DE102006057106B3 - Verfahren und Drückmaschine zum Herstellen eines trommelförmigen Werkstücks - Google Patents
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines trommelförmigen Werkstücks, insbesondere eines Felgenaußenmantels, auf einer Drückmaschine, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Weiter betrifft die Erfindung eine Drückmaschine zum Herstellen eines trommelförmigen Werkstücks aus einer topfförmigen Vorform, mit einer drehbar antreibbaren Hauptspindel, einem Drückwerkzeug, welches durch die Hauptspindel um eine Drehachse drehend antreibbar ist und zur Aufnahme der Vorform ausgebildet ist, und einem Reitstock mit einem Andrückelement, welches zum Andrücken eines Bodens der Vorform gegen das Drückwerkzeug axial verfahrbar ist.
- Ein derartiges Verfahren und eine derartige Drückmaschine zur Herstellung von Drückteilen aus topfförmigen Vorformen, insbesondere bei der Herstellung von Riemenscheiben, sind beispielsweise aus der
DE 27 23 065 A1 bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren ist allerdings darauf zu achten, dass das topfförmige Werkstück wieder von dem schaftförmigen Drückwerkzeug axial abziehbar ist. Hierdurch ist die Formgebungsfreiheit begrenzt, da insbesondere radiale Einformungen mit diesen Verfahren nur eingeschränkt möglich sind. Weiter erlaubt die bekannte Drückmaschine ein Besäumen der freien Randkante des eingespannten Werkstücks. - Bei der Herstellung eines Felgenaußenmantels für Fahrzeugfelgen aus einer Drückmaschine, wie sie etwa aus der
DE 102 48 356 A1 bekannt ist, wird als Ausgangswerkstück ein beidseitig offener Rohrabschnitt verwendet. Durch Einsatz eines zweiteiligen Drückwerkzeuges können so radiale Einformungen vorgenommen werden, wobei das Entnehmen des umgeformten Werkstücks durch Auseinanderfahren der beiden Teile des Drückwerkzeuges ermöglicht wird. - Die Verwendung von Rohrabschnitten als Ausgangswerkstücke ist jedoch nachteilig, da nahtlos gezogene Rohre relativ teuer sind und nicht in beliebigen Wandstärken- und Durchmessergrößen aus geeigneten Materialien erhältlich sind. Zwar können Rohrab schnitte auch aus einem Blechband durch Biegen und Verschweißen hergestellt werden, jedoch sind derartig hergestellte Vorformen nur bedingt für Fahrzeugfelgen geeignet. Insbesondere sind durch die Schweißnaht hinsichtlich Optik und Festigkeit Einschränkungen bedingt.
- Aus der
und derJP 6014523 AA sind Verfahren zum Herstellen von Felgen bekannt, bei denen eine Scheibe zu einer Topfform tiefgezogen wird. Anschließend wird der Boden entfernt, um eine Vorform für eine Drückwalzbearbeitung zu schaffen.JP 55112139 AA - Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Drückmaschine anzugeben, mit welchen ein trommelförmiges Werkstück, insbesondere ein Felgenaußenmantel, in großer Formen- und Materialvielfalt in effizienter Weise maschinell hergestellt werden kann.
- Die Aufgabe wird nach der Erfindung zum einen durch ein Verfahren des Anspruchs 1 und zum anderen durch eine Drückmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 7 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den jeweils abhängigen Ansprüchen angegeben.
- Das erfindungsgemäße Verfahren, bei dem eine topfförmige Vorform mit einem Boden oder einer Umfangswand an einem Drückwerkzeug gespannt und in Rotation versetzt wird und die Umfangswand zu einer gewünschten Form durch Zustellen mindestens einer Umformrolle umgeformt wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass der Boden abgetrennt und entfernt wird, während das Werkstück an dem Drückwerkzeug angeordnet ist.
