CN102470418A - 旋压辊压方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种旋压辊压方法，其中，围绕着旋压芯轴(20)布置管状的工件(10)，使工件处于旋转状态中并且通过设置抵靠其的至少一个成型辊(40)来成型该工件。旋压芯轴在成型过程中相对于工件沿轴向方向移动。另外，涉及了一种旋压辊压管状工件的装置(80)，该装置包括布置在管状工件中的旋压芯轴、至少一个用于进给和成型工件的成型辊以及用于旋转地驱动所述工件的旋转驱动装置。在该装置中，旋压芯轴被设置成在成型过程中可相对于工件沿轴向方向移动。

Description

旋压辊压方法及装置

技术领域

本发明涉及的是根据权利要求1的前述部分的旋压辊压方法。本发明进一步涉及的是根据权利要求7的前序部分的旋压辊压管状工件的装置。

背景技术

在公知的方法中，围绕着旋压芯轴布置管状工件使其处于旋转状态中并且通过至少一个成型辊的进给而对其进行成型，其中，对工件进行了拉伸。在拉伸过程中壁厚减小并且通过材料的运动该管状工件变长。

DE 43 07 775A1公开了这种方法。在该公知方法中，工件具有一致的内部轮廓，该内部轮廓由旋压芯轴的外部轮廓来预先确定。

该公知装置具有可以被布置在管状工件中的旋压芯轴、至少一个用于进给和对工件进行成型的成型辊以及用于旋转地驱动工件的旋转驱动装置。

关于在管状工件中的底切造型，例如，DE 102 26 605A1公开：通过朝向锥体径向进给辊来实现该底切造型。这种所谓的收缩仅仅适用于管的外边缘。另外，此种设置还限制了可能选择的形状。

DE 2 230 554A公开了：例如，使用分段的旋压芯轴来形成减小的内直径。但只能以费用十分高昂的方式为每种工件形状制造旋压芯轴。为了对很长的工件进行成型，这种成型方法和装置必须相应地使用长的旋压芯轴，这种旋压芯轴的制造费用和保养费用都过于高昂。

DE 36 22 678 A1公开了横向轧制无缝管坯的方法和装置。在该方法中，为了改变管坯的壁厚，利用在轧制过程中可沿着轴向方向移动的芯轴杆来轧制管坯。

JP 55014107A描述了一种成型圆柱形工件的成型装置，其中，在基本上呈凸形的内模具和呈凹形的外模具之间对工件进行成型。

GB 2 184 676A公开了一种借助成型辊来成型圆柱形工件的成型方法，在圆柱形工件的内部和外部都布置有成型辊。内部成型辊与外部成型辊彼此相对地布置。

US 3,874,208涉及的是一种成型圆柱形工件的装置，其中，多个成型辊和旋压芯轴同时沿着工件的纵向方向移动。

DE 10 2005 057 945 A1描述的是一种辊压方法以及相应的用于辊压管状工件并且尤其用于制造内直径逐渐减小的鞋跟状的管状部分的机器。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种能够经济地并且以多种形状辊压管状工件的方法及装置。

利用具有权利要求1的特征的方法以及具有权利要求7的特征的装置来实现该目的。各个从属权利要求提供了优选的实施方式。

在按照本发明的方法中，旋压芯轴在成型过程中沿着轴向方向与工件相对地移动。

在按照本发明的方法中，将旋压芯轴设置成在成型过程中可相对于工件沿着轴向方向移动。

本发明的基本思想在于，在可在工件下面来回移动的旋压芯轴上，而不是在迄今所公知的静止的旋压芯轴上形成工件。这使得旋压芯轴可以具有相对较小的长度，该长度尤其可以实际上小于待加工的工件的长度。由此明显地减小了旋压芯轴的制造费用和维护费用。由此，按照本发明的方法特别经济，并且可以利用一个旋压芯轴制造出不同的工件形状。

通过使用至少两个成型辊可以完成成型。优选地围绕着工件和旋压芯轴的圆周均匀地分布成型辊。由此可以避免非预期的横向力以及由此产生的旋压芯轴偏离(Auslenkwagen)。

