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Patents

  1. Advanced Patent Search
Publication numberEP2127775 B1
Publication typeGrant
Application numberEP20080009558
Publication dateFeb 24, 2010
Filing dateMay 26, 2008
Priority dateMay 26, 2008
Also published asCN101590510A, DE502008000404D1, EP2127775A1, EP2127777A1, EP2127777B1, US8161788, US20090288464, US20110126606
Publication number08009558, 08009558.1, 089558, 2008009558, 20089558, EP 2127775 B1, EP 2127775B1, EP-B1-2127775, EP08009558, EP20080009558, EP2127775 B1, EP2127775B1
InventorsKarl-Heinz Köstermeier
ApplicantRepkon Machine and Tool Industry & Trade Ltd.
Export CitationBiBTeX, EndNote, RefMan
External Links: Espacenet, EP Register
Method for manufacturing workpieces and spinning machine therefor
EP 2127775 B1
Abstract  available in
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Claims(16)
  1. Method for producing workpieces, in which an essentially cylindrical preform (8) is shaped by means of at least one pressure roller (7) into a finished workpiece (8.2), whereby the following steps are carried out:
    a. pushing of a section of the preform (8) onto at least one first mandrel (3, 4') mounted so as to be displaceable parallel to the longitudinal axis (A) of the preform (8),
    b. arrangement of the mandrel (3, 4') so that its surface (3b, 4b, 4b') lying in the preform (8) forms approximately a negative mould of the inner face to be formed on the preform (8),
    c. realisation of a relative movement between the preform (8) and the pressure roller (7) in a direction parallel to the longitudinal axis (A) with simultaneous pressing of the pressure roller (7) against the preform (8),
    characterised in that
    step c. is carried out so that material of the preform (8) is displaced through the pressure roller (7) in such a way that the mandrel (3, 4') is moved through the displaced material.
  2. Method according to claim 1,
    characterised in that
    after step a., the placing of the further section of the preform (8) lying opposite the first section onto a second mandrel (4) mounted so as to be displaceable parallel to the longitudinal axis (A) of the preform (8) is carried out and subsequently the first (4) and the second mandrel (3) are brought together in such a way that their surfaces (3b, 4b) lying in the preform (8) form an approximately negative mould of the inner face to be formed on the preform (8).
  3. Method according to claim 2,
    characterised in that
    the mandrels (3, 4) are coupled during the pressing process.
  4. Method according to one of the preceding claims,
    characterised in that
    the mandrel(s) (3, 4, 4') is / are axially moved and / or rotated out of the preform (8) in any case for a time through subsequently flowing material.
  5. Method according to claim 4,
    characterised in that
    the displacement takes place in the direction of the first tool housing (5) connected to a tailstock (2), in which the first mandrel (3) is mounted so as to be displaceable.
  6. Method according to one of the preceding claims,
    characterised in that
    the preform (8) is pushed by means of a entrainment element (6a) situated on a tool housing (5, 6) onto the first mandrel (3).
  7. Method according to claim 6,
    characterised in that
    the preform (8) is centred as it is pushed onto the first mandrel (3) by means of centring element (3e) on the first mandrel (3).
  8. Method according to one of the preceding claims,
    characterised in that
    at least one mandrel (3, 4) with a tapered or double tapered, conical or double conical outer face (3b, 4b, 4b') is used.
  9. Method according to one of the preceding claims,
    wherein merely one section of a rotationally symmetrical preform (8) is shaped.
  10. Pressure rolling machine, in particular for carrying out the method according to one of the preceding claims, with at least one mandrel (3, 4, 4') mounted so as to be displaceable parallel to the machine axis (MA), onto which a preform (8) to be shaped is pushed, and with at least one shaping roller (7) for shaping the preform (8), whereby the outer face of the at least one mandrel (3, 4, 4') is designed so that in the region of a pushed- on preform (8) it has a tapering region which forms essentially the negative mould of an inner face to be formed on the preform (8),
    characterised in that
    the at least one mandrel (3, 4, 4') is mounted so that it is displaced and / or rotated, during shaping, through material displaced out of the preform (8) through pressure rolling.
  11. Pressure rolling machine according to claim 10,
    characterised in that
    it further comprises a main headstock (1) with a tool housing (6) and an associated further mandrel (4) mounted so as to be displaceable parallel to the machine axis (MA).
  12. Pressure rolling machine according to claim 11,
    characterised in that
    furthermore a tailstock (2) is provided with the associated one mandrel (3) mounted so as to be displaceable parallel to the machine axis (MA), whereby the two mandrels (3, 4) are arranged concentrically and whereby the two mandrels (3, 4) face each other with their end faces (3c, 4b) and respectively taper towards their end faces (3c, 4c).
  13. Pressure rolling machine according to claim 12,
    characterised in that
    furthermore a tool housing (5) assigned to the tailstock (2) and which is mounted so as to be displaceable parallel to the machine axis (MA) is provided.
  14. Pressure rolling machine according to one of the claims 11 to 13,
    characterised in that
    one mandrel (3) comprises a pin element (3a) which can be introduced, for the purpose of centring with the other mandrel (4), into a bore (4a) provided thereon.
  15. Pressure rolling machine according to one of the claims 10 to 14,
    characterised in that
    the at least one mandrel (3, 4, 4') comprises a centring element for the preform (8) to be received.
  16. Pressure rolling machine according to one of the claims 10 to 15,
    characterised in that
    a mandrel (4') with an expansion element is provided.
Description  translated from German
  • [0001] [0001]
    Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Fertigung von Werkstücken nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The invention relates to a method for manufacturing workpieces according to the preamble of claim 1.
