerkstück oder spanabhebend vorbearbeitetes Werkstück. Besonders wirtschaftlich ist es nach einer Ausführungsform der Erfindung, dass das Ausgangswerkstück durch Ablängen aus einem Stangenmaterial gebildet wird. Stan genmaterial kann zuverlässig und kostengünstig in den unterschiedlichsten Qualitä ten bezogen werden, wobei durch Ablängen eine individuelle Werkstücklänge einge stellt werden kann. In principle, the starting workpiece can be produced in any way, for example as a forged part, a cast workpiece or a pre-machined workpiece. According to one embodiment of the invention, it is particularly economical if the starting workpiece is formed by cutting bar material to length. Rod material can be obtained reliably and inexpensively in a wide variety of qualities, whereby an individual workpiece length can be set by cutting to length.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen wei ter beschrieben, welche schematisch in den Zeichnungen dargestellt sind. In den Zeichnungen zeigen: Fig. 1 -6 Querschnittsansichten eines Werkstücks gemäß unterschiedli chen Stadien bei einem erfindungsgemäßen Verfahren; The invention is described in more detail below with reference to preferred exemplary embodiments, which are illustrated schematically in the drawings. In the drawings show: 1-6 cross-sectional views of a workpiece according to different stages in a method according to the invention;
Fig. 7 eine Querschnittsansicht durch ein Werkstück beim Bohrungs drücken gemäß der Erfindung; 7 is a cross-sectional view through a workpiece being drilled according to the invention;
Fig. 8 eine Querschnittsansicht durch ein Werkstück beim Bohrungs drücken unter zusätzlichem Einsatz einer Führungshülse; 8 shows a cross-sectional view through a workpiece during drilling with the additional use of a guide sleeve;
Fig. 9 eine Querschnittsansicht durch ein Werkstück nach dem Boh rungsdrücken; 9 shows a cross-sectional view through a workpiece after drilling;
Fig. 10 eine Querschnittsansicht durch das Werkstück von Fig. 9 nach dem Einformen einer ringförmigen Ausnehmung; und FIG. 10 is a cross-sectional view through the workpiece of FIG. 9 after an annular recess has been formed; and
Fig. 11 - 13 Querschnittsansichten durch alternative Ausgangswerkstücke für das erfindungsgemäße Verfahren. 11-13 cross-sectional views through alternative starting workpieces for the method according to the invention.
Gemäß Fig. 1 kann als Ausgangswerkstück 10 ein metallischer massiver Zylinder verwendet werden, welcher beispielsweise durch Ablängen von einem Stangenmate rial gebildet ist. According to FIG. 1, a solid metal cylinder can be used as the starting workpiece 10, which cylinder is formed, for example, by cutting a rod to length.
