VERFAHREN UND UMFORMWERKZEUG ZUR ZYLINDERROHRHERSTELLUNG MITTELS FLIESSPRESSEN

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zylinderrohrherstellung unter plastischer Umformung eines hohlzylindrischen Rohlings durch Fließpressen, wobei das Zylinderrohr entsteht. Dazu wird der Rohling in eine im wesentlichen zylindrische Ziehmatrize bis zu einem Anschlag eingebracht. Nachfolgend wird in der Ziehmatrize ein Ziehdorn mit größerem Außendurchmesser als der Innendurchmesser des Rohlings durch den Hohlraum des Rohlings durchbewegt. Dabei findet aufgrund Fließens von vom Ziehdorn gepreßtem Rohlingsmaterial ein Längenzuwachs des rohrartigen Rohlings statt, und die Wandung des Rohlings wird im Querschnitt reduziert. Ferner betrifft die Erfindung ein zur Durchführung des Verfahrens geeignetes Umformwerkzeug mit der hohlzylindrischen Matrize zur Aufnahme des Rohr-Rohlings und dem Ziehdorn, der mittels einer Dornstange in den Rohling einführbar ist. Der Ziehdorn ist mit einem konischen Außenwandungsabschnitt zur Realisierung eines Ziehwinkels zwischen der Innenwandung des Rohlings und dem Ziehdorn versehen.

[0002] Es ist bekannt, zur Herstellung von Zylinderrohren mit einer engen Hülltoleranz sich einer Ziehvorrichtung zu bedienen, mittels welcher die Rohre im kalten Zustand auf das gewünschte Toleranzmaß gezogen werden. Bestimmend für die Toleranzmaße sind dabei Ziehring bzw. Ziehmatrize und Ziehdorn der Ziehvorrichtung. Ein Rohr mehrerer Meter Länge wird dabei durch diese toleranzmaßbestimmenden Elemente der Ziehvorrichtung gezogen, wobei die Oberfläche des Rohres mit geringer Tiefenwirkung nach Art des Fließpressens umgeformt wird, um die gewünschten Toleranzmaße zu erhalten. Nach dem Ziehen eines solchen Rohres wird es je nach Einsatzfall in entsprechend kürzere Stücke abgelängt. Mit bekannten Fließpress-Verfahren dieser Art ist jedoch der Nachteil verbunden, dass Maßhaltigkeit und Prozeßzuverlässigkeit nicht im erwünschten Maß erreichbar sind. Maßunterschiede entstehen insbesondere durch ein Verwinden des Rohres über die zu ziehende Länge. Weiterhin verursachen vorbekannte Ziehverfahren einen erheblichen Aufwand bezüglich der Einrichtung und Umrüstung von Ziehvorrichtungen, was zu einer Verlängerung der Prozeß- und Herstellungszeit führt.

[0003] Aus DE 195 32 253 A1 sind Verfahren zur Herstellung dünner Rohre sowohl im Vorwärts- als auch im Rückwärts-Fließpressen bekannt. Dazu wird ein Pressstempel eingesetzt, dessen umformwirksame Außenmantelflächen achsparallel herlaufen. Zum Auswerfen eines im Rückwärts-Fließpressen gebildeten Rohlings wird ein bodenseitig in einer Matrize angeordneter Auswerfer vorgeschlagen, der während des Fließprozesses als axiale Abstützung für einen anfänglich massiv-zylindrischen Rohlingsklotz (ohne Hohlraum) dient.

[0004] Aus DE-PS 466434 ist ein Verfahren zum genauen Innenziehen von Hohlkörpern etwa der eingangs genannten Art bekannt. Ein bereits vorgeformtes Rohrstück wird zur Nachbearbeitung in eine Matrize eingeführt und über seinen oberen, ausgestülpten Rand zwischen einem Oberteil und einem Unterteil der Matrize eingeklemmt und gehalten. Eine Ziehstange, welche etwa konisch bzw. keilartig vorstehende Ziehringe aufweist, wird durch das Rohrstück in der Matrize hindurchgedrückt, wobei sich der Werkstoff der Innenwandung des Rohrstücks so verteilt, dass nicht nur der gewünschte genaue lichte Durchmesser für das Rohrstück erreicht wird, sondern auch eine Konzentrizität des Innen- und Außendurchmessers, also ein Ausgleichen verschieden großer Wandstärken.

[0005] Gattungsgemäße Zylinderrohr-Herstellungsverfahren ergeben sich aus GB-A-922 266 und FR-A-1 528 079. Die GB-Veröffentlichung offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Rohren mit sehr dünnen, nahtlosen Wänden aus einem kürzeren, dickwandigen Rohrstück. Dieses wird einem Kaltumformprozeß unterworfen. Dazu wird es in die zylindrische Öffnung eines Werkzeugs eingebracht. Der Öffnungsdurchmesser entspricht im wesentlichen dem gewünschten Außendurchmesser des zu fertigenden Rohres. Ein Ende des zu bearbeitenden Rohrstücks ist mit einer nach radial außen gerichteten Ausstülpung versehen. Eine an einem Schaft befestigte Kugel wird durch das Rohrstück mittels mechanischer oder hydraulischer Mittel gefahren. Dabei kommt es zu einer Verminderung der Wandstärke des Rohrstücks. Der Außendurchmesser des Rohrstücks wird dabei so vergrößert, dass er im wesentlichen dem Innendurchmesser des Werkzeugs bzw. der Matrize gleicht. In ähnlicher Weise wird nach der FR-Fundstelle die Innen- und Außenfläche eines hohlzylindrischen Rohlings zu einem Gehäuse für einen Elektromotor weiter verarbeitet.

[0006] Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einem solchen Fließpressverfahren eine zeitsparende Fertigung von Rohren mit engen Toleranzmaßen und erhöhter Zuverlässigkeit zu ermöglichen.

[0007] Zur Lösung wird das im Anspruch 1 angegebene Fließpressverfahren vorgeschlagen, wobei der Innendurchmesser der Ziehmatrize und der Außendurchmesser des Rohlings jeweils so gewählt werden, dass sich radiales Spiel zwischen der Ziehmatrize und dem Rohling ergibt, und beim Durchbewegen des Ziehdorns die Wandung des Rohlings in radialer Richtung gegen die Ziehmatrize gedrückt wird, wobei der Rohling (auch) mit seinem Außendurchmesser aufgeweitet wird.

[0008] Die Erfindung schließt die verfahrenstechnische Lehre ein, dass zur Zylinderrohrherstellung die nachfolgenden Verfahrensschritte durchlaufen werden: Zunächst wird ein Rohr in eine im wesentlichen zylindrische Ziehmatrize eines Werkzeuggehäuses bis an einen Anschlag (anfangs- oder bodenseitig) und mit radialem. Spiel gegenüber der Innenwandung der Ziehmatrize eingeschoben. Dann wird ein Ziehdorn mit größerem Außendurchmesser als der Innendurchmesser des Rohr-Rohlings von der Öffnungsseite der Ziehmatrize her in das Rohr eingefahren. Während des Durchfahrens des Ziehdorns wird durch dessen Außendurchmesser der Durchmesser des Rohres sowohl innen als auch außen derart aufgeweitet, dass das Rohlingsmaterial sich radial an die Innenwandung der Ziehmatrize anlegt und sich die querschnittliche Dicke des Rohr-Rohlings dabei reduziert. Daraus resultiert ein Rohlings-Längenzuwachs entweder entgegen oder in Richtung der Dornvorschubrichtung, je nach dem ob ein Vorwärts- oder Rückwärts-Fließpressen herbeigeführt wird.

[0009] Im Zusammenhang mit der axialen Urnformkraft des Ziehdorns werden die Verfahrensgrenzen durch die Fließgrenze des Rohlings an seiner stirnseitigen Auflage oder dem Anschlag bestimmt. Die maximale, zulässige Reduzierung der Querschnittsfläche des Rohlings muß derart gewählt werden, dass es beim Durchfahren des Ziehdorns nicht zu einem Fließen des Werkstoffs am bodenseitigen Anschlag oder der stirnseitigen Auflagefläche kommt, insbesondere wenn ein Rückwärts-Fließpressen realisiert wird.

