Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Herstel- lung von Hohlkörpern durch Querwalzen mit einer Hauptspindel und einem Reitstock zum Aufnehmen und rotatorischen Antreiben eines Werkstückes und mit zumindest einem Quersupport, auf dem mindestens eine quer zu einer Maschinen-oder Werkstückrotati- onsachse ausgerichtete, tangential zu dem Werkstück verfahrbare und für einen Umformkontakt mit dem Werkstück vorgesehene Form- leiste angeordnet ist.

Schließlich betrifft die Erfindung eine Formleiste zur Herstel- lung von Hohlkörpern durch Querwalzen.

Ein derartiges, eingangs genanntes Verfahren zur Herstellung von Hohlkörpern aus einem massiven Rohling durch Drückwalzen mit Kugeln oder Rollen ist beispielsweise in der DE 36 41 695 A1 offenbart. Bei diesem Verfahren, das sich generell zur Her- stellung von Teilen mit hoher Präzision und sehr guten Ober- flächeneigenschaften eignet, wird ein rotationssymmetrischer Rohling bzw. ein solches Werkstück auf einer Drückmaschine zwi- schen zwei Haltern eingespannt, die das Teil kraftschlüssig ge- gen Verdrehung sichern. Einer der Halter ist als Formstempel ausgelegt. Die Verformung wird mittels Kugeln oder Rollen als Umformwerkzeuge bewirkt, die auf einer Kreislinie um das Werk- stück herum angeordnet sind und mit Radialkraftbelastung gegen das Werkstück gedrückt werden, während sie mit einer Vorschub- bewegung axial in Richtung auf den Gegenhalter bewegt werden.

Dabei wird der Durchmesser des Werkstückes reduziert. Die Redu- zierung des Durchmessers und somit der Umformgrad ist durch ei- ne radiale Verstellung der Umformwerkzeuge einstellbar. Der Werkstoff des Werkstücks fließt während des Umformvorganges über den Formstempel, so daB ein Hohlkörper geformt wird.

Gleichzeitig wird eine Werkstoffverfestigung im oberflächen- nahen Bereich erzielt, die sich günstig auf Verschleißverhalten und Dauerfestigkeit des Werkstückes auswirkt. Durch die geringe Rauhheit der Oberfläche ist eine mechanische Nachbearbeitung nach der Umformung üblicherweise nicht mehr notwendig. Nachtei- lig bei der Herstellung von Hohlkörpern durch Drückwalzen mit Kugeln oder Rollen ist, daß aufgrund der Geometrie von Kugeln und Rollen jeweils nur sehr kleine Werkstoffbereiche partiell umgeformt werden können. Dies führt zu einer vergleichsweise langen Fertigungszeit für ein Werkstück, so daß die herstellba- re Anzahl von Werkstücken pro Zeiteinheit relativ gering ist.

Außerdem werden die Umformwerkzeuge durch die punktuelle Ver- formung hoch belastet, so daß deren Standzeit reduziert ist.

Weiterhin besteht die Gefahr, daß das Werkzeug durch die Um- formrollen außermittig gedrückt wird, wodurch ungleichmäßige Wanddicken und Rundlauffehler entstehen können.

Aus der DD 99521 ist ein Verfahren zur Herstellung napfförmiger Werkstücke durch Keilquerwalzen bekannt geworden. Nachteilig ist dabei jedoch, daß die Werkzeuge bei der Herstellung der ge- wünschten Außenform nicht universell einsetzbar sind und daß sehr hohe Walzkräfte erforderlich sind, um die Linienberührung zwischen Werkzeug und Werkstück zu realisieren. Das Einbringen von Profilen in die Oberfläche des Hohlkörpers ist weder vorge- sehen noch möglich. Des weiteren ist eine Kombination mit spa- nenden Herstellungsverfahren nicht möglich.

