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Drückverfahren und Schwenkform-Drückmaschine zur
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Durchführung des Verfahrens.
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Drückverfahren zum Herstellen von
metallischen Flaschen gem. dem Oberbegriff. von Anspruch 1 und auf eine Schwenkform-
Drückmaschine gem. dem Oberbegriff von Anspruch 5 Das im weiteren Sinne der Erfindung
zugrundeliegende Problem ist das Verschließen von metallischen Rohr abschnitten
zur Bildung von Flaschen mit geschlossenem Boden und/ oder eingezogenem Halsabschnitt.
Vorzugsweise kommt dieses Problem bei der Herstellung von Stahlflaschen zur Geltung,
die später als Gasflaschen Verwendung finden.
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Aus Festigkeits- oder Einfachheitsgründen werden die einzuschnürenden
Längsabschnitte der Rohrstücke vorzugsweise als Kugelabschnitte ausgebildet oder
sie erhalten eine kreisabschnittförmige Kontur. Derartige Einschnürungen oder Verjüngungen
von metallischen Rohrstücken können nur in mehreren Drückoperationen durchgeführt
werden.
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Im Weiteren wird von einer Drückmaschine mit einer Drückrolle ausgegangen,
wobei die Erfindung gleichermaßen bei Maschinen mit mehreren Drückrollen Anwendung
finden kann. Die Drückrolle wird hierzu hin-und hergeschwenkt unter gleichzeitigem
axialem und/oder radialem Anstellen und bildet durch die Anstellung und Schwenkung
den gewünschten Rohrverschluß. Bei der Bewegung der Drückrolle zum Rohrende hin
kommt es vor, daß sich,
der ringförmige Bereich des Werkstücks vor
dem Drückwerkzeug kräuselt,wenn die einzelnen Verformungsstufen mit zu hohem Umformungsgrad
ausgelegt werden, so daß dieser Bereich dann für eine weitere Drückumformung nicht
mehr geeignet ist.
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Aus der DD-PS 145 504 ist es bekannt, zur Erzielung einer in ihrer
Kontur gewölbten Form eines hohlen Rotationskörpers auf einem Kreuzsupport für das
Drückwerkzeug einen Schwenksupport anzuordnen, um die Drückrolle in einem bevorzugten
Anstellwinkel zu einer beliebigen Oberflächenkontur zu halten. Die Schwenkachse
des Supports bildet eine Tangente an das Werkstück und an die Drückrolle im Punkt
der Berührung. zwischen beiden, so daß eine Schwenkung des Schwenksupports keine
Veränderung der zum Werkstück radialen Einstellung der Drückrolle bewirkt. Die dort
gezeigten Verstellmöglichkeiten der Drückrolle haben keinen Einfluß auf die Neigung
zur Faltenbildung des vor der Drückrolle befindlichen, noch zu verformenden Teils
des Werkstücks. Die Drückrolle ist auf ihrem gesamten wirksamen Umfangsbereich konvex
ausgebildet.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das -- in Vorschubrichtung
des Drückwerkzeuges gesehen -- vor diesem liegende, noch zu verformende Material
an der Faltenbildung zu hindern und somit größere Umformgrade pro Umformstufe zu
ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche
1 und 5 gelöst. Die Abstützung bzw. Vorformung läßt deutlich größere Umformungen
in
einer Verformungsstufe zu, ohne daß der unmittelbar vor der Drückumformung stehende
Bereich des Werkstückes faltig wird.
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Diese Abstützung des in unmittelbarer Folge zu verformenden Werkstückbereichs
wird gem. dem Kennzeichen von Anspruch 2 durch das Werkzeug selbst vorgenommen.
Damit verbindet sich der Vorzug eines geringen technischen Aufwandes und einer dem
Werkstiick kinematisch angepaßten, das heißt verschleißarmen Abstützung bzw. Vorformung.
Die gesamte Umformung kann mit einem Werkzeugprofil durchgeführt werden.
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Das gem. Anspruch 3 bevorzugt vorgesehene Verfahrensmerkmal der kegeligen
Zwischenform erlaubt die Verwendung von einfach auszubildenden Konturbereichen des
Drückwerkzeuges zur Abstützung bzw. Vorverformung, wobei bevorzugt ein zylindrischer
Bereich der Drückrolle vorgesehen ist, der beidseitig von einem Profilradius abgeschlossen
wird. Dabei taucht das Drückrollenprofil mit dem einlaufseitigen Übergang vom Radius
in den zylindrischen Bereich in das Werkstück ein und verläßt das Werkstückprofil
tangential mit dem formgebenden hinteren Abschnitt des zylindrischen Bereichs. Die
Drückrolle bildet beim Umlauf einen Trichter für den zu verformenden Werkstückbereich.
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Die vorgenannte aufgabenteilige Verwendung unterschied licher Konturbereiche
des Drückwerkzeuges zur kegeligen Vorverformung bzw. kugeligen oder balligen End-
oder Zwischenform bringt eine lange Anlagelinie des Druckwerkzeuges am Werkstück
mit sich. Die Anlage auf breiter Front.