根据本发明，尤其优选的是，可以使用所有在轴向方向上带有不同外直径的旋压芯轴来制造不同构造的圆柱形和/或圆锥形中空部件。旋压芯轴在轴向方向上也可以具有不同的轮廓并且尤其可以是圆锥形的。其轮廓也可以不是旋转对称的，例如，可能是多边形的。在此情况下，可以相应地使用术语外直径。可变的外直径和/或可变的轮廓使得可以在成型工序的进行过程中在成型区域(也就是成型辊、工件与旋压芯轴之间的接触点)上提供可变的旋压芯轴直径。

在本方法的有利的构造方式中，反向地执行该方法，其中，工件的原料沿着与成型辊的进给方向相反的方向流动。原料在成型过程中在成型辊下面流动并且朝向旋压芯轴的自由端方向流动并且超出该自由端。因此，成型辊的纵向进给和原料的流向是彼此相反的。原料的流动速度由工件壁厚的减小来决定，该工件被成型辊轴向地压在夹紧装置或保持装置上。

在本方法的另一个有利的构造方式中，同向地执行该方法，其中，工件的原料沿着成型辊的进给方向流动。因此，成型辊的纵向进给与原料的流动方向相同。被同向执行的成型工艺的毛坯件优选地是圆形的或碗形的工件，该工件被夹在旋压芯轴和压紧元件之间。

另外尤其有利的是，成型辊和旋压芯轴相对于工件在轴向方向移动，其中，为了使工件形成可变的直径和/或壁厚，成型辊相对于旋压芯轴在轴向和/或径向方向移动。

通过使成型辊相对于模具芯轴轴向移动，在外直径保持不变的情况下可以改变待加工的工件的内直径。

为了将待加工的工件的外直径和/或壁厚构造成变化的，成型辊优选地在径向方向相对于旋芯轴移动。

可以通过将成型辊相对于旋压芯轴在径向和/或轴向的移动与旋压芯轴的可变外直径和/或可变轮廓相互结合来在整体上提供可变的旋压芯轴直径。这允许为工件制造出不同的壁厚。可以根据工件的期望的外直径和期望的壁厚来朝向旋压芯轴径向地调整成型辊。

利用根据本发明的方法可以尤其经济的方式来制造特别长的圆锥形和/或圆柱形的中空部件，例如，形成灯杆或旗杆。在此可以为工件形成，例如，可变的直径和/或壁厚，这可以减小产品的构件重量。因此，工件的截面可以与期望的负载相匹配并且由此实现了尤其均匀的应力分布，尤其有利的是，充分利用了所使用的原料。

为了构造出直径和壁厚均不变的工件部分，可以优选地以与旋压芯轴速度相同的速度使成型辊相对于工件运动。为此可以，例如，使工件挤压穿过或拉伸穿过固定的成型辊和固定的旋压芯轴之间。在此，工件朝向旋压芯轴的自由端(也就是未被夹紧的端部)移动。优选地，可以使成型辊和旋压芯轴相对于固定的工件运行。亦可以将这两种变型结合使用。

本发明的另一个优选的实施方式在于，借助测量装置和控制装置，依赖于成型辊相对于旋压芯轴的相对位置以及成型辊和旋压芯轴之间的预定间隙来控制成型辊相对于旋压芯轴在轴向和/或径向方向的相对移动。换言之，成型辊和/或旋压芯轴的控制依赖于待加工工件期望直径和期望壁厚，该期望直径和壁厚由成型辊和旋压芯轴之间的相对位置来决定。另外，优选地对待加工工件的长度和/或壁厚进行测量并且将这些值作为测量装置和控制装置的输入变量来进行处理。因此也可以由尺寸变化的毛坯件制造出相同的成品。

本发明的尤其有利的构造方式在于，将工件夹紧在以旋转的方式设置和驱动的夹盘上，并且使旋压芯轴相对于夹盘轴向移动。通过该夹盘，工件也能够旋转。同时，旋压芯轴优选地以相同的旋转速度进行旋转，其中，在成型过程中旋压芯轴相对于夹盘轴向移动。由于在工件、旋压芯轴和成型辊之间仅产生相对运动是重要的，所以也可以使卡盘相对于固定的旋压芯轴移动。

