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EP2030703A1 - Method and device for transverse rolling of stepped hollow shafts or cylindrical hollow pieces from a pipe - Google Patents

Method and device for transverse rolling of stepped hollow shafts or cylindrical hollow pieces from a pipe Download PDF

Info

Publication number
EP2030703A1
EP2030703A1 EP08015028A EP08015028A EP2030703A1 EP 2030703 A1 EP2030703 A1 EP 2030703A1 EP 08015028 A EP08015028 A EP 08015028A EP 08015028 A EP08015028 A EP 08015028A EP 2030703 A1 EP2030703 A1 EP 2030703A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
workpiece
rolling
mandrel
tools
rolling tools
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
EP08015028A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Hans Dziemballa
Lutz Manke
Mario Houska
Thomas Dr. Ficker
André HARDTMANN
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ThyssenKrupp Bilstein Suspension GmbH
Original Assignee
ThyssenKrupp Bilstein Suspension GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ThyssenKrupp Bilstein Suspension GmbH filed Critical ThyssenKrupp Bilstein Suspension GmbH
Publication of EP2030703A1 publication Critical patent/EP2030703A1/en
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21H—MAKING PARTICULAR METAL OBJECTS BY ROLLING, e.g. SCREWS, WHEELS, RINGS, BARRELS, BALLS
    • B21H1/00—Making articles shaped as bodies of revolution
    • B21H1/18—Making articles shaped as bodies of revolution cylinders, e.g. rolled transversely cross-rolling
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D22/00—Shaping without cutting, by stamping, spinning, or deep-drawing
    • B21D22/14—Spinning
    • B21D22/16—Spinning over shaping mandrels or formers

Definitions

  • the invention relates to a method and an apparatus for the transverse rolling of stepped hollow shafts or cylindrical hollow parts from a tube.
  • tube preforms for the production of split and undivided tube stabilizers for motor vehicles can be produced in an advantageous manner. These are characterized in that they have over their longitudinal axis partially variable diameter and wall thickness, which on the one hand leads to a reduction in the weight of the component and on the other hand allows the optimal use of the available space.
  • the load-adapted cross-sections allow a uniform distribution of stress and thus optimum utilization of the material used.
  • other advantages can be achieved by eliminating wall thickness variations of the pipe used and by improving the material quality of the pipe surfaces by stretching any decarburization areas and so-called "phosphate spaces".
  • the blank is axially compressed during the rolling process between wedge-shaped tools simultaneously with internal dies and rolled out from the middle to a double-sided cup-shaped hollow body.
  • the outer contour of the inner molds corresponds to the inner contour of the hollow body.
  • the swaging can be used. However, it is not very productive despite high mechanical complexity.
  • the object of the invention is to provide a solution with which with a few simple tools stepped hollow shafts or cylindrical hollow parts of various dimensions and also larger lengths can be flexibly rolled from a tube.
  • the object is achieved in that with radially deliverable, planetary arranged around the workpiece rolling tools, the contour of the transition from a mean diameter in a section of the workpiece to the mean diameter in an adjacent section by means of coordinated control of radial feed of the rolling tools and axial Rolled feed of the workpiece and a mandrel head is arranged with a matched to the smallest inner diameter of the two sections outer diameter of the rolling tools.
  • a further game in the size of at least 0.1 mm is preferably provided that promotes the transformation and should be referred to with Walk game.
  • the deformation is further supported by the fact that the workpiece is mounted in support rollers.
  • three support rollers are arranged in a plane like a planet around the workpiece and stored in a block. They are radially deliverable to the workpiece.
  • the blocks are displaceable parallel to the workpiece axis.
  • At least one block is arranged stationary in the vicinity of the rolling tools.
  • at least one further block is provided, which preferably moves with the workpiece end, which he is associated with moves.
  • rolling tools having a smoothing and a forming shoulder, reshaped, wherein preferably the free edge of the smoothing shoulder, with a radius of 0.5 to 3 mm is rounded. With this edge especially the short transitions are rolled.
  • the workpiece is preferably turned.
  • Sections with thicker walls and heavier materials are heated prior to rolling.
  • the device for cross rolling stepped hollow shafts from a tube to Fig. 1 has in the plan view according to Fig. 1 a roughly cross-shaped floor plan. Parallel to the axis of the workpiece 1 (the tube to be formed or the resulting hollow shaft) are from the right to the left a roller spindle drive 4, a rolling mandrel bearing 7, a rolling mandrel 8, the workpiece 1, support rollers 9, a clamping device 6 and an axial roller carriage 5 are arranged.
  • rolling tools 3 are provided. They are mounted in radial rolling carriage 2. These rolling carriages are displaceable transversely to the workpiece 1. With them, the rolling tools 3 are delivered radially. You have this own, preferably hydraulic drive.
  • the drive of the rolling tools 3 about axes parallel to the workpiece axis is carried out by the roller spindle drive 4.
  • the workpiece 1 is pulled during forming with the axial roller carriage 5 to the left and rotated simultaneously with the rolling tools 3.
  • the clamping device 6 for clamping the workpiece 1 is located on the axial roller carriage 5.
  • the forces for pulling the workpiece 1 are applied with two hydraulic pistons, which are arranged pivotably in the axial roller carriage 5, against the rolling tools 3.
  • a slide guide 11 is disposed below the workpiece 1.
  • On her bucks 12 are arranged displaceably 9, each with three support rollers.
  • the support rollers 9 surround the workpiece 1 like a planet and are radially deliverable to the respective outer diameter of the workpiece 1.
  • the block 12a in the immediate vicinity of the rolling tools 3 is stationary.
  • the blocks 12b, which are further away from the rolling tools 3, run along with the workpiece 1 (see double arrow under the blocks 12b). Their distance from the rolling tools 3 changes continuously with the forming.
  • the direction of movement of the workpiece 1 is shown on the left side with an arrow.
  • the free edge of the smoothing shoulder of the rolling tool 3 is rounded with a radius r.
  • FIGS. 4a to 4h shows the forming sequence of a multi-stepped hollow shaft in the middle part.
  • the workpiece 1 is respectively clamped in the clamping device 6 and is pulled by a feed path s ax .
  • the rolling tools 3 are delivered radially around S r .
  • the respective path length is indicated by the length of the arrow.
  • the direction is indicated by + and -.
  • axial feed + means in the drawing, the movement to the left (in the pulling direction of the tensioning device 6).
  • the radial feed of the rolling tools towards the workpiece axis is marked with +, the opposite with -.
  • Rolling mandrels 8a to 8c having an outer diameter corresponding to the respective smallest inner diameter of the workpiece are used. On the representation of the thorn head was waived.
  • Fig. 4a the workpiece is still the original tube. It is already clamped. Rolling tools 3 and mandrels are not engaged.
  • a first transition from the previous to a smaller average diameter is rolled.
  • the rolling tools 3 are delivered with + s r .
  • the workpiece 1 is pulled by a small axial feed path.
  • the diameter-sized mandrel 8a is arranged below the deformation point. At the beginning of the transition, the inner jacket of the workpiece 1 is not yet supported by the mandrel 8b.
  • steps 4d and 4e (cf. Fig. 4d and 4e ) takes place a further gradation analogous to the steps 4b and 4c, but with the diameter in the middle rolling mandrel 8b.
  • FIGS. 4f and 4g represent, on the one hand, a repetition of the already described forming steps with the smallest rolling mandrel 8c in diameter.
  • a special feature of Fig. 4g rolled a tapered transition.
  • a small axial feed + S ax is coupled with a negative small delivery -S r of the rolling tools.
  • the rolling mandrel is still under the rolling tools 3, but in the current forming only in the radial vicinity of the inner shell of the workpiece. 1
  • a hollow shaft was rolled from an approximately 1.5 m long tube of 34MnB5 with an outer diameter of about 25 mm and a wall thickness of about 4 mm.
  • the tube was stepped by about 2 mm in outside diameter.
  • the wall thickness of the stepped parts was reduced by approx. 1 mm.
  • the forming sections were heated.
  • the mean rolling temperature was 600 ° C.