[0010] Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Vorteil einer zeitsparenden Zylinderrohrherstellung in nur einem Arbeitshub erzielt. Um eine höhere Reduzierung der Rohrwandstärke zu ermöglichen, ist es nach einer vorteilhaften Erfindungsausbildung vorgesehen, das Verfahren auch stufenweise unter Einsatz von mehreren Ziehdornen mit unterschiedlichen Außendurchmessern und entsprechend angepaßten Ziehmatrizen durchzuführen. Wegen der Verfahrensgrenzen ist das erfindungsgemäße Verfahren zweckmäßig hauptsächlich für die Fertigung von Zylinderrohren relativ kleiner Länge. Ein Ablängen - wie im Fall des eingangs diskutierten Ziehens von Rohren - ist nicht notwendig, so dass eine Verkürzung der Fertigungszeit möglich ist. Versuche haben ergeben, dass die so hergestellten Zylinderrohre eine Hüllmaßtoleranz hoher Qualität - besser als H9 - aufweisen.

[0011] Zur Vereinfachung der Halterung des Rohr-Rohlings gegenüber den vom Ziehdorn ausgeübten Axialkräften ist nach einer Erfindungsausbildung vorgesehen, einen Rohling mit einem vorab im Querschnitt erweiterten Endabschnitt zu verwenden. Dieser kann dann mit einem Anschlag oder auch nur einer Endkante der Ziehmatrize zwecks axialer Halterung des Rohlings zusammenwirken. In weiterer Konkretisierung dieses Erfindungsgedankens wird vor dem Einbringen in die Ziehmatrize der Rohling zu seiner Querschnittserweiterung im Endbereich einfach gebördelt.

[0012] Ist die Querschnittserweiterung an dem Ende des Rohlings erzeugt, welches im Umformprozeß einem etwa vorhandenen Auswerforgan in der Matrize am nächsten liegt, läßt sich das Auswerforgan in vorteilhafter Weise gleichzeitig zur axialen Abstützung des Rohlings während des Fließpressens und Abziehens verwenden. Diese zusätzliche, funktionelle Ausnutzung des Auswerforgans zur Abstützung im bodenseitigen Endbereich der Matrize ergibt ein Rückwärts-Fließpressen und - damit verbunden - einen entsprechenden Längenzuwachs. Andererseits kann die querschnittliche Erweiterung an dem Rohlingsende gebildet werden, das in der Bewegungsrichtung in die Ziehmatrize gesehen hinten liegt. Dann läßt sich die Querschnittserweiterung als Halteelement im Anfangs- bzw. Eingangsbereich der Ziehmatrize verwenden, indem der Rohling dort an der Ziehmatrize über die Querschnittserweiterung aufgehangen und abgestützt wird. In dieser Konfiguration läßt sich der Längenzuwachs über ein Vorwärts-Fließpressen innerhalb der Ziehmatrize erreichen.

[0013] Zur Erhöhung der Zuverlässigkeit, Sicherheit und Schnelligkeit bei der Rohrherstellung ist nach dem erfindungsgemäßen Verfahren vorgeschlagen, dass bei einem etwaigen Zurückfahren des Ziehdorns mit darauf aufgepreßtem, umgeformten Rohling bzw. Zylinderrohr dieses vom Ziehdorn abgestriffen wird. Zu diesem Gesichtspunkt wird im Rahmen der allgemeinen erfinderischen Idee bei einem Umformwerkzeug mit den eingangs genannten Merkmalen im oder vor dem Eingangsbereich der Ziehmatrize ein Abstreiforgan zum Lösen des fertig umgeformten Zylinderrohres vom Ziehdorn bei dessen Herausbewegung aus der Ziehmatrize angeordnet. Damit läßt sich beim Zurückfahren des Ziehdorns eine Mitnahme des fertig geformten Rohres über den an der Öffnungsseite der Ziehmatrize angeordneten Abstreifer verhindern. So kann nach erfolgter Umformung der Ziehdorn aus dem Rohr leicht herausgezogen werden, wobei der weitere Vorteil eines nochmaligen Glättens der Rohrinnenwandung erzielt wird.

[0014] Um eine leichte Entnahme des Rohres nach erfolgter Umformung aus der Ziehmatrize zu gewährleisten, ist nach einer Erfindungsausbildung ein zweckmäßig parallel zum Bewegungshub des Ziehdorns oder der Dornstange bewegbares Auswerforgan für das (fertig umgeformte) Zylinderrohr in das Umformwerkzeug integriert. Das Auswerforgan läßt sich - ebenso wie sonstige Komponenten des Umformwerkzeugs wie z. B. Ziehdorn - zweckmäßig mittels Hydraulikzylinder linear antreiben, wodurch eine Integration in das Gesamtwerkzeug gut praktikabel ist. Im Sinne der Erfindung ist das Auswerforgan in Koordination mit der jeweiligen Stellung des Abstreiforgans am Eingang der Ziehmatrize anzusteuern bzw. zu betreiben. Insbesondere ist eine Gesamtsteuerung derart zweckmäßig, dass erst nach Betätigung des Abstreiforgans der Ansatz des Auswerforgans auf das (fertig geformte) Zylinderrohr erfolgt.

[0015] Nach einer das erfindungsgemäße Umformwerkzeug verbessernden Maßnahme sind im Bodenbereich der Ziehmatrize vor allem axial wirkende Anschlagmittel für den Rohr-Rohling vorgesehen, um vor allem ein Rückwärts-Fließpressen zu ermöglichen. Mit Vorteil sind die Anschlagmittel derart beweglich gelagert, dass kurz vor dem vollständigen Durchfahren des Ziehdorns durch den Rohling diese Anschlagmittel sich durch ein Anstoßen oder sonstiges Einwirkung des Ziehdorns radial nach außen drücken lassen. Damit wird ein vollständiges Passieren des Ziehdorns ermöglicht, so dass in vorteilhafter Weise eine Nachbearbeitung des (fertigen) Zylinderrohres vermieden ist. Gleichzeitig ist. die Beibehaltung der Stützwirkung mittels der Anschlagmittel gewährleistet, indem diese trotz radialer Querverschiebung immer noch soweit in den Randbereich bzw. bodenseitigen Öffnungsbereich der Ziehmatrize ragen können, dass sie deckungsgleich mit der gegenüberliegenden bzw. bodenseitigen Stirnseite des Rohlings liegen und diesen dort erfassen und axial halten können. Analog kann auch das genannte Auswerforgan von der umgekehrten Richtung aus die Anschlagmittel nach radial außen drücken, wenn dieses Auswerforgan das (fertige) Zylinderrohr auf seiner Stirnseite aus der Ziehmatrize drückt und dabei die Anschlagmittel streift und dabei radiale Verschiebekräfte auf diese ausübt.

[0016] Zur Förderung des Rückwärts-Fließpressens ist eine Erfindungsausbildung zweckmäßig, nach der die Ziehmatrize eine sich in Richtung zum bodenseitigen Ende verjüngende Gestalt aufweist. Besonders günstig hat sich eine Verjüngung von der Öffnungs- zur Bodenseite hin um einen Betrag von 0,01 bis 0,05 mm pro 100 mm Länge erwiesen. Zwar wirkt sich diese leichte Konizität über die Wanddicke aus, aber durch den Ziehvorgang ist eine Parallelität oder Zylindrizität der Innenwandung gewährleistet, so dass lediglich die Außenwandung im 100stel Bereich konisch ausgebildet ist. Durch die leicht konisch ausgestaltete Ziehmatrize fließt das Material beim Umformvorgang um so leichter entgegen der Dornrichtung in optimaler Weise in die Länge. Mit anderen Worten, der an der Schnittebene erzeugte Außendurchmesser wandert stetig zu Schnittebenen mit größerem Matrizenmaß, so dass eine geringfügige Lose entsteht.

[0017] Mit Vorteil ist die Ziehmatrize mit einer arbeits- bzw. preßwirksamen Länge von 10 bis 500 mm gestaltet. Bei dieser Länge gestattet der mittlere Durchmesser der (leicht konischen) Ziehmatrize in Abstimmung mit dem Außendurchmesser des Ziehdornes ein Umformen von Rohren von 2 bis 4 mm Wanddicke als günstige Verfahrensparameter. Es können auch andere Verfahrensparameter bei Berücksichtigung individueller Einflußgrößen oder Randbedingungen realisiert werden.

[0018] Zweckmäßig wird der Ziehwinkel in einer Größenordnung von 6 bis 8° gebildet, um nicht nur den Materialfluß an der Innenwandung des Rohlings zu bewirken, sondern auch bei Vorhandensein radial nach außen verschiebbarer Anschlagmittel eine dafür optimale radiale Querkraft über diesen Stützwinkel erzeugen zu können. Andererseits darf die Stützwirkung der Anschlagmittel nicht unterbunden werden, wenn ein Fließen von Rohlingswerkstoff im stirnseitigen Bereich vermieden werden soll. Als besonders günstig hat sich in der Praxis ein Ziehwinkel von 7° erwiesen.