根据本发明的装置，优选的是，旋压芯轴具有不同的外直径，尤其是具有圆锥形、圆柱形和/或凸起的形状。该不同的外直径或圆锥形的形状提供了带有可变的旋压芯轴直径的可变的旋压芯轴。由此，考虑到成型辊和旋压芯轴之间所预期的间隙，相对于旋压芯轴相对地轴向进给成型辊并且朝向旋压芯轴的直径相对地径向进给成型辊。该成型辊间隙决定了工件的壁厚。

旋压芯轴也可以具有其他的几何形状(例如，圆柱形和/或锥形的鞋跟形状)、径向过渡段、轮廓(例如，肋或槽)或其他截面，例如，多边形、六边形、椭圆形。其他几何构造形式也是可以的。

本发明的明显的优点在于，不再使用与待加工工件一样长的实心芯轴。因此，为了实现可变的工件直径和/或可变的壁厚，可以将本发明的方法有利地应用于工件。利用按照本发明的旋压芯轴(也可以被称为短芯轴)明显地降低了模具费用以及旋压芯轴的维护费用。与实芯轴相比，还减小了旋压芯轴重量，由此明显改善了机器的灵活性。

本发明的另一种适合的实施方式在于，旋压芯轴在其外圆周上具有内辊。在旋压芯轴的圆周上，优选地均匀地分布并且不可转动地布置有至少两个被支撑的内辊。这些内辊可围绕着各自的轴线转动，但相对于旋压芯轴的纵轴线是不可转动地的。优选地以大概相应的数量设置与内辊共同作用的相关成型辊。由此产生了由成型辊和内辊所形成的辊对。在每个辊对之间，在工件外侧和内侧上产生了塑性材料状态的区域。由此对辊压力和成型工作进行分配。成型工作被分配到双倍数量的辊上。通过使用内辊可以提高成型速度。成型辊区域中的对称性可以有效地减轻在被辊压工件中产生的内应力情况。

优选地可轴向地和/或径向地放置或移动也被称为外辊的成型辊。因此可以执行不同的成型任务，例如，不同的直径和/或壁厚。同时也可以通过轴向地移动旋压芯轴来调整间隙。

辊的直径在辊压技术中是尤其重要的。辊的直径取决于待被辊压的壁厚以及工件直径。优选地，使内辊和外辊具有相同的直径。直径差不能超过大约30％。

按照本发明的装置的另一个优选的实施方式在于，旋转驱动装置可相对于机床轴向地移动，该旋转驱动装置带有用于夹紧工件的夹盘和/或带有至少两个成型辊的支撑件。借助旋转驱动装置的移动可以使工件相对于机床轴向地移动。一种有益的构造方式在于，将旋转驱动装置放置在主轴箱上，该主轴箱可以相对于机床轴向运行。通过移动主轴箱或旋转驱动装置，被夹盘夹紧的工件由此也可以轴向地移动。此外，也可以额外地或可选地令带有成型辊的支撑件相对于机床轴向移动。在此情况下可以将旋转驱动装置固定地布置在机床上。

为了实现成型辊的相对径向的和/或轴向的进给，可以将成型辊布置成在支撑件上可径向和/或轴向运动。也可以改变与工件的旋转轴线相关的安装角。支撑件本身可以固定地或可移动地布置在机床上。成型辊在支撑件上的可径向和/或轴向移动的设置方式使装置具有了紧凑的结构。成型辊可以具有适当的形状，例如，圆柱形或圆锥形。成型辊也可以具有用于优化成型的轮廓。

本发明的另一个优选的实施方式在于，旋压芯轴可相对于夹盘轴向移动。尤其优选的是，可以同时旋转驱动旋压芯轴以及卡盘和/或工件。可以，例如，通过位于旋压芯轴和卡盘之间的键-槽结构来实现上述旋转驱动。借助旋压芯轴和卡盘之间的轴向移动可以简单并且精确地实现按照本发明的旋压芯轴相对于工件的相对移动。