Landscapes

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

Abstract

The method involves rolling contour of the transition with the rolling tools (3) from an average diameter in a section of the work piece (1) to the mean diameter in the adjacent section by coordinated control of radial infeed of the rolling tools. The axial feed and a mandrel head are arranged under the rolling tools with an outer diameter determined on the smallest inner diameter of both the sections. An independent claim is included for device for transverse rolling of gradated hollow shafts or cylindrical hollow units.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Querwalzen abgestufter Hohlwellen bzw. zylindrischer Hohlteile aus einem Rohr. Es können insbesondere Rohr-Vorformen für die Fertigung von geteilten und ungeteilten Rohr-Stabilisatoren für Kraftfahrzeuge in vorteilhafter Weise hergestellt werden. Diese sind dadurch gekennzeichnet, dass sie über ihre Längsachse bereichsweise veränderliche Durchmesser und Wanddicken aufweisen, was einerseits zur Verringerung des Bauteilgewichts führt und andererseits die optimale Nutzung des zur Verfügung stehenden Bauraums gestattet. Darüber hinaus ermöglichen die belastungsangepassten Querschnitte eine gleichmäßige Spannungsverteilung und damit optimale Ausnutzung des eingesetzten Werkstoffes. Bei Einsatz der Erfindung für den Anwendungsfall Rohr-Stabilisator können weitere Vorteile durch das Beseitigen von Wanddickenschwankungen des eingesetzten Rohres sowie durch Verbesserung der stofflichen Qualität der Rohroberflächen durch Streckung von eventuell vorhandenen Entkohlungsbereichen und so genannten "Phosphatsäumen" erzielt werden.The invention relates to a method and an apparatus for the transverse rolling of stepped hollow shafts or cylindrical hollow parts from a tube. In particular, tube preforms for the production of split and undivided tube stabilizers for motor vehicles can be produced in an advantageous manner. These are characterized in that they have over their longitudinal axis partially variable diameter and wall thickness, which on the one hand leads to a reduction in the weight of the component and on the other hand allows the optimal use of the available space. In addition, the load-adapted cross-sections allow a uniform distribution of stress and thus optimum utilization of the material used. When using the invention for the application pipe stabilizer other advantages can be achieved by eliminating wall thickness variations of the pipe used and by improving the material quality of the pipe surfaces by stretching any decarburization areas and so-called "phosphate spaces".