  • [0002] [0002]
    Ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus A method according to the preamble of claim 1 is known from DE 10 2005 057 945 A1 DE 10 2005 057 945 A1 bekannt. known. Bei entsprechenden Verfahren werden vor allem rotationssymmetrische Vorformen durch Drückwalzen bearbeitet, um etwa Tragrollen, Automobilteile oder Gasflaschen herzustellen. In corresponding method, especially rotationally symmetrical preforms are machined by flow forming to make about carrier rollers, automotive parts or gas cylinders. Hinsichtlich der Beanspruchung solcher Erzeugnisse ist es wünschenswert, bereits beim Umformprozeß Bereiche zu versteifen. With respect to the stress of such products, it is desirable to stiffen the forming process already areas. Bei der Verwendung entsprechender Erzeugnisse werden vor allem die mittleren Bereiche stärker beansprucht, so daß eine Materialverstärkung in diesem Bereich bevorzugt ist. With the use of its products, especially the central areas are more stressed, so that a material gain is preferred in this area. Besonders bevorzugt sind hier Ausformungen mit konkaven oder konischen Innenflächen, die mit den bisher bekannten Drückwalzverfahren nicht herzustellen waren. Particularly preferred are formations with concave or conical inner surfaces which were not produced with the flow-forming method known to date.
  • [0003] [0003]
    Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, mit welchem sich aus einer Vorform Werkstücke mit konkaver oder konischer Innenfläche herstellen lassen. The object of the invention is therefore to provide a method of the aforementioned type, with which can be drawn from a preform manufacture workpieces with concave or conical inner surface.
  • [0004] [0004]
    Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. durch eine Drückwalzmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 10. Vorteilhafte Ausführungsformen finden sich in den abhängigen Ansprüchen. This object is achieved by a method having the features of claim 1 and by a flow-forming machine having the features of claim 10. Advantageous embodiments are set forth in the dependent claims.
  • [0005] [0005]
    Erfindungsgemäß wird nach einer ersten Ausführungsform die Vorform, bevorzugt ein zylindrisches Rohr, auf die Dorne eines Hauptspindelkastens und eines Reitstocks aufgespannt. According to the invention according to a first embodiment of the preform, preferably a cylindrical tube mounted on the spikes of a main headstock and a tailstock.
  • [0006] [0006]
    Hauptspindelkasten und Reitstock weisen jeweils ein Werkzeuggehäuse auf, welche jeweils konzentrisch um den jeweiligen Dorn herum angeordnet sind und die für eine Außenzentrierung der Vorform sorgen. Headstock and tailstock each have a tool housing, each of which is arranged concentrically around each mandrel and ensure a external centering of the preform. Dorne und Werkzeuggehäuse sind jeweils parallel zur Maschinenachse bzw. zur Längsachse der Vorform verfahrbar. Arbors and tool housings are each parallel to the machine axis or to the longitudinal axis of the preform moved. Die Dorne weisen jeweils Außenflächen auf, welche sich in eine Richtung verjüngen, und zwar so, daß sie eine Negativform der in der Vorform auszuformenden konkaven oder konischen Innenfläche bilden. The mandrels each have outer surfaces which taper in a direction in such a way as to form a negative mold of the preform in auszuformenden concave or conical inner surface. Erfindungsgemäß wird nun durch eine oder bevorzugt mehrere Drückwalzen Druck auf die Außenfläche der Vorform ausgeübt. According to the invention will be preferably carried out by one or multiple pressure rollers press the outer surface of the preform. Bei der Bearbeitung werden die aufeinander zu weisenden Seiten der beiden Dorne in Kontakt miteinander gehalten. When processing the mutually facing sides of the two pins in contact with each other. Dabei werden die Dorne und Werkzeuggehäuse so bewegt, daß zunächst ein Materialfluß des Materials der Vorform in einen Zwischenraum zwischen Reitstockdorn und zugehörigem Werkzeuggehäuse erfolgt. The mandrels and the tool housing is moved so that first a material flow of the material of the preform into an intermediate space between the associated tailstock mandrel and the tool housing. Anschließend erfolgt eine Bewegung des Werkzeuggehäuses des Hauptspindelkastens und des zugehörigen Dorns so, daß der Materialfluß im wesentlichen in Richtung des Hauptspindelkastens in den Bereich der Außenfläche des zugehörigen Dorns erfolgt und so das Werkstück mit konkaver oder konischer Innenfläche fertiggestellt wird. Subsequently, a motion of the tool housing of the main spindle head and the associated mandrel is such that the flow of material takes place substantially in the direction of the main spindle box in the region of the outer surface of the corresponding mandrel and so the workpiece with a concave or cone-shaped inner surface is completed.
  • [0007] [0007]
    Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichenfiguren 1 bis 6 schematisch näher erläutert. The invention will be explained schematically with reference to the drawing figures 1 to 6.