Aus der DD 64024 und der DD 89819 ist ein Verfahren zur Her- stellung eines Napfes aus einer Ronde bekannt geworden, wobei jedoch dieses Verfahren auf Werkstücke mit geringen Blechdicken beschränkt ist. Außerdem ist der realisierbare Umformgrad rela- tiv gering. Bei der Umformung entstehen Spannungen im Werkstoff im Übergang vom axialen zum radialen Bereich des Werkstücks, was bei schwierig zu formenden Werkstoffen zu Rißbildung führen kann.

Der Erfindung liegt die A u f g a b e zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß die herzustellenden Werkstücke weitestgehend in einem Arbeitsgang geformt werden können und daß somit die Produktivität erhöht wird. Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Vorrich- tung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der der Her- stellungsvorgang von Hohlkörpern beim Querwalzen mit Formlei- sten verbessert werden kann. Schließlich soll eine solche Form- leiste angegeben werden, die für eine wirtschaftliche Herstel- lung von Hohlkörpern bei dem oben genannten Verfahren verwendet werden kann.

Die erste Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einem gattungsgemäßen Verfahren zumindest eine tangential zum Werkstück verschiebbar geführte Formleiste an das Werkstück an- gedrückt und dabei im wesentlichen quer zur Maschinenachse be- wegt wird, das Werkstück und die Formleiste sich in einer axia- len Relativbewegung zueinander gegensinnig über die Werkstück- länge bewegen und die Formleiste gleichzeitig radial zugestellt wird, so daß der verdrängte Werkstoff über ein einen Werkstück- hohlraum bildendes Werkzeug flieBt.

Weitere vorteilhafte Ausführungen des erfindungsgemäßen Verfah- rens sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Mittels der wenigstens einen sich in axialer Relativbewegung entlang dem Werkstück bewegenden Formleiste, die gleichzeitig radial belastet wird und sich tangential zum Werkstück bewegt, kann in einem Arbeitsgang eine größere Werkstoffmasse axial und radial umgeformt werden im Vergleich mit dem bekannten Drück- walzen mit Kugeln oder Rollen, da der Eingriffsbereich zwischen Umformwerkzeug und Werkstück vergröBert ist. Gleichzeitig wird durch die größere Kontaktfläche der Verschleiß der Formleiste verringert. Mit dem Verfahren kann auf einfache, effektive Wei- se aus einem Ausgangswerkstück wie z. B. einem zylindrischen Halbzeug oder einem napfförmigen Vorkörper ein Hohlkörper ge- bildet werden, wobei in einer Werkstückaufspannung neben der Formgebung gleichzeitig die Kalibrierung des Werkstückes bzw. des Hohlkörpers erfolgen kann, so daß eine mechanische Nachbe- arbeitung nicht mehr erforderlich ist. Zusätzlich zu der hohen Oberflächenqualität wird der Werkstoff im randnahen Bereich verfestigt. Die sich beim Umformen einstellenden Druckeigen- spannungen wirken einer Bildung und Ausbreitung von Rissen ent- gegen. Für die Umformung geeignete Werkstoffe sind Stähle und Leichtmetallegierungen. Formbar sind neben relativ weichen Werkstoffen wie Bau-und Einsatzstählen auch schwieriger zu formende Werkstoffe wie höherfeste mikrolegierte Stähle (z. B.

Mehrphasenstähle) oder Vergütungsstähle. Die Verfahrensdurch- führung bzw. die Formgebung kann sowohl im kalten als auch im halbwarmen Zustand erfolgen. Auch Aluminium-, Titan-und Magne- siumlegierungen können durch dieses Verfahren geformt werden, wenn die zur Formgebung notwendigen Bedingungen wie Temperatur und Umformgeschwindigkeit eingehalten werden.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführung des Verfahrens werden zwei bezüglich des Werkstückes sich gegenüberliegend an- geordnete Formleisten zum umformenden Querwalzen gegensinnig bewegt. Dabei ist es besonders zweckmäßig, jede Formleiste al- ternierend, d. h. hin-und hergehend zu bewegen. Dadurch wird im Umformkontakt mit dem Werkstück die Erwärmung und Plastifi- zierung des Werkstoffes bei geringeren Werkzeugkräften ermög- licht. Der plastifizierte Werkstoff kann dann in den zwischen der Formleiste und dem im Reitstock eingespannten Werkzeug ge- bildeten Spalt fließen, wobei bei gleichzeitiger Durchmesserab- nahme des Werkstücks ein Hohlkörper geformt wird. Dieser Spalt entspricht nach der Formgebung der Wanddicke des einseitig of- fenen Hohlkörpers. Das Werkzeug kann ein Formstempel, ein Drückdorn oder dergleichen sein.