对于通过根据本发明的装置精确地进行成型而言，尤其优选的是设置用于测量工件长度和/或壁厚和/或直径的测量装置以及用于控制成型辊的径向移动和/或成型辊相对于旋压芯轴的轴向移动的控制装置。

按照本发明的方法整体上涉及的是旋压芯轴、工件以及成型辊之间的相对运动。这些元件必须彼此协调一致并且根据所期望的成型操作来运动。为此，将测量装置和控制装置设置为一设备。该设备可以测量当前几何参数(例如，工件的位置、长度和直径)，并且，基于此，控制上述元件彼此间的运动。

通过设置进给杆并且设置用于移动该进给杆的轴向驱动装置可以获得一种尤其经济的装置，该进给杆与旋压芯轴相连并且优选具有小于旋压芯轴的最大直径的直径。原则上也可以轴向固定的方式设置进给杆，其中，该设置仅具有在旋压芯轴和安装件或固定装置之间的进给杆的延长杆或中间杆的功能。

该进给杆的功能在于在旋压芯轴和其机器侧的夹紧装置之间提供隔离件。在成型工艺开始的时候可以围绕着进给杆布置工件。在成型过程中使工件和旋压芯轴进行相对移动，其中，工件朝向旋压芯轴的自由端移动。

可以通过成型辊、工件和旋压芯轴之间的摩擦来使带有进给杆的旋压芯轴进行旋转。在旋压芯轴和进给杆之间设置有挤压头部，该挤压头部用于在旋压芯轴和进给杆之间提供旋转分离。在该实施方式中，对旋压芯轴而言只需要轴向的进给。

也可以使旋压芯轴和/或可变的内辊沿着CNC轴线或通过压力(例如，液压缸)轴向移动，从而利用旋压芯轴实现间隙调整，即，改变工件的壁厚。原来只能通过径向地调整成型辊来实现该间隙调整。

可以通过工件相对于固定的旋压芯轴的绝对移动和/或旋压芯轴的绝对移动来实现工件和旋压芯轴之间的相对移动。优选地通过进给杆的轴向移动来实现旋压芯轴的绝对移动，为此设置了轴向驱动装置。

附图说明

下面借助在图中示意性地示出的优选的实施例来进一步描述本发明。

其中：

图1示出的是第一毛坯件；

图2至7示出的是根据按照本发明的作为反向辊压法的方法的第一实施例的成型步骤；

图8示出的是成型后的工件；

图9示出的是旋压芯轴的第一种实施方式；

图10示出的是第二毛坯件；

图11至16示出的是根据按照本发明的作为反向辊压法的方法的第二实施例的成型步骤；

图17示出的是成型后的第二工件；

图18示出的是旋压芯轴的第二种实施方式；

图19示出的是根据按照本发明的作为反向辊压法的方法的第三实施例的成型步骤；

图20至21示出的是已成型的工件；

图22示出的是旋压芯轴的第三种实施方式；

图23示出的是另一个毛坯件；

图24至26示出的是以反向辊压法形成图23中所示的工件的成型步骤；

图27至28示出的是已成型的工件；

图29示出的是旋压芯轴的另一种实施方式；

图30示出的是又一个毛坯件；

图31至39示出的是根据按照本发明的作为反向辊压法的方法的另一实施例的成型步骤；

图40至41示出的是已成型的工件；

图42示出的是旋压芯轴的另一个实施例；

图43示出的是另一个已成型的工件；

图44至47示出的是制造催化剂壳体的成型步骤；

图48示出的是旋压芯轴的另一种实施方式；

图49示出的是借助多区域成型辊的成型过程；

图50示出的是多区域成型辊；

图51示出的是借助带有内辊的旋压芯轴的成型步骤；

图52示出的是杯状的毛坯件；

图53至57示出的是根据按照本发明的作为反向辊压法的方法的构造方式的成型步骤；

图58示出的是已成型的工件；

图59示出的是辊压装置的侧视图；

图60示出的是图59的截面图

图61示出的是第二种辊压装置。

具体实施方式

图1至9示意性地示出了按照本发明的方法的第一实施例。

图1示出的是第一管状工件10，该工件为待成型的毛坯件。工件10具有外径D0和壁厚S0的圆形截面。图2至7示出将工件10成型为图8中示出的圆锥形中空件的成型步骤。图9示出了用于成型的旋压芯轴20。