    Figur 1 - Figure 1 -
    zeigt eine Längsschnittansicht durch eine Drückwalzmaschine die zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgelegt ist, beim Einspannen der Vorform und vor dem Zusammenfahren der Dorne, shows a longitudinal sectional view through a flow-forming machine which is designed for implementing the method according to the invention, the clamping of the preform and before the moving together of the mandrels,
    Figur 2 - Figure 2 -
    zeigt die Maschine aus shows from the machine Figur 1 Figure 1 mit eingespannter Vorform, vor dem Zusammenfahren der Dorne, with clamped preform, before moving together of the mandrels,
    Figur 3 - Figure 3 -
    zeigt die Maschine aus shows from the machine Figur 1 Figure 1 vor Beginn der erfindungsgemäßen Bearbeitung der Vorform, before the start of processing according to the invention of the preform,
    Figur 4 - Figure 4 -
    zeigt die Umformsituation nach Umformung eines Teils der Vorform, shows the Umformsituation by forming a portion of the preform,
    Figur 5 - Figure 5 -
    zeigt die Umforsituation gegen Ende der Umformung der Vorform, shows the Umforsituation towards the end of the forming of the preform,
    Figur 6 - Figure 6 -
    zeigt die Maschine nach Entnehmen des fertigen Werkstücks, shows the machine after removal of the finished workpiece,
    Figur 7 - Figure 7 -
    zeigt eine weitere erfindungsgemäße Ausführungsform mit einer Längsschnittansicht durch eine Drückwalzmaschine, die zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgelegt ist, beim Einspannen der Vorform und vor dem Zusammenfahren der Dorne, shows a further embodiment of the invention with a longitudinal section view through a flow-forming machine, which is designed for implementing the method according to the invention, the clamping of the preform and prior to the moving together of the mandrels,
    Figur 8 - Figure 8 -
    zeigt die Maschine aus shows from the machine Figur 7 Figure 7 mit eingespannter Vorform vor dem Zusammenfahren der Dorne, with clamped preform prior to moving together of the mandrels,
    Figur 9 - Figure 9 -
    zeigt die Maschine aus shows from the machine Figur 7 Figure 7 vor Beginn der erfindungsgemäßen Bearbeitung der Vorform, before the start of processing according to the invention of the preform,
    Figur 10 - Figure 10 -
    zeigt die Umformsituation nach Umformung eines Teils der Vorform, shows the Umformsituation by forming a portion of the preform,
    Figur 11 - Figure 11 -
    zeigt die Umformsituation gegen Ende der Umformung der Vorform, shows the Umformsituation towards the end of the forming of the preform,
    Figur 12 - Figure 12 -
    zeigt die Maschine nach Entnehmen des fertigen Werkstücks, shows the machine after removal of the finished workpiece,
    Figur 13 - Figure 13 -
    zeigt eine dritte- Ausführungsform der erfindungsgemäßen Drückwalzmaschine in Längsschnittansicht, welche zur Herstellung von Flaschen mit einem Spreizdorn ausgebildet ist, vor dem Einspannen der Vorform, shows an embodiment of the flow-forming machine dritte- the invention in longitudinal sectional view, which is designed for the production of bottles with an expanding mandrel, prior to the clamping of the preform,
    Figur 14 - Figure 14 -
    zeigt die Maschine aus shows from the machine Figur 13 Figure 13 mit eingespannter Vorform, with clamped preform,
    Figur 15 - Figure 15 -
    zeigt die Maschine aus shows from the machine Figur 13 Figure 13 in einer Umformsituation nach Umformung eines Teils der Vorform, in a Umformsituation after forming a portion of the preform,
    Figur 16 - Figure 16 -
    zeigt die Umformsituation gegen Ende der Umformung der Vorform, shows the Umformsituation towards the end of the forming of the preform,
    Figur 17 - Figure 17 -
    zeigt die Maschine beim Entnehmen des fertigen Werkstücks. shows the machine during the removal of the finished workpiece.
  • [0008] [0008]
    In den In the Figuren 1 bis 6 Figures 1-6 ist eine schematisch abgebildete Drückwalzmaschine dargestellt, mit welcher das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann. is a flow-forming machine shown schematically depicted with which the inventive method can be performed.
  • [0009] [0009]
    Die in The in Figur 1 Figure 1 dargestellte Vorrichtung weist einen Hauptspindelkasten 1 und ein zugehöriges Werkzeuggehäuse 6 mit einem darin axial verschiebbar geführten Dorn 4 auf. illustrated apparatus comprises a main headstock 1, and an associated tool housing 6 having a mandrel 4 is axially displaceably guided. Werkzeuggehäuse 6 und Dorn 4 liegen auf einer gemeinsamen Längsachse MA, die durch das Zentrum der Hauptspindel S1 und Reitstockspindel S2 verläuft. Tool-housing 6 and mandrel 4 lying on a common longitudinal axis MA, which passes through the center of the main spindle and tailstock spindle S1 S2. Durch einen Hydraulikzylinder H1 kann der Dorn 4 relativ zum Werkzeuggehäuse 6 axial verschoben werden. By a hydraulic cylinder H1 of the mandrel 4 can be displaced axially relative to the tool housing 6. Der Dorn 4, wie auch der Dorn 3, ist jeweils mit der Negativform der Innenfläche des Fertigteiles 8.2a und 8.2b ausgestattet. The mandrel 4, as well as the mandrel 3, each equipped with the negative mold of the inner surface of the finished part 8.2a and 8.2b. Dabei liegen die kleinsten Durchmesser in der Ebene der einander zugewandten Stirnflächen 3c und 4c der Dorne 3 und 4. The smallest diameter in the plane of the mutually facing end faces 3c and 4c of the pins 3 and 4. FIG.
  • [0010] [0010]
    Das Werkzeuggehäuse 6 besitzt gegenüber der Hauptspindelaufnahme eine Aufnahmebohrung 6b mit einem Mitnehmer 6a. The tool cabinet has 6 opposite the main spindle taper a receiving bore 6b with a driver 6a. Die Aufnahmebohrung 6b hat den Außendurchmesser der Vorform 8, so daß die Vorform 8 durch die Aufnahmebohrung 6b zentriert zur Längsachse MA aufgenommen werden kann. The receiving hole 6b has an outer diameter of the preform 8, so that the preform 8 by the receiving bore 6b may be added to the center longitudinal axis MA. Beim Einführen der Vorform 8, During insertion of the preform 8, Figur 1 Figure 1 , dient der Mitnehmer 6a zunächst als axiale Positionierung der Vorform 8. Wird die Vorform 8 in der Anlaufphase der Umformung durch den Dorn 3 des Reitstocks angepresst, nimmt der Mitnehmer 6a diese bei Drehung der Hauptspindel S1 über das Werkzeuggehäuse 6 mit. , The driver 6 serves as a first axial position of the preform 8, the preform 8 is pressed during the starting phase of the forming by the mandrel 3 of the tailstock, 6a takes the driver with this upon rotation of the main spindle S1 on the tool housing 6. Während der Umformung wird die axiale Anpressung der Vorform durch die axiale Umformkraft der Drückwalzen 7 übernommen. During forming, the axial contact pressure of the preform by the axial deformation force of the push rollers over 7.
  • [0011] [0011]
    Der Reitstock 2 mit der Reitstockspindel S2 und dem Werkzeuggehäuse 5 kann je nach Größe der umzuformenden Vorform 8 auch mit einem zur Hauptspindel S1 synchronlaufenden Antrieb ausgestattet werden. The tailstock tailstock spindle 2 with the S2 and the tool housing 5 8 can be equipped with a main spindle S1 synchronous speed depending on the size of the drive to be shaped preform. Reitstockspindel und Werkzeuggehäuse 5 liegen im Zentrum der gemeinsamen Längsachse MA und drehen sich auch um diese. Tailstock spindle and tool housing 5 are located in the center of the common longitudinal axis MA and also revolve around this.
