用於製造工件的方法
2023-05-22 23:39:06
專利名稱：用於製造工件的方法
技術領域：
本發明涉及一種根據權利要求1的前序部分所述的、用於製造工件 的方法。
背景技術：
由DE 10 2005 057 945 Al已知一種按權利要求1前序部分所述的方 法。在相應的方法中，主要通過壓輥加工旋轉對稱的預成型件，以便制 造例如支承滾子、汽車部件或儲氣瓶。在這樣的產品的負荷方面值得期 待的是，在變形過程中已對某些區域加強。在使用相應的產品時，主要 是對中間的區域較強地加載，從而在該區域內的材料加強是優選的。這 裡，特別優選具有凹的或圓錐形的內表面的成形件，它們不能用至今已 知的滾壓方法製造。
發明內容
因此，本發明的目的在於，提供一種開頭所述類型的方法，用該方 法可以由預成型件製造具有凹的或圓錐形的內表面的工件。
所述目的通過具有權利要求1的特徵的方法或通過具有權利要求10 的特徵的滾壓機來實現。有利的實施形式在從屬權利要求中給出。
按照本發明，根據第一實施形式，將預成型件、優選圓柱形管夾緊 到主軸箱和尾座的心軸上。主軸箱和尾座分別具有一個刀具殼體，所述 刀具殼體分別同心地圍繞各自的心軸設置並用於從外面對預成型件定 心。心軸和刀具殼體能分別平行於機器軸線或預成型件縱軸線移動。心 軸分別具有這樣的外表面，它們沿一個方向縮小，更確切地說，使得它 們形成要在預成型件中成形的凹形或圓柱形內表面的負形狀。按照本發 明，現在通過一個或者優選多個壓輥對預成型件的外表面施加壓力。在 加工時，使兩個心軸的面向彼此的側面相互保持接觸。在此，心軸和刀 具殼體這樣運動，使得首先預成型件材料的材料流進入到尾座心軸和所
5屬的刀具殼體之間的中間腔中。然後主軸箱和所屬心軸的刀具殼體運動， 使得材料流基本上朝向主軸箱進入到所屬心軸的外表面的區域中並由此 完成具有凹的或圓錐形內表面的工件。
下面根據附圖示意性地更詳細地說明本發明。
圖1示出一滾壓機的縱剖視圖，該滾壓機設計成用於執行按照本發 明的方法，其中預成型件被夾緊並且在心軸合攏之前，
圖2示出圖1中的機器，其中預成型件被夾緊並且在心軸合攏之前， 圖3示出在按照本發明對預成型件加工之前的、圖1中的機器， 圖4示出在對預成型件的一部分變形後的變形情形， 圖5示出在預成型件變形將近結束時的變形情形， 圖6示出在取出完成的工件之後的機器，
圖7以一滾壓機的縱剖視圖示出另一按照本發明的實施形式，.該滾 壓機設計成用於執行按照本發明的方法，其中預成型件被夾緊並且在心 軸合攏之前，
圖8示出圖7中的機器，其中預成型件被夾緊並且在心軸合攏之前， 圖9示出在按照本發明對預成型件加工之前的、圖7中的機器， 圖IO示出在對預成型件的一部分變形後的變形情形， 圖11示出在預成型件變形將近結束時的變形情形， 圖12示出在取出完成的工件之後的機器，
圖13以縱剖視圖示出按照本發明滾壓機的第三實施形式，該滾壓機 設計成用於以擴張心軸製造瓶子，其中在預成型件夾緊之前，
圖14示出圖13中的機器，其中預成型件被夾緊，
圖15示出圖13中的機器，其中處於在對預成型件的一部分變形之 後的變形情形中，
圖16示出在預成型件變形將近結束時的變形情形，
圖17示出在取出完成工件時的機器。
具體實施例方式
在圖1至6中示出一個示意性繪出的滾壓機，用該滾壓機能執行按照本發明的方法。
在圖1中示出的裝置具有主軸箱l和所屬的刀具殼體6，在該刀具殼 體中可軸向移動地引導有心軸4。刀具殼體6和心軸4位於一共同的、穿 過主軸Sl和尾座主軸S2的中心延伸的縱軸線MA上。液壓缸Hl能使 心軸4相對於刀具殼體6軸向移動。心軸4以及心軸3分別配備有完成 件內表面8.2a和8.2b的負形狀(Negativform)。在此，最小的直徑位 於心軸3和4的面向彼此的端面3c和4c的平面內。
