Verfahren zum Anformen einer Nut

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Anformen einer Nut nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Ein derartiges Verfahren ist z.B. aus US 3,779,060 bekannt.

[0002] Insbesondere betrifft die Erfindung das Anformen einer Sprengringnut bei der Fertigung von Schrägschulterfelgen für Lastkraftwagen. Derartige Felgen werden üblicherweise in einem Drückwalzprozeß hergestellt. Hierzu wird ein Felgenrohling, der in der Regel aus einem zu einem Hohlzylinder gerundeten und stumpfgeschweißten Blechstreifen besteht, durch Andrücken von Drückwalzen verformt.

[0003] Die Vorgehensweise beim Anbringen einer Sprengringnut nach dem Stand der Technik ist in den Figuren 1 bis 4 dargestellt. Das Werkstück 3 (der Felgenrohling) wird an einem um die Längsachse X drehbaren Dorn 4 befestigt. Anschließend wird der Dorn 4 in Drehung versetzt. Mittels einer Vorformrolle 7 wird im Bereich der Werkstückstirnseite 3a eine Nut 1 bzw. Sicke eingedrückt, Figur 1. Das jenseits der Nut 1 in Längsrichtung 4 befindliche kragenförmige Ende des Werkstücks 3 wird in einem zweiten Verfahrensschritt, Figur 2, mittels einer etwa im Winkel von 45° auf der Innenseite des Werkstücks angreifenden Formrolle 6 durch Andrücken an das kragenförmige Ende des Werkstücks 3 nach außen gebogen, wobei an der Außenseite des Werkstücks 3 im Bereich der Nut 1 ein entsprechend der gewünschten Nutform profiliertes Gegenelement 12 angreift, so daß das kragenförmige Ende des Werkstücks durch Druck der Formrolle 6 um das Gegenelement herum gebogen wird, so daß die Stirnseite 3b der Wand des Werkstücks in etwa nach oben zeigt, wie dies in den Figuren 3 und 4 dargestellt ist. Durch den Drückvorgang entsteht durch das "nach außen Drücken" von Material im Endbereich des Werkstücks 3 ein beträchtliches Volumen an Materialüberschuß. Zudem ist die Stirnseite 3b der Werkstückwand aufgrund des sich infolge des beim Drückvorgang ansammelnden Materialüberschusses zumeist auch uneben, Figur 4. Dieser Materialüberschuß muß in der Regel in einer zweiten Aufspannung des Werkstücks durch spanendes Abdrehen entfernt werden.

[0004] Diese Vorgehensweise hat sich wegen des erforderlichen neuerlichen Aufspannens zum Abdrehen des Werkstücks als umständlich erwiesen.

[0005] Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Anformen einer Nut anzugeben, bei denen eine zweite Aufspannung nicht erforderlich ist.

[0006] Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

[0007] Erfindungsgemäß wird der kragenförmige Endbereich des Werkstücks umgeformt. Dabei wird durch Andrücken des Formelements zwischen Gegenelement und Formelement in Verlängerung der Stirnseite der Werkstückwand ein Spalt gebildet, in welchen das beim Drücken entstehende überschüssige Material des Werkstücks während des Andrückvorgangs hineinfließt. Aufgrund der permanenten Drehung des Dorns und damit des Werkstücks entsteht an der Stirnseite der vom Formelement bearbeiteten Werkstückwand ein schmaler ringförmiger Abschnitt. Dieser ringförmige Abschnitt ist im Gegensatz zum dem beim Stand der Technik auftretenden Grat bzw. dem entstehenden überschüssigen Materialvolumen sehr schmal, d. h. vorzugsweise schmaler als die Wandstärke des Werkstücks, und kann zum Beispiel durch einfaches Abscheren vom Werkstück abgetrennt werden.

[0008] Bei dem Formelement, dem Gegenelement und dem Vorformelement handelt es sich vorteilhafterweise um Rollen, wobei die Formrolle und das Gegenelement Querschnittsprofile aufweisen, die an die Form der anzuformenden Nut bzw. der gewünschten Form der Werkstückwand angepaßt sind.