- Die erfindungsgemäße Drückmaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass das Drückwerkzeug zumindest ein hauptspindelseitiges Werkzeugteil und ein reitstockseitiges Werkzeugteil aufweist, welche lösbar miteinander verbunden sind, und dass der Reitstock eine Arretiereinrichtung aufweist, mit welcher das reitstockseitige Werkzeugteil an dem Reitstock arretierbar ist.
- Es ist darauf hinzuweisen, dass im Sinne der Erfindung die Begriffe Drückmaschine, Drückwerkzeug und Drücken nicht im engen Sinne zu verstehen sind, sondern auch ein Drückwalzen, Projizierdrücken und Abstreckdrücken mitumfassen, bei welchen auch Wandstärkenänderungen im Material bewirkt werden.
- Ein Grundgedanke der Erfindung liegt darin, zur Herstellung des trommelförmigen Werkstückes eine topfförmige Vorform zu verwenden. Topfförmige Vorformen können in einfacher Weise aus einem Blech hergestellt werden. Bleche sind ein Massengut, welches in nahezu unbegrenzter Blechdicken- und Materialvielfalt kostengünstig zu beziehen ist. Hieraus können topfförmige Vorformen vorzugsweise durch Tiefziehen oder durch Drücken schnell und kostengünstig hergestellt werden. Eine topfförmige Vorform im Sinne der Erfindung umfasst nicht nur Werkstücke mit geschlossenem Boden, sondern auch mit einem teilweise offenen Boden, etwa mit einem Mittenloch, welches von einem ringförmigen, radial gerichteten Boden umgeben ist.
- Gemäß der Erfindung wird das topfförmige Werkstück in bekannter Weise durch axiales Andrücken an dem Drückwerkzeug eingespannt und durch Zustellen mindestens einer Drückrolle in beliebiger Weise an die Kontur des Drückwerkzeuges angeformt. Noch in derselben Spannposition vor oder vorzugsweise nach dem Umformen der Umfangswand wird der radial verlaufende Boden von dem Werkstück abgetrennt und aus der Drückmaschine abgeführt.
- Für dieses erfindungsgemäße Verfahren wird eine Drückmaschine zur Verfügung gestellt, welche neben einem Andrückelement zum axialen Spannen des Werkstückes gegen das Drückwerkzeug an der Reitstockseite eine Arretiereinrichtung aufweist, welche nach dem Entfernen des Bodens eine feste Verbindung zwischen dem Reitstock und einem reitstockseitigen Teil des Drückwerkzeuges herstellt. Dies ermöglicht ein maschinelles Auseinanderfahren etwa von zwei Hälften des Drückwerkzeuges, so dass auch trommelförmige Werkstücke mit radialen Einformungen problemlos maschinell hergestellt und entnommen werden können.
- Ein zuverlässiges Einspannen wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die Vorform mittels eines Andrückelementes an einem Reitstock axial gegen das Drückwerkzeug gespannt wird, wobei das Andrückelement den Boden der Vorform gegen das Drückwerkzeug spannt. Der Reitstock ist hierzu axial relativ zu dem an der Hauptspindel angebrachten Drückwerkzeug verfahrbar. Grundsätzlich können sowohl der Reitstock als auch die Hauptspindel gegenüber dem Maschinenbett axial verfahrbar sein.
- Ein effektives Abtrennen des Bodens wird nach der Erfindung dadurch erzielt, dass der Boden mittels einer Beschneideeinheit von der Umfangswand getrennt wird und dass der abgetrennte Boden durch axiales Rückfahren des Andrückelementes vom Drückwerkzeug freigegeben und abgeführt wird. Das Abtrennen kann durch Schneiden oder Abstechen mittels mindestens eines Stecheisens oder mindestens einer Schneidrolle erfolgen. Diese kann ähnlich wie eine Umformrolle über einen Support radial zugestellt werden, während das Werkstück mit dem Drückwerkzeug rotiert.
