DE102006007501A1

DE102006007501A1 - Rollwerkzeug mit integrierter Ziehstufe

Info

Publication number: DE102006007501A1
Application number: DE102006007501A
Authority: DE
Inventors: Dietmar Schlayer; Hans-Joachim Dr. Pieperhoff; Frank Beig; Norbert Ziesel
Original assignee: Mueller Weingarten AG
Current assignee: Mueller Weingarten AG
Priority date: 2006-02-16
Filing date: 2006-02-16
Publication date: 2007-08-23
Also published as: EP1984131B1; DE502007007051D1; US20090049880A1; ATE507018T1; WO2007093159A3; CA2640673C; WO2007093159A2; CA2640673A1; EP1984131A2; US7743637B2

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein Werkzeug zur Herstellung von zylindrischen Werkstücken mit Längsnuten, bei dem dem eigentlichen Rollvorgang eine in das Werkzeug integrierte Ziehstufe vorgeschaltet ist und bei dem die Umforrollen mit einer verbesserten Lagerung ausgeführt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Rollverfahren und ein Werkzeug zur Herstellung von zylindrischen Werkstücken, mit Längsnuten, mittels Umformrollen mit einer verbesserten Lagerung. Außerdem soll optional dem eigentlichen Rollvorgang eine in das Werkzeug integrierte Ziehstufe vorgeschaltet werden.
Stand der Technik
Bei der Fertigung von Profilkörpern, wie beispielsweise Lamellenträger von Kupplungen, Zahnriemenscheiben oder ähnlichen Werkstücken mit einer zylindrischen Grundstruktur, werden häufig hohe Genauigkeiten und Präzision gefordert. Insbesondere kommt es auf Genauigkeit und die Oberflächenqualität an.
Bei den beschriebenen Werkstücken handelt es sich um hochwertige Fertigungsteile, welche teilweise in großer Stückzahl hergestellt werden. Somit sind neben den qualitativen Merkmalen auch die Kosten und die Ausbringung wichtige Kriterien bei einer Produktionsanlage für solche Werkstücke.
Zur Herstellung der oben beschriebenen Werkstücke offenbart die DE 20 17 709 A1 ein geeignetes Verfahren. Ein spezielles Rollwerkzeug ermöglicht es, das Werkstück aus einen Rohling mit glatter Außenkontur mittels einer Presse herzustellen, wobei jeder Pressenhub aus einem Rohling ein Werkstück ausformt. Bei jedem Pressenhub läuft ein Walzenvorgang ab, bei dem die Profilrollen das gewünschte Außenprofil in die Mantelfläche des Werkstückes eindrücken. Die Profilrollen sind dabei in einem Unterwerkzeug entlang des Umfanges des zu bearbeitenden Werkstückes angeordnet. Wird das Werkstück mittels eines am Stößel der Presse befestigten Oberwerkzeuges zwischen die Rollen gepresst, stützen sich diese an Stützrollen mit entsprechender Lagerung ab.
Das Unterwerkzeug lässt sich rotationssymetrisch aufbauen, wobei die das Profil des Werkstückes erzeugenden einzelnen Profilrollen regelmäßig und mit einheitlichem Winkel zueinander entlang des Umfanges des Werkstückes verteilt sind. Infolge dessen und infolge der sich ergebenden rotationssymmetrischen Kräfteaufteilung während eines Umformvorganges sind die einzelnen von den jeweiligen Profilrollen hergestellten Nuten untereinander praktisch gleich. Es wird insbesondere eine absatzfreie Kontur erreicht.
Der Nachteil des Verfahrens ist, dass vor dem Rollverfahren bereits ein konturnah vorgeformter Rohling vorhanden sein muss. Das heißt, der Rohling muss in einem separaten Umformverfahren, beispielsweise einem Ziehverfahren hergestellt werden. Ein weiterer Nachteil in der oben beschriebenen Ausführung liegt im konstruktiven Aufbau der Profilrollenabstützung über die Stützrollen. Diese Ausführung ermöglicht zwar einen verkleinerten Profilrollendurchmesser, ist aber baulich durch die Anordnung der Stützrollen sehr aufwendig und kosten intensiv. Außerdem resultiert daraus eine große Bauhöhe des Werkzeuges.
Aufgabe und Vorteil der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verfahren und ein Werkzeug zu entwickeln, bei denen sowohl das Umformen einer Platine zu einem Rohling, als auch die Rollumformung am Rohling in einer gemeinsamen Vorrichtung während eines Pressenhubes erfolgt. Außerdem soll durch eine neue Art der Profilrollenlagerung die Bauhöhe des Werkzeuges verringert werden.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruch 1, durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruch 1 und ausgehend von einem Werkzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 5, durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruch 5 gelöst. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. des erfindungsgemäßen Werkzeugs angegeben.