Es sind bereits verschiedene Lösungen zum Querwalzen von abgestuften Hohlwellen bzw. Hohlkörpern oder napfförmigen Hohlteilen über einem Dorn bekannt.There are already various solutions for transverse rolling of stepped hollow shafts or hollow bodies or cup-shaped hollow parts known about a mandrel.

Nach DD 99 521 A oder auch DE 199 05 038 A1 wird der Rohling während des Walzprozesses zwischen keilförmigen Werkzeugen gleichzeitig mit Innenformwerkzeugen axial gestaucht und von der Mitte ausgehend zu einem doppelseitigen napfförmigen Hohlkörper ausgewalzt. Die Außenkontur der Innenformwerkzeuge (Dome) entspricht der Innenkontur des Hohlkörpers.To DD 99 521 A or DE 199 05 038 A1 the blank is axially compressed during the rolling process between wedge-shaped tools simultaneously with internal dies and rolled out from the middle to a double-sided cup-shaped hollow body. The outer contour of the inner molds (dome) corresponds to the inner contour of the hollow body.

Im weitesten Sinne können in diese Gruppe des Querwalzens mit profilierten Domen bzw. Querwalzwerkzeugen die Lösungen zum Anwalzen von Lagersitzen und Außenverzahnungen ( EP 0 248 983 A1 oder DE 199 58 343 A1 ) oder Innenverzahnungen (z. B. US 5,765,419 ) eingeordnet werden.In the broadest sense, the solutions for rolling of bearing seats and external teeth (in this group of cross rolling with profiled domes or cross rolling tools ( EP 0 248 983 A1 or DE 199 58 343 A1 ) or internal gears (eg US 5,765,419 ).

Längere Hohlwellen werden auf einem durchgehend zylindrischen Dorn im wesentlichen nur in der Wandstärke reduziert, entweder durchgehend ( WO 02/55226 A1 oder DE 20 04 444 C3 ) oder abschnittsweise ( DE 101 15 815 A1 ). Die letztere Lösung ist eine Art Querwalzen einer abgestuften Hohlwelle. Allerdings ist die Hohlwelle nur im Außendurchmesser abschnittsweise abgestuft. Der Innendurchmesser ist auf der gesamten Länge unverändert und entspricht dem Außendurchmesser des Dorns.Longer hollow shafts are reduced on a continuous cylindrical mandrel substantially only in the wall thickness, either continuously ( WO 02/55226 A1 or DE 20 04 444 C3 ) or sections ( DE 101 15 815 A1 ). The latter solution is a kind of transverse rolling a stepped hollow shaft. However, the hollow shaft is graded sections only in outer diameter. The inner diameter is unchanged over the entire length and corresponds to the outer diameter of the mandrel.

Zur umformenden Herstellung eines rohrförmigen Stabilisators für Kraftfahrzeuge kann das Rundkneten eingesetzt werden. Es ist aber trotz hohen maschinentechnischen Aufwandes nicht besonders produktiv.For the forming production of a tubular stabilizer for motor vehicles, the swaging can be used. However, it is not very productive despite high mechanical complexity.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lösung anzugeben, mit der mit wenigen einfachen Werkzeugen abgestufte Hohlwellen bzw. zylindrische Hohlteile verschiedenster Abmessungen und auch größerer Längen aus einem Rohr flexibel gewalzt werden können.The object of the invention is to provide a solution with which with a few simple tools stepped hollow shafts or cylindrical hollow parts of various dimensions and also larger lengths can be flexibly rolled from a tube.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass mit radial zustellbaren, planetenartig um das Werkstück angeordneten Walzwerkzeugen die Kontur des Übergangs von einem mittleren Durchmesser in einem Abschnitt des Werkstücks auf den mittleren Durchmesser in einem benachbarten Abschnitt mittels aufeinander abgestimmter Steuerung von radialer Zustellung der Walzwerkzeuge und axialem Vorschub des Werkstücks gewalzt und ein Dornkopf mit einem auf den kleinsten Innendurchmesser der beiden Abschnitte abgestimmten Außendurchmesser unter den Walzwerkzeugen angeordnet wird.According to the invention the object is achieved in that with radially deliverable, planetary arranged around the workpiece rolling tools, the contour of the transition from a mean diameter in a section of the workpiece to the mean diameter in an adjacent section by means of coordinated control of radial feed of the rolling tools and axial Rolled feed of the workpiece and a mandrel head is arranged with a matched to the smallest inner diameter of the two sections outer diameter of the rolling tools.

Es wurde gefunden, dass diese Übergänge auch ohne Unterstützung eines Doms, dessen Außenprofil dem Innenprofil des Übergangs entspricht, gewalzt werden können. Zu Beginn eines Übergangs von einem großen mittleren Durchmesser auf einen kleineren liegt in der momentanen Umformstelle der Außenmantel des Dornkopfes nicht am Innenmantel des Werkstücks an. Erst gegen Ende dieses Übergangs und beim Walzen stetiger Abschnitte mit konstantem Innendurchmesser erfüllt der Dorn seine übliche Funktion. Er ist hierzu unter den Walzwerkzeugen angeordnet.It has been found that these transitions can also be rolled without the support of a dome whose outer profile corresponds to the inner profile of the transition. At the beginning of a transition from a large average diameter to a smaller is in the current deformation of the outer shell of the mandrel head not on the inner surface of the workpiece. Only at the end of this transition and when rolling steady sections with a constant inner diameter of the mandrel fulfills its usual function. He is for this purpose arranged under the rolling tools.