旋压芯轴20是旋转对称体并且具有纵轴线。该纵轴线形成了旋压芯轴20的旋转轴线，围绕着该旋转轴线可旋转地支撑旋压芯轴20。在各个视图的右侧，旋压芯轴20具有自由端22，而在其左侧构造了连接端24，旋压芯轴20通过该连接端与机器夹紧装置相连并且在可能的情况下被驱动。根据本发明的旋压芯轴20的基本方面在于，旋压芯轴的直径从自由端22起向着连接端24的方向不变小，而是不变的或是变大的。旋压芯轴20具有圆锥部分26和圆柱部分28。圆锥部分26被构造成截锥，其中，具有最小直径的端部形成了旋压芯轴20的自由端22。

在连接端24(也就是与自由端22相对的旋压芯轴20的端部)上布置有进给杆34。进给杆34具有至少一个圆柱部分36并且在所示实施方式中被构造成实心圆柱。进给杆34的直径(尤其是进给杆34的圆柱部分36的直径)优选地小于旋压芯轴20的圆柱部分28的直径。可以将进给杆34与旋压芯轴20制成一体或将其构造成与旋压芯轴是可拆分的分离元件。由此可以更换旋压芯轴。

围绕着旋压芯轴20的外圆周均匀分布地布置了多个成型辊40。图2示出了两个成型辊40，其中，也可以，例如，布置三个或四个成型辊40。成型辊40是旋转对称体并且在所示实施例中被构造成截锥形的。将成型辊40设置成可围绕着旋转轴线42旋转，其中，旋转轴线42是截锥体的纵轴线。成型辊的旋转轴线42与旋压芯轴20的纵轴线32倾斜设置。

在下面所述的反向辊压法的成型方法中，基本上在成型过程中将工件10夹紧在主轴箱侧的非成型区域中。

图2中示出的是对工件10进行成型的第一个方法步骤。首先，围绕着旋压芯轴20和进给杆34设置工件10。在所示的方法步骤中，围绕着进给杆34设置第一工件10的第一轴向区域11，其中，在工件10和进给杆34之间形成了环形的自由空间38。围绕着旋压芯轴20的圆柱部分28设置工件10的第二中间轴向区域12。在此，工件10贴靠着圆柱部分28的外圆周面。围绕着旋压芯轴20的圆锥部分26的第一部分设置工件10的第三轴向区域13。

在图2所示的方法步骤中，成型辊40通过围绕着旋压芯轴20的圆锥部分26的第二部分与工件10轴向间隔设置而并且不与工件10接触。

旋压芯轴20和工件10优选地以相同的圆周速度旋转。成型辊40径向地朝向旋压芯轴20的方向进给，并且轴向地朝向工件10的方向运行。

在图3中所示的第二方法步骤中，在工件10的端部上形成锥形区域14。在此，成型辊40和旋压芯轴20以相同的轴向速度相对于工件10轴向移动。这里，重要的是，所产生的只是相对移动，因此工件10也可以相对于旋压芯轴20和成型辊40移动。成型辊40与工件10的外圆周区域相接触并且通过与工件10的摩擦连接旋转。通过成型辊40和旋压芯轴20相对于工件10的轴向移动，在成型辊40的外圆周上形成工件10的轴向端部区域并且被收缩成锥形区域14。此时，工件10的锥形区域14先不与旋压芯轴相接触，而只与成型辊40相接触。在收缩过程中，工件10的壁厚基本上没有减小。

在该方法步骤结束时，工件10的轴向端部贴靠在旋压芯轴20上，也就是被夹紧在旋压芯轴20和成型辊40之间。工件10在轴向端部上具有内直径D1，该内直径与在此轴向位置上的旋压芯轴20的外直径相应。图4示出了该方法步骤。