[0009] Die Erfindung und weitere vorteilhafte Ausführungsformen werden nachfolgend anhand der Zeichnungen in den Figuren 1 bis 10b schematisch näher erläutert.

Figur 1 -

zeigt den Vorformvorgang nach dem Stand der Technik,

Figur 2 -

zeigt einen ersten Schritt des Umbiegevorgang nach dem Stand der Technik,

Figur 3 -

zeigt einen zweiten Schritt des Umbiegevorgangs nach dem Stand der Technik,

Figur 4 -

zeigt eine nach dem Stand der Technik fertiggestellte Sprengringnut mit einem Grat bzw. Materialüberschuß auf der umgebogenen Stirnseite der Werkstückwand,

Figur 5

- zeigt ein Beispiel für den Vorformvorgang,

Figur 6a -

zeigt ein Beispiel für den erfindungsgemäßen Umbiegevorgang in Schnittansicht,

Figur 6b -

zeigt ein Beispiel für den erfindungsgemäßen Umbiegevorgang in Draufsicht,

Figur 7a -

zeigt den Umbiegevorgang nach dem Stand der Technik in Schnittansicht,

Figur 7b -

zeigt den Umbiegevorgang nach dem Stand der Technik in Draufsicht,

Figur 8

- zeigt ein Beispiel für den erfindungsgemäßen Umbiegevorgang mit Ausbildung des ringförmigen Abschnitts,

Figur 9

- zeigt das Entfernen des ringförmigen Abschnitts,

Figur 10a-

zeigt den Glättungsvorgang nach Entfernen des ringförmigen Abschnitts in einer ersten Variante,

Figur 10b-

zeigt den Glättungsvorgang nach Entfernen des ringförmigen Abschnitts in einer zweiten Variante.

[0010] Erfindungsgemäß wird, wie in Figur 5 gezeigt, ein Werkstück 3 auf einen um die Längsachse X rotierenden Dorn 4 befestigt. Der Dorn 4 ist an seinem einen Ende entsprechend der anzubringenden Nut 1 vorgeformt. Eine Vorformrolle (Vorformelement) 7 greift von außen an die Wand des Werkstücks 3 an, wobei dies bevorzugt in radialer Richtung erfolgt, jedoch auch z. B. in einem Winkel zur Achse X erfolgen kann, und drückt das Werkstück 3 im Bereich 3a gegen den Dorn 4, so daß eine Sicke bzw. Nut 1 entsteht. Dabei wird die Stirnfläche 3b der Werkstückwand radial leicht nach außen gebogen.

[0011] Zur weiteren Formgebung wird - wie in Figur 6a und 6b gezeigt - ein Gegenelement 11 (bei dem es sich ebenfalls um eine Rolle handeln kann) außen im Bereich 3a angesetzt. Das Gegenelement 11 weist ein mit dem Werkstück 3 in Kontakt tretendes Querschnittsprofil 12, 13 auf, welches der gewünschten Form der Nut 1 bzw. dem diese Nut 1 umgebenden Bereich entspricht. Zum Umformen des Endbereichs 3a des Werkstücks 3 wird eine Formrolle (Formelement) 6 mit einer Längsachse X' gegen die Innenseite der Werkstückwand angesetzt. Der Winkel der Achse X' zur Längsachse X beträgt vorzugsweise ca. 5°. Die Formrolle 6 ist entsprechend der gewünschten Form des Endbereichs 3a des Werkstücks 3 ausgebildet.