In einem ersten Verfahrensschritt nach Fig. 2 wird aus dem Ausgangswerkstück 10 gemäß Fig. 1 durch Bohrungsdrücken unter Verwendung eines in Fig. 2 nicht darge stellten Drückdorns und mindestens einer Umformrolle eine Zwischenform 20 gebil det. Bei diesem Bohrungsdrücken wird ein Drückdorn in einen Mittenbereich des Ausgangswerkstücks 10 unter gleichzeitiger Anlage einer oder mehrerer Umformrol len an der Außenseite axial eingedrückt. Flierdurch wird die Zwischenform 20 topf förmig mit einem Hülsenabschnitt 24 mit einem inneren Hohlraum 25 gebildet. Der Hülsenabschnitt 24 geht über einen Übergangsbereich 26, bis zu welchem die min destens eine Umformrolle entlang gelaufen ist, in einen im Wesentlichen unverform ten massiven Bodenabschnitt 22 über. Der Außendurchmesser des massiven Bo denabschnitts 22 entspricht im Wesentlichen dem Durchmesser des Ausgangswerk stücks 10, während demgegenüber ein Außendurchmesser des Hülsenabschnitts 24 durch das Bohrungsdrücken unter gleichzeitigem Einsatz einer oder mehrerer Um formrollen eine erste Reduzierung des Außendurchmessers aufweist. Gemäß Fig. 3 wird etwa durch eine nicht dargestellte Umformrolle in den Über gangsbereich 26 eine ringförmige Ausnehmung 28 oder Vertiefung in die Zwischen form 20 eingeformt. Die ringförmige Ausnehmung 28 dient als Ansatzpunkt für eine oder mehrere Abstreckdrückwalzen. In a first process step according to FIG. 2, an intermediate form 20 is formed from the starting workpiece 10 according to FIG. 1 by bore spinning using a spinning mandrel (not shown in FIG. 2) and at least one forming roller. In the case of this bore spinning, a spinning mandrel is pressed axially into a central region of the starting workpiece 10 while one or more forming rolls are simultaneously applied to the outside. Through this, the intermediate mold 20 is formed in the shape of a pot with a sleeve section 24 having an inner cavity 25 . The sleeve section 24 transitions via a transition region 26, up to which at least one forming roller has run along, into a substantially undeformed, solid base section 22. The outside diameter of the solid bottom section 22 essentially corresponds to the diameter of the starting workpiece 10, while in contrast the outside diameter of the sleeve section 24 exhibits a first reduction in the outside diameter as a result of the borehole spinning with the simultaneous use of one or more forming rollers. According to FIG. 3, an annular recess 28 or depression in the intermediate form 20 is formed in the transition region 26 by a forming roller, not shown. The annular recess 28 serves as a starting point for one or more flow ironing rolls.
Gemäß Fig. 4 überlaufen die eine oder mehrere Abstreckdrückwalzen ausgehend von der ringförmigen Ausnehmung 28 die Zwischenform 20 zum freien Ende des Flülsenabschnitts 24 hin. Bei diesem Abstreckdrückwalzvorgang befindet sich ein Drückdorn in dem Innenraum 25, wobei der Drückdorn des vorausgegangenen Boh rungsdrücken oder ein anderer Drückdorn eingesetzt werden kann. Beim Abstreck drückwalzen ergibt sich eine Reduzierung der Wanddicke des Hülsenabschnitts 24 von einer ersten Wanddicke gemäß Fig. 3 zu einer zweiten kleineren Wanddicke gemäß Fig. 4. Das dabei verdrängte Werkstückmaterial führt zu einer Längung des Hülsenabschnitts 24, wie anschaulich in Fig. 4 dargestellt ist. Bei gleichbleibendem Innendurchmesser ergibt sich eine weitere Reduzierung des Außendurchmessers am Hülsenabschnitt 24. According to FIG. 4, starting from the annular recess 28, the one or more flow-ironing rolls run over the intermediate mold 20 towards the free end of the fluff section 24. In this flow-ironing process, there is a spinning mandrel in the interior space 25, with the spinning mandrel of the previous drilling being approximately press or another spinning mandrel can be used. During pressure ironing, the wall thickness of sleeve section 24 is reduced from a first wall thickness as shown in FIG. 3 to a second, smaller wall thickness as shown in FIG . With the same inner diameter, there is a further reduction in the outer diameter of the sleeve section 24.
Sodann kann ein freier Endbereich des rohrförmigen Hülsenabschnitts 24 durch ra diales Zustellen einer oder mehrerer Einziehrollen radial nach innen eingezogen werden, wobei ein gestufter Wellenabsatz 56 eingeformt wird, wie anschaulich in Fig. 5 dargestellt ist. Dabei kann in dem mittigen Hohlzylinderabschnitt 52 ein hinter- schnittener Hohlraum für das hohlzylindrische Werkstück 50 gebildet werden. A free end area of the tubular sleeve section 24 can then be drawn in radially inwards by ra diales delivery of one or more drawing-in rollers, with a stepped corrugated shoulder 56 being formed, as illustrated clearly in FIG. An undercut cavity for the hollow-cylindrical workpiece 50 can be formed in the central hollow-cylindrical section 52 .