然后，随着成型辊40在轴向方向的持续进给，开始了作为第三方法步骤的实质上的旋压辊压工艺。该旋压辊压也被称为圆锥式辊压并且在图5至图7中示出。在该圆锥式辊压过程中，如图5所示，在旋压芯轴20的圆锥部分26上形成工件10。在此，在成型过程中在径向方向不断地调整成型辊40。通过加入辊压操作来拉伸之前所形成的锥形区域14，从而，减小了工件10的壁厚。在轴向进给成型辊40的同时，旋压芯轴20相对于成型辊40轴向移动。在此，成型辊40朝着旋压芯轴20直径不断变大的方向相对旋压芯轴20轴向运行。由此，在工件10上形成变大的直径。

如图6所示，通过直接的挤压作用在成型辊40下形成塑性材料状态的区域，工件10的壁厚在该区域中减小。在此，被挤出的原材料主要朝向旋压芯轴20的自由端22的方向流动，也就是与成型辊40的进给方向相反的方向，壁厚的减小使得工件10的长度变大。

成型辊40在轴向方向相对于旋压芯轴20轴向移动，直到达到工件10的预期的最大外直径为止。图7示出成型辊40到达了旋压芯轴20的圆柱部分28的方法步骤。通过进一步轴向和径向地进给成型辊40使得成型辊40和工件10之间不再接触并且结束旋压加工。

利用所示出的方法制造出图8所示的工件10，该工件是圆锥形的中空件。该圆锥形中空件在一轴向端部上具有小的内直径D1(见图4)，而在相对的端部上具有大的内直径。小的内直径D1至少与旋压芯轴20的圆锥部分26的最小直径相对应。该大的直径最大等于旋压芯轴20的圆柱部分28的直径。通过相对于工件10轴向移动该旋压芯轴20，该圆锥的中空件具有与旋压芯轴20的圆锥部分26不同的锥度。

图10至18示出的是按照本发明方法的第二实施例。在此，图10示出的是第二管状工件10a，该工件被设置成待成型的毛坯件。工件10a具有内轮廓，该内轮廓包括多个设在工件内侧的纵向肋15。工件10a的其他尺寸与图1所示的工件10相对应。图11至16示出的是成型工件10a的成型步骤。图17示出的是成型之后作为制造完毕的成型件的工件10a。图18中示出的是旋压芯轴20，该旋压芯轴被构造成带槽旋压芯轴20a并且用于该方法。

根据图18的带槽旋压芯轴20a与图9中所示的旋压芯轴的不同之处在于，在其外表面上设有纵向槽21。纵向槽21既沿着旋压芯轴的圆柱部分28延伸又沿着旋压芯轴的圆锥部分26延伸，并且在圆柱部分28上的纵向槽在数量和布置方式上与工件10a的纵向肋的相应。纵向槽21在圆锥部分26上呈锥形地延伸。

工件10a在带有带槽旋压芯轴20a上延伸并且以与前面所述的方法相似方式进行成型。图11至17所示的方法步骤基本上与图2至7所示的方法步骤相应。考虑到辊压过程造成直径减小，与管状型材的体积比例相对应，旋压芯轴20的轮廓被构造得较大。在图17中，示出最终成型形态的已成型的工件10a，该工件与图8中所示的中空件的区别基本上在于，在其内表面上形成了包括有平行地并且成圆锥形地逐渐缩小的内肋16的内轮廓。该内轮廓由此可以被称为圆柱和圆锥的内轮廓。按照图17的已成型的工件10a具有壁厚S1，该壁厚小于毛坯件的壁厚S0。

图19至22中示出的是按照本发明方法的第三实施例。如图1所示，毛坯件是管状的工件10。图19示出了成型的方法步骤。在图20的透视图以及图21的前俯视截面图中，表示工件10为完成的成型件。图22示出的是作为旋压芯轴20的带槽旋压芯轴20a。

图22示出的带槽旋压芯轴20a基本上相应于图18中所示的带槽旋压芯轴20a。

以与图1至9中所述方式基本上相同的方式实现该成型过程。其区别在于，在辊压过程中将工件10的材料引入带槽旋压芯轴20a的纵向槽21中。由于成型区域(也就是塑性材料状态的区域)中的压应力，原料也沿径向方向流动并且对槽截面进行填充，优选地完全地填充。同时实现了原料的轴向流动，尤其是在没有设置槽的芯轴区域上。可以通过形成与旋压芯轴的几何形状相应的成型辊的几何形状来实现上述设置。