Vorteilhafterweise wird dieses Werkzeug wahrend dem Umform- vorgang axial in das Werkstück bewegt oder eingedrückt, bei- spielsweise durch axiales Verschieben des Reitstockes in Rich- tung zur Hauptspindel, und übt somit einen zusätzlichen Druck auf das Werkstück aus, wodurch die Plastifizierung des Werk- stoffes gefördert wird. Die bei der Formgebung des Hohlkörpers entstehende Wärme fördert den FormgebungsprozeB zusätzlich, so daB dadurch die zur Formgebung notwendige Fließspannung vermin- dert, das Formänderungsvermögen verbessert und die Verfestigung während der Umformung reduziert wird.

Die zwei Formleisten können auf parallelen Bewegungsbahnen ge- führt sein, die senkrecht zur Maschinenachse oder unter einem geringen Winkel dazu stehen können, oder sie können auch gegen- einander geneigt sein. Alternativ können drei oder vier Form- leisten an entsprechend angeordneten Querschlitten und Suppor- ten um das Werkstück herum angeordnet und zu diesem tangential geführt sein.

Zum Ausführen der relativen Bewegung zwischen der Formleiste und dem Werkstück in axialer, zur Maschinenachse paralleler Richtung kann entweder das Werkstück mittels einer Verschiebung der Hauptspindel und des Reitstocks an der Umformmaschine in axialer Richtung bewegt werden, während die Formleisten in ih- rer Arbeitsebene oder ihrem Arbeitsbereich axial festgelegt sind, oder das Werkstück wird an der axial feststehenden Haupt- spindel angedrückt und die Formleisten werden mit ihrer Lage- rung vorbeibewegt. Jedoch können auch gleichzeitig das Werk- stück und die Formleisten definiert axial bewegt werden.

Um die auf das Werkstück einwirkenden Umformkräfte in radialer Richtung aufzunehmen, wird das Werkstück zweckmäßigerweise in der Nähe des Verformungsbereiches abgestützt, der von der Posi- tion der Formleisten bestimmt wird. Zur Abstützung können bei- spielsweise Stützrollen verwendet werden, die gegenüber den Formleisten vérsetzt am Umfang des Werkstückes abrollen und ein Ausweichen des Werkstückes aus der Maschinenachse verhindern.

Wenn die Stützrollen am bereits verformten Abschnitt des Werk- stückes angreifen, werden sie um das VerformungsmaB radial nachgeführt, um ihren Stützkontakt beizubehalten. Je nach Aus- führung der axialen Bewegungen des Werkstückes oder der Form- leisten kann auch eine axiale Nachführung der Stützrollen vor- gesehen sein.

ZweckmäBigerweise wird das reitstockseitige Formwerkzeug, das den Werkstückhohlraum bildet, ebenfalls über Stützrollen abge- stützt, um das Werkstück auch an der Reitstockseite sicher in seiner zentrischen Position zu halten. Dies ist insbesondere beim Eindrücken des Werkzeugs in das Werkstück und den dabei auftretenden hohen Verformungskräften vorteilhaft.

Wenn die Drehung der Hauptspindel bzw. des Werkstücks mit der Radialbewegung der Formleisten oder Drückwalzen synchronisiert wird, kann mit dem erfindungsgemäBen Verfahren ein unrundes, beliebig gestaltetes Mantelprofil gewalzt werden. So können auch Werkstücke mit sich über den Querschnitt verändernder Wanddicke hergestellt werden.