Nach dem spanlosen Umformen kann eine spanabhebende Bearbeitung an dem Werkstück insbesondere durch Bohren, Fräsen und insbesondere eine drehende Bearbeitung auf einer Drehmaschine erfolgen. Hierbei kann der erste Wellenab satz 56 drehend endbearbeitet werden. Zudem kann in dem massiven Bodenab schnitt 22 durch Bohren und/oder Drehen eine mittige Bohrung 60 eingebracht wer den. Zudem kann an dem massiven Bodenabschnitt 22 ein Abdrehen des Außenum fangs erfolgen, so dass ein zweiter Wellenabsatz 58 an dem anderen Ende des hohlzylindrischen Werkstücks 50 ausgebildet wird. After the non-cutting forming, the workpiece can be machined, in particular by drilling, milling and in particular by turning on a lathe. Here, the first set of shafts 56 can be finished rotating. In addition, a central bore 60 can be introduced into the massive Bodenab section 22 by drilling and/or turning. In addition, the outer circumference of the solid base section 22 can be turned, so that a second shaft shoulder 58 is formed at the other end of the hollow-cylindrical workpiece 50 .
Die Bohrung 60 kann grundsätzlich durchgehen und sich bis in den Hohlraum des Hohlzylinderabschnitts 52 erstrecken oder, wie anschaulich in der Fig. 6 gezeigt ist, als eine Sacklochbohrung mit einer durchgehenden Wand gegenüber dem Hohlzy linderabschnitt 52 ausgebildet sein. The bore 60 can basically go through and extend into the cavity of the hollow cylinder section 52 or, as is clearly shown in FIG. be formed as a blind hole with a continuous wall opposite the cylinder section 52 Hohlzy.
Im Zusammenhang mit Fig. 7 wird das Bohrungsdrücken bei dem erfindungsgemä ßen Verfahren näher erläutert, wobei zum Bilden einer Zwischenform 20 ein schaft förmiger zylindrischer Drückdorn 30 axial in das Ausgangswerkstück 10 eingedrückt wird. Das Ausgangswerkstück 10 wird dabei um seine Mittenachse in Rotation ver setzt, wobei das Ausgangswerkstück 10 am massiven Bodenabschnitt 22 an einem nicht dargestellten Spannfutter, welches gekühlt werden kann, eingespannt ist. Im Bereich der Stirnseite des Drückdorns 30 werden an den Außenumfang der Zwi schenform 20 zum Bohrungsdrücken eine oder mehrere Umformrollen 35 radial zu gestellt, wobei sich im Material ein dreidimensionaler Spannungszustand ausbildet, durch welchen das massive Ausgangswerkstück 10 mit einem hohlen Hülsenab schnitt 24 ausgebildet wird, indem der Drückdorn 30 immer weiter in die Zwischen form 20 axial eindringt. Das dabei verdrängte Werkstückmaterial wird unter Einwir kung der mindestens einen Umformrolle 35 axial nach hinten entlang des Drückdorns 30 zum Bilden des Hülsenabschnitts 24 verdrängt. In connection with FIG. 7, the bore spinning in the method according to the invention Shen is explained in more detail, with a shank-shaped cylindrical spinning mandrel 30 being pressed axially into the starting workpiece 10 to form an intermediate form 20 . The starting workpiece 10 is rotated about its central axis, the starting workpiece 10 being clamped on the solid bottom section 22 on a chuck (not shown) which can be cooled. In the area of the end face of the spinning mandrel 30, one or more forming rollers 35 are placed radially on the outer circumference of the intermediate mold 20 for bore spinning, whereby a three-dimensional state of stress is formed in the material, through which the solid starting workpiece 10 with a hollow sleeve section 24 is formed, by the spinning mandrel 30 further and further into the intermediate form 20 penetrates axially. The workpiece material thereby displaced is displaced axially backwards along the spinning mandrel 30 to form the sleeve section 24 under the action of the at least one forming roller 35 .