Im Versuch wurde nachgewiesen, dass es möglich ist, einen rohrförmigen Stabilisator für Kraftfahrzeuge mit zwei stirnseitig abgesetzten Bereichen und einem langen, im Durchmesser und in der Wandstärke reduzierten Mittelteil aus einem Rohr mit einer Länge von 1,6 m, ca. 22 mm Außendurchmesser und einer Wanddicke von ca. 4 mm herzustellen. Das Verfahren ist sehr produktiv. Grundsätzlich ist es möglich, den Stabilisator in einer Aufspannung herzustellen.In the experiment, it was demonstrated that it is possible, a tubular stabilizer for motor vehicles with two frontally offset areas and a long, reduced in diameter and in the wall thickness central part of a tube with a length of 1.6 m, about 22 mm outer diameter and to produce a wall thickness of about 4 mm. The process is very productive. In principle, it is possible to produce the stabilizer in one setting.

Die Reibung zwischen Werkstück und Dornkopf wird auf ein Minimum beschränkt. Dies wird zum einen durch einen relativ kurzen Dornkopf, zum anderen durch eine zum Verschieben übliche Spielpassung zwischen Außen- und Innendurchmesser von Dornkopf und Werkstück erreicht. Außerdem ist vorzugsweise zusätzlich zu diesem Spiel ein weiteres Spiel in der Größe von wenigstens 0,1 mm vorgesehen, dass die Umformung fördert und mit Walkspiel bezeichnet werden soll.The friction between the workpiece and the mandrel head is kept to a minimum. This is achieved on the one hand by a relatively short mandrel head, on the other hand by a customary for moving clearance between the outer and inner diameter of the mandrel head and workpiece. In addition, in addition to this game, a further game in the size of at least 0.1 mm is preferably provided that promotes the transformation and should be referred to with Walk game.

Die Umformung wird des weiteren dadurch unterstützt, dass das Werkstück in Stützrollen gelagert ist.The deformation is further supported by the fact that the workpiece is mounted in support rollers.

Vorzugsweise sind jeweils drei Stützrollen in einer Ebene planetenartig um das Werkstück angeordnet und in einem Bock gelagert. Sie sind auf das Werkstück radial zustellbar. Die Böcke sind parallel zur Werkstückachse verschiebbar. Wenigstens ein Bock ist in der Nähe zu den Walzwerkzeugen stationär angeordnet. Insbesondere bei längeren Werkstücken ist wenigstens ein weiterer Bock vorgesehen, der sich vorzugsweise mit dem Werkstückende, dem er zugeordnet ist, mitbewegt. Insgesamt werden durch die Stützrollen die aus der Umformung resultierenden und nicht von den Walzwerkzeugen und dem aktiven Teil des Walzdorns neutralisierten "Querkräfte" aufgefangen. Derartige restliche Querkräfte treten vor allem auch beim Walzen der Übergänge auf. Außerdem stützen sie das Gewicht der über den aktiven (dem im Eingriff befindlichen) Teil des Walzdorns ragenden Werkstückteile ab.Preferably, three support rollers are arranged in a plane like a planet around the workpiece and stored in a block. They are radially deliverable to the workpiece. The blocks are displaceable parallel to the workpiece axis. At least one block is arranged stationary in the vicinity of the rolling tools. In particular, for longer workpieces at least one further block is provided, which preferably moves with the workpiece end, which he is associated with moves. Overall, the resulting from the deformation and not neutralized by the rolling tools and the active part of the rolling mandrel "transverse forces" are absorbed by the support rollers. Such residual shear forces occur especially when rolling the transitions. In addition, they support the weight of the over the active (the engaged) part of the rolling mandrel protruding workpiece parts.

Vorzugsweise wird mit Walzwerkzeugen, die eine Glätt- und eine Formschulter aufweisen, umgeformt, wobei vorzugsweise die freie Kante der Glättschulter, mit einem Radius von 0,5 bis 3 mm abgerundet ist. Mit dieser Kante werden vor allem die kurzen Übergänge gewalzt. Um an einen Abschnitt beidseitig kurze Übergänge zu walzen wird das Werkstück vorzugsweise gewendet.Preferably, with rolling tools having a smoothing and a forming shoulder, reshaped, wherein preferably the free edge of the smoothing shoulder, with a radius of 0.5 to 3 mm is rounded. With this edge especially the short transitions are rolled. In order to roll short transitions on both sides of a section, the workpiece is preferably turned.

Abschnitte mit dickeren Wandstärken und aus schwerer umformbaren Materialien (wie z. B. höherfesten Stählen) werden vor dem Walzen erwärmt.Sections with thicker walls and heavier materials (such as higher strength steels) are heated prior to rolling.