[0012] Durch den in Figur 8 gezeigten Vorgang erhalten das Nutprofil bzw. der Durchmesser des Werkstücks 3 ihre gewünschten Fertigmaße. Durch Vorschub der Formrolle 6 in Richtung auf den Dorn 4 wird der Endbereich 3a des Werkstücks 3 umgeformt, so daß die Stirnseite 3b der Wand des Werkstücks 3 radial nach außen gebracht wird und gegen ein am Gegenelement 11 angeordnetes Begrenzungselement 13 gedrückt wird. Durch den geringen Anstellwinkel der Formrolle 6 wird das Material im Endbereich des Werkstücks 3 überwiegend gestaucht, wobei auch andere Umformprozesse wie etwa ein einfaches Umbiegen beteiligt sein können. Erfindungsgemäß verbleibt zwischen dem Gegenelement 11 - insbesondere dem Begrenzungselement 13 - und der Formrolle 6 ein Spalt 26, welcher vorzugsweise schmaler als die Wandstärke des Werkstücks 3 in diesem Bereich ist und durch das durch Drücken gegen den Endbereich 3a gebildete überschüssige Material des Werkstücks 3 entweichen kann. Dies führt bei Drehen des Dorns 4 zur Ausbildung eines ringförmigen Abschnitts 22 an der Stirnfläche 3b der Werkstückwand. Ferner wird erreicht, daß der kritische Bereich 2 aufgrund des wesentlich geringen Winkels der Achse X' zur Längsachse X vollständig mit Material aus dem Werkstück 3 gefüllt wird und nach dem Entgraten bzw. Glätten der Stirnseite 3b entlang der Linie L nicht ein unebener Bereich 2 übrig bleibt. Aus den Figuren 6a, 6b (Erfindung) und 7a, 7b (Stand der Technik) ist zu erkennen, das durch den wesentlich geringeren Anstellwinkel der Formrolle eine deutlich größere Kontaktfläche mit dem Werkstück 3 entsteht, wodurch ein optimaler Staucheffekt mit nahezu ausschließlich axialer Materialverschiebung erreicht wird. Beim Andrückvorgang fließt weniger Material in tangentialer Richtung fließt, wodurch der kritische Bereich 2 zuverlässig gefüllt bzw. ein Füllen des kritischen Bereichs 2 erst möglich wird. Ein Anstellwinkel in einer Größenordnung von 45° (Stand der Technik) würde die Füllung des Bereichs 2 bei Einsatz einer Werkzeugsituation gemäß der Erfindung sehr erschweren bzw. unmöglich machen.

[0013] Nach dem Umformen des Endbereichs 3a des Werkstücks 3 nach außen bleibt aufgrund des Spalts 26 zwischen Formrolle 6 und Gegenelement 11 ein schmaler ringförmiger Abschnitt 22 an der umgeformten Stirnseite 3b stehen. Dieser Zustand ist in Figur 9 dargestellt. Mittels einer Einrichtung zum Abtrennen von Überständen 23 kann dieser Abschnitt 22 während des Drehens des Dorns 4 vom Werkstück 3 abgetrennt und später entfernt werden. Im einfachsten Fall wird hierzu ein, vorzugsweise an der Vorformrolle 7 vorgesehenes Abscherelement verwendet, welches den Abschnitt 22 abschert. Hierbei wird die Achse X" der Vorformrolle 7 leicht gegen die Längsachse X geneigt und die Vorformrolle 7 mit der Einrichtung 23 unter Drehung des Dorns 4 gegen den ringförmigen Abschnitt 22 am Werkstück 3 bewegt. Genauso kann die genannte Einrichtung 23 den Abschnitt auch abdrehen oder durch Laserbearbeitung vom Werkstück 3 abtrennen.

[0014] In einem weiteren Schritt kann die rauhe Abscheroberfläche auf einem Teilbereich der Stirnseite 3b der Werkstückwand mittels einer Glätteinrichtung 24 geglättet werden. Diese Glätteinrichtung 24 ist wie die Einrichtung 23 vorzugsweise eine Rolle, die an der Vorformrolle 7 vorgesehen bzw. Teil derselben ist.

[0015] Wie in Figur 10a gezeigt, können die Glätteinrichtung 24 und die Einrichtung 23 zum Abtrennen von Überständen separat an der Vorformrolle 7 vorgesehen sein. Alternativ können die Einrichtungen 23, 24 zu einer einzigen Einrichtung vorzugsweise an der Vorformrolle 7 zusammengefaßt sein.

