專利名稱：用于成形工件的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種 按照權(quán)利要求I的前序部分所述的用于成形工件的裝置和一種按照權(quán)利要求8所述的用于成形工件的方法。
背景技術(shù)：
已知其中工件被置于旋轉(zhuǎn)并接著由從外部接觸工件的軋輥或輥子成形的方法。所述工件常常構(gòu)成為旋轉(zhuǎn)對稱的空心體。該空心體可以在一側(cè)具有封閉的底面。在大多數(shù)情況下這樣實現(xiàn)該成形，S卩外部的成形輥子將空心體形工件的外殼壓向內(nèi)心軸，從而使在各成形模具之間的成形區(qū)域內(nèi)的材料軸向、徑向和切向流動。在此外殼的
壁厚減小。待成形的空心體在此在其整個長度上引導(dǎo)在內(nèi)心軸上，從而在成形之后，完成的工件的至少50%位于內(nèi)心軸上。根據(jù)過程控制，工件的100%的長度也可以位于內(nèi)心軸上。在成形過程中，材料向內(nèi)心軸的擠壓具有缺點，即在工件的內(nèi)表面與內(nèi)心軸的表面之間產(chǎn)生很大的摩擦。該摩擦又導(dǎo)致不利地加熱工件和內(nèi)心軸。由此在成形過程中由于摩擦應(yīng)力導(dǎo)致表面的磨損。此外必須通過實驗得到內(nèi)心軸的理想的外徑，這需要對內(nèi)心軸的外徑進行麻煩的事后校正。內(nèi)徑不同的工件在壁厚不同時在工件內(nèi)利用內(nèi)心軸的制造是例外的。為了制造這樣的工件，需要相應(yīng)地固定在主軸和尾架軸上的分段式(geteiIt)內(nèi)心軸。但這種具有分段式內(nèi)心軸的裝置是復(fù)雜的。此外，工件的可能輪廓同樣受到限制，因為即使分段式心軸也僅允許待成形工件的內(nèi)輪廓的有限的設(shè)計范圍。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種方法，其使旋轉(zhuǎn)對稱的具有保持不變的和不同的壁厚的工件在外徑和內(nèi)徑不同時的成形是可能的；并提供一種用于實施該方法的裝置，其中所列舉的缺點不發(fā)生或以減少的程度發(fā)生。該目的通過一種具有權(quán)利要求I的特征的裝置和通過一種具有權(quán)利要求8的特征的方法實現(xiàn)。各獨立權(quán)利要求的特征分別涉及有利的實施形式。按照本發(fā)明，該裝置具有能繞機器主軸線旋轉(zhuǎn)的且與該裝置的機器主軸線同軸地支承的內(nèi)成形模具。內(nèi)成形模具固定在沿軸向的縱向方向可移動的支架上，該支架本身能夠與內(nèi)成形模具一起或獨立于內(nèi)成形模具可旋轉(zhuǎn)地支承?？砂凑疹A(yù)定的工件輪廓移動和定位的多個外成形輥子在內(nèi)成形模具的區(qū)域內(nèi)從外部作用到預(yù)成形件的外殼表面上。預(yù)成形件由容納裝置容納，該容納裝置優(yōu)選同時為也使預(yù)成形件定心的定心裝置。對于該裝置特別是，內(nèi)成形模具設(shè)有一外輪廓，其允許通過外成形模具相對于內(nèi)成形模具的軸向定位，預(yù)定出成形區(qū)域在內(nèi)成形模具上的軸向位置，并因此基于內(nèi)成形模具的輪廓成型部，通過外成形模具和內(nèi)成形模具彼此間的相對軸向位置預(yù)定工件的內(nèi)徑。由此，通過外成形模具的徑向可定位性，除了內(nèi)徑外還可以沿機器主軸線X的任何位置預(yù)定工件外徑并由此預(yù)定壁厚。