[0019] Im Rahmen der Erfindung liegt eine weitere Gestaltungsmöglichkeit für das herzustellende Zylinderrohr: Nach dem Durchfahren des Ziehdorns durch den Rohling bzw. das Zylinderrohr wird der rückwärtige Endbereich an der Öffnungsseite der Ziehmatrize durch einen nachfolgenden Aufweitdorn im Durchmesser aufgeweitet. Zu diesem Zweck befindet sich der Aufweitdorn axial beabstandet hinter bzw. nach dem Ziehdorn, der am Ende der Dornstange befestigt ist. Zweckmäßig ist eine komplementäre Ausformung im Innenbereich der Öffnungsseite der Ziehmatrize, womit der Aufweitdorn zusammenwirken kann.

[0020] Um Zylinderrohre unter größerer Querschnittsreduzierung und auch im oberen Längenbereich (Größe 150 mm bis zu 400 mm) herstellen zu können, ist nach einer vorteilhaften Ausbildung beim erfindungsgemäßen Umformwerkzeug vorgesehen, dass nicht nur der Ziehdorn, sondern auch die Ziehmatrize entsprechend axial hin- und herbewegbar geführt oder angetrieben ist. So läßt sich in Verbindung mit einem feststehenden, stationären Klemmbereich am hinteren (nachfolgenden) Ende des Rohr-Rohlings dessen anderes, in Arbeitshub-Richtung vorderes Ende zwischen dem Ziehdorn und der mitgeführten Ziehmatrize besonders weit auseinanderziehen. In diesem Zusammenhang ist die Anordnung einer dem eingangsseitigen Öffnungsbereich der Ziehmatrize benachbarten Halteeinrichtung von Vorteil. In weiterer zweckmäßiger Ausgestaltung ist diese Halteeinrichtung feststehend und komplementär bezüglich eines Endabschnitts des Rohlings ausgebildet, so dass ein kraft- und/oder formschlüssiger Eingriff zwischen dem zugeordneten Rohlingsende und der Halteeinrichtung möglich ist.

[0021] Weitere Einzelheiten, Merkmale, Vorteile und Wirkungen auf der Basis der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung und den Zeichnungen. Diese zeigen in:

Figur 1

ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Umformwerkzeugs im Teil-Längsschnitt, wobei der Ziehdorn auf den Rohling einwirkt,

Figur 2

eine Schnittdarstellung gemäß Linie A-A in Figur 1,

Figur 3

ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Umformwerkzeugs im Teil-Längsschnitt analog zur Figur 1, allerdings mit zusätzlichern Aufweitdorn,

Figur 4 - Figur 7

Jeweils im analogen Teil-Längsschnitt weitere Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Umformwerkzeuge,

Figur 8

eine Schnittdarstellung gemäß Linie B-B in Figur 7.

[0022] Gemäß Figur 1 besteht das Umformwerkzeug zur Zylinderrohrherstellung aus einem Werkzeuggehäuse aus Stahl, in dem eine im wesentlichen zylindrische Ziehmatrize 1 integriert ist. Diese nimmt einen rohrartigen Rohling 3 als umzuformendes Werkstück auf. Vor dem Umformvorgang wird der Rohling 3 in die zylindrische Ziehmatrize 1 eingeschoben, wobei deren Durchmesser bzw. der Rohlingsdurchmesser so gewählt ist, dass zwischen Rohling 3 und Innenwandung der Ziehmatrize 1 ein radiales Spiel RS verbleibt. Beim Einschieben wird der Rohling 3 in Anlage an mehrere bodenseitige Anschlagkörper 4 gebracht. Diese sind zwischen der Ziehmatrize 1 bzw. einem zugeordneten Ziehdorn 6 einerseits und einem bodenseitigen Auswerforgan 8 angeordnet (vgl. auch Figur 2). Im gezeichneten Beispiel sind vier in je einem Quadranten des Werkzeugumfangs plazierte Anschlagkörper 4a bis 4d vorgesehen. Sie sind radial in Ausnehmungen im Werkzeuggehäuse in Querrichtung verschiebbar und über (nicht gezeichnete) Federmittel in der radial nach innen ausgefahrenen Grundposition gehalten.

[0023] Gemäß Figur 1 ist am Ende einer Dornstange 5 der Ziehdorn 6 befestigt. Er ist mit einer rotationssymmetrischen, auch in Richtung zum bodenseitigen Auswerforgan 8 konisch verjüngten Form gestaltet. Dabei beträgt der Konizitätswinkel, der den oben genannten Ziehwinkel α bildet, 7° bezüglich der Werkzeug-Mittelachse 1a bzw. der Innenwandung des Rohlings 3. Die Dornstange 5 ist zu ihrem linearen Antrieb beispielsweise über hydraulische Zylinder in ein Oberteil einer hier nicht vollständig dargestellten Presse eingespannt. Das Werkzeuggehäuse ist auf einem (nicht gezeichneten) Pressentisch befestigt.

[0024] Der Ziehdorn 6 weist einen größeren Außendurchmesser als der Innendurchmesser des Rohlings 3 auf und wird von der Öffnungsseite der Ziehmatrize 2 her in den Rohling 3 eingefahren. Dabei wird - wie aus Figur 1 ersichtlich - während des Durchfahrens des Ziehdornes 6 der Durchmesser des Rohlings 3 von innen her aufgeweitet. Gleichzeitig wird die Rohlingswandung in ihrer querschnittlichen Dicke reduziert. Aufgrund des Ziehdorns 6 kommt es zu einem radialen Anlegen von Material der Rohlingswandung an die Innenwandung 2 der Ziehmatrize 1. Das oben genannte radiale Spiel wird durch die Preßwirkung des Ziehdornes überwunden. Gleichzeitig kommt es zu einem Längenzuwachs des Rohlings entgegen des zum Anschlag 4 gerichteten Vorschubs des Ziehdorns 6 (Rückwärts-Fließpressen), wozu die axiale Abstützung mittels der Anschlagkörper 4a-4d (Fig 2) des Anschlags 4 beiträgt.

[0025] Aufgrund des Ziehwinkels α = 7° läßt sich durch den Ziehdorn 6 kurz vor seinem vollständigen Durchfahren des Rohlings 3 der bodenseitige, radial bewegbare Anschlag 4 nur soweit nach außen drucken, dass dessen Anschlagkörper 4a - 4d noch ausreichend in den bodenseitigen Endbereich der Ziehmatrize 1 vorstehen und so ihre axiale Stützwirkung beibehalten können. Sie ragen immer noch soweit in den bodenseitigen Öffnungsbereich der Ziehmatrize 2 ein, dass der Rohling 3 bzw. das entsprechende Zylinderrohr sich stirnseitig darauf aufstützen kann. Gleichzeitig ist ein vollständiges Durchfahren bzw. Passieren des Ziehdornes 6 durch die Ziehmatrize 2 und den Rohling 3 gewährleistet. Wird nach erfolgter Umformung des Rohlings 3 bzw. Bildung des entsprechenden Zylinderrohres der Ziehdorn 6 wieder zurückgefahren, wird das auf dem Ziehdorn 6 gepreßte (fertige) Zylinderrohr mit zurückgenommen. Über ein im Eingangs- bzw. Öffnungsbereich der Ziehmatrize 2 angeordnetes Abstreiforgan 7 wird jedoch die Mitnahme des umgeformten Zylinderrohres verhindert. Das Abstreiforgan 7 kann beispielsweise mittels mehrerer, konzentrisch zur Mittelachse 1a des Werkzeugs angeordneter Blockierkörper realisiert sein, die zueinander gleichartig wie die Anschlagkörper 4a-4d gemäß Figur 2 gruppiert sind. Zweckmäßig werden die einzelnen Blockierkörper des Abstreiforgans 7 durch einen Linearantrieb auf der Basis von Druckmitteln (nicht gezeichnet) zur Betätigung nach radial innen verschoben, so dass das (fertige) Zylinderrohr mit seiner rückwärtigen Stirnseite an den Blockierkörpern des Abstreiforgans 7 anstoßen und hängen bleiben kann. Zur Entnahme des Zylinderrohres wird dann der bodenseitig angeordnete Auswerfer 8 aktiv, indem dieser unter Wegdrücken des bodenseitigen Anschlags 4 das Zylinderrohr an seiner gegenüberliegenden, dem Ziehwinkel benachbarten Stirnseite aus der Ziehmatrize 2 hinausschiebt. Zum leichteren Verschieben des Anschlags 4 nach radial außen weist dieser bzw. dessen einzelne Anschlagkörper 4a-4d eine jeweilige Abschrägung auf, die in Relation zum bodenseitigen Auswerfer 8 so angeordnet ist, dass letzterer bei Betätigung durch Zufahren auf die bodensettige Ziehmatrizenöffnung auf die Abschrägung 4f stößt. Dabei entsteht eine radiale Kraftkomponente, mittels welcher der oder die Anschlagkörper 4a-4d gegen Federdruck aus ihrer radial innen liegenden Ausgangsposition nach radial außen verschoben werden können.

