DE202022103820U1 - Forming machine for spinning and flow-forming - Google Patents
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Abstract
Umformmaschine zum Drücken und Drückwalzen mit
- einer vertikal gerichteten Hauptspindel (12), an der ein Umformwerkzeug (14) angeordnet ist,
- einem ersten Antrieb (16), mit welchem die Hauptspindel (12) um eine vertikal gerichtete Drehachse (18) rotierend antreibbar ist,
- einer Reitstockspindel (20), die zur Hauptspindel (12) koaxial angeordnet und relativ dazu axial verfahrbar ist,
- einem Maschinenunterbett (26) und einem Maschinenoberbett (28), welche über mindestens drei vertikal gerichtete Maschinenständer (30) miteinander verbunden sind, wobei die Hauptspindel (12) an dem Maschinenunterbett (26) angeordnet ist und die mindestens drei Maschinenständer (30) verteilt um die Drehachse (18) angeordnet sind, welche einen Arbeitsraum (5) umgrenzen, und
- mindestens eine Umformrolle (37), welche entlang mindestens eines Maschinenständers (30) axial verfahrbar und radial zustellbar geführt ist, dadurch gekennzeichnet,
- dass die Reitstockspindel (20) auf einem Schlitten (21) angeordnet ist, welcher an den mindestens drei Maschinenständern (30) mit jeweils mindestens einer Linearführung (90) derart axial geführt und gelagert ist, dass der Schlitten (21) die Maschinenständer (30) gegen ein Aufbiegen in radialer Richtung nach außen versteift.
Forming machine for spinning and flow-forming with
- a vertically directed main spindle (12) on which a forming tool (14) is arranged,
- a first drive (16) with which the main spindle (12) can be driven in rotation about a vertically directed axis of rotation (18),
- a tailstock spindle (20) which is arranged coaxially to the main spindle (12) and can be moved axially relative thereto,
- a machine bed (26) and a machine bed (28), which are connected to one another via at least three vertically aligned machine columns (30), the main spindle (12) being arranged on the machine bed (26) and distributing the at least three machine columns (30). are arranged around the axis of rotation (18) which delimit a working space (5), and
- at least one forming roller (37) which is guided in an axially displaceable and radially infeedable manner along at least one machine stand (30), characterized in that
- that the tailstock spindle (20) is arranged on a slide (21) which is axially guided and mounted on the at least three machine stands (30) each with at least one linear guide (90) in such a way that the slide (21) supports the machine stands (30 ) stiffened against bending outwards in the radial direction.
Description
Die Erfindung betrifft eine Umformmaschine zum Drücken und Drückwalzen mit einer vertikal gerichteten Hauptspindel, an der ein Umformwerkzeug angeordnet ist, einem ersten Antrieb, mit welchem die Hauptspindel um eine vertikal gerichtete Drehachse rotierend antreibbar ist, einer Reitstockspindel, die zur Hauptspindel koaxial angeordnet und relativ dazu verfahrbar ist, einem Maschinenunterbett und einem Maschinenoberbett, welche über mindestens drei vertikal gerichtete Maschinenständer miteinander verbunden sind, wobei die Hauptspindel an dem Maschinenunterbett angeordnet ist und die mindestens drei Maschinenständer verteilt um die Drehachse angeordnet sind, welche einen Arbeitsraum umgrenzen, und mindestens einer Umformrolle, welche entlang mindestens eines Maschinenständers axial verfahrbar und radial zustellbar geführt ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a forming machine for spinning and flow-forming with a vertically oriented main spindle on which a forming tool is arranged, a first drive with which the main spindle can be driven in rotation about a vertically oriented axis of rotation, a tailstock spindle which is arranged coaxially with the main spindle and relative thereto can be moved, a lower machine bed and a upper machine bed, which are connected to one another via at least three vertically aligned machine stands, the main spindle being arranged on the machine lower bed and the at least three machine stands being distributed around the axis of rotation, which delimit a working space, and at least one forming roller, which is guided in an axially displaceable and radially feedable manner along at least one machine stand, according to the preamble of claim 1.
Umformmaschinen mit vertikal gerichteter Drehachse sind seit langem bekannt. Aus der
Eine erhöhte Steifigkeit des Maschinenrahmens wird durch die Anordnung von drei Maschinenständern erreicht, wie es beispielsweise aus der gattungsbildenden
Eine hohe Maschinensteifigkeit ist wichtig, um eine exakte Führung und Positionierung der Umformrollen sicherzustellen und damit eine hohe Umformgenauigkeit zu erreichen.A high level of machine rigidity is important to ensure precise guidance and positioning of the forming rollers and thus to achieve high forming accuracy.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Umformmaschine anzugeben, bei welcher eine besonders hohe Maschinensteifigkeit gegeben ist.The invention is based on the object of specifying a forming machine in which particularly high machine rigidity is provided.