Weitere erfindungsgemäße Merkmale sind in den Ansprüchen und im Ausführungsbeispiel dargestellt.Further inventive features are shown in the claims and in the embodiment.

Die Erfindung wird nachfolgend in mehreren Ausführungsbeispielen gezeigt. In den Zeichnungen zeigen

Fig. 1
eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung,
Fig. 2
einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 1,
Fig. 3
den Ausschnitt "Z" aus Fig. 2,
Fig. 4a bis 4h
die stufenweise Umformung eines Rohrs zu einer Hohlwelle.
The invention will now be shown in several embodiments. In the drawings show
Fig. 1
a top view of a device according to the invention,
Fig. 2
an enlarged section Fig. 1 .
Fig. 3
the section "Z" off Fig. 2 .
Fig. 4a to 4h
the gradual transformation of a tube to a hollow shaft.

Die Vorrichtung zum Querwalzen abgestufter Hohlwellen aus einem Rohr nach Fig. 1 hat in der Draufsicht gemäß Fig. 1 einen etwa kreuzförmigen Grundriss. Parallel zur Achse des Werkstücks 1 (dem umzuformenden Rohr bzw. der entstehenden Hohlwelle) sind von rechts nach links ein Walzspindelantrieb 4, eine Walzdornlagerung 7, ein Walzdorn 8, das Werkstück 1, Stützrollen 9, eine Spanneinrichtung 6 und ein axialer Walzschlitten 5 angeordnet.The device for cross rolling stepped hollow shafts from a tube to Fig. 1 has in the plan view according to Fig. 1 a roughly cross-shaped floor plan. Parallel to the axis of the workpiece 1 (the tube to be formed or the resulting hollow shaft) are from the right to the left a roller spindle drive 4, a rolling mandrel bearing 7, a rolling mandrel 8, the workpiece 1, support rollers 9, a clamping device 6 and an axial roller carriage 5 are arranged.

An der Umformstelle sind Walzwerkzeuge 3 vorgesehen. Sie sind in radialen Walzschlitten 2 gelagert. Diese Walzschlitten sind quer zum Werkstück 1 verschiebbar. Mit ihnen werden die Walzwerkzeuge 3 radial zugestellt. Sie haben hierzu einen eigenen, vorzugsweise hydraulischen Antrieb. Der Antrieb der Walzwerkzeuge 3 um Achsen parallel zur Werkstückachse erfolgt durch den Walzspindelantrieb 4. Das Werkstück 1 wird beim Umformen mit dem axialen Walzschlitten 5 nach links gezogen und gleichzeitig mit den Walzwerkzeugen 3 gedreht. Die Spanneinrichtung 6 zum Einspannen des Werkstücks 1 befindet sich auf dem axialen Walzschlitten 5. Die Kräfte zum Ziehen des Werkstücks 1 werden mit zwei hydraulischen Kolben, die im axialen Walzschlitten 5 schwenkbar angeordnet sind, gegen die Walzwerkzeuge 3 aufgebracht.At the forming rolling tools 3 are provided. They are mounted in radial rolling carriage 2. These rolling carriages are displaceable transversely to the workpiece 1. With them, the rolling tools 3 are delivered radially. You have this own, preferably hydraulic drive. The drive of the rolling tools 3 about axes parallel to the workpiece axis is carried out by the roller spindle drive 4. The workpiece 1 is pulled during forming with the axial roller carriage 5 to the left and rotated simultaneously with the rolling tools 3. The clamping device 6 for clamping the workpiece 1 is located on the axial roller carriage 5. The forces for pulling the workpiece 1 are applied with two hydraulic pistons, which are arranged pivotably in the axial roller carriage 5, against the rolling tools 3.

Wie aus Fig. 2 näher zu erkennen ist, ist unter dem Werkstück 1 eine Schlittenführung 11 angeordnet. Auf ihr sind Böcke 12 mit je drei Stützrollen 9 verschiebbar angeordnet. Die Stützrollen 9 umgeben das Werkstück 1 planetenartig und sind radial auf den jeweiligen Außendurchmesser des Werkstücks 1 zustellbar. Der Bock 12a in unmittelbarer Nähe zu den Walzwerkzeugen 3 ist stationär. Die von den Walzwerkzeugen 3 weiter entfernten Böcke 12b laufen mit dem Werkstück 1 mit (s. Doppelpfeil unter den Böcken 12b). Ihr Abstand zu den Walzwerkzeugen 3 ändert sich mit der Umformung fortlaufend. Die Bewegungsrichtung des Werkstücks 1 ist auf der linken Seite mit einem Pfeil dargestellt.How out Fig. 2 can be seen closer, a slide guide 11 is disposed below the workpiece 1. On her bucks 12 are arranged displaceably 9, each with three support rollers. The support rollers 9 surround the workpiece 1 like a planet and are radially deliverable to the respective outer diameter of the workpiece 1. The block 12a in the immediate vicinity of the rolling tools 3 is stationary. The blocks 12b, which are further away from the rolling tools 3, run along with the workpiece 1 (see double arrow under the blocks 12b). Their distance from the rolling tools 3 changes continuously with the forming. The direction of movement of the workpiece 1 is shown on the left side with an arrow.