[0026] Gemäß Figur 3 unterscheidet sich das zweite Ausführungsbeispiel vom ersten gemäß Figuren 1 und 2 durch einen Aufweitdorn 9, welcher auf der Dornstange 5 zusätzlich dem Ziehdorn 6 mit axialem Abstand nachgeordnet ist. Der axiale Abstand entspricht etwa der Länge des Rohlings bzw. (fertigen) Zylinderrohres 3. Der Arbeitshub für die Dornstange 5 ist so eingestellt, dass der Aufweitdorn 9 im oberen bzw. ersten Öffnungsbereich der Ziehmatrize 2 auf den Rohling 3 einwirkt, wobei dessen (hinteres) Ende aufgeweitet wird, jedoch erst nachdem der Ziehvorgang mittels des vorgeschalteten Ziehdornes 6 abgeschlossen ist.

[0027] Das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 4 unterscheidet sich von denen nach Figuren 1-3 im wesentlichen dadurch, dass Anschlagmittel im bodenseitigen Öffnungsbereich der Ziehmatrize nicht angeordnet sind bzw. nicht notwendig sind. Dies geht auf eine geänderte Gestaltung des Rohlings 3 an seinem dem bodenseitigen Öffnungsbereich der Ziehmatrize 2 gegenüberliegendem Ende zurück. Dieses ist querschnittlich "aufgetulpt", das heißt mit einer querschnittlichen Erweiterung bzw. Ausstülpung 11 versehen. Durch diese wird die Stirnseite des Rohlings 3 vorab nach radial außen verlagert, so dass das Auswerforgan 8 zusätzlich die Funktion eines Gegenhalters entgegen der Vorschubrichtung des Ziehdornes 6 während des Fließprozesses ausüben kann. Das "Auftulpen" bzw. Ausstülpen des Rohres wird zweckmäßig vor Einführung in die Ziehmatrize 2 durchgeführt. Damit wird der Vorteil erzielt, dass zusätzliche Baukomponenten wie die oben erwähnten Anschlagkörper nicht mehr notwendig sind.

[0028] Das in Figur 5 dargestellte Umformwerkzeug stimmt im wesentlichen mit dem gemäß Figur 4 überein. Jedoch weicht im Rahmen der Erfindung die Verfahrensweise von der nach Figuren 1-4 ab: Gemäß Figur 5 ist (im Vergleich zu Figur 4) die Ausstülpung 11 am entgegengesetzten, in Vorschubrichtung gesehen hinteren Ende des Rohlings 3 ausgebildet. Die Ausstülpung 11, die ebenfalls in einem vorausgegangenen Herstellungsschritt außerhalb des Umformwerkzeugs erzeugt sein kann, wird als Hängeeinrichtung ebenfalls zur Aufnahme der axialen Umformkraft eingesetzt, welche durch den Ziehdorn 6 während seines Arbeitshubs erzeugt wird. Dazu wird mit der Ausstülpung 11 die Eingangskante der Ziehmatrize 2 umfaßt. Das Auswerforgan 8 braucht dabei nicht mehr, wie nach Figur 4, als Gegenhalter oder Stütze zur Gewährleistung eines Rückwärts-Fließpressens zu fungieren, sondern es wird allein für die eigentliche Auswurffunktion eingesetzt.

[0029] Auch die Ausführung des Umformwerkzeugs nach Figur 6 ist auf die Verwendung eines Rohr-Rohlings 3 mit der Ausstülpung 11 am hinteren Ende zum "Aufhängen" im Öffnungs- bzw. Eingangsbereich der Ziehmatrize 2 zwecks Aufnahme der Axialkräfte des Ziehdorns 6 abgestellt. Zum "Aufhängen" ist beim Ausführungsbeispiel nach Figur 6 ein Haltering 12 vorgesehen, der in der in Figur 6 gezeigten Stellung am inneren Rand auf der Oberseite der Ziehmatrize 2 anliegt und radial außen mit einer Kopfplatte 13 verbunden ist. Der Haltering 12 und Kopfplatte 13 sind miteinander starr verbunden, und dieser Verbund ist im Rahmen des Umformwerkzeugs stationär bzw. feststehend angeordnet. Davon kann im weiteren Arbeitshub des Ziehdorns 6 die Ziehmatrize 2 gelöst und nach unten verfahren werden, im Sinne einer Mitnahme durch den Ziehdorn 6. Dazu ist die Ziehmatrize 2 an ihrem Außenmantel von einem Spannring 14 umfaßt, der mit einem Führungskolben 15 auf dessen oberer bzw. hinterer Seite fest verbunden ist. Auf der vorderen bzw. unteren, entgegengesetzten Seite ist eine Druckplatte 16 starr befestigt, welche einen nach radial innen vorspringenden Abschnitt besitzt. Mit diesem liegt die Druckplatte 16 auf der Stirnseite eines Druckstößels 17 auf, welcher die Funktion eines Druckkissens ausübt (siehe unten). Mit der dem Druckstößel abgewandten bzw. entgegengesetzten Seite des radial nach innen vorspringenden Abschnitts der Druckplatte 16 steht ein Stößelbolzen 18 in Kontakt, dessen Stirnseite der gegenüberliegenden Stirnseite des Ziehdorns 6 entgegengesetzt ist. Der Ziehdorn wird über die Dornstange 5 von einem Pressenstößel 19 angetrieben bzw. bewegt. Dieser kann mit einem (nicht gezeichneten) druckmittelbetätigten Arbeitszylinder oder sonstigen Linearantrieb verbunden sein. Der Verbund aus Ziehmatrize 2, Spannring 14 und Druckplatte 16 ist innerhalb einer Führungsbuchse 20 linear entsprechend dem Arbeitshub des Ziehdorns 6 hin- und herbewegbar geführt.

[0030] Die Wirkungsweise der Umformanordnung gemäß Figur 6 wird anhand nachfolgend beschriebener Verfahrensweise deutlich:

[0031] Zunächst wird in einem externen Arbeitsschritt der Rohr-Rohling 3 "angetulpt", das heißt beispielsweise durch Anbordeln mit der Ausstülpung 11 versehen. Damit wird der Rohling 3 in die noch an der Unterseite des Klemmrings 12 anliegende Ziehmatrize 2 eingeführt und über die Ausstülpung 11 an der nach radial innen weisenden Schräge des Klemmrings 12 gehaltert. Mit Beginn des Arbeitshubs treibt der Pressenstößel 19 die Dornstange 5 und den Ziehdorn 6 am Dornstangenende in den Hohlraum des Rohlings 3 ein. Aufgrund seines größeren Durchmessers weitet der Ziehdorn 6 den Rohling 3 von innen auf, so dass das bisher vorherrschende radiale Spiel RS zwischen der Außenwandung des Rohlings 3 und der Innenwandung der Ziehmatrize 2 beseitigt wird. Die Wandstärke des Rohlings 3 wird gleichsam abgestreckt. Dabei entstehende Axialkräfte werden über den radial nach innen vorspringenden Abschnitt der Druckplatte 16 vom Druckstößel 17 aufgenommen. Im Zuge des weiteren Arbeitshubs stößt der Ziehdorn 6 auf den Stößelbolzen 18, wobei das Mitführen des Verbunds aus Spannring 14, Führungskolben 15, dazwischen eingeklemmter Ziehmatrize 2 und Druckplatte 16 gestartet wird. Der Druckstößel 17 ist zur Reaktion auf eine voreingestellte Druckschwelle ausgebildet und gibt wie ein Druckkissen nach, wenn diese Druckschwelle überschritten wird. Durch ein in einer Steuerung erzeugtes Signal wird im weiteren Verlauf des Arbeitshubs schließlich das vollständige Zurückfahren des Druckstößels 17 veranlaßt. Denn eine Gegenhalterung durch den Druckstößel 17 ist mit fortschreitendem Arbeitshub nicht mehr erforderlich. Mit weiterem gleichförmigen Fortgang des Arbeitshubs werden der Ziehdorn 6 und die Ziehmatrize 2 zeitgleich bzw. synchron zueinander entsprechend dem Arbeitshub bewegt, wobei die Umformung bzw. das Fließpressen des Rohlings 3 stattfindet. Es kommt am Ende des Arbeitshubs zum Überfahren des vorderen Endes des Rohlings 3. Der Längenzuwachs im Sinne eines Vorwärts-Fließpressens ergibt sich entsprechend der Reduzierung der Wanddicke bzw. des Querschnitts des Rohlings. Beim Zurückfahren kann der Ziehdorn 6 das aus dem Rohling 3 geformte Zylinderrohr ohne weiteres mitnehmen, da ein Abheben vom Haltering 12 aufgrund von dessen konischem Innenmantel 12a leicht möglich ist. Um das Zylinderrohr vom Ziehdorn 6 zu entfernen, wird der Blockierkörper des Abstreiforgans 7 nach radial innen bewegt, so dass die hintere Stirnseite des Zylinderrohres auf dem Blockierkörper stößt, und das Zylinderrohr vom Ziehdorn 6 mit fortschreitendem Rückhub abgestriffen wird. Ist das Zylinderrohr völlig vom Ziehdorn 6 gelöst, kann es entnommen werden, und je nach Anforderung die Ausstülpung 11 wieder beseitigt werden. Der Druckstößel 17 kann nun in die in Figur 6 gezeichnete Ausgangsposition zurückbewegt werden, wobei auch der Verbund aus Ziehmatrize 2, Spannring 14 und Druckplatte 16 mit in die Ausgangsposition gemäß Figur 6 zurückbewegt werden. Nun kann ein neuer Arbeitszyklus beginnen.