Die Aufgabe wird nach der Erfindung durch eine Umformmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.The object is achieved according to the invention by a forming machine with the features of claim 1. Preferred embodiments of the invention are given in the dependent claims.
Die erfindungsgemäße Umformmaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass die Reitstockspindel auf einem Schlitten angeordnet ist, welcher an den mindestens drei Maschinenständern mit jeweils mindestens einer Linearführung derart axial geführt und gelagert ist, dass der Schlitten die Maschinenständer gegen ein Aufbiegen in radialer Richtung nach außen versteift.The forming machine according to the invention is characterized in that the tailstock spindle is arranged on a carriage, which is axially guided and mounted on the at least three machine stands, each with at least one linear guide, in such a way that the carriage stiffens the machine stands against bending outwards in the radial direction.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass beim Drücken oder Drückwalzen eines Werkstücks erhebliche radial gerichtete Umformkräfte von den Umformrollen auf das mittig gelagerte Werkstück ausgeübt werden. Diese Bearbeitungskräfte sind von den Maschinenständern aufzunehmen, an welchen die einzelnen Umformrollen verschiebbar gelagert und geführt sind. Die Maschinenständer dienen sozusagen als Widerlager und werden während eines Umformvorganges mit radial nach außen gerichteten Kräften beaufschlagt, durch welche die vertikalen oder säulenartigen Maschinenständer radial nach außen aufgebogen werden können. Selbst bei einer sehr steifen Ausgestaltung der Maschinenständer kann sich eine unerwünschte Aufbiegung bei großen Umformkräften im Bereich von Zehntelmillimetern oder Millimetern ergeben, was eine negative Auswirkung auf die Umformgenauigkeit haben kann.The invention is based on the finding that when a workpiece is pressed or flow-formed, considerable radially directed forming forces are exerted by the forming rollers on the centrally mounted workpiece. These machining forces are to be absorbed by the machine stands, on which the individual forming rollers are slidably mounted and guided. The machine stands serve as a kind of abutment and are acted upon during a forming process by forces directed radially outwards, by means of which the vertical or columnar machine stands can be bent radially outwards. Even with a very stiff design of the machine stand, undesired bending can occur with large forming forces in the range of tenths of a millimeter or millimeters, which can have a negative effect on the forming accuracy.
Dem wird nach einem Aspekt der Erfindung dadurch entgegengewirkt, dass ein Schlitten für die Reitstockspindel derart ausgebildet und angeordnet ist, dass der Schlitten so entlang der Maschinenständer geführt ist, dass dieser die Maschinenständer gegen ein Aufbiegen in radialer Richtung nach außen versteift. Der Schlitten dient somit als eine Querversteifung, welche vertikal entlang der Maschinenständer verfahrbar geführt ist. Radial nach außen gerichtete Kräfte an den vorzugsweise symmetrisch um die Drehachse verteilten Maschinenständern können so von dem insbesondere horizontal gerichteten Schlitten aufgenommen und gegeneinander kompensiert werden. Die so bewirkte erhöhte Steifigkeit der Maschine gegen radial gerichtete Kräfte nach außen führt zu einer Erhöhung der Formgenauigkeit beim Umformen.According to one aspect of the invention, this is counteracted in that a carriage for the tailstock spindle is designed and arranged in such a way that the carriage is guided along the machine stand in such a way that it stiffens the machine stand against bending outwards in the radial direction. The carriage thus serves as a transverse stiffener, which is guided so that it can be moved vertically along the machine stand. Forces directed radially outwards on the machine stands, which are preferably distributed symmetrically about the axis of rotation, can thus be absorbed by the carriage, which is directed in particular horizontally, and compensated for in relation to one another. The resulting increased rigidity of the machine against radially directed outward forces leads to an increase in dimensional accuracy during forming.