Vorzugsweise können bei dem erfindungsgemäBen Verfahren ver- schiedene Drückwalzvorgänge kombiniert und überlagert werden, wodurch komplexe Werkstücke mit hoher Funktionalität in einem Arbeitsgang bzw. in einer Aufspannung geformt werden können. So kann schon während dem Umformen des Werkstückes in dessen Man- tel ein Profil eingeformt werden, wobei dies beim Querwalzen selbst oder bei einem sich anschlieBenden Drückwalzvorgang er- zeugt werden kann. Bei dünnwandigen Werkstücken kann eine Falt- verzahnung bei nahezu unveränderter Wanddicke eingerollt wer- den. Bei dickwandigeren Werkstücken können nach der Formgebung des Hohlkörpers Innen-und/oder AuBenverzahnungen durch Drück- walzen oder Abstreckziehen gebildet werden. Ein Abstreckzieh- ring kann im Bereich der Hauptspindel oder des Reitstockes an einem Support gelagert sein und über das umgeformte Werkstück zum Bilden der Außenverzahnung gezogen werden. Ebenso können durch die Formleisten oder durch zusätzliche Formwerkzeuge Na- ben angeformt oder Überläufe gestaltet werden.

Des weiteren können mit dem Verfahren am Boden des Werkstücks Vertiefungen und/oder Aussparungen erzeugt werden durch ent- sprechende Erhöhungen im Boden des Hauptspindelfutters oder durch Feinschneiden, wenn die Hauptspindel und der Reitstock gegeneinander bewegt werden.

Die zweitgenannte Aufgabe wird durch eine gattungsgemäBe Vor- richtung gelöst, bei der erfindungsgemab eine Antriebs-und Steuereinrichtung vorgesehen ist, mit der die Formleiste in Um- formkontakt mit dem Werkstück quer zur Maschinenachse alternie- rend verschiebbar ist, wobei diese Antriebs-und Steuereinrich- tung gleichzeitig die axiale Relativbewegung zwischen dem Werk- stück und der Formleiste durch axiales Verschieben von Haupt- spindel und Reitstock oder des Querschlittens steuert.

SchlieBlich wird die letztgenannte Aufgabe durch eine Form- leiste zur Herstellung von Hohlkörpern durch Querwalzen gelöst, die ein Formprofil aufweist mit einem kontinuierlich ansteigen- den Profilabschnitt zum Verdrängen des Werkstoffes des Werk- stocks, einem Scheitelabschnitt oder Scheitelpunkt und einem sich daran anschlieBenden zurückweichenden Profilabschnitt, der eine partielle elastische Rückverformung des verformten Werk- stoffes definiert gestattet.

In einer vorteilhaften Weiterbildung gehen die einzelnen Ab- schnitte des Formprofils kontinuierlich oder abgerundet inein- ander über, wodurch ein verbessertes Umformverhalten und eine verbesserte Oberflächengüte erzielt wird.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungs- beispiels einer Vorrichtung zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Bezugnahme auf Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt : Fig. 1 in einer Querschnittsansicht in schematischer Darstel- lung eine Vorrichtung zum Ausführen des erfindungsgemä- Ben Verfahrens ; Fig. 2 in einer Draufsicht die in Fig. 1 dargestellte Vorrich- tung in einer Anfangsstellung beim Ausführen des erfin- dungsgemäßen Verfahrens ; Fig. 3 in einer Ansicht entsprechend Fig. 2 die Vorrichtung während dem Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens ; Fig. 4 in einer Ansicht entsprechend Fig. 2 und 3 die Vorrich- tung in einer Endstellung nach dem Ausführen des erfin- dungsgemäßen Verfahrens ; Fig. 5 in einer Draufsicht die Vorrichtung in detaillierterer Darstellung ; und Fig. 6 in einer Querschnittsansicht in vergrößerter Darstel- lung eine Formleiste der Vorrichtung.