- Weiter ist es nach der Erfindung bevorzugt, dass nach dem Entfernen des Bodens eine Verbindung zwischen dem Reitstock und einem reitstockseitigen Werkzeugteil des Drückwerkzeuges hergestellt wird. Hierzu kann der Reitstock wieder an das Werkstück verfahren werden, wobei eine Arretiereinrichtung relativ gegenüber dem Andrückelement durch eine Öffnung vorgeschoben wird, um mit einer korrespondierenden Arretierung am Werkzeugteil zur Herstellung einer Verbindung in Eingriff zu treten.
- Ein rein maschineller Arbeitsablauf wird nach der Erfindung dadurch erreicht, dass zum Entnehmen des umgeformten Werkstücks der reitstockseitige Werkzeugteil mit dem Reitstock axial rückgefahren und von einem hauptspindelseitigen Werkzeugteil gelöst wird. Durch dieses Teilen des Drückwerkzeuges wird eine einfache automatische Entnahme eines umgeformten Werkstücks ermöglicht, selbst wenn dieses wie bei einem Felgenaußenmantel radiale Einformungen und somit eine axiale Hinterschneidung aufweist.
- Nach der Erfindung ist es besonders wirtschaftlich, dass die topfförmige Vorform aus einem Blech umgeformt, insbesondere tiefgezogen oder gedrückt, wird. Vorzugsweise kann die topfförmige Vorform auf derselben Drückmaschine spanlos umgeformt werden. Es würde also lediglich eine Blechronde in die Maschine eingeführt werden, aus welcher dann in einer einzigen Aufspannung das gewünschte trommelförmige Werkstück herstellt wird.
- Die Drückmaschine ist erfindungsgemäß dadurch weitergebildet, dass eine Beschneideeinheit zum Trennen des Bodens der Vorform von der Umfangswand angeordnet ist. Diese kann ähnlich wie eine Umformrolle an einem Support gelagert sein, mit welchem etwa eine Schneidrolle radial an das Werkstück zustellbar ist.
- Grundsätzlich kann das Drückwerkzeug eine glatte zylindrische Außenkontur oder einen konvexen Konturverlauf aufweisen. Besonders bevorzugt ist es jedoch, dass das Drückwerkzeug eine Formkontur aufweist, welche in axialer Richtung eine Hinterschneidung bildet. Das Werkstück muss hierbei durch radiales Einformen gebildet werden. Ein Lösen eines derart umgeformten Werkstückes ist durch die erfindungsgemäß mehrteilige Ausgestaltung des Drückwerkzeuges möglich. Gemäß der Erfindung kann das Drückwerkzeug nicht nur aus zwei Hälften, sondern aus mehreren Teilen gebildet sein.
- Weiter ist es erfindungsgemäß, dass die Arretiereinrichtung einen Arretierkopf aufweist, welcher zwischen einer Rückzugsstellung beabstandet von dem Drückwerkzeug und einer Arretierstellung verfahrbar ist, in welcher der Arretierkopf kraft- und/oder formschlüssig mit dem reitstockseitigen Werkzeugteil verbindbar ist. Der Arretierkopf kann in verschiedenster Weise gestaltet sein, um eine lösbare Verbindung zum reitstockseitigen Werkzeugteil zu bewirken. Beispielsweise können federgespannte Riegelbolzen am Arretierkopf oder am korrespondierenden Werkzeugteil angeordnet sein, die für eine formschlüssige Verbindung sorgen. Weiter können Bajonett- oder Gewindeverbindungen aber auch reine Klemmverbindungen, etwa mittels eines Klemmkonus, vorgesehen sein. Grundsätzlich sind auch magnetische Verbindungseinrichtungen oder aktiv verstellbare Riegel möglich, welche über pneumatisch oder hydraulisch betätigbare Stellzylinder in und aus einer Sperrstellung verfahren werden.