Besonders bevorzugt ist es nach einer Weiterbildung der Erfindung, dass die mindestens eine Linearführung je Maschinenständer in einer radialen Richtung hintergreifend bzw. formschlüssig in Richtung der radial eingeleiteten Kräfte ausgebildet ist. Dabei bestehen insbesondere eine in Bezug auf die Drehachse radial nach außen gerichtete Führungsfläche und eine radial nach innen gerichtete Führungsfläche zwischen dem jeweiligen Maschinenständer und dem Schlitten, so dass radial nach außen gerichtete Kräfte von dem jeweiligen Maschinenständer auf den Schlitten übertragen werden können. Der Schlitten ist entsprechend steif ausgebildet, so dass er die radialen Kräfte von den einzelnen Ständern aufnehmen und diese weitgehend gegeneinander aufheben kann.According to a further development of the invention, it is particularly preferred that the at least one linear guide for each machine column is designed to engage behind in a radial direction or in a form-fitting manner in the direction of the radially introduced forces. In particular, there is a guide surface directed radially outward with respect to the axis of rotation and a guide surface directed radially inward between the respective machine stand and the carriage, so that forces directed radially outward can be transmitted from the respective machine stand to the carriage. The carriage is designed to be correspondingly stiff, so that it can absorb the radial forces from the individual stands and largely cancel them out.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass an den Maschinenständern jeweils zumindest eine lineare Führungsleiste ausgebildet ist, welche eine radial nach außen gerichtete Führungsfläche aufweist, und dass jeder Führungsleiste mindestens ein Führungselement zugeordnet ist, welches an dem Schlitten gelagert und zum Führen des Schlittens an der radial nach außen gerichteten Führungsfläche der zugeordneten Führungsleiste anliegt. Das mindestens eine Führungselement an dem Schlitten kann dabei eine Führungsrolle, eine Führungskugel und/oder auch ein Gleit- oder Wälzführungsschuh sein, welcher auf Kontakt an der nach außen gerichteten Führungsleiste des Maschinenständers anliegt. Dies erlaubt eine besonders gute Versteifung.A particularly advantageous embodiment of the invention consists in that at least one linear guide rail is formed on the machine stands, which has a guide surface directed radially outwards, and that each guide rail is assigned at least one guide element, which is mounted on the carriage and for guiding the carriage rests against the radially outwardly directed guide surface of the associated guide strip. The at least one guide element on the carriage can be a guide roller, a guide ball and/or also a sliding or rolling guide shoe which makes contact with the outwardly directed guide strip of the machine stand. This allows a particularly good stiffening.
Grundsätzlich kann bei einer Umformmaschine lediglich die Hauptspindel drehend angetrieben sein. Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Umformmaschine ergibt sich dadurch, dass an dem Schlitten ein zweiter Antrieb, idealerweise in gleicher Größe, angeordnet ist, mit welchem die Reitstockspindel um die Drehachse drehend antreibbar oder/und drehzahl- und/oder drehwinkelsynchron antreibbar ist. Über zwei Antriebe können besonders hohe Drehmomente beim Umformen eines Werkstücks aufgebracht werden, welches zum Umformen drehend anzutreiben ist.In principle, only the main spindle can be driven in rotation in a forming machine. A particularly advantageous embodiment of the forming machine according to the invention results from the fact that a second drive, ideally of the same size, is arranged on the carriage, with which the tailstock spindle can be driven in rotation about the axis of rotation and/or synchronously with the speed and/or angle of rotation. Particularly high torques can be applied via two drives when forming a workpiece, which is to be driven in rotation for forming.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung beruht darauf, dass entlang von zumindest einem Maschinenständer ein Rollensupport für zumindest jeweils eine Umformrolle verschiebbar geführt ist und dass der Rollensupport mit einem axialen Vorschubantrieb und einem radialen Vorschubantrieb für die Umformrolle versehen ist. Es wird so ein insgesamt kompakter Aufbau erreicht, wobei jeder Maschinenständer nicht nur den Schlitten, sondern auch einen Rollensupport trägt und führt. Idealerweise wird der Schlitten und der mindestens eine Rollensupport über die gleichen Leisten geführt. Über einen eigenen axialen Vorschubantrieb können die einzelnen Rollensupporte individuell angesteuert und verstellt werden. Dies erlaubt ein Umformen von Werkstücken mit großer Formenvielfalt.A further advantageous embodiment of the invention is based on the fact that a roller support for at least one forming roller is slidably guided along at least one machine stand and that the roller support is provided with an axial feed drive and a radial feed drive for the forming roller. An overall compact structure is thus achieved, with each machine stand not only carrying and guiding the carriage but also a roller support. Ideally, the carriage and the at least one roller support are guided over the same rails. The individual roller supports can be controlled and adjusted individually via their own axial feed drive. This allows workpieces with a large variety of shapes to be formed.