刀具殼體6相對於主軸安裝部具有一個帶有攜動件6a的容納孔6b。 容納孔6b具有預成型件8的外徑，從而預成型件8能被容納孔6b相對 於縱軸線MA定心地容納。在裝入預成型件8時(圖1)，攜動件6a首 先用作預成型件8的軸向定位結構。如果預成型件8在變形的起始階段 被尾座的心軸3壓緊，則在主軸Sl旋轉時攜動件6a經由刀具殼體6帶 動該預成型件。在變形期間，預成型件的軸向壓緊由壓輥7的軸向變形 力來承擔。
根據需要變形的預成型件8的大小，具有尾座主軸S2和刀具殼體5 的尾座2也可配備與主軸Sl同步運行的驅動裝置。尾座主軸和刀具殼體 5位於共同的縱軸線MA中心並圍繞該縱軸線旋轉。
刀具殼體5中的心軸3可通過液壓缸H2軸向移動地設置。
根據滾壓機的類型，主軸箱1和尾座2可相對彼此並彼此獨立地朝 向軸向定位的壓輥7移動。作為可替代於此的方案，存在這樣的設計解 決方案，即共同地通過軸向進給可移動地設置壓輥7，其中主軸箱l被固 定地設置而尾座2可移動地"i殳置。後一解決方案在圖l至6中示出。
心軸3具有軸向止擋面3d並沿負形狀的方向具有與預成型件8的內 徑相當的外徑3e。如果接納一個預成型件8，則心軸3通過液壓缸H2 的進給iiA到預成型件8中，以外徑3e^使預成型件8的面向心軸3的側 面定心並將該預成型件推到刀具安裝部6的前面已說明的外定心結構6b 中，以便以軸向壓力將其壓靠在攜動件6a上。在該工作過程階段(圖2), 預成型件被用手或者通過自動裝載裝置定心地保持，直至確保夾緊。
如圖1至6所示，僅當尾座主軸S2被驅動時，才需要刀具殼體5。如果尾座主軸不被驅動，則心軸3以液壓缸H2承擔尾座頂尖的功能。 相應的實施形式在圖7至12中示出。
在預成型件8被夾緊後(圖2 )，心軸4通過液壓缸Hl的進給沿軸 向朝向尾座2向前移動，以便與心軸3形成一個單元。在此，心軸3和4 的兩個側面3c和4c彼此壓靠，其中心軸3的定心突出部3a插入心軸4 的定心孔4a中。由此通過兩個心軸3和4形成了完成件的內表面的負形 狀。兩個部分負形狀3b、 4b的長度一起與由預成型件8成型的完成件的 長度相等。如果在部分負形狀3b、 4b和分界面3c和/或分界面4c之間 設有一具有分界面3a或4c的直徑的圓柱形成型部8c,則完成件的長度 增大了該數值。
同樣適用於在預成型件的區域內朝向主軸側地設有圓柱形成型部8c 的情況，如圖所示。可替代地，也可以朝向尾座側地造型出一個附加的 圓柱形成型部8c。
壓輥7在被夾緊的預成型件8外部徑向地移動到其位置中，以便然 後共同地沿軸向方向靠在旋轉的預成型件8上移動(圖3 )。預成型件8、 刀具殼體5、 6連同心軸3、 4、主軸Sl和尾座主軸S2組成的單元的4t 轉通過主軸Sl的驅動裝置以及根據實施形式的不同情況也經由尾座主 軸S2的同步運行的驅動裝置來實現。
按本發明，在預成型件8的圓周上設置一個或者優選多個壓輥7來 進行變形。各壓輥7在圓周上沿軸向分別配設有導入傾斜部。壓輥7徑 向地位於朝向完成件8.2的外徑的位置中，該完成件應通過滾壓預成型件 8得到。如果圍繞主軸Sl的縱軸線MA的中心定位的各壓輥7共同地沿 軸向x通過一個共同的進給移動到旋轉的預成型件8上，則所述壓輥通 過與預成型件8接觸而旋轉。在此，材料通過壓輥7的軸向和徑向壓力 而在壓輥7和首先心軸3的有關的軸向橫截面之間的區域內被置於流動 狀態(圖4)。材料擠入存在於心軸3和壓輥7之間的自由空間9中，以 便在填充自由空間9的容積後(圖5)朝向尾座2以完成件8.2的調整的 外徑和由心軸3給定的內徑偏移。通過在尾座2的心軸3上的軸向止擋 3d,該心軸3被回流的材料帶動，只要材料通過擠出而回流。因此預成型件8的直徑中的誤差僅在變形的工件8.2的長度方面是可以看出來的。