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, den abwärts gerichteten Hub einer Umformpresse für einen kombinierten Umformvorgang, besteht aus Tiefziehen und Rollumformen innerhalb eines Werkzeuges zu nutzen. Vorteilhaft wirkt sich dabei aus, dass die Bauhöhe des Werkzeugteiles, welches für die Rollumformung vorgesehen ist, durch eine neuartige Profilrollenlagerung deutlich reduziert wird. Die Lagerung der Profilrollen besteht aus zwei Lagerschalenhälften, welche die Profilrollen auf dem überwiegenden Teil der Umfänge der Profilrollen umhüllen. Auf der der Werkstück zugewandten Seite ragen die Profilrollen und den Lagerschalenhälften hinaus. Zwischen den Profilrollen und den Lagerschalen wird Schmiermittel über eine Druckschmierung eingebracht. Die beiden Lagerschalenhälften sind vorzugsweise massiv ausgeführt und in ihrer Bauhöhe nur unwesentlich höher als der Umfang der Profilrollen. Dies ermöglicht im oberen Bereich des Werkzeuges einen Ziehring anzubringen. Dieser Ziehring hat zusammen mit dem Stempeloberteil, welches mit dem Stößel fest verbunden ist, die Aufgabe, den für den Rollvorgang erforderlichen zylindrischen Rohling aus einer ebenen Platine tief zuziehen. Dies geschieht vorzugsweise blechhalterlos. Der Aufbau des Werkzeuges lässt es allerdings ebenso zu, den Ziehvorgang mittels eine zusätzlich installierten Blechhalters durchzuführen.
Aufgrund der geringen Bauhöhe des erfindungsgemäßen Werkzeuges ist es ebenso denkbar, dass mehrere Rollensätze in Hubrichtung eingebaut werden und somit der Rollenumformvorgang mehrstufig erfolgen kann.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem, anhand der Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiel.
Es zeigen:
1 Werkzeug mit Stempel und Platine zu Beginn des Tiefziehvorganges
2 Werkzeug mit Stempel und Rohling während des Rollumformvorganges
3 Rolleinheit in einer Draufsicht
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
1 zeigt das erfindungsgemäße Werkzeug 1 in einer Schnittdarstellung. Das Werkzeug 1 besteht aus einer Zieheinheit 6 und einer Rolleinheit 7. Die Zieheinheit 6 wiederum besteht aus einem Stempeloberteil 2, welches fest mit dem Stößel 4 verbunden ist und aus einem Stempelunterteil 3, welches über die Hubeinheit 5 vertikal verfahrbar ist.
In 1 ist die Position zu Beginn des Ziehvorganges dargestellt. Der Stößel 4 mit dem Stempelunterteil 2 hat sich bereits soweit nach unten bewegt, dass die Umformung der Platine 8 beginnen kann. Dabei wird die Platine 8 über den Ziehring 9 nach unten gezogen. Das Stempeloberteil 3 wird nach unten verdrängt. Durch die Kontur des Stempeloberteils 2 sowie durch die Ausgestaltung des Ziehrings 9 ergibt sich nach dem Ziehvorgang ein Rohling 10, der als Ausgangsform für den sich anschließenden Rollumformvorgang dient.
In 2 ist eine Position während des Rollumformvorganges dargestellt. Zu sehen ist die Rolleinheit 7 mit der oberen Lagerschale 11 und der unteren Lagerschale 12. Die beiden Lagerschalenhälften 11, 12 dienen zur Aufnahme bzw. Lagerung der Profilrollen 13. Diese Profilrollen 13 sind am Umfang der Rolleinheit 7 verteilt angeordnet. Der Rohling 10 wird nun durch die vertikale Abwärtsbewegung des Stößels 4 mit dem Stempeloberteil 2 an den Profilrollen vorbeigeführt und erhält dadurch das sich aus der Anordnung der Profilrollen ergebende Längsnutenprofil am Außendurchmesser. Am äußeren Rand des erfindungsgemäßen Werkzeuges 1 ist ein Schmieranschluss 14 zu sehen. Über diesen Schmieranschluss 14 und über die Schmier leitung 15 wird mittels einer Druckschmierung Schmiermittel zwischen die Lagerschalenhälften 11, 12 und die Profilrollen gedrückt. Dieses Schmiermittel umhüllt die Profilrollen 13 und tritt in dem Bereich, in dem die Profilrollen 13 mit dem Rohling 10 in Eingriff stehen, aus den Lagerschalen wieder aus und wird einem Schmiermittelkreislauf zugeführt. Der Schmiermittelaustritt im Bereich der Umformung begünstigt den Rollumformvorgang und hat eine Qualitätsverbesserung des Rollergebnisses zur Folge.
Nach dem Umformvorgang bewegt sich der Stößel 4 mit dem Stempeloberteil 2 wieder nach oben, während das fertig umgeformte Werkstück mittels der Hubeinheit 5 ebenfalls nach oben gefahren wird. Anschließend kann das Werkstück 10 von einer Automatisierungsvorrichtung gegriffen und weitertransportiert werden. Nachdem eine neue Platine 8 in das erfindungsgemäße Werkzeug 1 eingelegt wird kann die kombinierte Zieh- und Rollumformung von neuem beginnen.
In 3 ist die Anordnung der Profilrollen 13 deutlich zu erkennen. Diese sind im Umfang, entsprechend der Endkontur des Werkstückes 10, angeordnet. Ebenfalls dargestellt ist die untere Lagerschale 12, in der die Profilrollen 13 gelagert bzw. geführt werden.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Sie umfasst auch alle fachmännischen Weiterbildungen im Rahmen des erfindungsgemäßen Gedankens.
Beispielsweise kann wie bereits erwähnt die Rolleinheit 7 mehrfach übereinander angeordnet werden um so ein mehrstufiges Rollumformen zu ermöglichen. Ebenfalls denkbar ist, dass die Zieheinheit 6 zusätzlich mit einem geregelten Blechhalter ausgerüstet wird.