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erlaubt hohe Umformgrade in einer Verformungsstufe.
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Insbesondere bei der Einschnürung eines Rohrabschnittes mit anschließender
Ausbildung eines Flaschenhalses be
steht die Gefahr der Faltenbildung
bei den letzten Umformungsstufen nicht mehr, da der Umformungsgrad hierbei meist
klein ist. Auch läßt die letzte Phase der Ausbildung des Flaschenhalses keine. kegelige
Zwischenform zu.
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Deshalb wird in der Endphase der Drückumformung auf die Abstützung
und Zwischenformung des noch zu verformenden Werkstückbereichs verzichtet.
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Dies gilt insbesondere für die Ausbildung der Kehle zwischen dem Flaschenhals
und der Einschnürung.
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Durch die vorbeschriebene Verkürzung des Anlagebereichs des Drückwerkzeuges
am Werkstück, durch den Wegfall der einlaufseitogen Werkstückstützung kommt es zu
der theoretisch punktuellen Umformung in der beschriebenen Phase der abschließenden
Ausbildung des Flaschenhalses bzw. des Überganges vom Flaschenhals in den balligen
Bereich der Einschnürung, wie dies mit Anspruch 4 verfolgt wird.
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Die gegenständliche Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe ist im Kennzeichen
von Anspruch 5 wiedergegeben. Die zusätzliche Verschiebemöglichkeit zwischen dem
schwenkbaren Werkzeugträger und dem Werkzeug erlaubt es, den letzten Abschnitt des
zylindrischen Drückrollenprofilbereichs zur Ausbildung der kugeligen Form des bearbeiteten
Werkstückbereichs zu benutzen, während der vor diesem letzten Abschnitt angeordnete
zylindrische Drückrollenprofilabschnitt bis hin zum einlaufseitigen Profil radius
zu der kegeligen Zwischenform des Werkstücks führt. Die Umsetzung dieser kegeligen
Zwischenform des Werkstücklängsabschnittes in die endgültige Kreisform erfolgt durch
Schwenkung des schwenkbaren Werkzeugträgers. Das Drückwerkzeug ist zu diesem Zweck
vorzugsweise mit seinem Rollenhalter als Schlitten ausgebildet, der auf dem schwenkbaren
Werkzeugträger in
Achsrichtu#ng der Drückrolle verschiebbar ist,
und während des Betriebs der Maschine gesteuert werden kann. Bei den ersten Umformstufen
mit hohem Umformungsgrad wird der Werkzeughalter in Vorschubrichtung der Drückrollen
d.h.
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zum noch offenen Rohrende hin vorgeschoben.
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Der zylindrische Bereich der Drückrolle gelangt dabei während der
Drehbewegung des schwenkbaren Werkzeugträgers an dem Werkstück zur Anlage und bildet
mit Beginn der Schwenkbewegung des Werkzeugträgers den kegeligen Werkstückbereich
zur kugeligen Form um, wobei der Kegelwinkel im weiteren Verlauf der Schwenkbewegung
und bei den folgenden Umformstufen bis auf den Winkel der jeweiligen Tangente an
die Kreiskontur des Einzugbereiches angenähert wird. Bei den letzten Umformstufen
zur Erzielung der gewünschten Werkstückform wird der als Schlitten ausgebildete
Werkzeughalter zurückgefahren, so daß nur noch der einlaufseitige Radius des Rollenprofils
der Druckrolle zur Anlage an das Werkstück kommt und dessen Endumformung vornimmt.
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Bei der Bearbeitung des Flaschenhalses selbst und bei der Endbearbeitung
des kugeligen Abschnittes der Einschnürung hat dieser Drückrollenprofilbereich eine
theoretisch punktförmige Anlage mit dem Werkstück, die praktisch eine angenäherte
Kreisform mit einem Durchmesser von wenigen Millimetern ausmacht.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert.
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Dabei zeigen: Fig. 1 Eine Schwenkformdrückmaschine in Draufsicht.
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Fig. 2...4 Verschiedene Umformstadien beim Einziehen eines balligen
Flaschenendes.
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Fig. 5 Eine Drückrollenkontur.
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Die in Figur 1 gezeigte Drückmaschine besteht aus einem Maschinengestell
26, einem Spindelkasten 1, einer darin drehbar gelagerten aber ortsfesten Hohlwelle
2, die im Spindelkasten in Lagern 6, 7 aufgenommen wird, wobei in der Hohlwelle
2 eine Spannzange 4 mit einer Spannmutter 5 zum Festspannen eines Rohres 8 vorgesehen
ist, weiterhin einen Kreuzsupport mit einem- Längsschlitten 16, einem Querschlitten
17 und mit einem auf dem Querschlitten 17 angeordneten, um die Schwenkachse 18 schwenkbaren
Werkzeugträger 11, sowie einem darauf vorgesehenen Sondersupport 10, der einen Werkzeughalter
12 mit einer Drückrolle 9 aufnimmt. Der Sondersupport 10 wird von einem Zylinder
14, der über Steuerleitungen 27 von einer nicht gezeigten Einrichtung gesteuert
wird, in Richtung des~Pfeiles 19 bewegt Die Bewegung des Längsschlittens 16 wird
von einem Zylinder 15 bestimmt, der an Steuerleitungen 28 angeschlossen ist. Der
Zylinder 15 stützt sich am Maschinengestell 26 ab. Der Querschlitten 17 wird mit
Hilfe des Stellanschlages 13 auf den Durchmesser des eingespannten Rohres 8 eingestellt.