  • [0012] [0012]
    Der Dorn 3 im Werkzeuggehäuse 5 ist durch einen Hydraulikzylinder H2 axial verschiebbar angeordnet. The mandrel 3 in the tool housing 5 is arranged to be axially displaceable by a hydraulic cylinder H2.
  • [0013] [0013]
    Je nach Art der Drückwalzmaschine können Hauptspindelkasten 1 und Reitstock 2 relativ und unabhängig voneinander zu den axial positionierten Drückwalzen 7 verschoben werden. Depending on the type of flow-forming machine main spindle box 1 and 2 tailstock can be moved relatively independently of each other and to the axially positioned jigs 7. Als Alternative dazu besteht die konstruktive Lösung, die Drückwalzen 7 gemeinsam über einen axialen Vorschub verschiebbar anzuordnen, wobei dann der Hauptspindelkasten 1 fixiert und der Reitstock 2 verfahrbar angeordnet sind. Alternatively, there is a constructive solution, the pressure rollers 7 to be arranged displaceable together via an axial feed, which is then fixed to the main spindle box 1 and 2 are arranged movable tailstock. Die letztere Lösung ist in den The latter solution is in the Figuren 1 - 6 Figures 1-6 dargestellt. shown.
  • [0014] [0014]
    Der Dorn 3 besitzt eine axiale Anschlagfläche 3d und in Richtung Negativform einen Außendurchmesser 3e, der dem Innendurchmesser der Vorform 8 entspricht. The mandrel 3 has an axial stop face 3d and a negative mold in the direction of outer diameter 3e, corresponding to the internal diameter of the preform 8. Wird eine Vorform 8 aufgenommen, so fährt der Dorn 3 durch den Vorschub des Hydraulikzylinders H2 in die Vorform 8 ein, zentriert mit dem Außendurchmesser 3e die dem Dorn 3 zugewandte Seite der Vorform 8, und schiebt diese in die zuvor schon beschriebene Außenzentrierung 6b der Werkzeugaufnahme 6, um sie mit einem axialen Druck gegen den Mitnehmer 6a zu pressen. A preform 8 is received, the mandrel 3 moves by the feed of the hydraulic cylinder H2 in the preform 8, centers the outer diameter 3e of the mandrel 3 facing side of the preform 8, and pushes this in the external centering previously described 6b of the tool holder 6, to press them with an axial pressure against the driver 6a. In dieser Arbeitsablaufphase, In this workflow phase, Figur 2 Figure 2 , wird die Vorform zentriert gehalten von Hand oder durch eine automatische Ladeeinrichtung, bis die Einspannung gewährleistet ist. The preform is held centered by a manual or automatic loading means to the clamping is guaranteed.
  • [0015] [0015]
    Das Werkzeuggehäuse 5, wie in den The tool body 5 as shown in the Figuren 1 - 6 Figures 1-6 dargestellt, wird nur dann benötigt, wenn die Reitstockspindel S2 angetrieben wird. shown, is only required if the tailstock spindle S2 is driven. Wird die Reitstockspindel nicht angetrieben, übernimmt der Dorn 3 mit dem Hydraulikzylinder H2 die Funktion einer Reitstockpinole. If the tailstock spindle is not driven, takes over the mandrel 3 with the hydraulic cylinder H2 the function of a tailstock. Eine entsprechende Ausführungsform ist in den A respective embodiment is shown in Figuren 7 bis 12 Figures 7 to 12 dargestellt. shown.
  • [0016] [0016]
    Nachdem die Vorform 8 eingespannt ist ( After the preform 8 is clamped ( Figur 2 Figure 2 ), fährt der Dorn 4 axial in Richtung Reitstock 2 durch den Vorschub des Hydraulikzylinders H1 vor, um mit dem Dorn 3 eine Einheit zu bilden. ), The mandrel 4 moves axially toward the tailstock 2 by the advance of the hydraulic cylinder H1 ago to form a unit with the mandrel 3. Dabei werden beide Seiten 3c und 4c der Dorne 3 und 4 gegeneinander gepresst, wobei der Zentrieransatz 3a des Dornes 3 in die Zentrierbohrung 4a des Dorns 4 eintaucht. Both sides 3c and 4c of the mandrels 3 and 4 are pressed against each other, wherein the centering projection 3a of the mandrel 3 dips in the center hole 4a of the mandrel 4. Damit ist durch die beiden Dorne 3 und 4 die Negativform der Innenfläche des Fertigteiles gebildet. Is thus formed by the two pins 3 and 4, the negative form of the inner surface of the finished part. Die Länge der beiden anteiligen Negativformen 3b, 4b entspricht zusammen der Länge des Fertigteiles, welches aus der Vorform 8 geformt wird. The length of the two negative molds share 3b, 4b along the length of the finished part, which is formed from the preform 8. Ist zwischen anteiliger Negativform 3b, 4b und Trennfläche 3c und/oder Trennfläche 4c eine zylindrische Form 8c mit dem Durchmesser der Trennfläche 3c oder 4c vorgesehen, so erhöht sich die Länge des Fertigteiles um diese Beträge. Is proportional between the negative mold 3b, 4b and 3c separation area and / or separation area, a cylindrical shape 4c 8c is provided with the diameter of the partition surface 3c or 4c, so the length of the finished part is increased by this amount.
  • [0017] [0017]
    Gleiches gilt, wenn, wie in The same applies if, as in Figur 8.2 Figure 8.2 dargestellt, eine zylindrische Form 8c im Bereich des Vorformendes, zur Hauptspindelseite hin, vorgesehen ist. shown, a cylindrical shape 8c in the area of the preform end, the main spindle side, is provided. Alternativ ist es auch möglich, eine zusätzliche, zylindrische Form 8c zur Reitstockseite hin einzuformen. Alternatively, it is also possible, an additional cylindrical shape 8c einzuformen the tailstock side.