[0032] Das Ausführungsbeispiel eines Umformwerkzeugs nach Figuren 7 und 8 stimmt weitgehend mit dem nach Figur 6 überein. Die in Figur 7 im axialen Teilschnitt wiedergegebenen beiden Stellungen (eingefahren-ausgefahren) können analog auf das Umformwerkzeug gemäß Figur 6 übertragen werden.

[0033] Gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach Figur 6 besitzt das Umformwerkzeug gemäß Figur 7 und 8 folgende Unterschiede: Der Stößelbolzen 18 ist direkt am Pressenstößel 19 befestigt und wird von diesem linear und achsparallel entsprechend dem Arbeitshub bewegt. Der Stößelbolzen 18 durchsetzt die Kopfplatte 13 und drückt dabei auf die Ziehmatrize 2 zu deren linearer Verschiebung. Dabei wird der Führungskolben 15 nebst fest damit verbundenen Spannring 14 sowie der Druckplatte 16 an der Unterseite mitbewegt. Um die bei höherer Querschnittsabnahme entstehende Hattekraft besser und sicherer auffangen zu können, ist noch zusätzlich eine Anordnung aus einem Klemmring 21 und einer Druckfeder 22 vorgesehen. Der Klemmring umgibt die Dornstange 5 konzentrisch und liegt auf den querschnittlich bzw. konisch erweiterten Ziehdorn 6 in axialer Richtung auf. Der Klemmring weist auf seinem Außenmantel eine Konizität 23 auf, mit welcher eine Gegen-Konizität 24 am Innenmantel des Halterings 13 komplementär korrespondiert. Dadurch wird ein schräg zur Werkzeug-Mittelachse 1a verlaufender Aufnahmeringspalt für die Ausstülpung 11 des Rohlings 3 gebildet. Die Druckfeder 22 umwindet die Dornstange 5 und ist einerseits gegen die Unterseite des Pressenstößels 19 abgestützt. Am entgegengesetzten Ende tritt die Feder 22 in eine stirnseitige Vertiefung des Klemmrings 21, wodurch dieser achsparallel auf den Ziehdorn 6 gedrückt wird. Gleichzeitig entsteht aufgrund der Konizität 23 eine radial gerichtete Kraftkomponente auf die Ausstülpung 11 des Rohlings 3, wodurch dieser mit einer stärkeren Klemmkraft gehalten wird. Mit zunehmendem Arbeitshub (vgl. rechte Hälfte der Figur 7) wird diese Klemmkraft stärker, weil der Pressenstößel 19 die Druckfeder 22 zusammendrückt und damit die Federspannung erhöht.

[0034] Zweckmäßig wird der Klemmring 21 zum Beispiel 0,05 mm kleiner ausgelegt als der Ziehdorn 6, so dass der Klemmring 21 durch die Druckfeder 22 sicher aufgedrückt wird. Bei Mitnahme der Ziehmatrize 2 durch den Stößelbolzen 18 erfolgt, wie bereits oben beschrieben, ein Anstieg der Haltekraft aufgrund verstärkten Drucks der Feder 22 auf den Klemmring 21.

[0035] Das Abstreifen des (fertig geformten) Zylinderrohres findet wie nach Figur 6 beschrieben statt. Etwaige Deformationen, die an den Endbereichen des Rohlings stattgefunden haben, können durch den Ziehdorn 6 geglättet werden.

[0036] Mit bekannten Bearbeitungsverfahren für Rohrenden kann man das gemäß Figur 7 erzeugte Zylinderrohr auf die gewollte Länge und Endenform bringen. Die hauptsächlich für Haltezwecke vorab angebrachte Ausstülpung 11 ("Tulpe") wird in den meisten Fällen wieder entfernt.

[0037] Aus Figur 8 ist erkennbar, dass das Abstreiforgan 7 mit zwei bezüglich der Mittelachse 1a diametral gegenüberliegenden Blockierkörpern 7a, 7b gebildet ist, die radial hin- und herbewegbar bzw. antreibbar sind. Ferner ist in der Schnittdarstellung der Figur 8 erkennbar, dass insgesamt vier Stößelbolzen 18a-18d in gleichmäßigen Winkelabständen von jeweils 90° angeordnet sind.

Bezugszeichenliste

[0038] 

1

Ziehmatrize

1a

Mittelachse

2

Ziehmatrize-Innenwandung

3

Rohling

4

Anschlag

RS

radiales Spiel

4a, 4b, 4c, 4d

Anschlagkörper

5

Dornstange

6

Ziehdorn

7

Abstreiforgan

7a, 7b

Blockierkörper

8

Auswerfer

α

Ziehwinkel

9

Aufweitdorn

11

Ausstülpung

12

Haltering

12a

konischer Innenmantel

13

Kopfplatte

14

Spannring

15

Führungskolben

16

Druckplatte

17

Druckstößel

18, 18a, 18b, 18c, 18d

Stößelbolzen

19

Pressenstößel

20

Führungsbuchse

21

Klemmring

22

Druckfeder

23

Konizität

24

Gegen-Konizität

Ansprüche

1. Verfahren zur Zylinderrohrherstellung, mit plastischer Umformung eines hohlzylindrischen Rohr-Rohlings (3) durch Fließpressen zum Zylinderrohr, wozu der Rohling (3) in eine im wesentlichen zylindrische Ziehmatrize (1) bis zu einem Anschlag (4) eingebracht wird, und nachfolgend in der Ziehmatrize (2) ein Ziehdorn (6) mit größerem Außendurchmesser als der Innendurchmesser des Rohlings (3) durch den Hohlraum des Rohlings (3) durchbewegt wird, wobei aufgrund Fließens von vom Ziehdorn (6) gepreßtem Rohlingsmaterial ein Längenzuwachs des Rohlings (3) stattfindet, und die Wandung des Rohlings (3) im Querschnitt reduziert wind, wobei der Innendurchmesser der Ziehmatrize (1) und der Außendurchmesser des Rohlings (3) jeweils so gewählt werden, dass sich radiales Spiel (RS) zwischen der Ziehmatrize (1) und dem Rohling (3) ergibt, und beim Durchbewegen des Ziehdorns (6) die Wandung des Rohlings (3) in radialer Richtung gegen die Ziehmatrize (1) gedrückt wird, wobei der Rohling (3) mit seinem Außendurchmesser aufgeweitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass am Ende des Umformvorgangs der Ziehdorn (6) in zur Durchbewegung entgegengesetzter Richtung zurückbewegt wird, und das auf dem Ziehdorn (6) bei dessen Rückbewegung mitgenommene Zylinderrohr vom Ziehdorn (6) abgestriffen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während oder nach dem Pressen mittels des Ziehdorns (6) das dem Ziehdorn (6) als Eingang zugeordnete Ende des Rohlings (3) mit einem zweiten, zusätzlichen Dorn (9) aufgeweitet wird.

3. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein mehrmaliges Wiederholen der genannten Reihenfolge der Verfahrensschritte jeweils mit im Durchmesser größeren Ziehmatrizen (1) und Ziehdornen (6).