- Nach der Erfindung ist es vorteilhaft, dass zwischen den Werkzeugteilen des Drückwerkzeuges eine Verbindungseinrichtung, insbesondere eine Klemmkonus-Verbindung vorgesehen ist. Als Verbindungseinrichtungen können jedoch verschiedenste Arten von kraft- und/oder formschlüssigen Verbindungen zum Einsatz kommen, wie sie zuvor im Zusammenhang mit der Arretiereinrichtung beschrieben worden sind.
- Die Erfindung wird nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen beschrieben, welche schematisch in den Zeichnungen dargestellt sind. In den Zeichnungen zeigen:
-
1 eine Teilquerschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Drückmaschine bei der Aufnahme einer Vorform; -
2 eine Teilquerschnittsansicht der erfindungsgemäßen Drückmaschine nach Umformung der Umfangswand; -
3 eine Teilquerschnittsansicht der Drückmaschine beim Abführen eines abgetrennten Bodens; -
4 eine Teilquerschnittsansicht der Drückmaschine mit Arretierung eines Teiles des Drückwerkzeuges am Reitstock; -
5 eine Teilquerschnittsansicht der Drückmaschine, welche das Abführen des fertigen Werkstücks verdeutlicht; und -
6 eine Teilquerschnittsansicht der Drückmaschine in Ausgangsposition, bevor die Arretiereinrichtung vom Drückwerkzeug gelöst wird. - Eine erfindungsgemäße Drückmaschine in einer geöffneten Stellung zur Aufnahme einer Vorform
3 ist in1 dargestellt. Die Vorform3 ist zur Verdeutlichung zunächst in der Zuführposition und zusätzlich in der Bearbeitungsposition an einem Drückwerkzeug20 gezeigt. Das Drückwerkzeug20 ist über einen Aufnahmeflansch13 drehfest mit einer Hauptspindel12 verbunden, welche über einen nicht dargestellten Drehantrieb rotierend um eine Drehachse14 antreibbar ist. Das Drückwerkzeug20 weist ein hauptspindelseitiges Werkzeugteil22 und einen reitstockspindelseitiges Werkzeugteil24 auf, welche beide über eine als Klemmkonus ausgebildete Verbindungseinrichtung28 drehfest und lösbar miteinander verbunden sind. Entsprechend einer gewünschten Bearbeitungskontur ist entlang der Außenseite des Drückwerkzeugs20 eine Formkontur26 ausgebildet, welche eine radiale Vertiefung darstellt und somit in axialer Richtung eine Hinterschneidung bildet. An der Seite der Hauptspindel20 ist ein erster Ausstoßer16 angeordnet. - In der in
1 dargestellten geöffneten Position der Drückmaschine10 ist ein Reitstock50 mit einem scheibenförmigen Andrückelement52 axial vom Drückwerkzeug20 beabstandet. Die Andrückscheibe52 ist über eine hülsenförmige Andrücklaterne55 drehfest mit einer Reitstockspindel53 verbunden. Innerhalb der hülsenförmigen Andrücklaterne55 ist eine Arretiereinrichtung60 mit einem kolbenförmigen Arretierkopf62 an einer Andrückverlängerung54 befestigt, welche mittels einem zweiten Ausstoßer58 axial zwischen einer Rückzugsstellung, welche in1 dargestellt ist, und einer Arretierstellung verfahrbar. -
2 zeigt die Spannposition, bei welcher das Drückwerkzeug20 und das Andrückelement52 relativ zueinander axial verfahren sind, so dass der Boden5 axial zwischen dem Drückwerkzeug20 und dem Andrückelement52 eingeklemmt ist. Hierdurch erfolgt eine Spannung der Vorform3 . In dieser Spannposition kann die Vorform3 in Rotation versetzt werden und mittels einer oder mehrerer nicht dargestellter Umformrollen umgeformt werden. Hierbei wird die Umfangswand4 an die Formkontur26 des Drückwerkzeugs20 angeformt, wobei auch eine Wanddickenveränderung bereichsweise vorgenommen werden kann. Nach diesem Umformen durch Drückwalzen wird über eine nicht dargestellte Beschneideeinheit eine Trennschnitt6 zwischen dem Boden5 und der Umfangswand4 durchgeführt. - Zum Entfernen des abgetrennten Bodens