1: Werkzeug
2: Stempeloberteil
3: Stempelunterteil
4: Stößel
5: Hubeinheit
6: Zieheinheit
7: Rolleinheit
8: Platine
9: Ziehring
10: Rohling
11: obere Lagerschale
12: untere Lagerschale
13: Profilrollen
14: Schmieranschluss
15: Schmierleitung

Claims

Verfahren zum Herstellen von zylindrischen Werkstücken unter Verwendung eines Rollumformverfahrens, bei dem mittels konzentrisch angeordneten Profilrollen ein Profil am Umfang eines Werkstückes erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Rohling 10, welcher als Ausgangsform für das Rollumformverfahren dient, mittels eines Umformverfahrens, welches dem Rollumformverfahren vorgeschaltet ist aus einer ebenen Platine hergestellt wird und dass dieses Umformverfahren und das Rollumformverfahren unter dem selben Stößel 4 während des selben Stößelabwärtshubes ausgeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Umformverfahren, welches dem Rollumformverfahren vorgeschaltet ist, ein Tiefziehverfahren ist.
Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Rollumformverfahren, welches sich dem Tiefziehverfahren anschließt, mehrstufig, das heißt mittels mehreren übereinander angeordneten Rolleinheiten 7, erfolgt.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Tiefziehverfahren und das Rollumformverfahren mittels eines gemeinsamen Werkzeuges (1) erfolgen.
Werkzeug zur Herstellung von zylindrischen Werkstücken unter Verwendung eines Rollumformverfahrens, bei dem mittels konzentrisch angeordneten Profilrollen ein Profil am Umfang eines Werkstückes erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass sich oberhalb mindestens einer Rolleinheit (7) eine Zieheinheit (6) befindet, innerhalb welcher eine Platine (8) mittels eines Stempeloberteils (2) über einen Ziehring (9) gezogen wird.
Werkzeug nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Presskraft vom Stempeloberteil (2) über die Platine (8) auf das Stempelunterteil (3) wirkt, welches während des Umformvorganges nach unten verdrängt wird.
Werkzeug nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Rolleinheiten (7) übereinander angeordnet sind.
Werkzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Umformung der Platine (8) ein geregelter Blechhalter einsetzbar ist.
Werkzeug nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Umformvorgang das Werkstück (10) von der Hubeinheit (5) nach oben bewegt wird.
Werkzeug zur Herstellung von zylindrischen Werkstücken unter Verwendung eines Rollumformverfahrens, bei dem mittels konzentrisch angeordneten Profilrollen ein Profil am Umfang eines Werkstückes erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass jede Rolleinheit (7) aus zwei Lagerschalenhälften (11, 12) besteht, in denen die Profilrollen (13) gelagert sind.
Werkzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Druckschmierung über eine Schmierleitung (15) Schmiermittel zwischen die Lagerschalenhälften (11, 12) und die Profilrollen (13) eingebracht wird.
Werkzeug nach Anspruch 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Schmiermittel, welches zwischen die Lagerschalenhälften (11, 12) und die Profilrollen (13) eingebracht wird, im Bereich des Umformeingriffes der Profilrollen (13) mit dem Werkstück (10) austritt.