Die Umformrolle 35 ist doppelkonusförmig ausgebildet, wobei ein vorderer konischer Einlaufabschnitt 36 und ein hinterer konischer Auslaufabschnitt 37 ausgebildet sind. Durch den hinteren konischen Auslaufabschnitt 37, welcher sich nach hinten ver jüngt, wird insbesondere in der eigentlichen Umformzone Werkstückmaterial teilwei se radial nach außen verdrängt, so dass sich ein gewisser Freiraum im vorderen Be reich um den Drückdorn 30 ergeben kann, was ein verbessertes axiales Eindringen des Drückdorns 30 ermöglicht. The forming roller 35 is double-cone-shaped, with a front conical inlet section 36 and a rear conical outlet section 37 being formed. Due to the rear conical outlet section 37, which tapers towards the rear, workpiece material is partially displaced radially outwards, in particular in the actual forming zone, so that a certain free space in the front area around the spinning mandrel 30 can result, which improves axial penetration the spinning mandrel 30 allows.
Gemäß Fig. 8 ist eine alternative Ausgestaltung für das Bohrungsdrücken dargestellt, wobei in Ergänzung zu der Anordnung nach Fig. 7 am Drückdorn 30 eine axial ver schiebbare Führungshülse 32 gelagert ist. Das beim Bohrungsdrücken verdrängte Werkstückmaterial kann dabei teilweise an der Führungshülse 32 aufliegen und durch diese bei einem Verschieben nach hinten zusätzlich geführt werden. Dies führt ebenfalls zu einem leichteren und verbesserten Bohrungsdrücken nach dem erfin dungsgemäßen Verfahren. Fig. 9 zeigt in vergrößerter Darstellung den Zustand der Zwischenform 20 entspre chend Fig. 2, wobei ein Flülsenabschnitt 24 mit einem inneren Hohlraum 25 gebildet ist, während ein im Wesentlichen unverformter massiver Bodenabschnitt 22 verbleibt. Der Hülsenabschnitt 24 geht konisch in den durchmessergrößeren massiven Boden abschnitt 22 mit einem Übergangsbereich 26 über. According to FIG. 8, an alternative embodiment for the bore spinning is shown, in addition to the arrangement according to FIG. The workpiece material displaced during bore spinning can partially rest on the guide sleeve 32 and be additionally guided by it when shifted backwards. This also leads to easier and improved bore spinning according to the method of the invention. FIG. 9 shows, in an enlarged view, the state of the intermediate mold 20 corresponding to FIG. 2, wherein a fluff section 24 is formed with an internal cavity 25, while a substantially undeformed solid bottom section 22 remains. The sleeve portion 24 is tapered in the larger-diameter solid bottom section 22 with a transition area 26 on.
In diesem Übergangsbereich 26 wird entsprechend Fig. 10 eine ringförmige Aus nehmung 28 oder Vertiefung eingearbeitet. Dies kann vorzugsweise spanlos durch radiales Zustellen einer entsprechenden Umformrolle erfolgen oder gegebenenfalls auch spanabhebend, etwa auf einer Drehmaschine. In diese ringförmige Ausneh mung 28 gemäß Fig. 10 kann dann für den nachfolgenden Abstreckdrückwalzver- gang eine oder mehrere Abstreckdrückwalzen positionsgenau eingesetzt werden.In this transitional region 26, as shown in FIG. 10, an annular recess 28 or depression is incorporated. This can preferably be done without cutting by radial infeed of a corresponding forming roller or, if necessary, also by cutting, for example on a lathe. In this ring-shaped recess 28 according to FIG. 10, one or more flow-ironing rolls can then be inserted in a precisely positioned manner for the subsequent flow-ironing process.