  • [0018] [0018]
    Die Drückwalzen 7 fahren außerhalb der eingespannten Vorform 8 radial in ihre Positionen, um dann gemeinsam in axialer Richtung gegen die sich drehende Vorform 8 zu fahren, The pressing rollers 7 go beyond the clamped preform 8 radially in their positions, and then together to ride in the axial direction against the rotating preform 8, Figur 3 Figure 3 . , Die Drehung der Einheit Vorform 8, Werkzeuggehäuse 5, 6 mit den Dornen 3, 4, der Hauptspindel S1 und Reitstockspindel S2 erfolgt durch den Antrieb der Hauptspindel S1 und, je nach Ausführung, auch über den synchronlaufenden- Antrieb der Reitstockspindel S2. The rotation of the unit preform 8, tool housing 5, 6 with Thorns 3, 4, the main spindle S1 and tailstock spindle S2 is performed by driving the main spindle S1 and, depending on the version, also on the synchronlaufenden- drive the tailstock spindle S2.
  • [0019] [0019]
    Zur Umformung werden erfindungsgemäß ein oder bevorzugt mehrere Drückwalzen 7 am Umfang der Vorform 8 angeordnet. To be a transformation according to the invention or preferably more pressing rollers 7 are arranged on the circumference of the preform 8. Die Drückwalzen 7 sind am Umfang in axialer Richtung jeweils mit einer Einlaufschräge versehen. The pressing rollers 7 are provided on the periphery in the axial direction each with a run-in slope. Radial stehen die Drückwalzen 7 in Position zum Außendurchmesser des Fertigteiles 8.2, welches durch Drückwalzen der Vorform 8 erzielt werden soll. The pressing rollers 7 are radially in position to the outer diameter of the finished part 8.2, which is to be achieved by flow-forming of the preform 8. Werden die um das Zentrum der Längsachse MA der Hauptspindel S1 positionierten Drückwalzen 7 gemeinsam in axialer Richtung x durch einen gemeinsamen Vorschub auf die sich drehende Vorform 8 gefahren, werden diese durch den Kontakt mit der Vorform 8 in Drehung versetzt. Are positioned around the center of the longitudinal axis of the main spindle S1 MA jigs 7 x down together in the axial direction by a common feed to the rotating preform 8, these are offset by the contact with the preform 8 in rotation. Dabei wird der Werkstoff durch den axialen und radialen Druck der Drückwalzen 7 im Bereich zwischen den Drückwalzen 7 und zunächst der betreffenden, axialen Querschnittsebene des Dorns 3 in einen Fließzustand versetzt, In this case, the material is displaced by the axial and radial pressure of the pressing rolls 7 is in the range between the pressing rollers 7 and the respective first, axial cross-sectional plane of the mandrel 3 in a floating state, Figur 4 Figure 4 . , Der Werkstoff dringt in den vorhandenen Freiraum 9 zwischen Dorn 3 und Drückwalze 7 ein, um nach der Ausfüllung des Volumens des Freiraumes 9, The material penetrates into the existing space 9 between mandrel 3 and 7 jig to, after the filling of the volume of the free space 9 Figur 5 Figure 5 , in Richtung Reitstock 2, mit dem eingestellten Außendurchmesser des Fertigteiles 8.2 und dem durch den Dorn 3 gegebenen Innendurchmesser, auszuweichen. In direction of the tailstock 2, with the set outside diameter of the finished part and the 8.2 given by the mandrel 3 inside diameter to avoid. Durch den axialen Anschlag 3d auf dem Dorn 3 des Reitstocks 2 wird dieser Dorn 3 durch den zurückfließenden Werkstoff mitgenommen, solange wie Werkstoff durch die Verdrängung zurückfließt. Due to the axial stop 3d on the mandrel 3 of the tailstock 2 of this mandrel 3 entrained by the flowing material back, as long as the material flows back through the displacement. Toleranzen in den Durchmessern der Vorform 8 machen sich daher nur in der Länge des umgeformten Werkstückes 8.2 bemerkbar. Tolerances in the diameters of the preform 8 make therefore only in the length of the deformed workpiece 8.2 noticeable.
  • [0020] [0020]
    Da die beiden Dorne 3, 4 im Verbund gekoppelt sind, werden sie gemeinsam durch den verdrängten Werkstoff in Richtung Reitstock 2 geschoben, während die Drückwalzen 7 gemeinsam in Richtung Hauptspindelkasten 1 fahren. Since the two mandrels are 3, 4 coupled in combination, they are pushed together by the repressed material towards tailstock 2, during the pressing rollers 7 travel together towards the main spindle box 1. Dabei entsteht durch die Werkstoffverdrängung aus der Vorform 8 das Fertigteil 8.2, welches im Außendurchmesser gegenüber der Vorform 8 reduziert ist, mit einem Abdruck der beiden Dorne 3, 4 als Innendurchmesser. In this case, produced by the displacement of material of the preform 8, the finished part 8.2, which is reduced in outer diameter with respect to the preform 8 with a footprint of the two pins 3, 4 as the internal diameter.