Eine besonders kompakte Anordnung der Umformmaschine wird nach einer Ausführungsvariante der Erfindung dadurch erzielt, dass jeder Maschinenständer zwei kastenförmige Säulen aufweist, zwischen denen ein Freiraum gebildet ist, und dass in dem Freiraum mindestens ein Rollensupport für die Umformrolle verfahrbar geführt ist. Dabei kann der Schlitten jeweils über eine gabelförmige Halterung verfügen, an deren Enden jeweils ein Führungselement zum Führen an einer Führungsleiste an jedem der kastenförmigen Säulen angeordnet ist. Die gabelförmige Halterung kann den einzelnen Maschinenständer mit den zwei kastenförmigen Säulen umgreifen und so die gewünschte versteifende Führung an der Außenseite der zwei kastenförmigen Säulen bewirken.A particularly compact arrangement of the forming machine is achieved according to one embodiment of the invention in that each machine stand has two box-shaped columns between which a free space is formed, and that at least one roller support for the forming roller is movably guided in the free space. The carriage can each have a fork-shaped holder, at the ends of which a guide element is arranged for guiding on a guide rail on each of the box-shaped columns. The fork-shaped mount can enclose the individual machine stand with the two box-shaped columns and thus bring about the desired stiffening guidance on the outside of the two box-shaped columns.
Grundsätzlich können nur ein einzelner Rollensupport oder ein Teil der Rollensupporte an einem Maschinenständer gelagert sein. Besonders zweckmäßig ist es nach einer Weiterbildung der Erfindung, dass an allen Maschinenständern jeweils ein Rollensupport geführt ist.In principle, only a single roll support or part of the roll supports can be mounted on a machine stand. According to a development of the invention, it is particularly expedient for a roller support to be guided on each of the machine stands.
Weiterhin ist es nach einer Ausführungsvariante der Erfindung bevorzugt, dass mindestens eine Umformrolle unter einem Winkel von 5 Grad bis 20 Grad zur Drehachse angeordnet ist. Hiermit kann bei der Umformung von Ronden eine weitere Verbesserung des Abrollverhaltens der Umformrolle am Werkstück durch den sich ergebenen Freiwinkel am Rollenauslauf erzielt werden. Durch die Anordnung der Umformrolle im Winkel von 5 bis 20 Grad kann eine deutliche Reduzierung der radialen Rolleneingriffsfläche erzielt werden, so dass unterschiedlichen Umfangsgeschwindigkeiten zwischen Werkstück und Umformrolle auf ein Minimum reduziert werden. Dadurch wir außerdem der Verschleiß der Umformrolle nachhaltig miniemiertund die Formgenauigkeit bei der Umformung auf zylindrischen und speziell konischen Werkzeuggeometrien verbessert. Die Umformrollen an den einzelnen Rollensupporten können passiv drehbar gelagert sein. Bei Kontakten mit dem drehend angetriebenen Werkstück können so die Umformrollen passiv in Rotation versetzt werden. Zur Vermeidung von Schlupf an den Umformrollen und damit zum Erzielen einer besonders hohen Formgenauigkeit ist es nach einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung vorteilhaft, dass für zumindest eine Umformrolle ein Umformrollenantrieb vorgesehen ist, mit welchem die Umformrolle mit einer vorgegeben Drehzahl antreibbar ist. Über eine grundsätzlich bekannte Steuereinheit kann eine Synchronisation zwischen der Drehzahl des Werkstücks bzw. der Umfangsgeschwindigkeit im Umformrolleneingriffsdurchmesser und der Drehzahl der Umformrolle eingestellt und sichergestellt werden.Furthermore, according to one embodiment variant of the invention, it is preferred that at least one forming roller is arranged at an angle of 5 degrees to 20 degrees to the axis of rotation. With this, a further improvement in the rolling behavior of the forming roller on the workpiece can be achieved during the forming of blanks due to the resulting clearance angle at the roller outlet. By arranging the forming roller at an angle of 5 to 20 degrees, a significant reduction in the radial roller contact surface can be achieved, so that different circumferential speeds between the workpiece and the forming roller are reduced to a minimum. This also minimizes wear and tear on the forming roller and improves the shape accuracy when forming on cylindrical and especially conical tool geometries. The forming rollers on the individual roller supports can be passively rotatably mounted. In the event of contact with the rotating workpiece, the forming rollers can be passively rotated. In order to avoid slippage on the forming rollers and thus to achieve a particularly high level of dimensional accuracy, it is advantageous according to a further embodiment of the invention that a forming roller drive is provided for at least one forming roller, with which the forming roller can be driven at a predetermined speed. A basically known control unit can be used to set and ensure synchronization between the speed of the workpiece or the peripheral speed in the diameter of the forming roller engagement and the speed of the forming roller.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, dass mindestens eine Bearbeitungseinheit mit Umformrolle in einem Durchgangsbereich zwischen zwei Maschinenständern angeordnet ist. Es besteht so ein relativ großer Freiraum zum Anordnen und Zustellen der mindestens einen Umformrolle. An einem Rollensupport können dabei auch mehrere Umformrollen mit einer entsprechenden Wechseleinrichtung zum Wechseln der Umformrolle vorgesehen sein, welche sich in einer Betriebsposition zum Umformen befindet. Außerdem kann der Rollensupport mit eine Winkelverstelleinrichtung für die Umformrolle versehen sein, so dass der Arbeitswinkel und/oder Umformrollengeometrie optimal zur Bearbeitungsaufgabe eingestellt werden kann. Eine Winkelverstellung kann manuell oder automatisiert erfolgen.A further preferred embodiment of the invention consists in that at least one processing unit with a forming roller is arranged in a passage area between two machine stands. There is thus a relatively large amount of free space for arranging and feeding the at least one forming roller. A number of forming rollers with a corresponding changing device for changing the forming roller which is in an operating position for forming can also be provided on a roller support. In addition, the roller support with an angle be provided adjusting device for the forming roller, so that the working angle and / or forming roller geometry can be optimally adjusted to the processing task. An angle adjustment can be done manually or automatically.