Eine Vorrichtung zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist Teil einer im Aufbau an sich bekannten Umformmaschine oder Drückwalzmaschine (siehe deutsche Patentanmeldung 197 11 697.3 "Umformmaschine") und enthält eine durch eine Hauptspindel 1 und einen Reitstock 2 (siehe Fig. 4) festgelegte zentrale Ma- schinenachse oder Rotationsachse 3 einer Vorform oder eines Werkstücks 4. Das Werkstück 4 ist zwischen der Hauptspindel 1 und einem in einem Spannfutter des Reitstocks 2 eingespannten stempelförmigen Formwerkzeug oder Formstempel 5 mit axialer Vorspannung des Formstempels 5 gegen die Hauptspindel 1 kraft- schlüssig eingespannt (siehe Fig. 2). Das Werkstück 4 (die Vor- form oder das Halbzeug) kann beispielsweise zylinderförmig (wie dargestellt), ein dickwandiges Rohr oder ein bereits vorgeform- ter napfförmiger Körper sein. Durch die Hauptspindel 1 und den Reitstock 2 bzw. den Formstempel 5 wird das Werkstück 4 rotato- risch angetrieben. Zwei Querwalzkörper oder Formleisten 6 und 6'sind in bezüglich des Werkstückes 4 sich gegenüberliegender Anordnung an Supporten (nicht dagestellt) gelagert, wobei z. B. die eine Formleiste 6 oberhalb und die andere Formleiste 6'un- terhalb des Werkstückes 4 angeordnet sind, und sie sind auf tangentialer Bewegungsbahn zu dem Werkstück 4 alternierend ver- schiebbar (siehe Pfeilrichtungen in Fig. 1), wobei die Bewegun- gen der beiden Formleisten 6,6'zweckmäBigerweise gegensinnig ausgeführt werden. Die Vorrichtung weist weiterhin zwei Stütz- rollen 7,7'auf, die zum Abrollen am Umfang des Werkstückes 4 vorgesehen sind. Sie sind zweckmäBigerweise in einer mittigen Ebene zwischen den beiden Formleisten 6,6'und bezüglich dem Werkstück 4 sich gegenüberliegend angeordnet und gegen das Werkstück 4 radial verschiebbar gelagert. Sie stellen sicher, daß das Werkstück 4 beim Umformen nicht aus der Maschinenachse 3 ausweichen kann.

In Fig. 2 ist die Vorrichtung zu Beginn des erfindungsgemäBen Verfahrens schematisch dargestellt (die Stützrollen 7,7'sind in den Fig. 2 bis 4 nicht gezeigt). Das Werkstück 4 (z. B. ein zylindrisches Halbzeug) ist zwischen der Hauptspindel 1 und dem Formstempel 5 eingespannt und wird rotatorisch angetrieben. Die beiden Formleisten 6,6' (schematisch vereinfacht mit Recht- eckquerschnitt dargestellt) werden über ihre jeweiligen Suppor- te in einer Zustellbewegung an das Werkstück 4 gefahren und an- schlieBend mit einer radialen Kraft gegen das Werkstück 4 (siehe senkrechte Pfeile in Fig. 2) gedrückt, während sie gleichzeitig ihre gegenläufigen, alternierenden Bewegungen aus- führen (durch die Pfeile in Fig. 1 dargestellt). Dabei verdrän- gen sie den fließfähigen Werkstoff bei gleichzeitiger Reduzie- rung des Durchmessers des Werkstückes 4 in Richtung zum Reitstock 2 (Fig. 3) und über den Formstempel 5. Der Formstem- pel 5 wird mit dem Reitstock 2 axial in Richtung zur Hauptspin- del 1 bewegt, und drückt sich in das massive Werkstück 4 ein, während gleichzeitig die Hauptspindel 1 mit geringerer Vor- schubgeschwindigkeit wie jene des Reitstockes 2 zurückgefahren wird (nach links in Fig. 3) und die Formleisten 6,6'das hohl- körperförmige Werkstück 4 weiter ausformen. Die Axialbewegung kann alternativ von axial verfahrbaren Formleisten oder durch axiales Bewegen des Werkstückes ausgeführt werden.