  • [0021] [0021]
    Die Umformung ist beendet, wenn die Drückwalzen 7 in die Nähe der Außenzentrierung 6b der Vorform kommen, The forming is completed when the pressing rolls 7 are in the vicinity of the external centering 6b of the preform, Figur 5 Figure 5 . , Danach fahren die einzelnen Drückwalzen 7 in ihre radiale Ausgangposition zurück und gemeinsam in ihre axiale Ausgangstellung. Afterwards, the individual pressure rollers 7 drive back in their radial position and share in its initial axial position. Der Dorn 4 der Hauptspindelseite wird entkoppelt und zurückgezogen, der Dorn 3 der Reitstockseite ebenso aus dem geformten Werkstück 8.2. The mandrel 4 of the main spindle side is disengaged and withdrawn, the mandrel 3 of the tailstock side of the well-formed workpiece 8.2. Hierzu ist, falls erforderlich, ein von außen wirkender Abstreifer vorgesehen. For this purpose, a stripper is acting from the outside, if necessary, provided. Mit dem Rückzug des Reitstocks 2 wird das geformte Werkstück 8.2 freigegeben, With the withdrawal of the tailstock 2 the formed workpiece 8.2 is released Figur 6 Figure 6 . ,
  • [0022] [0022]
    Das geformte Werkstück 8.2 ist gekennzeichnet durch einen reduzierten Außendurchmesser, und im Innendurchmesser durch den Abdruck der Kontur der beiden Dorne 3, 4. The formed workpiece 8.2 is characterized by a reduced outside diameter and in inside diameter by the impression of the contour of the two pins 3, 4th
  • [0023] [0023]
    Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden konkave, kegelige und zylindrische Konturen auf den Dornen verwendet. In the method according to the invention concave, tapered and cylindrical contours are used to the thorns. Da der Dorn oder der Verbund aus zwei Dornen während der Umformung, bei der der Werkstoff fließt, durch den Werkstoffüberfluss, der sich aus der Reduzierung des Querschnittes der Vorform auf den Querschnitt der Fertigteilform bildet, verschoben wird, ergibt sich keine Relativbewegung zwischen Werkstückinnenfläche-und Dorn. Since the mandrel, or composite of two mandrels during the forming process, in which the material flows through the material excess which is formed from the reduction of the cross section of the preform to the cross section of the precast form is moved to no relative motion between the workpiece inner surface and results Dorn.
  • [0024] [0024]
    Der Dorn wandert axial nur dann in Richtung Freiheitsgrad, wenn ein Werkstoffüberfluss vorhanden ist. The mandrel moves axially in direction only degree of freedom when a material is abundant. Das bedeutet, daß der umgeformte Werkstoff sich auf den Dorn axial abrollt und diesen nur dann weiter schiebt, wenn genügend Werkstoff da ist. This means that the deformed material rolls axially on the mandrel and then pushes them only when sufficient material has arrived. Es findet somit keine Relativbewegung zwischen Dorn und Werkstoff statt, sondern nur ein Abrollen gemäß der Kontur in axialer Richtung. Thus, there is no relative movement between the mandrel and material, but only a rolling according to the contour in the axial direction. Dieses Abrollen des Werkstoffes im Bereich der Drückwalzen kann durch eine hydraulische Druckregelung in den Zylindern H1 und H2 unterstützt oder auch erschwert werden. This unwinding of the material in the region of the pressing rollers can be supported by a hydraulic control pressure in the cylinders H1 and H2, and also difficult.
  • [0025] [0025]
    Mit dem Abrollen des Werkstoffes ist auch ein sog. Fressen zwischen den beiden Elementen Werkstoff und Dornaußenfläche während des Umformens nicht möglich. The unrolling of the material and a so-called. Galling between the two elements and the mandrel outer surface material during the forming is not possible.
  • [0026] [0026]
    Toleranzen im Vorformbereich werden durch den verdrängten Werkstoff ohne Einfluß auf die Beschaffenheit des fertigen Werkstückes aufgenommen, dh unterschiedliche Wanddicken der Vorformen haben keinen Einfluß auf die sich durch das Drückwalzen ausgebildete Wanddicke des fertigen Werkstückes; Tolerances in the preform area to be picked up by the repressed material without affecting the texture of the finished workpiece, ie, different wall thicknesses of the preforms have no influence on the pressure rollers are formed by the wall thickness of the finished workpiece; der Werkstoff fließt nur dann weiter, wenn die vorgegebene Wanddicke des fertigen Werkstückes in der betreffenden axialen Ebene erreicht ist. The material continues to flow only when the predetermined wall thickness of the work piece is reached in the corresponding axial plane. Lediglich die Länge des geformten Werkstückes ist daher vorwiegend toleranzbehaftet. Only the length of the formed workpiece is therefore subject to tolerances mainly. Die Fließgeschwindigkeit des Werkstoffes aus der Querschnittreduzierung in der betreffenden axialen Ebene der Vorform, in den Querschnitt der betreffenden axialen Ebene des Fertigteils, bildet sich aus dem Werkstoffüberschuss und der Vorschubgeschwindigkeit der Drückwalzen. The flow rate of material from the cross-sectional reduction in the corresponding axial plane of the preform, in a cross-section of the respective axial plane of the panel, formed from the material and the excess feed rate of the press rolls. Dieses bedeutet, daß die axiale Geschwindigkeit der Verschiebung der Einheit aus den beiden Dornen abhängig ist von der Querschnittsreduzierung in der jeweiligen axialen Ebene der Vorform, bei gleichbleibender Vorschubgeschwindigkeit der Drückwalzen. This means that the axial velocity of the displacement of the unit consisting of the two pins is dependent on the reduction in cross section in the axial plane of the respective preform, for the same feeding speed of the pressing rollers.
  • [0027] [0027]
    Somit können mit diesem Verfahren unterschiedliche Absätze, Stufen und Konturen in die Innenfläche eines rotationssymetrischen Hohlkörpers geformt werden, wenn diese Stufen, Absätze und Konturen sich zur Trennstelle der zusammengefahrenen Dorne hin im Durchmesser verjüngen. Thus, different paragraphs with this method, levels and contours to be formed in the inner surface of a rotationally symmetrical hollow body, if these levels, paragraphs, and contours taper towards the separation point of the contracted out mandrels in diameter.
  • [0028] [0028]
    Dieses gilt auch, wenn nur mit dem Dorn der Reitstockseite gearbeitet wird. This is true even if you only work with the spine of the tailstock side. Ferner ist das Verfahren anwendbar, wenn nur ein Teil des rotationssymetrischen Körpers in Längsrichtung, bei Verwendung von einem oder zwei Dornen, umgeformt und dabei angewendet wird. Further, the method is applicable when only a part of the rotationally symmetrical body in the longitudinal direction, when using one or two pins, formed and applied thereby.