不仅可以在长的中空部分(例如，天线杆)中，也可以在短的中空部分(例如，带有齿轮的传动件，诸如，离合器支撑件)中制造圆柱和/或圆柱的内轮廓。

图23至29示出的是按照本发明方法的第四实施例。在该方法中，如图23所示，管状工件10被形成为设计为中空轴或圆柱形管的工件10，其被构造成带有至少一个内六棱柱区域60以及至少一个圆柱区域62。图24至27示出的是对工件10进行成型的方法步骤。图28中示出的是作为成型完毕的成型件的工件10。

将如图29所示的多区域旋压芯轴20b用作旋压芯轴20。该旋压芯轴具有六棱柱部分、圆柱部分28以及布置在其间的圆锥部分26。六棱柱部分2的直径5小于圆柱部分28的直径。圆锥部分26位于六棱柱部分25和圆柱部分28之间并且具有至少一个斜面27，直径在该斜面27中增大。

成型用的成型辊40有两个圆锥部分44，46，这两个部分彼此相对放置。第一圆锥部分44限定进入角，第二圆锥部分46限定抛光角。在这两个圆锥部分44、46之间设有加工半径R。圆锥部分44、46具有共同的纵向轴线48，该轴线形成了各个成型辊40的旋转轴线。与上述实施例相比，成型辊40的旋转轴线与旋压芯轴的纵轴线32平行设置。

围绕着旋压芯轴20布置管状的工件10。在第一成型步骤中，在工件上形成第一六棱柱区域60。该第一六棱柱区域具有圆柱形的外表面以及六边形的内表面。为了形成带有圆柱形外表面的六棱柱区域60，成型辊40与旋压芯轴20一起相对工件10沿轴向方向移动，其中，在成型辊40和旋压芯轴20之间没有轴向的和径向的相对移动。如已经描述过的那样，工件也可以相对于成型辊和旋压芯轴移动。

在第二成型步骤中，可以如下方式构造圆锥形的过渡区域61，即，使成型辊在旋压芯轴20的圆锥部分26的区域中相对于旋压芯轴20沿轴向和径向方向相对移动。

然后，在第三成型步骤中进一步拉伸工件，其中，形成了第一圆柱形区域62，该圆柱形区域的直径比第一六棱柱区域60的直径大。

在第四方法步骤中形成第二过渡区域63，其中，工件10的直径从圆柱形区域62开始逐渐变小。在此，成型辊40相对于旋压芯轴20朝向旋压芯轴20的自由端22的方向轴向移动并且沿径向进给。由此以与形成第一过渡区域61的移动顺序相反的顺序形成了第二过渡区域63。

然后，在第五成型步骤中通过进一步拉伸工件10来形成第二六边形区域64。该第二六边形区域的直径小于第一圆柱形区域62的直径。

最后，以与构造第一过渡区域61和第一圆柱形区域62的方式类似的方式形成末端区域65，该末端区域包括第三过渡区域66和第二圆柱形区域67。

图30至43示出了根据本发明方法的第五实施例。在此，例如图40和图41所示那样，图30所示的管状工件10被成型为被构造成带有底切的圆柱形中空件的工件10。借助图42中所示的旋压芯轴20来实现成型。旋压芯轴20的基本构造与图9中所示的旋压芯轴20相应，其中，相应于成型任务改变了圆柱形部分28与圆锥形部分26的长度比以及圆锥形部分26的锥度。

根据与图23至29所描述的成型辊40基本上相同的方式构造出成型所用的成型辊40。

如图31所示，围绕着旋压芯轴40布置管状的工件10。在图32所示的第一成型步骤中，通过与工件10和旋压芯轴20相对地轴向移动成型辊40来收缩工件10的端部。然后，形成了带有直径D1和壁厚S1的第一圆柱形区域70(见图40)。直径D1小于毛坯件的直径D0。壁厚S1同样也小于毛坯件的壁厚S0。如图33所示，为了形成第一圆柱形区域70，成型辊40和旋压芯轴20以相同的轴向速度相对于工件10轴向移动。