Eine weitere besonders zweckmäßige Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Umformmaschine wird dadurch erzielt, dass an dem axial verfahrbaren Schlitten eine Verbindungseinrichtung zum Verbinden und Anheben des Umformwerkzeuges von der Hauptspindel angeordnet ist. Das Umformwerkzeug an der Hauptspindel ist dabei lösbar und wechselbar gelagert. Über eine Verbindungseinrichtung am darüber angeordneten axial verfahrbaren Schlitten kann das Umformwerkzeug mit dem Schlitten verbunden werden. Zum Verbinden kann eine Kette, eine oder mehrere Verbindungsstangen oder ein oder mehrere sonstige Verbindungselemente eingesetzt werden. Durch ein axiales nach oben Verfahren des Schlittens kann dieser als eine Hubeinrichtung dienen, um das Umformwerkzeug von der Hauptspindel zu trennen. Dies erleichtert den Wechselvorgang des Umformwerkzeuges. Ein Wechseln des Umformwerkzeuges kann insbesondere dann erforderlich sein, wenn eine andere Werkstückkontur zur Bearbeitung vorgesehen ist.A further particularly expedient embodiment of the forming machine according to the invention is achieved in that a connecting device for connecting and lifting the forming tool from the main spindle is arranged on the axially movable carriage. The forming tool on the main spindle is mounted detachably and interchangeably. The forming tool can be connected to the carriage via a connecting device on the axially movable carriage arranged above it. A chain, one or more connecting rods or one or more other connecting elements can be used for connecting. By moving the carriage upwards axially, it can serve as a lifting device in order to separate the forming tool from the main spindle. This facilitates the process of changing the forming tool. It may be necessary to change the forming tool in particular if a different workpiece contour is to be machined.
Eine weitere Verbesserung des Wechselns kann nach einer Ausführungsvariante der Erfindung dadurch erreicht werden, dass an dem Maschinenunterbett eine Werkzeugwechseleinrichtung angeordnet ist, welche zum Zuführen und/oder Abführen des Umformwerkzeuges zu beziehungsweise von der Hauptspindel ausgebildet ist. Die Werkzeugeinrichtung kann dabei insbesondere eine quer gerichtete Verschiebeeinrichtung zum radialen Verschieben des gelösten Umformwerkzeuges von der Hauptspindel oder eines neuen Umformwerkzeuges zu der Hauptspindel ausgebildet sein.A further improvement in changing can be achieved according to one embodiment of the invention in that a tool changing device is arranged on the machine bed, which is designed to feed and/or remove the forming tool to or from the main spindle. The tool device can in particular be a transverse displacement device for radially displacing the released forming tool from the main spindle or a new forming tool to the main spindle.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Umformmaschine kann dadurch erzielt werden, dass am Maschinenständer eine axial verfahrbaren und radial in Zentrum einschwenkbare Einheit mit einer Verbindungseinrichtung zum Verbinden und Anheben des Umformwerkzeuges von der Hauptspindel angeordnet ist.A further preferred embodiment of the forming machine according to the invention can be achieved by arranging an axially movable and radially pivotable unit with a connecting device for connecting and lifting the forming tool from the main spindle on the machine stand.
Eine weitere Erhöhung der Umformflexibilität der erfindungsgemäßen Maschine kann dadurch erzielt werden, dass die Reitstockspindel mit einer Andrückverlängerung mit Andrückscheibe versehen ist. Somit kann auch bei einem begrenzten Verfahrweg der Reitstockspindel entlang den Maschinenständern ein notwendiger Andruckkontakt beim Bearbeiten bestimmter Werkstücke erreicht werden.A further increase in the forming flexibility of the machine according to the invention can be achieved in that the tailstock spindle is provided with a pressure extension with a pressure disk. Thus, even with a limited travel of the tailstock spindle along the machine columns, a necessary contact pressure can be achieved when machining certain workpieces.