因為兩個心軸3、 4聯合地連接，所以它們共同地被擠出的材料朝向 尾座2推動，而壓輥7共同地朝向主軸箱1移動。在此，通過材料擠出 由預成型件8形成完成件8.2，該完成件的外徑相對於預成型件8減小， 複製兩個心軸3、 4作為內徑。
當壓輥7來到預成型件的外定心結構6b附近時(圖5 )，變形結束。 之後，各個壓輥7回到其徑向的初始位置並共同移動到其軸向的初始位 置。主軸側的心軸4被脫開和拉回，尾座側的心軸3同樣從成型的工件 8.2脫開。為此，如果必要，設有一從外部作用的卸料器。隨著尾座2的 拉回，成型的工件8.2被釋放(圖6)。
成型的工件8.2的特徵在於減小的外徑，以及在內徑方面特徵在於復 制兩個心軸3、 4的輪廓。
在按照本發明的方法中，在心軸上使用凹的、錐形的和圓柱形的輪 廓。因為心軸或者兩個心軸的聯合在材料發生流動的變形期間通過材料 溢流而移動，該材料溢流由於預成型件橫截面減小到完成件形狀的橫截 面而形成，所以在工件內表面和心軸之間不產生相對運動。
僅當存在材料溢流時，心軸才軸向地沿自由度的方向移動。這就是 說，變形的材料軸向地滾動到心軸上，並且僅當在那裡存在足夠的材料 時，才繼續推動該心軸。因此在心軸和材料之間不產生相對運動，而是 僅按照輪廓在軸向方向上滾動。材料在壓輥區域內的所述滾動可由在缸 Hl和H2中的液壓壓力調節來支持或者也使之難化。
通過材料的滾動也不可能在變形期間在兩個元素即材料和心軸外表 面之間發生所謂的咬合。
在預成型件區域內的誤差通過擠出的材料在對完成工件的性能沒有 影響的情況下被吸收，也就是說，預成型件的不同的壁厚不影響完成工 件的通過壓輥形成的壁厚；僅當在有關的軸向平面內達到完成工件的給 定的壁厚時，材料才繼續流動。因此，主要是僅僅成型工件的長度與誤 差有關。源自在預成型件的有關軸向平面內的橫截面減小(減小到完成 件的有關軸向平面的橫截面)的材料流動速度由材料過剩量和壓輥的進給速度而形成。即在壓輥的進給速度保持相同時，由兩個心軸組成的單
因此，用所述方法可以將不同的臺階、階梯和輪廓成型到旋轉對稱 的空心體的內表面中，如果所述臺階、階梯和輪廓在直徑方面朝向合攏 的心軸的分界部位縮小的話。
這也適用於僅用尾座側的心軸加工的情況。此外，當在使用一個或 兩個心軸的情況下僅對旋轉對稱體的一部分沿縱向進行變形並在此應用 時，可應用該方法。
因此，可以根據工件的以後的負荷在兩個具有相同阻力矩的支撐上 使所謂的支承件成型。
根據該方法由圓柱形預成型件製造的工件的特性特別是適合於儲氣 瓶和支承輥。
在圖7至12中示出滾壓機的按照本發明的第二實施形式。該滾壓機 與在圖1至6中的裝置的區別僅在於，尾座側2，具有尾座頂尖的上面已 經提及的功能，其中在尾座側沒有設置刀具殼體，並且僅心軸3經由液 壓缸H2沿軸向x可移動地支承。在變形時，心軸3通過材料流朝向尾 座側2'克服液壓缸的力被擠回。此外，該方法與上面參照圖l至6所述 的方法類似地進行。
在圖13至17中示出一種可替代的變型方案。與上述實施形式不同， 該裝置僅有一個設置在主軸側的擴張心軸4，就足夠。該變型方案特別是 用於使一端封閉的圓柱形預成型件8例如儲氣瓶變形。
擴張心軸4，具有一個大致與上述實施形式的心軸4相當的、具有圓 錐形或錐形外表面4b，的段以及一個與之鄰接的擴張段4d，該擴張段具 有外表面段4b"，所述外表面段可經由擴張機構4e相對於機器軸線MA 調節，從而該段大致獲得上述實施形式的心軸3的形狀。