Die Schwenkbewegung des Werkzeugträgers 11 wird von einem nicht gezeigten Steuerelement
durchgeführt.
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Fig. 2 zeigt eine 1. Verformungsstufe zum Einziehen des Endes des
Rohres 8. Mit Hilfe des Längsschlittens 16 und des Zylinders 15 ist die Schwenkachse
18 um das Maß "e1" vorgeschoben worden, um die Verformung am äußersten Rohrende
beginnen zu können. Bei den ersten Umformstufen ist auch der Werkzeughalter 12 zusammen
mit der Drückrolle 9 gegenüber dem Schwenkradius 23 soweit in Richtung des Pfeiles
19 das heißt in
Richtung der Drehachse 33 der Drückrolle 9 auf
das zu verschließende Rohrende zu verschoben, daß der zylindrische Bereich 20 der
Drückrolle 9 -- in Schwenkrichtung (Pfeil 29) des Werkzeugträgers 11 gesehen --
zumindest teilweise -- vor diesem Schwenkradius 23 liegt.
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Der Kegelabschnitt 25 des Rohres 8 rollt am zylindrischen Bereich
20 der Drückrolle 9 ab. Der kugelabschnittförmige Bereich 24 des Rohres 8 wird bei
den ersten Verformungsstufen mit hohen Umformgraden durch das auslaufseitige Ende
des zylindrischen Bereiches 20 der Drückrolle 9 in Verbindung mit der Schwenkbewegung
des Werkzeugträgers 11 ausgebildet. Bei den Schwenkbewegungen der Drückrolle 9 in
Richtung des Pfeiles 29 wird der Kegelabschnitt 25 zunächst von dem einlaufseitigen
Abschnitt des zylindrischen Bereiches 20 geformt und im Verlauf der weiteren Schwenkbewegungen
vom zur Anlage kommenden Teil des zylindrischen Bereiches 20 kontinuierlich stärker
geneigt, wobei sich die Neigung der Kontur des Einschnürungsbereiches allmählich
der endgültigen Kreisform nähert.
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Bei den verschiedenen Umformstufen wird die Verschiebung "el" des
Längsschlittens über das Maß "e2" auf den Wert "0" in Fig. 4 reduziert.
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In der Endphase der Drückumformung berührt die Drückrolle 9 nur noch
mit dem vorderen Teil des Radius 21, d.h. vereinfacht: punktförmig das Werkstück
und bildet so die endgültige Kontur der Einschnürung, bestehend aus dem Bereich
24 mit kreisförmiger Kontur der Kehle 31 und dem Flaschenhals 32, aus. In dieser
Endphase der Bearbeitung ist die Drückrolle mit Hilfe des Sondersupports 10 vom
verschlossenen Rohrende (Pf.19b) weg zurückverschoben, so daß der Schwenkradius
23
durch den Profilradius 21 der Drückrolle 9 verläuft.
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Beim Zurückschwenken des Werkzeugträgers 11 und somit der Drückrolle
9, d.h. entgegen der Richtung des Pfeiles 29 übernimmt in den ersten Umformstufen,
solange der zylindrische Bereich zum Einsatz kommt, der rückwärtige Radius 30 am
Drückrollenprofil die vorbeschriebene Aufgabe des Radius 21.
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Mit der Schrägschulter 22 des Drückrollenprofils wird die Ausbildung
des Flaschenhalses unterstützt.
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Die vorliegende Erfindung erlaubt es, die Umformgrade in den ersten
Umformstufen (Fig. 2+3) zu erhöhen, da die Drückrolle, mit einer langen Anlagelinie
am Werkstück dieses in Schwenkrichtung vor dem Schwenkradius auf breiter Front abstützt
und vorformt. In der Endphase der Drückumformung hingegen kommt nur der Radius 21
in Eingriff, mit dem auch die Kehle 31 ausgebildet werden kann. Die unterschiedlichen
Verwendungen der wirksamen Profilbereiche 20, 21 und 30 der Drückrolle 9 werden
durch eine Verschiebung "Pfeil 19" des Werkzeughalters 12 gegenüber dem schwenkbaren
Werkzeugträger 11 erreicht. Für die gesamte Umformung wird nur 1 Drückrollenprofil
und nur eine Drückrolle benötigt.
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Die vorbeschriebene Umformung erfolgt regelmäßig bei erwärmtem Werkstück.
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