In den Figuren 11 bis 13 sind alternative Ausgestaltungen für das Ausgangswerk stück 10 dargestellt. Dabei kann das Ausgangswerkstück 10 gemäß Fig. 11 ein span abhebend vorbearbeitetes oder durch Schmieden oder Gießen hergestelltes Werk stück mit einem vorgeformten Absatz 12 sein, welcher im dargestellten Ausführungs beispiel massiv und leicht konisch ausgebildet ist. In the figures 11 to 13 alternative configurations for the starting workpiece 10 are shown. The starting workpiece 10 according to FIG. 11 can be a pre-machined workpiece or a workpiece manufactured by forging or casting with a preformed shoulder 12, which in the illustrated embodiment is solid and slightly conical.
Gemäß der Ausführung nach Fig. 12 kann das Ausgangswerkstück 10 zusätzlich zu einem leicht konischen Absatz 12 noch eine Ringschulter 14 aufweisen. According to the embodiment according to FIG. 12, the starting workpiece 10 can also have an annular shoulder 14 in addition to a slightly conical shoulder 12 .
Weiterhin kann gemäß der alternativen Ausgestaltung gemäß Fig. 13 das Aus gangswerkstück 10 mit einem konischen Absatz 12 ausgebildet sein, in welchem ein Mittenloch 16 angeordnet ist. Dieses kann gegebenenfalls bei einem vorausgehen den Schmiedevorgang eingeformt oder spanabhebend eingearbeitet sein. Furthermore, according to the alternative embodiment according to FIG. 13, the starting workpiece 10 can be designed with a conical shoulder 12 in which a central hole 16 is arranged. This can optionally be formed in a previous forging process or machined into it.

Claims

PATENTANSPRÜCHE PATENT CLAIMS
1. Verfahren zum Herstellen eines hohlzylindrischen Werkstücks (50) aus einem massiven Ausgangswerkstück (10), bei dem in das massive Ausgangswerkstück (10) spanlos durch Bohrungsdrücken, bei welchem ein Drückdorn (30) in das Ausgangswerkstück (10) axial einge drückt wird und gleichzeitig mindestens eine Umformrolle (35) an einer Au ßenseite des Ausgangswerkstücks (10) zugestellt wird, eine topfförmige Zwi schenform (20) erzeugt wird, welche einen massiven Bodenabschnitt (22) und einen sich daran anschließenden Hülsenabschnitt (24) mit einer ersten Länge und einer ersten Wanddicke aufweist, und die topfförmige Zwischenform (20) anschließend einem Abstreckdrückwalzen unterzogen wird, bei welchem der Hülsenabschnitt (24) zu einer zweiten Länge, welche größer ist als die erste Länge, und zu einer zweiten Wanddi cke abgestreckt wird, welche kleiner ist als die erste Wanddicke, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangswerkstück (10) und/oder die Zwischenform (20) über sei ne/ihre axiale Länge mit einem definierten Temperaturprofil versehen wird, bei welchem Bereiche mit unterschiedlichen Temperaturen zum Erzielen unter schiedlicher Festigkeiten im Werkstück (50) erzeugt werden. 1. A method for producing a hollow-cylindrical workpiece (50) from a solid starting workpiece (10), in which the solid starting workpiece (10) is machined without cutting by bore spinning, in which a spinning mandrel (30) is pressed axially into the starting workpiece (10) and at the same time at least one forming roller (35) is infed on an outside of the starting workpiece (10), a pot-shaped intermediate mold (20) is produced, which has a solid base section (22) and an adjoining sleeve section (24) with a first length and having a first wall thickness, and the cup-shaped intermediate form (20) is then subjected to flow ironing in which the sleeve portion (24) is ironed to a second length which is greater than the first length and to a second wall thickness which is smaller as the first wall thickness, characterized in that the starting workpiece (10) and/or the intermediate form (20) over its axial length ge is provided with a defined temperature profile in which areas with different temperatures to achieve under different strengths in the workpiece (50) are generated.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass beim Bohrungsdrücken der Drückdorn (30) in das Ausgangswerkstück (10) bis in einen Mittenbereich eingebracht wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that during bore spinning the spinning mandrel (30) is introduced into the starting workpiece (10) up to a central region.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Abstreckdrückwalzen mindestens eine Abstreckdrückwalze an einen Übergangsbereich (26), welcher zwischen dem massiven Bodenabschnitt (22) und dem Hülsenabschnitt (24) liegt, zugestellt und axial vom Übergangsbereich (26) zum freien Ende des Hülsenabschnitts (24) bewegt wird. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that that for ironing, at least one ironing roller is fed to a transition area (26) which lies between the solid base section (22) and the sleeve section (24) and is moved axially from the transition area (26) to the free end of the sleeve section (24).