  • [0029] [0029]
    Somit ist es möglich, in Abhängigkeit der späteren Belastung des Werkstückes, einen sogenannten Träger auf zwei Stützen mit gleichbleibendem Widerstandsmoment zu formen. Thus, it is possible to form a function of the subsequent loading of the workpiece, a so-called carrier on two supports with a constant torque resistance.
  • [0030] [0030]
    Die Eigenschaften der nach dem Verfahren hergestellten Werkstücke aus zylindrischen Vorformen eignen sich besonders für Gasflaschen und Tragrollen. The properties of the workpieces made by the process of the cylindrical preforms are particularly suitable for gas bottles and carrier rollers.
  • [0031] [0031]
    In den In the Figuren 7 bis 12 Figures 7 to 12 ist eine zweite erfindungsegmäße Ausführungsform der Drückwalzmaschine gezeigt. is shown a second embodiment of the erfindungsegmäße flow-forming machine. Diese unterscheidet sich von der Anordnung in den This differs from the arrangement in the Figuren 1 bis 6 Figures 1-6 lediglich dadurch, daß die Reitstockseite 2' die bereits oben erwähnte Funktion einer Reitstockpinole aufweist, bei der reitstockseitig kein Werkzeuggehäuse vorgesehen ist und lediglich der Dorn 3 über einen Hydraulikzylinder H2 in axialer Richtung x verschieblich gelagert ist. only in that the tailstock side 2 'has the above-mentioned function of tailstock quill in the tailstock side no tool housing is provided and only the mandrel 3 is mounted on a hydraulic cylinder H2 in the axial direction x displaced. Beim Umformen wird der Dorn 3 durch Materialfluß in Richtung der Reitstockseite 2' gegen die Kraft des Hydraulikzylinders zurückgedrängt. During forming, the mandrel is pushed back by three material flow towards the tailstock side 2 'against the force of the hydraulic cylinder. Im Übrigen läuft das Verfahren analog zu dem oben mit Bezug auf die Otherwise, the procedure is analogous to the above with respect to the Figuren 1 bis 6 Figures 1-6 beschriebenen Verfahren ab. described method from.
  • [0032] [0032]
    Eine alternative Variante ist in den An alternative variant is in the Figuren 13 bis 17 Figures 13 to 17 dargestellt. shown. Im Unterschied zu den oben beschriebenen Ausführungsformen kommt diese Vorrichtung mit lediglich einem hauptspindelseitig vorgesehenen Spreizdorn 4' aus. In contrast to the embodiments described above, this device comes with only one main spindle side provided from expanding mandrel 4 '. Diese Variante ist insbesondere zum Umformen von zylindrischen Vorformen 8 vorgesehen, bei denen ein Ende geschlossen ist, wie zB bei Gasflaschen. This variant is particularly intended for shaping the cylindrical preforms 8, in which one end is closed, such as in gas cylinders.
  • [0033] [0033]
    Der Spreizdorn 4' weist einen, in etwa dem Dorn 4 der obigen Ausführungsformen entsprechenden Abschnitt mit einer konisch oder kegeligen Außenfläche 4b' auf, sowie einen daran anschließenden Spreizabschnitt 4d, der Außenflächenabschnitte 4b" aufweist, die über einen Spreizmechanismus 4e gegen die Maschinenachse MA angestellt werden können, so daß dieser Abschnitt etwa die Form des Dorns 3 der obigen Ausführungsformen erhält. The expansion mandrel 4 'has an in about the mandrel 4 of the above embodiments, the corresponding section with a conical or tapered outer surface 4b' on, and a subsequent spreader portion 4d of the outer surface portions 4b "having the employed for a spreading mechanism 4e against the machine axis MA can be, so that this portion is replaced by approximately the shape of the mandrel 3 of the above embodiments.
  • [0034] [0034]
    Zunächst wird die Vorform 8 mit ihrer offenen Seite auf den Spreizdorn 4' aufgeschoben, wobei ein dem Dorn 4' gegenüberliegender Schieber 10 am geschlossenen Ende der Vorform 8 angreift und diese bis zum Anschlag 6a auf das Werkzeuggehäuse 6 des Hauptspindelkastens 1 aufschiebt, First, the preform 8 'is pushed, whereby a mandrel 4' having its open side on the expansion mandrel 4 opposite slider 10 at the closed end of the preform 8 engages and these defers to the stop 6 on the tool housing 6 of the main spindle box 1, Figur 14 Figure 14 . , Der Schieber 10 hält die Vorform 8 gegen den Anschlag 6a, so daß der Abschnitt 4f des Dorns 4' mittels des Spreizmechanismus 4e gespreizt werden kann, so daß durch die Flächen 4b' und 4b" zwischen der Innenwand der Vorform 8 und dem Dorn 4' der oben beschriebene Freiraum 9 gebildet wird, der der Negativform der anzuformenden Innenfläche entspricht. Während des Umformens durch die Drückwalzen wird wiederum Material aus der Vorform 8 in den Zwischenraum 9 gedrängt, wobei der Dorn 4' verfahren wird, The slider 10 holds the preform 8 against the stop 6a, so that the portion 4f of the mandrel 4 'by means of the expansion mechanism 4e can be spread, so that the surfaces 4b' and 4b "between the inner wall of the preform 8 and the mandrel 4 ' 9 described above, the clearance is formed, which corresponds to the negative shape of the inner surface to be molded. While the forming process by the pressing rollers, in turn, material is forced out of the preform 8 in the intermediate space 9, wherein the mandrel 4 'method, Figuren 15 und 16 Figures 15 and 16 . , Nach Beendigung des Umformvorganges wird die fertige Form 8.2 nach Zurückfahren des Dorns 4' entnommen, After completion of the forming process, the finished mold is removed after 8.2 retraction of the mandrel 4 ', Figur 17 Figure 17 , und das offene Ende der Form 8.2 kann weiterverarbeitet werden, um beispielsweise eine Gasflasche 8.3 herzustellen. And the open end of the form 8.2 can be further processed to produce, for example, a gas bottle 8.3.