Die erfindungsgemäße Umformmaschine ist besonders flexibel einsetzbar. Insbesondere ist es nach einer Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen, dass die Maschine zur Umformung von Stahlradschlüsseln und/oder Stahlrädern ausgebildet ist. Insbesondere können Stahlräder für größere Fahrzeuge, wie Lastkraftwagen oder Omnibusse, hergestellt werden. Hierfür sind relativ große, massige und/oder hochfeste Ausgangswerkstücke notwendig, welche üblicherweise eine Blechronde oder ein durch Gießen, Pressen oder Schmieden vorgeformtes Halbzeug sind.The forming machine according to the invention can be used particularly flexibly. In particular, according to one embodiment variant of the invention, it is provided that the machine is designed for forming steel wheel keys and/or steel wheels. In particular, steel wheels can be manufactured for larger vehicles such as trucks or buses. This requires relatively large, bulky and/or high-strength starting workpieces, which are usually a sheet metal blank or a semi-finished product preformed by casting, pressing or forging.
Eine weitere Verbesserung der Umformgenauigkeit kann nach einer Weiterbildung der Erfindung dadurch erzielt werden, dass die Reitstockspindel mit einer Messeinrichtung als Positionierachse ausgebildet ist. Es kann so auch ein Verfahrweg der Reitstockspindel und damit des Schlittens entlang der Maschinenständer exakt ermittelt werden. Die Positions-Messdaten können dabei einer Steuereinheit zum Ansteuern und Verfahren der Reitstockspindel zugeführt werden.A further improvement in the forming accuracy can be achieved according to a development of the invention in that the tailstock spindle is designed with a measuring device as a positioning axis. A traversing path of the tailstock spindle and thus of the carriage along the machine stand can also be precisely determined in this way. The position measurement data can be fed to a control unit for controlling and moving the tailstock spindle.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass die Anpresskraft der Reitstockspindel verstellbar und/oder programmierbar ausgebildet ist. Die Reitstockspindel kann dabei mit einem entsprechenden Vorschubantrieb versehen sein. Dieser kann eine Kugelrollspindel oder insbesondere einen oder mehrere Hydraulikzylinder aufweisen.A further advantageous embodiment of the invention is that the contact pressure of the tailstock spindle is adjustable and/or programmable. The tailstock spindle can be provided with a corresponding feed drive. This can have a ball screw or in particular one or more hydraulic cylinders.
Eine weitere Erhöhung der Bearbeitungsflexibilität wird nach einer Weiterbildung der Erfindung dadurch erzielt, dass die Reitstockspindel mit einer ersten axial verschiebbaren Andrückverlängerung mit Andrückring versehen ist, die vorzugsweise über eine zweite Andrückverlängerung mit Andrückscheibe hinausragt. Durch die Verwendung einer äußeren ersten Andrückverängerung und einer zweiten inneren Andrückverlängerung kann ein besonders gezieltes Andrücken des Werkstücks an das Umformwerkzeug an der Hauptspindel erzielt werden. Es kann auch nur die innere Andrückverlängerung angeordnet sein.A further increase in machining flexibility is achieved according to a development of the invention in that the tailstock spindle is provided with a first axially displaceable pressure extension with a pressure ring, which preferably projects beyond a second pressure extension with a pressure disk. By using an outer first pressing extension and a second inner pressing extension, a particularly targeted pressing of the workpiece onto the forming tool on the main spindle can be achieved. Only the inner pressing extension can also be arranged.
Für ein gutes Lösen des umgeformten Werkstücks ist es vorteilhaft, dass an der Hauptspindel und/oder der Reitstockspindel eine Ausstoßereinheit und/oder Abstreifereinheit angeordnet ist. Diese kann insbesondere eine hydraulisch betätigbaren und in axialer Richtung verstellbaren Zylinder mit einem Ausstoßer- und/oder Abstreiferelement umfassen. Das Ausstoßer- und/oder Abstreiferelemet hauptspindelseitig kann vorteilhafter Weise zusätzliche zum Anheben des fertigen Werkstück vom Werkzeug auf ein Entnahmeniveau und/oder Absenken Rohteils auf ein Spann und Bearbeitungsniveau eingesetzt werden.For a good loosening of the formed workpiece, it is advantageous that an ejector unit and/or a stripper unit is arranged on the main spindle and/or the tailstock spindle. This can in particular include a hydraulically actuated cylinder that can be adjusted in the axial direction and has an ejector and/or scraper element. The ejector and/or stripper element on the main spindle side can advantageously also be used to lift the finished workpiece from the tool to a removal level and/or lower the blank to a clamping and processing level.