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit Verwendung eines Rohlings (3) mit einem vorab im Querschnitt erweiterten Endabschnitt (11) zum Zusammenwirken mit beziehungsweise zur Halterung an dem Anschlag (4) oder einer Endkante der Ziehmatrize (2), wobei mittels dem erweiterten Endabschnitt (11) der Rohling (3) an dem Anschlag (4) oder der Endkante aufgehangen oder dagegen abgestützt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittserweiterung mittels Bördeln vor dem Einbringen in die Ziehmatrize (2) erzeugt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass der querschnittlich erweiterte Endabschnitt (11) an dem Ende des Rohlings (3) vorgeformt wird, das in Durchbewegungsrichtung hinten liegt, und mittels dieser Querschnittserweiterung (11) der Rohling (3) im Anfangsbeziehungsweise Eingangsbereich der Ziehmatrize (1) entgegen der Durchbewegungsrichtung gehalten wird, und mittels des durchfahrenden Ziehdorns (6) ein Vorwärtsfließpressen für das Rohlingsmaterial erzeugt erzeugt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass nach erfolgtem Herausbewegen des Ziehdorns (6) die Erweiterung (11) im Endabschnitt beseitigt wird.

7. Umformwerkzeug zur Durchführung des Zylinderrohr-Herstellungsverfahrens nach einem der vorangehenden Ansprüche, mit einer im wesentlichen hohlzylindrischen Matrize (1) zur Aufnahme eines Rohr-Rohlings (3) und einem darin mittels einer Dornstange (5) einführbaren und herausbewegbaren Ziehdorns (6), der einen konischen Außenwandungsabschnitt zur Realisierung eines Ziehwinkels (α) zwischen der Innenwandung des Rohlings (3) und dem Ziehdorn (6) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass im oder vor dem Eingangsbereich der Ziehmatrize (1) ein Abstreiforgan (7) zum Lösen des fertig umgeformten Zylinderrohres vom Ziehdorn (6) bei dessen Herausbewegen aus der Ziehmatrize (1) angeordnet ist.

8. Umformwerkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstreiforgan (7) mittels eines oder mehrerer Blockierkörper (7a,7b) realisiert ist , der oder die von einer Ausgangsposition radial oder quer zur Bewegungsrichtung des Ziehdorns (6) in oder über die Eingangsöffnung der Ziehmatrize (1) soweit verfahrbar sind, dass dabei ein mit der Wandungsdicke des Zylinderrohrs kongruenter Randbereich der Eingangsöffnung abdeckbar ist.

9. Umformwerkzeug nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Bodenbereich der Ziehmatrize (1) ein parallel zum oder entsprechend dem Bewegungshub des Ziehdorns (6) oder der Dornstange bewegbares Auswerforgan (8) für das Zylinderrohr angeordnet ist, und das Auswerforgan (8) in Koordination mit dem oder abhängig vom Abstreiforgan (7) oder Blockierkörper (7a,7b) derart ansteuerbar ist, dass seine Betätigung erst nach Betätigung des Abstreiforgans (7) erfolgt.

10. Umformwerkzeug nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch einen oder mehrere Anschlagkörper (4a-4d), die radial oder quer zur Bewegungsrichtung des Ziehdorns (6) in zumindest den Rand des Bodenbereichs der Ziehmatrize (1) einragen, um den Rohling (3) stirnseitig gegen eine vom Ziehdorn (6) ausgeübte Axialkraft zur Herbeiführung eines Rückwärts-Fließpressens von Rohlingsmaterial abzustützen.

11. Umformwerkzeug nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Anschlagkörper (4a-4d) zwischen dem Ziehdorn (6) und dem Auswerforgan (8) angeordnet und aus ihrer ausgefahrenen Grundposition gegen Federdruck durch den Ziehdorn (6) oder das Auswerforgan (8) quer zu deren Bewegungsrichtungen oder radial nach außen verschiebbar gelagert sind.

12. Umformwerkzeug nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die radial innen liegende Stirnseite des oder der Anschlagkörper (4a-4d) eine Abschrägung oder Konizität aufweist, die dem Auswerforgan (8) zugewandt oder zugeordnet ist.

13. Umformwerkzeug nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum der Ziehmatrize (1) sich vom Eingangs- beziehungsweise Öffnungsbereich zum dem Auswerforgan (8) benachbarten Bodenbereich hin in seinem Durchmesser verjüngt.

14. Umformwerkzeug nach Anspruch 13, gekennzeichnet durch eine konische Verjüngung insbesondere um 0,01 bis 0,05 mm pro 100 mm Längeneinheit.

15. Umformwerkzeug nach einem der Ansprüche 9 bis 14, gekennzeichnet durch einen Zehwinkel (α) von 6° bis 8°, vorzugsweise 7°.

16. Umformwerkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen dem Ziehdorn (6) an der Dornstange (5) axial nachgeordneten Aufweitdorn (9), dessen Abstand (10) vom Ziehdorn (6) mindestens etwa der Länge des zu bearbeitenden Rohr-Rohlings (3) entspricht.

17. Umformwerkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die für die Bearbeitung des Rohlings (3) wirksame Länge der Ziehmatrize (2) 10 mm bis 500 mm beträgt.

18. Umformwerkzeug nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Auswerforgan (8) derart gestaltet und angeordnet ist, dass es zur axialen oder achsparallelen Abstützung des Rohlings (3) an dessen Stirnseite in die Ziehmatrize (2) oder in deren bodenseitigen Öffnungsbereich ragt.

19. Umformwerkzeug nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ziehmatrize (1) axial oder achsparallel hin- und herbewegbar geführt oder angetrieben und mit der axialen Bewegung oder dem Arbeitshub des Ziehdorns (6) gekoppelt oder antriebstechnisch synchronisiert ist.

20. Umformwerkzeug nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplung und/oder Synchronisation mittels eines axial oder achsparallel angetriebenen Triebstößels oder Pressenstößels (19) realisiert ist, mit dem gemeinsam der Ziehdorn (6) über die Dornstange (5) und die Ziehmatrize (1) über einen oder mehrere achsparallele Stößelbolzen (18,18a-18d) verbunden sind.

21. Umformwerkzeug nach Anspruch 19 oder 20 und einem der Ansprüche 7, 8, 9 oder 10, gekennzeichnet durch die Anordnung einer dem eingangsseitigen Öffnungsbereich der Ziehmatrize (1) benachbarten Halteeinrichtung (12), die feststehend und komplementär zu einem Endabschnitt des Rohlings (3) zwecks kraft- und/oder formschlüssigen Eingriffs mit diesem ausgebildet ist.

22. Umformwerkzeug nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteeinrichtung (12) als an eine Öffnungskante der Ziehmatrize (1) angrenzender Haltering mit einer Innenumfangswandung (12a,24) gestaltet ist, die schräg gegenüber der Matrizen-Mittelachse (1a) und komplementär zu einer vorgeformten Erweiterung oder Ausstülpung (11) eines hinteren Rohlingsendes verläuft.

23. Umformwerkzeug nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Dornstange (5) oder der daran befestigte Ziehdorn (6) von einem Klemmring (21) umgeben sind, der der Halteeinrichtung (12) oder gegebenenfalls dem Hattering gegenüberliegt und dabei mit diesen einen Ringspalt zur Aufnahme und Halterung des Rohlings (3) an seinem hinteren Ende bildet.

24. Umformwerkzeug nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenumfangswandung (23) des Klemmrings (21) und die Innenumfangswandung (24) des Halterings (12) zueinander parallel liegen.

25. Umformwerkzeug nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Dornstange (5) an ihrem dem Ziehdorn (6) abgewandten Ende mit einem axial oder achsparallel antreibbaren Triebstößel oder Pressenstößel (19) verbunden ist, an dem ein Druckfederelement (22) mit einem Ende abgestützt ist und mit dem anderen gegen eine hintere Stirnseite des Klemmrings (21) mit einer Vorspannung anliegt, die abhängig vom Bewegungshub des Trieb- oder Pressenstößels (19) einstellbar ist.

Claims

1. Method for producing cylindrical tubes, with plastic deformation of a hollow cylindrical tube blank (3) by extrusion to create the cylindrical tube, for which purpose the blank (3) is inserted in an essentially cylindrical drawing die (1) up to a stop (4), after which a drawing mandrel (6) with a larger outside diameter than the inside diameter of the blank (3) is moved through the cavity of the blank (3) in the drawing die (2), wherein the blank (3) increases in length due to the flow of blank material which is pressed by the drawing mandrel (6), and the wall of the blank (3) is reduced in cross section, wherein the inside diameter of the drawing die (1) and the outside diameter of the blank (3) are in each case selected so as to produce radial clearance (RS) between the drawing die (1) and the blank (3), and the wall of the blank (3) is pushed in the radial direction against the drawing die (1) when the drawing mandrel (6) moves through, wherein the blank (3) is expanded by way of its outside diameter, characterised in that the drawing mandrel (6) is moved back in the direction opposite to the through-movement at the end of the forming operation, and the cylindrical tube which is entrained on the drawing mandrel (6) upon the return movement thereof is stripped off the drawing mandrel (6).