5 wird das scheibenförmige Andrückelement52 radial rückgestellt, so dass der abgetrennte Boden5 im Wesentlichen durch Schwerkraft nach unten aus der Drückmaschine10 abgeführt werden kann, wie in3 dargestellt ist. Zur zusätzlichen Fixierung des verbliebenen Werkstücks1 auf dem Drückwerkzeug20 kann eine Umformrolle18 das Werkstück1 zusätzlich gegen das Drückwerkzeug20 drücken. - Anschließend wird gemäß
4 der Reitstock50 mit dem Andrückelement52 wieder axial vorgefahren, so dass das Andrückelement52 in Anlage mit einer Stirnseite des Drückwerkzeug20 gelangt. Über den zweiten Ausstoßer58 kann nun der kolbenförmige Arretierkopf62 durch eine korrespondierende Öffnung51 in dem scheibenförmigen Andrückelement52 durch dieses hindurch in die Arretierstellung geschoben werden. Der Arretierkopf62 kann dabei in eine korrespondierende Ausnehmung30 am reitstockseitigen Werkzeugteil24 des Drückwerkzeugs20 einfahren. An der Aufnahme30 ist mindestens ein radial leicht vorstehender Haltebolzen32 vorgesehen, welcher zur Arretierung zumindest formschlüssig in eine korrespondierende Ringnut64 am Arretierkopf62 eingreift. Hierdurch wird eine hinreichend feste Verbindung beziehungsweise Arretierung zwischen dem Reitstock50 und dem reitstockseitigen Werkzeugteil24 des Drückwerkzeugs20 geschaffen. - Wie in
5 dargestellt, kann so der am Reitstock50 arretierte reitstockseitige Werkzeugteil24 beim Rückfahren des Reitstocks50 von dem hauptspindelseitigen Werkzeugteil22 gelöst werden. Zur Lösung der klemmenden Verbindungseinrichtung28 zwischen den beiden ringförmigen Werkzeugteilen22 ,24 drückt unterstützend der erste Ausstoßer16 gegen eine axiale Anschlagfläche34 an der Innenseite des reitstockseitigen Werkzeugteils24 . In dieser auseinander gefahrenen Stellung ist es nunmehr möglich, das mit einer axialen Hinterschneidung geformte Werkzeug1 , welches im Ausführungsbeispiel ein Felgenaußenmantel für eine Fahrzeugfelge ist, problemlos axial von dem hauptspindelseitigen Werkzeugteil22 abzuziehen und radial abzuführen. Dieser Abnahmevorgang kann beispielsweise ohne weiteres durch eine automatische Handhabungsvorrichtung durchgeführt werden. - Nach Abführen des umgeformten Werkstücks
1 werden die beiden Werkzeugteile22 ,24 wieder axial zusammengefahren, wobei über die klemmende Verbindungseinrichtung28 wieder eine feste Verbindung hergestellt wird. Die konische Bohrung im hauptspindelseitigen Werkzeugteil22 und die dazu passende konische Zapfenform am reitstockseitigen Werkzeugteil24 unterstützen auch eine Zentrierung. Dieser Zustand ist in6 dargestellt. Es kann nunmehr durch axiales Rückfahren des zweiten Ausstoßers58 die Arretierung zwischen dem Arretierkopf62 und dem reitstockseitigen Werkzeugteil24 wieder gelöst werden, wobei der Arretierkopf62 in seine Rückzugsstellung verfährt. Nunmehr kann das Andrückelement52 wieder rückverfahren werden, so dass sich die Drückmaschine10 wieder in der geöffneten Position gemäß1 zur Aufnahme einer neuen Vorform3 befindet.