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Übergangsbereich (26) vor dem Abstreckdrückwalzen eine ringför mige Ausnehmung (28) ausgebildet wird, in welche die mindestens eine Ab streckdrückwalze angesetzt wird. 4. The method according to claim 3, characterized in that in the transition area (26) in front of the flow-ironing, an annular recess (28) is formed, in which the at least one Ab flow-forming roller is attached.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass beim Bohrungsdrücken durch die Umformrolle (35) ein Werkstückbereich hinter der Umformrolle (35), welcher zum Drückdorn (30) gerichtet ist, aufgewei tet wird, wobei beim radialen Zustellen der Umformrolle (35) an das Werkstück ein gewisser Materialfluss radial nach außen hinter der Umformrolle (35) einge stellt und um den Drückdorn (30) ein Freiraum gebildet wird. 5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that during bore spinning by the forming roller (35), a workpiece area behind the forming roller (35), which is directed towards the spinning mandrel (30), is widened, with the radial infeed of the Forming roller (35) to the workpiece, a certain material flow radially outwards behind the forming roller (35) is turned on and around the spinning mandrel (30) a free space is formed.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Innendurchmesser der Zwischenform (20) eine Führungshülse (32) zum Führen des Materials vorgesehen wird. 6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that a guide sleeve (32) for guiding the material is provided on an inner diameter of the intermediate mold (20).
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das freie Ende des Hülsenabschnitts (24) zum Bilden mindestens eines ers ten Wellenabsatzes (56) radial eingezogen wird. 7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the free end of the sleeve section (24) is drawn in radially to form at least one first shaft shoulder (56).
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das radiale Einziehen durch ein radiales Zustellen mindestens einer Ein ziehrolle durchgeführt wird. 8. The method as claimed in claim 7, characterized in that the radial drawing-in is carried out by radially advancing at least one drawing-in roller.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der massive Bodenabschnitt (22) spanabhebend bearbeitet wird, wobei mindestens ein zweiter Wellenabsatz (58) ausgebildet wird. 9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that that the solid bottom section (22) is machined, with at least one second shaft shoulder (58) being formed.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in den massiven Bodenabschnitt (22) eine Bohrung (60) eingebracht wird. 10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that a bore (60) is introduced into the solid base section (22).
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (50) am Bodenabschnitt (22) eingespannt und im Bereich des Bodenabschnitts (22) aktiv gekühlt wird. 11. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the workpiece (50) is clamped on the bottom section (22) and is actively cooled in the region of the bottom section (22).
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest das Bohrungsdrücken bei einer Warmumformtemperatur durch geführt wird. 12. The method according to any one of claims 1 to 11, characterized in that at least the bore spinning is carried out at a hot forming temperature.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangswerkstück (10) durch Ablängen aus einem Stangenmaterial gebildet wird. 13. The method according to any one of claims 1 to 12, characterized in that the starting workpiece (10) is formed by cutting to length from a rod material.
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