以下借助各附圖示意性說明本發(fā)明圖I至3示意性示出內(nèi)成形模具的三個示例性實施形式，圖4至10示意性示出預(yù)成形件和工件的示例性的可能形狀，圖11至21借助示例性的工件幾何形狀和模具結(jié)構(gòu)示出成形過程的不同階段， 圖22至26示出在過程的不同時刻的按照本發(fā)明的示例性裝置，圖27示出接觸直徑在內(nèi)成形模具上的形成的示意圖。
具體實施例方式優(yōu)選地，內(nèi)成形模具9基本上包括內(nèi)成形輥子或具有至少一個輥子，其構(gòu)成成形模具9的從內(nèi)部作用到工件4上的元件。按照如待成形工件4的要求，內(nèi)成形模具9的外輪廓9. 2可以是圓柱形的、圓錐形的、凸的或凹的。工件4的內(nèi)徑在此由成形模具9的輪廓成型部產(chǎn)生。根據(jù)內(nèi)成形模具9相對于外成形模具8的相對軸向位置，成形區(qū)域在內(nèi)成形模具9的表面輪廓上沿軸向方向移動。該相對位置可以這樣選擇，即內(nèi)成形模具9的外輪廓的一區(qū)域總是作用到成形區(qū)域上，在該區(qū)域內(nèi)，內(nèi)成形模具9的有效外徑等于或略小于工件4的在相應(yīng)位置的希望的內(nèi)徑。內(nèi)成形輥子9軸向于外成形輥子8的位置通過支架5定心地在主軸I. I中引導(dǎo)，并可連續(xù)地相對于外成形輥子8移動。如果需要成形內(nèi)徑保持不變的圓柱形空心體，則在成形過程中，內(nèi)成形輥子9和外成形輥子8可以以彼此保持不變的軸向位置引導(dǎo)。相反如果需要成形內(nèi)徑不同的空心體，則內(nèi)成形輥子9相對于外成形輥子8軸向移動，直到在工件4的相應(yīng)位置上實現(xiàn)希望的內(nèi)徑。優(yōu)選地，預(yù)成形件3可以由可軸向移動的主軸箱I的驅(qū)動的夾緊卡盤11定心地保持，并例如利用尾架2的定心件7軸向夾緊。為此可以設(shè)置適合的夾具14，該夾具優(yōu)選是壓力氣缸。外成形模具8可以徑向引導(dǎo)地固定在未示出的殼體中，并可以優(yōu)選借助于多軸計算機數(shù)控(CNC-Achsen)跟隨預(yù)定的移動運動,所述CNC-Achsen預(yù)定成形模具8的徑向位置。在此，希望的工件4的外輪廓由在預(yù)成形件的相應(yīng)的軸向位置上的徑向位置產(chǎn)生?？赡艿耐獬尚文＞?的數(shù)量由成形模具的外部幾何尺寸與工件4的外徑相比得出。內(nèi)成形模具9的最大直徑由預(yù)成形件的內(nèi)徑限定。例如通過手動地相互調(diào)整各外成形模具8，可以調(diào)準各外成形輥子8相對于內(nèi)成形模具9的各軸向位置。在成形過程中，這些外成形輥子8可以沿軸向方向相互間處于固定位置，優(yōu)選至少直到工件4的希望的輪廓成型部不需要在成形過程中各個成形模具相互間的軸向位置的調(diào)整。夾緊的預(yù)成形件3可以由主軸I. I的夾緊卡盤11和/或內(nèi)成形模具9定心。該夾緊可以通過尾架2的壓緊夾具14、例如壓力氣缸實現(xiàn)。優(yōu)選地，外成形模具8可以移回起始位置。內(nèi)成形模具9在成形位置軸向處于外成形模具8的區(qū)域內(nèi)。通過預(yù)夾緊形成的單元現(xiàn)在可以通過主軸箱I的進給裝置15(其優(yōu)選構(gòu)成為進給氣缸)克服壓緊夾具14的壓力軸向移動到成形位置。在此，該單元可以已經(jīng)或才繞機器主軸旋轉(zhuǎn)。內(nèi)成形模具9可以在此軸向處于相對于外成形輥子8的成形位置。接著，外成形模具8可以徑向移動到成形位置。由此，具有旋轉(zhuǎn)的主軸I. I的主軸箱I、預(yù)成形件3和尾架2可以形成一個單元，其可以共同通過進給裝置15 (其優(yōu)選為進給氣缸)的軸向力以已調(diào)好的進給沿軸向方向相對于外成形模具8移動。只要各成形模具8處在成形位置，它們就使預(yù)成形件3的壁厚WO的材料通過各外成形模具8的徑向擠壓力和內(nèi)成形模具9的阻力沿徑向、切向和軸向的方向塑性流變。