2. Method according to Claim 1, characterised in that the end of the blank (3) which is associated with the drawing mandrel (6) as entry is expanded by a second, additional mandrel (9) during or after pressing by means of the drawing mandrel (6).

3. Method according to either of the preceding Claims, characterised by several repetitions of the aforementioned sequence of method steps, in each case with drawing dies (1) and drawing mandrels (6) of a greater diameter.

4. Method according to any one of the preceding Claims, using a blank (3) with an end portion (11) previously expanded in cross section for co-operating with or being retained at the stop (4) or an end edge of the drawing die (2), wherein the blank (3) is suspended from or supported against the stop (4) or the end edge by means of the expanded end portion (11), characterised in that the cross-sectional expansion is produced by means of flanging before insertion in the drawing die (2).

5. Method according to Claim 4, characterised in that the end portion (11) expanded in cross section is preformed at the end of the blank (3) lying at the back in the through-movement direction, and the blank (3) is retained by means of this cross-sectional expansion (11) in the initial or entry region of the drawing die (1) against the through-movement direction, and forward extrusion for the blank material is produced by means of the drawing mandrel (6) passing through.

6. Method according to either of Claims 4 and 5, characterised in that the expansion (11) in the end portion is removed after moving out the drawing mandrel (6).

7. Forming tool for carrying out the cylindrical tube production method according to any one of the preceding Claims, with an essentially hollow cylindrical die (1) for receiving a tube blank (3) and a drawing mandrel (6) which can be introduced into the latter by means of a mandrel rod (5) and moved out and which comprises a conical outer wall portion for obtaining a drawing angle (α) between the inner wall of the blank (3) and the drawing mandrel (6), characterised in that a stripping member (7) is disposed in or before the entry region of the drawing die (1) to release the finish-formed cylindrical tube from the drawing mandrel (6) when the latter moves out of the drawing die (1).

8. Forming tool according to Claim 7, characterised in that the stripping member (7) is obtained by means of one or more blocking bodies (7a, 7b) which can travel from a starting position radially or transversely to the direction of movement of the drawing mandrel (6) into or over the entry opening of the drawing die (1) to an extent such that an edge region of the entry opening which is congruent with the wall thickness of the cylindrical tube can be covered in the process.

9. Forming tool according to Claim 7 or 8, characterised in that an ejection member (8), which can move parallel to or according to the movement stroke of the drawing mandrel (6) or the mandrel rod, for the cylindrical tube is disposed in a bottom region of the drawing die (1), and the ejection member (8) can be activated in co-ordination with or dependent upon the stripping member (7) or blocking body (7a, 7b) such that it is not operated until after the stripping member (7).

10. Forming tool according to Claim 9, characterised by one or more stop body/bodies (4a-4d) which project(s) radially or transversely to the direction of movement of the drawing mandrel (6) into at least the edge of the bottom region of the drawing die (1) in order to support the blank (3) at the frontal side against an axial force exerted by the drawing mandrel (1) to cause blank material to undergo backward extrusion.

11. Forming tool according to Claim 10, characterised in that the stop body or bodies (4a-4d) is/are disposed between the drawing mandrel (6) and the ejection member (8) arid are mounted so as to be displaceable from their extended normal position against spring pressure through the drawing mandrel (6) or the ejection member (8) transversely to the directions of movement thereof or radially outwards.

12. Forming tool according to Claim 10 or 11, characterised in that the radially inner frontal side of the stop body or bodies (4a-4d) has a taper or conicity which faces or is associated with the ejection member (8).

13. Forming tool according to any one of Claims 9 to 12, characterised in that the cavity of the drawing die (1) tapers in diameter from the entry or opening region towards the bottom region adjacent to the ejection member (8).

14. Forming tool according to Claim 13, characterised by a conical taper, in particular by 0.01 to 0.05 mm per 100 mm unit of length.

15. Forming tool according to any one of Claims 9 to 14, characterised by a drawing angle (α) of 6° to 8°, preferably 7°.

16. Forming tool according to any one of the preceding Claims, characterised by an expanding mandrel (9) which is disposed axially downstream of the drawing mandrel (6) at the mandrel rod (5) and the spacing (10) of which from the drawing mandrel (6) corresponds at least approximately to the length of the tube blank (3) which is to be worked.

17. Forming tool according to any one of the preceding Claims, characterised in that the length of the drawing die (2) which is effective for working the blank (3) is 10 mm to 500 mm.

18. Forming tool according to Claim 9, characterised in that the ejection member (8) is configured and disposed such that it projects into the drawing die (2) or into the bottom opening region thereof in order to axially or paraxiaily support the blank (3) at its frontal side.

19. Forming tool according to any one of the preceding Claims, characterised in that the drawing die (1) is guided or driven axially or paraxially backward-and-forward and coupled to or synchronised in driving terms with the axial movement or the working stroke of the drawing mandrel (6).

20. Forming tool according to Claim 19, characterised in that the coupling or synchronisation is obtained by means of an axially or paraxially driven thrust ram or press ram (19), to which both the drawing mandrel (6) is connected via the mandrel rod (5) and the drawing die (1) is connected via one or more paraxial ram bolts (18, 18a-18d).

21. Forming tool according to Claim 19 or 20 and any one of Claims 7, 8, 9 and 10, characterised by the arrangement of a retaining device (12) which is adjacent to the opening region of the drawing die (1) on the entry side and which is formed so as to be stationary and complementary to an end portion of the blank (3) for the purpose of non-positive and/or positive engagement with the latter.

22. Forming tool according to Claim 21, characterised in that the retaining device (12) is configured as a retaining ring which adjoins an opening edge of the drawing die (1) and has an inner circumferential wall (12a, 24) which extends obliquely with respect to the die centre axis (1a) and so as to be complementary to a preformed expansion or protuberance (11) of a rear blank end.

23. Forming tool according to Claim 21 or 22, characterised in that the mandrel rod (5) or the drawing mandrel (6) which is secured thereto is surrounded by a clamping ring (21) which lies opposite the retaining device (12) or optionally the retaining ring and forms with the latter an annular gap for receiving and retaining the blank (3) at its rear end.

24. Forming tool according to Claim 23, characterised in that the outer circumferential wall (23) of the clamping ring (21) and the inner circumferential wall (24) of the retaining ring (12) lie parallel to one another.

25. Forming tool according to Claim 23 or 24, characterised in that the mandrel rod (5) is connected at its end which is remote from the drawing mandrel (6) to a thrust ram or press ram (19) which can be driven axially or paraxially and at which a compression spring (22) is supported by way of one end, the other end of which lies against a rear frontal side of the clamping ring (21) with a bias which can be adjusted according to the movement stroke of the thrust or press ram (19).

Revendications

1. Procédé de fabrication d'un tube cylindrique, avec déformation plastique d'une ébauche de tube cylindrique creuse (3), par fluage, en le tube cylindrique, selon lequel on introduit l'ébauche (3) jusqu'à une butée (4), dans une matrice de filage (1) sensiblement cylindrique, et on déplace ensuite dans la matrice de filage (2), à travers l'espace creux de l'ébauche (3), un mandrin de filage (6) ayant un diamètre extérieur plus grand que le diamètre intérieur de l'ébauche (3), de sorte qu'en raison du fluage du matériau de l'ébauche compressé par le mandrin de filage (6), un accroissement en longueur de l'ébauche (3) se produit et la paroi de l'ébauche (3) est réduite en section transversale, le diamètre intérieur de la matrice de filage (1) et le diamètre extérieur de l'ébauche (3) étant choisis chacun de façon telle qu'il en résulte un jeu radial (RS) entre la matrice de filage (1) et l'ébauche (3), et la paroi de l'ébauche (3) étant repoussée dans la direction radiale, contre la matrice de filage (1) lors du mouvement de passage du mandrin de filage (6), l'ébauche (3) subissant alors un élargissement de son diamètre extérieur,
   caractérisé en ce qu'à la fin de l'opération de déformation, le mandrin de filage (6) est déplacé en retour dans la direction opposée à celle du mouvement de passage, et le tube cylindrique entraîné sur le mandrin de filage (6), lors de son mouvement de retour, est dégagé du mandrin de filage (6).

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pendant ou après le pressage au moyen du mandrin de filage (6), l'extrémité de l'ébauche (3) associée au mandrin de filage (6), en tant qu'entrée, est évasée à l'aide d'un second mandrin (9) supplémentaire.

3. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par une répétition multiple de la suite d'étapes de procédé citée, avec des matrices de filage (1) et des mandrins de filage (6) chaque fois d'un diamètre plus grand.