首先將預成型件8以其開放側推動到擴張心軸4，上，其中與心軸4， 對置的滑塊10作用在預成型件8的封閉端部上並且將該預成型件一直推 到在主軸箱1的刀具殼體6上的止擋6a (圖14 )。滑塊10使預成型件8 保持抵靠在止擋6a上，從而心軸4，的段4f能藉助於擴張機構4e擴張，使得由在預成型件8的內壁和心軸4，之間的面4b，和4b"形成上述的自由空間9，該自由空間與要成型的內表面的負形狀相當。在通過壓輥變形期間，也將材料從預成型件8擠到中間腔9中，其中心軸4，移動(圖15和16)。在變形過程結束後，在心軸4，回移後取出完成的成型件8.2(圖17)，並且能繼續加工成型件8.2的開放端部，以便製造例如儲氣瓶8.3。
在所述實施形式中，通過壓輥進行的變形沿兩個方向進行，即通過減小預成型件8的外徑沿徑向方向進行和通過以新的、減小的外徑造型圓柱形形狀而沿軸向方向進行。在此，各壓輥7在預成型件8旋轉的情況下朝向主軸箱1向前移動。這使得材料擠出螺旋形地實現並且被擠出的材料因而不僅軸向地而且也沿心軸3、 4、 4，的周向(切向地)分布。其原因在於，在材料旋轉的同時材料被從較大直徑擠壓到較小直徑。
材料徑向流動至心軸3、 4、 4'的較小的直徑並填充空腔；切向流動，由於在沿軸向方向進給運動的同時通過旋轉引起的滾壓擠出；以及軸向流動，逆著進給運動，如果存在足夠的材料過剩的話。
如果在該情形下心軸3、 4、 4'被徑向地阻止旋轉，則材料必須相對於心軸3、 4、 4'沿心軸的周向運動。由此在固定的心軸上產生成型體相對於預成型件8的體的相對運動。
根據一種優選的實施形式，心軸3、 4、 4'能沿周向和軸向自由運動，
配其運動。在此，沿周向進行的相對運動在預成型件8相對於主軸側心軸4、 4，無接觸的區域內發生。
附圖標記列表
1 主軸箱
2 尾座
2， 頂尖套筒
3 尾座心軸3a 榫頭
3b 尾座心軸的表面3c 尾座心軸的端側3d 止擋3e 尾座心軸的定心直徑4、 4， 主軸心軸
4a 孑L
4b、 4b，、 4b" 主軸心軸的表面
4c 主軸心軸的端側
4d 擴張段
4e 擴張才幾構
5 尾座的刀具殼體
6 主軸的刀具殼體6a 攜動件
7 壓輥
8 預成型件
8.1 ,皮加工的預成型件8.1a 第一區域
8.1b 過渡區域
8.1c 第三區域
8.2 完成的工件8.2a 第一區域8.2b 第二區域8.2c 第三區域
9 空腔
10 滑塊
A 預成型件或工件的縱軸線
MA 滾壓才幾的縱軸線
51 主軸
52 尾座主軸
HI 主軸箱的液壓缸
H2 尾座的液壓缸
8.3 儲氣瓶
權利要求
1.用於製造工件的方法，其中藉助於至少一個壓輥(7)將基本上圓柱形的預成型件(8)變形成完成的工件(8.2)，其中執行以下步驟a.將預成型件(8)的一段推動到至少一個平行於預成型件(8)的縱軸線(A)可移動地支承的第一心軸(3，4』)上；b.將心軸(3，4』)定向成使其位於預成型件(8)中的表面(3b，4b；4b』)大致形成要在預成型件(8)上成型的內表面的負形狀；c.在壓輥(7)壓緊到預成型件(8)上的同時在預成型件(8)和壓輥(7)之間沿平行於縱軸線(A)的方向執行相對運動；其特徵在於執行步驟c，使得預成型件(8)的材料被壓輥(7)擠出，因此心軸(3，4』)被擠出的材料推動。
2. 根據權利要求l所述的方法，其特徵在於在步驟a之後將預成 型件(8)的與第一段相對的另一段推動到平行於預成型件(8)的縱軸 線(A)可移動地支承的第二心軸(4)上，然後第一心軸(4)和第二心 軸(3)合攏，使得第一心軸和第二心軸的位於預成型件(8)內的表面(3b， 4b)大致形成要在預成型件(8)上成型的內表面的負形狀。