Grundsätzlich kann lediglich ein einzelnes Umformwerkzeug an der Hauptspindel angeordnet sein. Das Umformwerkzeug gibt eine Innenkontor des zu formenden Werkstücks vor. Insbesondere zum Herstellen von Fahrzeugrädern, bei welchen sich zu beiden Seiten eines radialen Nabenbereiches ein Felgenbett erstreckt, besteht eine vorteilhafte Ausführungsform der Umformmaschine darin, dass die Reitstockspindel zum Aufnehmen eines weiteren Umformwerkzeuges ausgebildet ist.In principle, only a single forming tool can be arranged on the main spindle. The forming tool specifies an inner contour of the workpiece to be formed. In particular for the manufacture of vehicle wheels, in which a rim well extends on both sides of a radial hub area, an advantageous embodiment of the forming machine consists in that the tailstock spindle is designed to accommodate a further forming tool.
Die Umformrollen können grundsätzlich nur an den dafür vorgesehenen Rollensupporten angeordnet sein. Eine weitere Erhöhung der Umformflexibilität wird nach einer Weiterbildung der Erfindung dadurch erzielt, dass der Schlitten zum Aufnehmen von Umformrollen ausgebildet ist. Somit sind an dem axial entlang dem Maschinenständern verfahrbaren Schlitten nicht nur die Reitstockspindel, sondern auch ein oder mehrere Umformrollen gelagert. Diese können über entsprechende Antriebe radial und/oder axial an das Werkstück zugestellt werden, um dieses umzuformen.In principle, the forming rollers can only be arranged on the roller supports provided for this purpose. A further increase in the forming flexibility is achieved according to a development of the invention in that the carriage is designed to accommodate forming rollers. Thus, not only the tailstock spindle, but also one or more forming rollers are mounted on the carriage that can be moved axially along the machine columns. These can be fed radially and/or axially to the workpiece via appropriate drives in order to deform it.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist es bevorzugt, dass die Maschinenständer in ihren Mittenbereichen über Querstreben miteinander verbunden sind. Hierdurch wird eine weitere Versteifung gegenüber einer Ausbiegung radial nach außen erreicht.According to a development of the invention, it is preferred that the machine stands are connected to one another in their central areas via cross braces. This achieves a further stiffening in relation to a radially outward deflection.
Die Erfindung wird anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen weiter erläutert, welche in den Figuren schematisch dargestellt sind. In den Figuren zeigen:
-
1 : eine Draufsicht auf eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Umformmaschine; -
2 : eine Querschnittsdarstellung der Maschine von1 gemäß dem Schnitt C-C; -
3 : eine perspektivische Ansicht der Maschine gemäß1 , wobei Komponenten weggelassen sind; -
4 : eine schematische Querschnittsansicht durch einen Spindelbereich der erfindungsgemäßen Umformmaschine; -
5 : eine perspektivische Ansicht auf den Maschinenrahmen; -
6 : eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Umformmaschine; und -
7 : eine Querschnittsdarstellung derMaschine von 6 gemäß dem Schnitt A-A.
-
1 : a plan view of an embodiment of a forming machine according to the invention; -
2 : a cross-sectional view of the machine from1 according to section CC; -
3 : a perspective view of the machine according to FIG1 , where components are omitted; -
4 : a schematic cross-sectional view through a spindle area of the forming machine according to the invention; -
5 : a perspective view of the machine frame; -
6 : a side view of the forming machine according to the invention; and -
7 : a cross-sectional view of the machine from6 according to section AA.