Durch die Stützrollen 9 werden verbleibende Querkräfte auf das Werkstück 1 unmittelbar neben der Umformstelle und in dem jeweils weitesten Abstand zur Umformstelle abgefangen.By the support rollers 9 remaining transverse forces are intercepted on the workpiece 1 immediately adjacent to the forming point and in each case the furthest distance to the forming point.

Gemäß Fig. 3 ist die freie Kante der Glättschulter des Walzwerkzeuges 3 mit einem Radius r abgerundet.According to Fig. 3 the free edge of the smoothing shoulder of the rolling tool 3 is rounded with a radius r.

In den Figuren 4a bis 4h ist die Umformabfolge einer im mittleren Teil mehrfach abgestuften Hohlwelle dargestellt.In the FIGS. 4a to 4h shows the forming sequence of a multi-stepped hollow shaft in the middle part.

Das Werkstück 1 ist jeweils in der Spanneinrichtung 6 eingespannt und wird um einen Vorschubweg sax gezogen. Die Walzwerkzeuge 3 werden radial um Sr zugestellt. Die jeweilige Weglänge ist durch die Länge des Pfeils angedeutet. Die Richtung wird mit + und - angegeben. Beim axialen Vorschub bedeutet + in der Zeichnung die Bewegung nach links (in Zugrichtung der Spanneinrichtung 6). Die radiale Zustellung der Walzwerkzeuge in Richtung Werkstückachse ist mit + , die entgegengesetzte mit - gekennzeichnet. Zum Einsatz kommen Walzdorne 8a bis 8c mit einem Außendurchmesser, der dem jeweiligen kleinsten Innendurchmesser des Werkstücks entspricht. Auf die Darstellung des Dornkopfes wurde verzichtet.The workpiece 1 is respectively clamped in the clamping device 6 and is pulled by a feed path s ax . The rolling tools 3 are delivered radially around S r . The respective path length is indicated by the length of the arrow. The direction is indicated by + and -. When axial feed + means in the drawing, the movement to the left (in the pulling direction of the tensioning device 6). The radial feed of the rolling tools towards the workpiece axis is marked with +, the opposite with -. Rolling mandrels 8a to 8c having an outer diameter corresponding to the respective smallest inner diameter of the workpiece are used. On the representation of the thorn head was waived.

In Fig. 4a ist das Werkstück noch das ursprüngliche Rohr. Es ist bereits eingespannt. Walzwerkzeuge 3 und Walzdorne sind nicht im Eingriff.In Fig. 4a the workpiece is still the original tube. It is already clamped. Rolling tools 3 and mandrels are not engaged.

In 4b wird ein erster Übergang vom bisherigen auf einen kleineren mittleren Durchmesser gewalzt. Die Walzwerkzeuge 3 werden mit +sr zugestellt. Das Werkstück 1 wird um einen kleinen axialen Vorschubweg gezogen. Der im Durchmesser große Dorn 8a ist unter der Umformstelle angeordnet. Zu Beginn des Übergangs wird der Innenmantel des Werkstücks 1 vom Dorn 8b noch nicht abgestützt.4b, a first transition from the previous to a smaller average diameter is rolled. The rolling tools 3 are delivered with + s r . The workpiece 1 is pulled by a small axial feed path. The diameter-sized mandrel 8a is arranged below the deformation point. At the beginning of the transition, the inner jacket of the workpiece 1 is not yet supported by the mandrel 8b.

Im nächsten Schritt (Fig. 4c) wird die Position der Walzwerkzeuge 3 radial nicht mehr verstellt. Das Werkstück wird um einen relativ großen Vorschubweg (s. Pfeilgröße von +sax) gezogen.In the next step ( Fig. 4c ), the position of the rolling tools 3 is no longer adjusted radially. The workpiece is pulled by a relatively large feed path (see arrow size of + s ax ).

In den Schritten 4d und 4e (vgl. Fig. 4d und 4e) erfolgt eine weitere Abstufung analog zu den Schritten 4b und 4c, allerdings mit dem im Durchmesser mittleren Walzdorn 8b.In steps 4d and 4e (cf. Fig. 4d and 4e ) takes place a further gradation analogous to the steps 4b and 4c, but with the diameter in the middle rolling mandrel 8b.

Die Figuren 4f und 4g stellen zum einen eine Wiederholung der bereits geschilderten Umformschritte mit dem im Durchmesser kleinsten Walzdorn 8c dar. Als Besonderheit wird in Fig. 4g ein kegeliger Übergang gewalzt. Ein kleiner axialer Vorschub +Sax ist dabei mit einer negativen kleinen Zustellung -Sr der Walzwerkzeuge gekoppelt. Der Walzdorn befindet sich noch unter den Walzwerkzeugen 3, aber in der momentanen Umformstelle nur noch in radialer Nähe zum Innenmantel des Werkstücks 1.The Figures 4f and 4g represent, on the one hand, a repetition of the already described forming steps with the smallest rolling mandrel 8c in diameter. A special feature of Fig. 4g rolled a tapered transition. A small axial feed + S ax is coupled with a negative small delivery -S r of the rolling tools. The rolling mandrel is still under the rolling tools 3, but in the current forming only in the radial vicinity of the inner shell of the workpiece. 1

In der letzten Stufe, Fig. 4h, ist die Hohlwelle fertig gewalzt. Die Walzwerkzeuge werden außer Eingriff gebracht.In the last stage, Fig. 4h , the hollow shaft is finished rolled. The rolling tools are disengaged.