內(nèi)成形模具9的外輪廓的作用到工件4的內(nèi)輪廓上的區(qū)域9. I和外成形模具8的作用到工件4的外輪廓上的區(qū)域相互間的徑向間距預(yù)產(chǎn)生待制造工件4的在預(yù)成形件3的相應(yīng)軸向位置的待成形壁厚W1。在此可以形成希望的在該軸向位置具有預(yù)定壁厚Wl的外徑。在此，待制造工件4的在工件4的各個軸向位置的內(nèi)徑通過接觸直徑9. I預(yù)定，該接觸直徑在相應(yīng)的軸向位置由內(nèi)成形模具9的外輪廓的作用到工件4的輪廓上的區(qū)域距機器主軸線X的間距產(chǎn)生。內(nèi)成形模具的外輪廓9. 2的哪一區(qū)域9. 3預(yù)定接觸直徑9. I并從而預(yù)定工件4的內(nèi)徑由外成形模具8相對于內(nèi)成形模具9的徑向的和軸向的位置產(chǎn)生。外成形模具8的作用在工件4上的輪廓8. 2有利地具有限定的區(qū)域8. 1，該區(qū)域的構(gòu)型這樣構(gòu)成，即在該區(qū)域8. I與內(nèi)成形模具9的外輪廓9. 2的產(chǎn)生接觸直徑9. I的區(qū)域9. 3之間，在外成形模具8的輪廓8. 2與內(nèi)成形模具9的輪廓9. 2之間產(chǎn)生微小的間距。在此預(yù)成形件3的增加的長度可以沿成形材料的流動方向克服壓緊夾具14的壓力壓回尾架，該壓緊夾具優(yōu)選為壓力氣缸。壓緊夾具14可以這樣構(gòu)成，即反壓力是可調(diào)節(jié)和/或可控制的。還可以設(shè)置壓緊延長部10，其優(yōu)選定心于主軸線引導(dǎo)。具有壁厚Wl的待制造工件的外徑在工件4的相應(yīng)的軸向位置通過外成形模具8的相應(yīng)的徑向位置和尺寸預(yù)定。待制造工件4的壁厚Wl在工件4的相應(yīng)的軸向位置通過內(nèi)成形模具9的接觸直徑9. I產(chǎn)生。該接觸直徑這樣確定，即通過內(nèi)成形模具9相對于外成形模具8的軸向位置，內(nèi)成形模具9的外輪廓的一明確限定的區(qū)域作用在待成形工件4的內(nèi)輪廓上。因此可以確定待成形工件4的在相應(yīng)的軸向位置的內(nèi)徑。如果現(xiàn)在在成形過程中內(nèi)成形輥子9相對于外成形輥子8的軸向位置改變，則接觸直徑9. I并從而內(nèi)成形模具9的外輪廓的限定的作用在待成形工件4的內(nèi)輪廓上的區(qū)域也改變，結(jié)果是，成形的工件4的壁厚Wl改變。在此在所示的示例中，在具有外輪廓9. 2的內(nèi)成形模具9朝尾架2的方向軸向進給時產(chǎn)生較小的內(nèi)徑，在內(nèi)成形模具9朝主軸箱I進給時產(chǎn)生較大的內(nèi)徑。如果內(nèi)成形模具9相對于外成形輥子8的軸向位置固定，則內(nèi)成形模具9的接觸直徑9. I產(chǎn)生為恒定的內(nèi)徑。