3. 根據權利要求2所述的方法，其特徵在於所述心軸(3， 4)在 壓緊過程中相聯接。
4. 根據上述權利要求之任一項所述的方法，其特徵在於所述心軸 (3, 4， 4，)在各種情況下暫時地被從預成型件(8)回流的材料軸向地推動和/或轉動。
5. 根據權利要求4所述的方法，其特徵在於實現朝向與尾座(2) 相連接的第一刀具殼體(5)的移動，在該第一刀具殼體中可移動地支承 第一心軸(3)。
6. 根據上述權利要求之任一項所述的方法，其特徵在於將預成型 件(8)藉助於位於刀具殼體(5， 6)上的攜動件(6a)推動到第一心軸(3)上。
7. 根據權利要求6所述的方法，其特徵在於使預成型件(8)在推動時藉助於第一心軸(3)上的定心結構(3e)定心。
8. 根據上述權利要求之任一項所述的方法，其特徵在於使用至少一個帶有錐形或雙錐形、圓錐形或雙圓錐形外表面(3b， 4b， 4b，)的心軸(3， 4)。
9. 根據上述權利要求之任一項所述的方法，其特徵在於僅對旋轉對稱的預成型件(8)的一段進行變形。
10. 滾壓機，特別是用於執行根據上述權利要求之任一項所述的方法，具有至少一個平行於機器軸線(MA)可移動地支承的、用於推動需要變形的預成型件(8)的心軸(3， 4， 4，)和至少一個用於使預成型件(8)變形的變形輥(7)，其中所述至少一個心軸(3， 4, 4，)的外表面構成為使其在推動的預成型件(8)的區域內具有縮小的區域，該縮小的區域基本上形成要在預成型件(8)上成形的內表面的負形狀，所述至少一個心軸(3， 4， 4，)支承成使其在變形時被通過滾壓從預成型件(8)擠出的材料推動和/或轉動。
11. 根據權利要求10所述的滾壓機，其特徵在於所述滾壓機還具有帶有刀具殼體(6)和所屬的平行於機器軸線(MA)可移動地支承的另一心軸(4)的主軸箱(1)。
12. 根據權利要求ll所述的滾壓機，其特徵在於還設有帶有所屬的平行於機器軸線(MA)可移動地支承的所述一個心軸(3 )的尾座(2 )，其中兩個心軸(3， 4)同心地設置，兩個心軸(3， 4)以其端側(3c，4c)彼此面向並且分別朝向其端側(3c， 4c)縮小。
13. 根據權利要求12所述的滾壓機，其特徵在於還設有一配設於尾座(2)的、平行於機器軸線(MA)可移動地支承的刀具殼體(5)。
14. 根據權利要求11至13之任一項所迷的滾壓機，其特徵在於所述一個心軸(3)具有榫頭(3a)，該榫頭為與所述的另一心軸(4)定心而能插入設置在該另一心軸上的孔(4a)中。
15. 根據權利要求10至14之任一項所述的滾壓機，其特徵在於所述至少一個心軸(3， 4， 4，)具有用於要^f皮容納的預成型件(8)的定心結構。
16.根據權利要求10至15之任一項所述的滾壓機，其特徵在於心 軸(4，)設有擴張裝置。
全文摘要
本發明涉及一種用於製造工件的方法，其中藉助於至少一個壓輥(7)將基本上圓柱形的預成型件(8)變形成完成的工件(8.2)，其中執行以下步驟a.將預成型件(8)的一段推動到至少一個平行於預成型件的縱軸線(A)可移動地支承的第一心軸(3)上；b.將心軸(3)定向成使其位於預成型件中的表面大致形成要在預成型件上成型的內表面的負形狀；c.在壓輥(7)壓緊到預成型件上的同時在預成型件和壓輥之間沿平行於縱軸線的方向執行相對運動；其特徵在於執行步驟c，使得預成型件的材料被壓輥擠出，因此心軸被擠出的材料推動。
文檔編號B21J5/00GK101590510SQ20091014176
公開日2009年12月2日 申請日期2009年5月25日 優先權日2008年5月26日
發明者K-H·克斯特曼邁耶 申請人:利普肯機械和工具工業貿易有限公司