In praktischen Versuchen wurde aus einem ca. 1,5 m langen Rohr aus 34MnB5 mit einem Außendurchmesser von etwa 25 mm und einer Wandstärke von ca. 4 mm eine Hohlwelle gewalzt. In einem mittleren Abschnitt (ca. 400 mm lang) und an den beiden Enden (ca. 200 mm lang) wurde das Rohr um ca. 2 mm im Außendurchmesser abgestuft. Die Wandstärke der abgestuften Teile wurde dabei um ca. 1 mm verringert. Die Umformabschnitte wurden erwärmt. Die mittlere Walztemperatur lag bei 600°C.In practical experiments, a hollow shaft was rolled from an approximately 1.5 m long tube of 34MnB5 with an outer diameter of about 25 mm and a wall thickness of about 4 mm. In a middle section (about 400 mm long) and at the two ends (about 200 mm long), the tube was stepped by about 2 mm in outside diameter. The wall thickness of the stepped parts was reduced by approx. 1 mm. The forming sections were heated. The mean rolling temperature was 600 ° C.

Claims (21)

Verfahren zum Querwalzen abgestufter Hohlwellen bzw. zylindrischer Hohlteile aus einem Rohr mit radial zustellbaren planetenartig um das Werkstück (1) angeordneten Walzwerkzeugen (3), axialem Vorschub zwischen Werkstück (1) und Walzwerkzeugen (3) und einem Dorn (8), dadurch gekennzeichnet, dass mit den Walzwerkzeugen (3) die Kontur des Übergangs von einem mittleren Durchmesser in einem Abschnitt des Werkstücks auf den mittleren Durchmesser im benachbarten Abschnitt mittels aufeinander abgestimmter Steuerung von radialer Zustellung der Walzwerkzeuge (3) und axialem Vorschub gewalzt und ein Dornkopf mit einem auf den kleinsten Innendurchmesser der beiden Abschnitte abgestimmten Außendurchmesser unter den Walzwerkzeugen angeordnet wird.Method for the transverse rolling of stepped hollow shafts or cylindrical hollow parts from a tube with radially deliverable planetary tools (3) arranged around the workpiece (1), axial feed between workpiece (1) and rolling tools (3) and a mandrel (8), characterized that with the rolling dies (3) the contour of the transition from a mean diameter in a portion of the workpiece to the mean diameter in the adjacent section by means of coordinated control of radial feed of the rolling tools (3) and axial feed rolled and a mandrel head with a on the smallest inner diameter of the two sections matched outside diameter is placed under the rolling tools. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Walzwerkzeuge (3) eine zylindrische Glätt- und eine kegelige Umformschulter aufweisen.A method according to claim 1, characterized in that the rolling tools (3) have a cylindrical smoothing and a conical forming shoulder. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Außendurchmesser des Dornkopfes und dem entsprechenden kleinsten Innendurchmesser des Werkstücks (1) zusätzlich zu dem für die axiale Bewegbarkeit des Dornkopfes in dem Werkstück (1) erforderlichen Spiel ein Walkspiel von wenigsten 0,1 mm vorgesehen wird.A method according to claim 1 or 2, characterized in that between the outer diameter of the mandrel head and the corresponding smallest inner diameter of the workpiece (1) in addition to the required for the axial mobility of the mandrel head in the workpiece (1) game a play of at least 0.1 mm is provided. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (1) gegen Querkräfte an wenigstens einer Stelle von außen mit Stützrollen (9) abgestützt wird.Method according to claims 1 to 3, characterized in that the workpiece (1) is supported against lateral forces at at least one point from the outside with support rollers (9). Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (1) beim Wechsel von einem Abschnitt zum nächsten gewendet wird.Method according to claims 1 to 4, characterized in that the workpiece (1) is turned when changing from one section to the next. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Walzwerkzeuge (3) beim Wechsel von einem Abschnitt zum nächsten gewendet werden.Method according to claims 1 to 4, characterized in that the rolling tools (3) are turned over when changing from one section to the next. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (1) vor dem Walzen eines Abschnitts im Bereich des nächsten Umformabschnitts erwärmt wird.Method according to claims 1 to 6, characterized in that the workpiece (1) is heated before rolling a section in the region of the next forming section. Vorrichtung zum Querwalzen abgestufter Hohlwellen bzw. zylindrischer Hohlteile aus einem Rohr mit radial zustellbaren, planetenartig um das Werkstück angeordneten Walzwerkzeugen, Einrichtungen zum Erzeugen eines axialen Vorschubs zwischen Werkstück (1) und Walzwerkzeugen (3) und einem Dorn (8), dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der radialen Zustellung der Walzwerkzeuge und die Steuerung des axialen Vorschubs zwischen den Walzwerkzeugen (3) und dem Werkstück (1) durch eine Programmsteuerung miteinander gekoppelt sind und ein Dornkopf mit dem auf den kleinsten Innendurchmesser der beiden Abschnitte abgestimmten Außendurchmesser etwa unter den Walzwerkzeugen (3) angeordnet ist.Device for the transverse rolling of stepped hollow shafts or cylindrical hollow parts of a tube with radially deliverable, planetary arranged around the workpiece rolling tools, means for generating an axial feed between the workpiece (1) and rolling tools (3) and a mandrel (8), characterized in that the control of the radial feed of the rolling tools and the control of the axial feed between the rolling tools (3) and the workpiece (1) are coupled together by a program control and a mandrel head with the matched to the smallest inner diameter of the two sections outside diameter approximately below the rolling tools ( 3) is arranged. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Walzwerkzeuge (3) eine zylindrische Glätt- und eine kegelige Umformschulter aufweisen.Apparatus according to claim 8, characterized in that the rolling tools (3) have a cylindrical smoothing and a conical forming shoulder. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die freie Kante der Glättschulter mit einem Radius r von 0,5 bis 3 mm abgerundet ist.Apparatus according to claim 9, characterized in that the free edge of the smoothing shoulder is rounded with a radius r of 0.5 to 3 mm. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Dorn aus einem Dornkopf und einem im Durchmesser gegenüber dem Dornkopf verringerten Dornschaft besteht.Apparatus according to claim 8, characterized in that the mandrel consists of a mandrel head and a reduced diameter relative to the mandrel head mandrel shaft. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Dornkopflänge etwa der axialen Breite der Walzwerkzeuge entspricht.Apparatus according to claim 11, characterized in that the mandrel head length corresponds approximately to the axial width of the rolling tools. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Dornkopf zylindrisch ist.Apparatus according to claim 11, characterized in that the mandrel head is cylindrical. Vorrichtung nach den Ansprüchen 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Außendurchmesser des Dornkopfes und dem entsprechenden kleinsten Innendurchmesser des Werkstücks (1) zusätzlich zu dem für die axiale Bewegbarkeit des Dornkopfes in dem Werkstück (1) erforderlichen Spiel ein Walkspiel von wenigsten 0,1 mm vorgesehen ist.Device according to claims 8 to 13, characterized in that between the outer diameter of the mandrel head and the corresponding smallest inner diameter of the workpiece (1) in addition to the required for the axial mobility of the mandrel head in the workpiece (1) game a play of at least 0, 1 mm is provided. Vorrichtung nach den Ansprüchen 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Werkstück (1) zwischen radial zustellbaren Stützrollen (9) gelagert ist.Device according to claims 8 to 14, characterized in that the workpiece (1) between radially deliverable support rollers (9) is mounted. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils drei Stützrollen (9) in einer Ebene planetenartig um das Werkstück (1) angeordnet und diese drei Stützrollen (9) in einem Bock (12) gelagert sind.Apparatus according to claim 15, characterized in that in each case three support rollers (9) arranged in a plane like a planet around the workpiece (1) and these three support rollers (9) are mounted in a block (12). Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Bock (12) in einer parallel zur Werkstückachse liegenden Führung (11) axial verschiebbar angeordnet ist.Apparatus according to claim 16, characterized in that the block (12) is arranged axially displaceable in a parallel to the workpiece axis guide (11). Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Bock (12b) mit der axialen Geschwindigkeit des Werkstückteils, dem er zugeordnet ist, mitläuft.Apparatus according to claim 17, characterized in that at least one block (12b) with the axial velocity of the workpiece part to which it is associated, runs along. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass dem mitlaufenden Bock (12b) ein Axialantrieb zugeordnet ist und dessen Steuerung an die Programmsteuerung angeschlossen ist.Apparatus according to claim 18, characterized in that the idler block (12b) is associated with an axial drive and whose control is connected to the program control. Vorrichtung nach den Ansprüchen 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Bock (12a) in der Nähe der Walzwerkzeuge (3) stationär angeordnet ist.Device according to claims 16 to 19, characterized in that at least one block (12a) in the vicinity of the rolling tools (3) is arranged stationary. Vorrichtung nach den Ansprüchen 8 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Walzschlitten (5) axial verschiebbar ist. Bezugszeichen 1 ... Werkstück 2 ... radiale Walzschlitten 3 ... Walzwerkzeuge 4 ... Walzspindelantrieb 5 ... axialer Walzschlitten 6 ... drehbare Spanneinrichtung 7 ... Dornlagerung 8 ... Walzdorn 9 ... Werkstückführungsrollen (axial und radial verstellbar) 10 ... Dornführungsrollen (axial und radial verstellbar) 11 ... Schlittenführung für Führungsrollen 12 ... Bock Device according to claims 8 to 20, characterized in that the rolling carriage (5) is axially displaceable. reference numeral 1 ... workpiece 2 ... radial rolling carriages 3 ... rolling tools 4 ... rolling spindle drive 5 ... axial rolling carriage 6 ... rotatable clamping device 7 ... mandrel storage 8 ... rolling thorn 9 ... workpiece guide rollers (axially and radially adjustable) 10 ... mandrel guide rollers (axially and radially adjustable) 11 ... slide guide for guide rollers 12 ... goat
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