4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, avec utilisation d'une ébauche (3) comportant un tronçon d'extrémité (11) préalablement évasé en section transversale, pour interagir avec ou respectivement être maintenu par la butée (4) ou un bord d'extrémité de la matrice de filage (2), l'ébauche (3) étant, au moyen du tronçon d'extrémité (11) évasé, accrochée à ou en appui contre la butée (4) ou ledit bord d'extrémité, caractérisé en ce que l'évasement en section transversale est engendré par la réalisation d'un collet, avant l'introduction dans la matrice de filage (2).

5. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le tronçon d'extrémité (11) évasé en section transversale est réalisé par formage préalable à l'extrémité de l'ébauche (3), qui se situe à l'arrière en se référant à la direction du mouvement de passage, et l'ébauche (3), grâce à cet évasement en section transversale (11), est maintenue, dans la zone de début, à savoir la zone d'entrée de la matrice de filage (1), à l'encontre de la direction du mouvement de passage, et en ce qu'au moyen du mandrin de filage (6) passant à travers, un fluage vers l'avant, pour le matériau de l'ébauche, est engendré.

6. Procédé selon l'une des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce qu'après l'extraction achevée du mandrin de filage (6), on supprime l'évasement (11) dans le tronçon d'extrémité.

7. Outil de formage pour la mise en oeuvre du procédé de fabrication d'un tube cylindrique selon l'une des revendications précédentes, comprenant une matrice (1) sensiblement cylindrique creuse, destinée à recevoir une ébauche de tube (3), et un mandrin de filage (6) pouvant être introduit dans et extrait de cette ébauche au moyen d'une tige de mandrin (5) et présentant un tronçon de paroi extérieure conique pour l'établissement d'un angle de filage (α) entre la paroi intérieure de l'ébauche (3) et le mandrin de filage (6), caractérisé en ce que dans ou devant la zone d'entrée de la matrice de filage (1) est disposée un organe dévêtisseur (7) pour détacher le tube cylindrique, dont le formage est achevé, du mandrin de filage (6), lors de son mouvement d'extraction de la matrice de filage (1).

8. Outil de formage selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'organe dévêtisseur (7) est réalisé au moyen d'un ou de plusieurs corps de blocage (7a, 7b), qui, à partir d'une position initiale peuvent être déplacés radialement ou transversalement à la direction de déplacement du mandrin de filage (6), dans ou au-dessus de l'ouverture d'entrée de la matrice de filage (1), d'une distance telle qu'il soit possible de recouvrir alors une zone de bordure de l'ouverture d'entrée, qui est congruente avec l'épaisseur de paroi du tube cylindrique.

9. Outil de formage selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que dans une zone de fond de la matrice de filage (1) est disposé un organe éjecteur (8) pour le tube cylindrique, qui peut être déplacé parallèlement à ou de manière correspondante à la course de déplacement du mandrin de filage (6) ou de la tige de mandrin, et l'organe éjecteur (8) peut être commandé de manière coordonnée avec ou en fonction de l'organe dévêtisseur (7) ou des corps de blocage (7a, 7b), de façon telle que son actionnement ne s'effectue qu'après l'actionnement de l'organe dévêtisseur (7).

10. Outil de formage selon la revendication 9, caractérisé par un ou plusieurs corps de butée (4a-4d), qui s'engagent radialement ou transversalement à la direction de déplacement du mandrin de filage (6), au moins dans le bord de la zone de fond de la matrice de filage (1), en vue de supporter frontalement l'ébauche (3) à l'encontre d'une force axiale exercée par le mandrin de filage (6), pour produire un fluage vers l'arrière, du matériau de l'ébauche.

11. Outil de formage selon la revendication 10, caractérisé en ce que le ou les corps de butée (4a-4d) sont disposés entre le mandrin de filage (6) et l'organe éjecteur (8), et sont montés de manière à pouvoir coulisser, à l'encontre d'une force de ressort, à partir de leur position de base extraite, sous l'effet du mandrin de filage (6) ou de l'organe éjecteur (8), transversalement à leurs directions de déplacement ou radialement vers l'extérieur.

12. Outil de formage selon la revendication 10 ou 11, caractérisé en ce que le côté frontal radialement intérieur du ou des corps de butée (4a-4d) présente une inclinaison ou une conicité, qui est dirigée vers ou est associée à l'organe éjecteur (8).

13. Outil de formage selon l'une des revendications 9 à 12, caractérisé en ce que l'espace creux de la matrice de filage (1) se rétrécit quant à son diamètre, de la zone de l'entrée ou de l'ouverture à la zone de fond voisine de l'organe éjecteur (8).

14. Outil de formage selon la revendication 13, caractérisé par un rétrécissement conique, notamment de 0,01 à 0,05 mm par 100 mm d'unité de longueur.

15. Outil de formage selon l'une des revendications 9 à 14, caractérisé par un angle de filage (α) de 6° à 8°, de préférence de 7°.

16. Outil de formage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé par un mandrin d'évasement (9) disposé axialement à la suite du mandrin de filage (6), sur la tige de mandrin (5), et dont la distance (10) au mandrin de filage (6) correspond, au moins environ, à la longueur de l'ébauche de tube (3) à usiner.

17. Outil de formage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la longueur de la matrice de filage (2), utile pour l'usinage de l'ébauche (3), est de 10 mm à 500 mm.

18. Outil de formage selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'organe éjecteur (8) est configuré et disposé de façon telle, qu'il s'engage dans la matrice de filage (2) ou dans sa zone d'ouverture de fond pour le soutien, axial ou parallèle à l'axe, de l'ébauche (3) sur sa face frontale.

19. Outil de formage selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la matrice de filage (1) est guidée ou entraînée en va-et-vient, axialement ou parallèlement à l'axe, et est couplée ou synchronisée sur le plan de la technique d'entraînement, avec le mouvement axial ou la course de travail du mandrin de filage (6).

20. Outil de formage selon la revendication 19, caractérisé en ce que le couplage et/ou la synchronisation est réalisé au moyen d'un poinçon d'entraînement ou poinçon de presse (19) entraîné axialement ou parallèlement à l'axe et auquel sont reliés en commun le mandrin de filage (6) par l'intermédiaire de la tige de mandrin (5), et la matrice de filage (1) par l'intermédiaire d'une ou de plusieurs broches de poinçon (18, 18a-18d) parallèles à l'axe.

21. Outil de formage selon la revendication 19 ou 20 et l'une des revendications 7, 8, 9 ou 10, caractérisé par l'agencement d'un dispositif de retenue (12) voisin de la zone d'ouverture, côté entrée, de la matrice de filage (1), ce dispositif de retenue étant prévu en position fixe et de manière à être complémentaire à un tronçon d'extrémité de l'ébauche (3), dans l'optique d'une venue en prise avec celui-ci, par adhérence et/ou complémentarité de forme.

22. Outil de formage selon la revendication 21, caractérisé en ce que le dispositif de retenue (12) est conçu sous la forme d'un anneau de retenue adjacent à un bord d'ouverture de la matrice de filage (1) et comportant une paroi périphérique intérieure (12a, 24) qui s'étend de manière inclinée par rapport à l'axe central (1a) de la matrice et de manière complémentaire à un évasement ou à une collerette (11), préformé, d'une extrémité arrière de l'ébauche.

23. Outil de formage selon la revendication 21 ou 22, caractérisé en ce que la tige de mandrin (5) ou le mandrin de filage (6), qui y est fixé, sont entourés d'un anneau de serrage (21) qui est en regard du dispositif de retenue (12) ou, le cas échéant, de l'anneau de retenue, et forme alors, avec ce dernier, un interstice annulaire pour la réception et le maintien de l'ébauche (3) à son extrémité arrière.

24. Outil de formage selon la revendication 23, caractérisé en ce que la paroi périphérique extérieure (23) de l'anneau de serrage (21) et la paroi périphérique intérieure (24) de l'anneau de retenue (12) sont placées parallèlement l'une à l'autre.

25. Outil de formage selon la revendication 23 ou 24, caractérisé en ce que la tige de mandrin (5), à son extrémité éloignée du mandrin de filage (6), est reliée à un poinçon d'entraînement ou poinçon de presse (19) pouvant être entraîné axialement ou parallèlement à l'axe, et sur lequel un élément de ressort de compression (22) s'appuie avec une extrémité, tandis qu'avec son autre extrémité cet élément de ressort s'appuie sur une face frontale arrière de l'anneau de serrage (21), avec une précontrainte pouvant être réglée en fonction de la course de déplacement du poinçon d'entraînement ou de presse (19).

Zeichnung