Der grundsätzliche Aufbau einer erfindungsgemäßen Umformmaschine 10 wird anhand des Ausführungsbeispieles gemäß den
Am ersten Durchgangsbereich 34a ist eine Abführeinrichtung 60 mit einem Transportband als Fördereinrichtung 64 angeordnet. Mittels eines nicht dargestellten Greifers kann ein Werkstück von der nicht dargestellten Abstreifeinrichtung auf die Fördereinrichtung 64 aus Arbeitsraum 5 herausgebracht werden.A
Am zweiten Durchgangsbereich 34b ist eine Zuführeinrichtung 70 mit einem Greifer 72 angeordnet. Der Greifer 72 kann ein kann ein Rohteil von einer nicht dargestellte Förder- oder Bereitstellungseinrichtung vereinzeln und aufnehmen, danndem Arbeitsraum 5 zuführen und auf eine nicht dargestellte Umformwerkzeug ablegen.A
Am dritten Durchgangsbereich 34c kann eine zusätzliche Bearbeitungseinheit 40 angeordnet werden, welche nachfolgend noch näher erläutert wird.An
Gemäß
Am Maschinenunterbett 26 ist eine Hauptspindel 12 mit einem Umformwerkzeug 14 zur Aufnahme eines Werkstücks 1 angeordnet. Über einen ersten Antrieb 16 wird die Hauptspindel 12 mit dem Umformwerkzeug 14 rotierend um eine Drehachse 18 angetrieben. Unterhalb der Hauptspindel 12 ist eine Ausstoßereinheit 80 vorgesehen. Die Ausstoßereinheit 80 dient zum Beladen - Übergabe des Werkstücks 1 von der Zuführeinrichtung 70 zum Positionieren und Klemmen des Werkstücks 1 auf die Drehachse 18 mit anschließendem Spannen auf das Umformwerkzeug 14 - und zum Entladen, Losbrechen und Abschieben der Werkstücke 1 vom Umformwerkzeug 14 mit anschließender Übergabe an die Abführeinrichtung 60.A
Wenn als Werkstücke 1 Aluminiumräder bearbeitet werden, ist ein Angreifen der Ausstoßereinheit 80 in der Radmitte zweckmäßig, um das empfindliche Aluminiumwerkstück nicht zu beschädigen. In der Radmitte ist die Wanddicke am größten.If aluminum wheels are machined as workpieces 1, it is advisable to engage the ejector unit 80 in the center of the wheel so as not to damage the sensitive aluminum workpiece. The wall thickness is greatest in the middle of the wheel.
Wenn als Werkstücke 1 Stahlräder oder Stahlradschüsseln bearbeitet werden, ist ein Angreifen der Abstreifereinheit 81 am Außenrand des Werkstück zweckmäßig, um das empfindliche Stahlwerkstück nicht zu beschädigen und/oder auf das Entnahmeniveau durch die Abstreiferplatte 82 anzuheben. Die Zylinder zur Betätigung sind möglich symmetrisch zum Zentrum im Maschinenunterbett 26 integriert.If steel wheels or steel wheel discs are processed as workpieces 1, it is advisable for the
Am Maschinenoberbett 28 ist ein zweiter Antrieb 22 angeordnet, welche über eine übliche Getriebeeinrichtung eine Reitstockspindel 20 rotierend um die Drehachse 18 antreibt. Die Reitstockspindel 20 und der zweite Antrieb 22 sind an einem horizontal gerichteten, plattenförmigen und kastenartig versteiften Schlitten 21 gelagert, welcher entlang den vertikalen Maschinenständern 30 axial verfahrbar ist. Hierzu sind hydraulische Stellzylinder 23 am Maschinenoberbett 28 vorgesehen. Die Hauptspindel 12 und die dazu koaxiale Reitstockspindel 20 sind in dem Arbeitsraum 5 angeordnet, welcher von den drei Maschinenständern 30 umgrenzt wird. Die Reitstockspindel 20 kann mit einer axial verschiebbaren Andrückverlängerung 25 mit Andrückring 27 versehen sein, die über eine erste Andrückverlängerung mit Andrückscheibe hinausragt.A
Jeder Maschinenständer 30 ist aus zwei kastenförmigen Säulen 31 aufgebaut, zwischen denen ein Freiraum ausgebildet ist. In diesem Freiraum können Rollensupporte 36 mit einer Umformrolle 37 zustellbar gelagert sein, wie anschaulich in
Am dritten Durchgangsbereich 34c kann eine zusätzliche Bearbeitungseinheit 40 zur Durchführung einer weiteren Bearbeitungsoperation am Werkstück vorgesehen sein. An
Der Aufbau des Maschinenrahmens 24 ist anschaulich in
Gemäß dem Schnitt A-A in
Jede Linearführung 90 weist eine schienenartige Führungsleiste 92 auf, welche an einer radialen Innenseite eines der Maschinenständers 30 angebracht ist. Zum Bilden einer seitlichen Hinterschneidung sind an den Seiten der Führungsleisten 92 konkave Ausnehmungen vorgesehen. An den zugewandten Seiten des Schlittens 21 sind korrespondierende u-förmige Führungselemente 96 angebracht, welche mit Vorsprüngen in die Ausnehmungen der Führungsleisten 92 eingreifen, wobei über radial nach au-ßen gerichtete Führungsflächen 94 radial gerichtete Kräfte von den Führungselementen 96 aufgenommen werden können. Somit kann der Schlitten 21 zur weiteren Versteifung des Maschinenrahmens 24 beitragen, was insbesondere bei der Umformung großer Fahrzeugräder die Formgenauigkeit erheblich verbessert.Each linear guide 90 has a rail-
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
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- DE 102007012765 B4 [0003]DE 102007012765 B4 [0003]
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R207 | Utility model specification |