在接觸直徑9. I變得較小時，亦即在內(nèi)成形模具9的軸向位置相對于外成形模具8的軸向位置這樣改變，即在內(nèi)成形模具的外輪廓上的成形區(qū)域移動到具有較小的作用在工件4的內(nèi)輪廓上的有效的模具直徑的區(qū)域時，內(nèi)徑變得較小。由此可以成形較大的壁厚，而外成形輥子8不改變其徑向位置。相反，如果根據(jù)工件4的由內(nèi)成形模具9的新的軸向相對位置基于內(nèi)成形模具9的外輪廓產(chǎn)生的內(nèi)徑，外成形輥子8也將其徑向位置向較小的成形的外徑改變，則可以在壁厚保持不變的情況下成形比在改變外成形輥子8的徑向位置和內(nèi)成形輥子9的軸向位置之前較小的外徑。在接觸直徑9. I變得較大時，亦即在內(nèi)成形模具9的軸向位置相對于外成形模具8的軸向位置這樣改變，即在內(nèi)成形模具的外輪廓上的成形區(qū)域移動到具有較大的作用在工件4的內(nèi)輪廓上的有效的模具直徑的區(qū)域時，內(nèi)徑變得較大。由此可以減小成 形的壁厚Wl，而外成形模具8不改變其徑向位置。相反，如果根據(jù)工件4的由內(nèi)成形輥子9的新的軸向相對位置基于內(nèi)成形模具9的外輪廓產(chǎn)生的內(nèi)徑，外成形輥子8也將其徑向位置向較大的成形的外徑改變，則可以在壁厚保持不變的情況下成形比在改變外成形輥子8的徑向位置和內(nèi)成形輥子9的軸向位置之前較大的外徑。這些描述的基本運動可以任意相互排列，從而產(chǎn)生所描述的圓柱形的或圓錐的輪廓變化部分3. I的任意順序。此外，通過所描述的基本的運動過程的疊加，可以成形任意圓錐形的和/或凸的輪廓。只要到達預(yù)成形件3的終端，外成形模具8就可以返回起始位置。接著，由主軸箱I、尾架和成品件4組成的單元可以移回卸載位置。現(xiàn)在可以卸載和取出完成的工件4。還有可能的是，內(nèi)成形模具9在作用到工件4的內(nèi)輪廓上的區(qū)域上具有構(gòu)型，該構(gòu)型允許內(nèi)輪廓不僅軸向而且沿圓周方向構(gòu)成輪廓成型部。這種圓周內(nèi)輪廓成型部4. I可以例如為軸向延伸的內(nèi)筋條。實現(xiàn)這種內(nèi)成形模具的可能性構(gòu)成成形模具、優(yōu)選輥子，其具有沿圓周方向構(gòu)成輪廓成型部的作用在工件4的內(nèi)輪廓上的表面。由于內(nèi)成形模具9相對于外成形模具8的軸向可移動性，下列內(nèi)輪廓是可能的I.在一側(cè)具有和不具有底面的外徑和內(nèi)徑保持不變的空心體，2.如I中的空心體，但具有一個或多個圓柱形的加厚部，同時外徑保持不變或變化，3.如I中的空心體，但具有圓錐形的、凹的和/或凸的壁厚變化，同時外徑保持不變或變化，4.如I至3中的空心體，具有沿圓周方向的輪廓成型部、例如軸向延伸的內(nèi)筋條。
權(quán)利要求
1.一種用于加工預(yù)成形件(3)的裝置，具有能夠徑向定位或徑向移動的至少一個外成形模具(8)，其特征在于，內(nèi)成形模具(9)與主軸(1.1)的機器主軸線(X)同軸地設(shè)置，并能夠相對于外成形模具(8)的軸向位置軸向移動和/或軸向定位。
2.按照權(quán)利要求I所述的裝置，其特征在于，在預(yù)成形件(3)的成形過程中，內(nèi)成形模具(9)能夠相對于外成形模具(8)的位置軸向移動或軸向定位。
3.按照權(quán)利要求I或2所述的裝置，其特征在于，內(nèi)成形模具(9)具有軸向成型的外輪廓、特別是球狀的外輪廓。
4.按照上述權(quán)利要求之一項所述的裝置，其特征在于，內(nèi)成形模具(9)的外輪廓(9.2)具有一個或多個圓柱形凸緣和/或一個或多個圓錐形的、凹的和/或凸的過渡部。