  • [0035] [0035]
    Die Umformung durch Drückwalzen geschieht bei den beschriebenen Ausführungsformen in zwei Richtungen, nämlich in radialer Richtung durch Reduktion des Außendurchmessers der Vorform 8 und in axialer Richtung durch Formgebung einer zylindrischen Form mit dem neuen, reduzierten Außendurchmesser. The forming by flow forming is done in the described embodiments, in two directions, namely in the radial direction by reducing the outer diameter of the preform 8, and in the axial direction by forming a cylindrical shape with the new, reduced outer diameter. Dabei fahren die Drückwalzen 7 unter Drehung der Vorform 8 in Richtung des Hauptspindelkastens 1 vor. The jigs go 7 under rotation of the preform 8 in the direction of the main spindle box 1 before. Dies bewirkt, daß die Werkstoffverdrängung spiralförmig erfolgt und somit sich der verdrängte Werkstoff sowohl axial als auch in Umfangsrichtung des Dorns 3, 4, 4' (tangential) verteilt. This causes that the material displacement is carried out and thus the spiral displaced material axially as well distributed in the circumferential direction of the mandrel 3, 4, 4 '(tangent). Die Ursache hierfür liegt- in der Werkstoffverdrängung von einem größeren auf einen kleineren Durchmesser bei gleichzeitiger Drehung des Werkstoffs. The reason for this liegt- in the material displacement from a larger to a smaller diameter at the same time rotation of the material.
  • [0036] [0036]
    Das Material fließt radial, zum kleineren Durchmesser des Dorns 3, 4, 4' und füllt den Hohlraum aus; The material flows radially toward the smaller diameter of the mandrel 3, 4, 4 'and fills the cavity of; tangential, aufgrund der walzenden Verdrängung durch die Drehung, bei gleichzeitiger Vorschubbewegung in axialer Richtung; tangential displacement due to the rolled by the rotation, while advancing movement in the axial direction; sowie axial, entgegengesetzt der Vorschubbewegung, wenn ein ausreichender Materialüberschuß vorhanden ist. and axially opposite to the feed movement, when a sufficient excess of material is present.
  • [0037] [0037]
    Ist in dieser Situation der Dorn 3, 4, 4' radial gegen Drehung gesichert, muss sich der Werkstoff relativ zum Dorn 3, 4, 4' in Umfangsrichtung des Dornes bewegen. If in this situation the mandrel 3, 4, 4 'radially secured against rotation, the material must be relative to the mandrel 3, 4, 4' move in the circumferential direction of the mandrel. Es entsteht auf einem fixierten Dorn dadurch eine Relativbewegung des geformten Körpers zum Körper der Vorform 8. Is created on a mandrel fixed by a relative movement of the molded body to the body of the preform. 8
  • [0038] [0038]
    Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist der Dorn 3, 4, 4' in Umfangsrichtung und axial freibeweglich; According to a preferred embodiment, the mandrel 3, 4, 4 'in a circumferential direction, and free to move axially; dadurch kann dieser durch den Kontakt mit dem umgeformten Werkstoff sich dessen Bewegung in den beiden genannten Richtungen ungehindert anpassen. thus it can adjust by contact with the deformed material at its movement in the two directions unhindered. Dabei findet eine in Umfangsrichtung erfolgende Relativbewegung im kontaktfreien Bereich der Vorform 8 zum Dorn 4, 4' auf der Hauptspindelseite statt. It is a success in the circumferential direction relative movement in the non-contact region of the preform 8 to mandrel 4, 4 'instead of on the main spindle side.
  • Bezugszeichenliste: List of Reference Numerals
  • [0039] [0039]
    1 One
    Hauptspindelkasten Headstock
    2 2
    Reitstock Tailstock
    2' Pinole 2 'quill
    3 3
    Reitstockdorn Tailstock mandrel
    • 3a Zapfen 3a pin
    • 3b Oberfläche des Reitstockdorns 3b surface of the tailstock mandrel
    • 3cStirnseite des Reitstockdorns 3cStirnseite the tailstock mandrel
    • 3d Anschlag 3d stop
    • 3eZentrierdurchmesser des Reitstockdorns 3eZentrierdurchmesser the tailstock mandrel
    4, 4' 4, 4 '
    Hauptspindeldorn Main spindle mandrel
    • 4a Bohrung 4a bore
    • 4b, 4b', 4b" Oberfläche des Hauptspindeldorns 4b, 4b ', 4b "surface of the main spindle mandrel
    • 4cStirnseite des Hauptspindeldorns 4cStirnseite the main spindle mandrel
    • 4d Spreizabschnitt 4d spreading
    • 4e Spreizmechanismus 4e spreading mechanism
    5 5
    Werkzeuggehäuse des Reitstocks Tool housing of the tailstock
    6 6
    Werkzeuggehäuse der Hauptspindel The tool housing of the main spindle
    6a Mitnehmer 6a driver
    7 7
    Drückwalze Jig
    8 8
    Vorform Preform
    8.1 8.1
    bearbeitete Vorform edited preform
    • 8.1a erster Bereich 8.1a first region
    • 8.1b Übergangsbereich 8.1b transition region
    • 8.1c dritter Bereich 8.1c third area
    8.2 8.2
    fertiges Werkstück finished workpiece
    • 8.2a erster Bereich 8.2a first region
    • 8.2b zweiter Bereich 8.2b second area
    • 8.2c dritter Bereich 8.2c third area
    9 9
    Hohlraum Cavity
    10 10
    Schieber Pusher
    A A
    Längsachse der Vorform bzw. des Werkstücks Longitudinal axis of the preform or of the workpiece
    MA MA
    Längsachse der Drückwalzmaschine Longitudinal axis of the flow-forming machine
    S1 S1
    Hauptspindel Main spindle
    S2 S2
    Reitstockspindel Tailstock spindle
    H1 H1
    Hydraulikzylinder des Hauptspindelkastens Hydraulic cylinder of the main spindle box
    H2 H2
    Hydraulikzylinder des Reistocks Hydraulic cylinder of rice Tock
    8.3 8.3
    Gasflasche Gas bottle
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Cooperative ClassificationB21D22/16
European ClassificationB21D22/16
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