Claims (11)
- Verfahren zum Herstellen eines trommelförmigen Werkstückes (
1 ), insbesondere eines Felgenaußenmantels, auf einer Drückmaschine (10 ), bei dem – eine topfförmige Vorform (3 ) mit einem Boden (5 ) und einer Umfangswand (4 ) an einem Drückwerkzeug (20 ) eingespannt und in Rotation versetzt wird und – die Umfangswand (4 ) zu einer gewünschten Form durch Zustellen mindestens einer Umformrolle (18 ) umgeformt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (5 ) abgetrennt und entfernt wird, während das Werkstück (1 ) an dem Drückwerkzeug (20 ) angeordnet ist. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorform (
3 ) mittels eines Andrückelementes (52 ) an einem Reitstock (50 ) axial gegen das Drückwerkzeug (20 ) gespannt wird, wobei das Andrückelement (52 ) den Boden (5 ) der Vorform (3 ) gegen das Drückwerkzeug (20 ) spannt. - Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Boden (
5 ) mittels einer Beschneideeinheit von der Umfangswand (4 ) getrennt wird und dass der abgetrennte Boden (5 ) durch axiales Rückfahren des Andrückelementes (52 ) vom Drückwerkzeug (20 ) freigegeben und abgeführt wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Entfernen des Bodens (
5 ) eine Verbindung zwischen dem Reitstock (50 ) und einem reitstockseitigen Werkzeugteil (24 ) des Drückwerkzeuges (20 ) hergestellt wird. - Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zum Entnehmen des umgeformten Werkstückes (
1 ) der reitstockseitige Werkzeugteil (24 ) mit dem Reitstock (50 ) axial rückgefahren und von einem hauptspindelseitigen Werkzeugteil (22 ) gelöst wird. - Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die topfförmige Vorform (
3 ) aus einem Blech umgeformt, insbesondere tiefgezogen oder gedrückt, wird. - Drückmaschine zum Herstellen eines trommelförmigen Werkstücks (
1 ), insbesondere nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, aus einer topfförmigen Vorform (3 ), mit – einer drehbar antreibbaren Hauptspindel (12 ), – einem Drückwerkzeug (20 ), welches durch die Hauptspindel (12 ) um eine Drehachse (14 ) drehend antreibbar ist und zur Aufnahme der Vorform (3 ) ausgebildet ist, und – einem Reitstock (50 ) mit einem Andrückelement (52 ), welches zum Andrücken eines Bodens (5 ) der Vorform (3 ) gegen das Drückwerkzeug (20 ) axial verfahrbar ist, dadurch gekennzeichnet, – dass das Drückwerkzeug (20 ) zumindest ein hauptspindelseitiges Werkzeugteil (22 ) und ein reitstockseitiges Werkzeugteil (24 ) aufweist, welche lösbar miteinander verbunden sind, und – dass der Reitstock (50 ) eine Arretiereinrichtung (60 ) aufweist, mit welcher das reitstockseitige Werkzeugteil (24 ) an dem Reitstock (50 ) arretierbar ist. - Drückmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Beschneideeinheit zum Trennen des Bodens (
5 ) der Vorform (3 ) von einer Umfangswand (4 ) angeordnet ist. - Drückmaschine nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Drückwerkzeug (
20 ) eine Formkontur aufweist, welche in axialer Richtung eine Hinterschneidung bildet. - Drückmaschine nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Arretiereinrichtung (
60 ) einen Arretierkopf (62 ) aufweist, welcher zwischen einer Rückzugsstellung beabstandet von dem Drückwerkzeug (20 ) und einer Arretierstellung verfahrbar ist, in welcher der Arretierkopf (62 ) kraft- und/oder formschlüssig mit dem reitstockseitigen Werkzeugteil (24 ) verbunden ist. - Drückmaschine nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Werkzeugteilen (
22 ,24 ) des Drückwerkzeuges (20 ) eine Verbindungseinrichtung (28 ), insbesondere eine Klemmkonus-Verbindung, vorgesehen ist.
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