5.按照上述權(quán)利要求之一項所述的裝置，其特征在于，內(nèi)成形模具(9)具有沿圓周方向構(gòu)成輪廓成型部的作用在工件4的內(nèi)輪廓上的表面。
6.按照上述權(quán)利要求之一項所述的裝置，其特征在于，內(nèi)成形模具(9)由多個外成型部和/或輪廓組成。
7.按照上述權(quán)利要求之一項所述的裝置，其特征在于，內(nèi)成形模具(9)具有優(yōu)選與機器主軸線同軸地支承的至少一個成形輥子，和/或外成形模具(8)具有多個成形輥子。
8.按照上述權(quán)利要求之一項所述的裝置，其特征在于，主軸(I.O的軸線是機器主軸線(X)。
9.一種用于特別是借助于按照上述權(quán)利要求之一項所述的裝置由預(yù)成形件(3)制造工件的方法，其中預(yù)成形件(3)通過內(nèi)成形模具和至少一個外成形模具的配合作用成形，其中在外成形模具(8)與內(nèi)成形模具(9)之間作用在預(yù)成形件(3)的外殼上的壓力使材料塑性流變，其特征在于，在預(yù)成形件(3)旋轉(zhuǎn)時，該預(yù)成形件具有由外成形模具(8)和內(nèi)成形模具(9)預(yù)定的輪廓，該預(yù)成形件的壁厚通過各外成形模具(8)和內(nèi)成形模具(9)相互的徑向位置確定。
10.按照權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，在預(yù)成形件(3)旋轉(zhuǎn)時，由各外成形輥子(8)和內(nèi)成形模具(9)的接觸直徑(9. I)相互的間距確定待成形的工件(4)的壁厚變化。
11.按照權(quán)利要求9或10所述的方法，其特征在于，在預(yù)成形件(3)旋轉(zhuǎn)時，待成形的工件的壁厚度化由外成形模具(8)相對于內(nèi)成形模具的接觸直徑(9. I)的相對徑向位置確定，其中基于內(nèi)成形模具(9)的外輪廓，接觸直徑由內(nèi)成形模具相對于外成形模具的相對軸向位置產(chǎn)生。
12.按照權(quán)利要求9至11之一項所述的方法，其特征在于，待制造的工件(4)的在該工件(4)的各個軸向位置的內(nèi)徑通過接觸直徑(9. I)預(yù)定，該接觸直徑在相應(yīng)的軸向位置這樣確定，即通過內(nèi)成形模具(9)相對于外成形模具(8)的軸向位置，內(nèi)成形模具(9)的外輪廓的一明確限定的區(qū)域作用在待成形的工件(4)的內(nèi)輪廓上，其中接觸直徑(9. I)在相應(yīng)的軸向位置由內(nèi)成形模具(9)的外輪廓的作用到工件(4)的輪廓上的區(qū)域距機器主軸線(X)的間距產(chǎn)生。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于加工預(yù)成形件(3)的裝置，具有能夠徑向定位或徑向移動的至少一個外成形模具(8)。內(nèi)成形模具(9)與主軸(1.1)的機器主軸線(X)同軸地設(shè)置。該內(nèi)成形模具(9)能夠相對于外成形模具(8)的軸向位置軸向移動和/或軸向定位。
文檔編號B21D22/16GK102712023SQ201180004696
公開日2012年10月3日 申請日期2011年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月12日
發(fā)明者K-H·克斯特曼邁耶 申請人:利普肯機械和工具工業(yè)貿(mào)易股份有限公司