Fig. 4 zeigt die Vorrichtung in einer Endstellung, in der ein vollständig ausgeformtes hohlkörperförmiges Werkstück 4 herge- stellt worden ist. Der Reitstock 2 mit dem Formstempel 5 ist in seiner axialen Endstellung. Der Werkstoff ist durch den radia- len Druck der Formleisten 6,6'während ihrer alternierenden Drückwalzbewegung auf eine Wanddicke gemäß der GröBe des Spal- tes zwischen den Formleisten 6,6'und dem Formstempel 5 umge- formt worden. Eine Kalibrierung oder Profilierung des geformten Hohlkörpers oder Werkstückes 4 ist mit den Formleisten 6,6' selbst oder mit anderen in den Fig. 2 bis 4 nicht dargestellten Drückwalzwerkzeugen möglich, die ebenfalls auf zustellbaren Supporten gelagert sein können. Aus der Volumenkonstanz des Werkstoffes ergibt sich, daB bei einer vorgegebenen GröBe des Ausgangswerkstückes bzw. des Halbzeuges ein unterschiedliches Längen-/Durchmesserverhältnis des erzeugten Hohlkörpers reali- siert werden kann. Durch die Wahl eines geeigneten Werkzeugs wie eines Formstempels 5 oder eines Drückfutters können so bei gleichen Halbzeugabmessungen verschiedene Endformen unter Be- achtung des Formänderungsvermögens des Werkstoffes geformt wer- den.

Fig. 5 zeigt die Anordnung von Stützrollen bei der Umformung, wobei die Formleisten 6,6'nicht dargestellt sind. Das Werk- stück 4 wird mit den beiden Stützrollen 7,7'in einer zur Ma- schinenachse 3 zentrischen Position gehalten. Der am Reitstock 2 eingespannte Formstempel 5 wird durch beispielsweise zwei zu- sätzliche Stützrollen 8,8'abgestützt. Jeweils eine Stützrolle 8 bzw. 8'für den Formstempel 5 und eine Stützrolle 7 bzw. 7' für das Werkstück 4 sind an einem jeweiligen Halter 9 bzw. 9' gelagert. Jeder Halter 9,9'wird über Verstelleinrichtungen 10,10', 11,11', wie z. B. eine Rollenspindel bzw. einen Druckzylinder derart positioniert, daB seine Stützrollen 7 und 8 bzw. 7'und 8'den Formstempel 5 und das Werkstück 4 zentrie- ren. Dabei muS für die Stützrollen 7,7'des Werkstücks 4 eine zusätzliche Einstelleinrichtung zum radialen Verstellen in Ab- hängigkeit des im Verfahrensablauf schon reduzierten Durch- messers des Werkstücks 4 vorgesehen sein. Die Verstellung der Halter 9,9'und die Einstelleinrichtungen für die Stützrollen 7,7'werden mit Hilfe einer NC-Steuerung betätigt.

Die Form-oder Querleisten 6 und 6'weisen eine in Fig. 6 ver- größert dargestellte Querschnittskontur ihrer Umformbereiche auf. Die Formoberfläche enthält einen ersten abgeschrägten vor- deren Abschnitt 12 mit zunehmender Dicke oder Eindringtiefe der Formleiste in das zu verformende Werkstück 4 auf (das Werkstück 4 ist mit strichlierter Umrißlinie schematisch dargestellt), der bei einer axialen Relativbewegung des Werkstückes 4 (siehe Pfeil A) gegenüber der Formleiste 6 den Werkstoff allmählich verdrängt. Am Scheitelabschnitt oder Scheitelpunkt 13 der For- moberfläche wird die maximale radiale Formänderung des Werk- stoffes erreicht. In dem sich anschließenden hinteren Abschnitt 14 weicht die Formoberfläche geringfügig zurück (d. h. die be- züglich dem Werkstück 4 radiale Ausdehnung nimmt wieder ab). In diesem Bereich 14 wird dem verdrängten Werkstoff die Möglich- keit gegeben, sich teilweise elastisch geringfügig zurückzufor- men, wobei die Rückverformung an dem Profil des Abschnittes 14 erfolgt. Die Abschnitte 12 und 14 grenzen ohne scharfkantigen Übergang an den Scheitelabschnitt oder Scheitelpunkt 13, wobei die Übergangsbereiche abgerundet ausgebildet sein können.