Ansprüche

1. Verfahren zum Anformen einer Nut (1), insbesondere einer Sprengringnut, im Bereich des stirnseitigen Endes eines Werkstücks (3), insbesondere einer Radfelge, bei welchem das Werkstück (3) in Drehung um seine Längsachse (X) versetzt wird und das Anformen durch Vorformen einer Nut (1) und anschließendes mittels eines Formelements (6) im wesentlichen von der Längsachse (X) weg erfolgendes Umformen des Endbereichs (3a) des Werkstücks (3) um ein außen an der Werkstückwand vorgesehenes, ein vorgegebenes Nutprofil aufweisendes Gegenelement (11) erfolgt,
gekennzeichnet durch
Ausbilden eines ringförmigen Abschnitts (22) an der umgebogenen Stirnseite (3b) der Werkstückwand durch Andrücken der Stirnseite (3b) der Werkstückwand während des Umformvorgangs gegen einen Bereich des Gegenelements (11).

2. Verfahren nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch
Abtrennen des ringförmigen Abschnitts (22).

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
gekennzeichnet durch
Glätten der umgeformten Stirnseite (3b) der Werkstückwand (3) nach dem Abscheren.

4. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß der ringförmige Abschnitt (22) durch beim Andrücken erfolgenden Materialfluß des das Werkstück (3) bildenden Materials durch einen zwischen dem Gegenelement (11) und dem Formelement (6) gebildeten Spalt (26) ausgebildet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche, 2-4,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Abtrennen des ringförmigen Abschnitts (22) durch Abscheren, Abdrehen oder Laserbearbeitung erfolgt.

Claims

1. Method for forming a groove (1), more particularly a snap ring groove, in the region of the end side of a workpiece (3), more particularly a wheel rim, wherein the workpiece (3) is set in rotation about its longitudinal axis (X) and shaping is carried out by pre-forming a groove (1) and then by means of a shaping element (6) re-forming the end area (3a) of the workpiece (3) substantially away from the longitudinal axis (X) around a counter element (11) which has a predetermined groove profile and is provided outside on the workpiece wall,
characterised by '
creating a ring-shaped section (22) on the bent round end side (3b) of the workpiece wall by pressing the end side (3b) of the workpiece wall during the re-forming process against an area of the counter element (11).

2. Method according to claim 1,
characterised by
separating off the ring-shaped section (22).

3. Method according to claim 1 or 2,
characterised by
smoothing the re-formed end side (3b) of the workpiece wall (3) after the separation.

4. Method according to one of the preceding claims,
characterised in that
the ring-shaped section (22) is created through the flow of material which is formed by the workpiece (3) as it is pressed through a gap (26) which is formed between the counter element (11) and the shaping element (6) .

5. Method according to one of claims 2 to 4,
characterised in that
the separation of the ring-shaped section (22) is carried out by cutting, twisting or laser processing.

Revendications

1. Procédé pour le formage d'une rainure (1), en particulier d'une rainure d'un jonc de blocage, dans la région de l'extrémité frontale d'une pièce à usiner (3), en particulier d'une jante de roue, dans le cadre duquel la pièce à usiner (3) est mise en rotation autour de son axe longitudinal (X) et le formage est exécuté par préformage d'une rainure (1) et par une déformation ultérieure de la région d'extrémité (3a) de la pièce à usiner (3), qui est effectuée sensiblement à l'opposé de l'axe longitudinal (X), au moyen d'un élément de formage (6) autour d'un contre-élément (11) prévu à l'extérieur, sur la paroi de la pièce, et présentant un profil de rainure prédéterminé,
caractérisé par
la réalisation d'une section annulaire (22) sur la face frontale courbée (3b) de la paroi de la pièce, par pression de la face frontale (3b) de la paroi de la pièce contre une section du contre-élément (11), pendant le processus de déformation.

2. Procédé selon la revendication 1,
caractérisé par
la séparation de la section annulaire (22).

3. Procédé selon revendication 1 ou 2,
caractérisé par
le planage de la face frontale déformée (3b) de la pièce à usiner (3), après la séparation.

4. Procédé selon l'une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que
la section annulaire (22) est réalisée par le flux de la matière formant la pièce à usiner (3) qui, lors de la pression, s'écoule par une fente (26) formée entre le contre-élément (11) et l'élément de formage (6).

5. Procédé selon l'une des revendications 2 à 4,
caractérisé en ce que
la séparation de la section annulaire (22) est effectuée par cisaillement, décolletage ou par traitement au laser.

Zeichnung