图34示出的是第二成型步骤。在该步骤中，可以如下方式构造圆锥形的过渡区域61，即，使成型辊在旋压芯轴20的圆锥形部分26的区域中相对于旋压芯轴20轴向和径向运行。

然后，如图35所示，在第三成型步骤中进一步拉伸工件。在此形成了第二圆柱形区域72，该圆柱形区域具有比第一圆柱形区域70的直径D1更大的直径D2。

图36示出的是第四方法步骤。在该步骤中形成第二过渡区域73，其中，工件10的直径从第二圆柱形区域72开始逐渐变小。在此，成型辊40相对于旋压芯轴20沿轴向向旋压芯轴20的自由端22移动并且径向地进给。由此以与形成第一过渡区域71的移动顺序相反的方式形成第二过渡区域73。

然后，在第五成型步骤中通过进一步拉伸工件10来形成带有直径D3的第三圆柱形区域74。如图40可知，直径D3小于第二圆柱形区域72的直径D2。图37示出了该成型步骤。

图38和39示出了其他方法步骤，其中，以与形成第一过渡区域71和第二圆柱形区域72类似的方式形成第三过渡区域75和带有直径D4的第四圆柱形区域76。

最后，形成末端区域77，该末端区域包括了第四过渡区域78和第五圆柱形区域79。第五圆柱形区域79具有毛坯件的直径D0以及毛坯件的壁厚S0。

通过该方法能够以简单的方式并且以尤其经济的方式形成几乎任意的壁厚和直径。图40中示出的是具有多个轴向区域的工件，这些轴向区域具有不同的壁厚S0至S4，其中，只有在最后形成的末端区域中存在毛坯件的原始壁厚S0。图41示出了图40中所示的工件的透视图。

图43示出的是借助按照本发明的方法进行成型的另一个工件。该工件具有补偿区域19，在工件的中间区域中构造出该补偿区域。设置该补偿区域的目的在于，补偿毛坯件的尺寸变化，从而将多余的材料移到该补偿区域19中，或在需要时从这个补偿区域中取出所缺的材料。

图43所示的工件10具有基本上不变的外直径，其中，在补偿区域19中存在变大的壁厚以及由此变小的内直径。可以利用按照本发明的方法以尤其简单和经济的方式制造工件10。

图44至48示出的是按照本发明方法的第六实施例。在此，在单个夹紧装置中由圆形的纵向焊接的环或无焊缝的管制造催化剂壳体50。

该方法的目的在于，使催化剂壳体50与陶瓷载体52的外部尺寸精确配合。这基于这样的认知：可以根据生产批量的不同有效控制载体52的外部尺寸。载体52的尺寸过小则置于壳体之中时会松动，而载体52的尺寸过大则出现损坏。按照本发明的方法可以使催化剂壳体50的尺寸与载体52相匹配，从而使载体52能够理想地放置在催化剂壳体50中。

该方法使用了图48所示的旋压芯轴20。旋压芯轴20在端部具有第一圆柱形部分28a。与该圆柱形部分相邻地设有第一圆锥形部分26a，其中，在第一圆柱形部分28a和第一圆锥形部分26a之间形成了圆形的过渡部分29。与第一圆锥形部分26a相邻地设有第二圆锥形部分26b，该部分的圆锥度小于第一圆锥形部分26a的圆锥度。换言之，第二圆锥形部分26b比第一圆锥形部分26a更平坦地延伸，在每长度单位中其直径增长得较为缓慢。在第二圆锥形部分26b之后是第二圆柱形部分28b，该部分的直径大于第一圆柱形部分28a的直径。最后，与第二圆柱形部分28b相邻地设有与旋压芯轴20一体的进给杆34，该进给杆的直径小于第二圆柱形部分28b的直径。

在图44所示的第一方法步骤中，围绕着旋压芯轴20布置工件10。

图45示出的是第二方法步骤，在该步骤中形成催化剂壳体50的第一管接件54。在此，工件10的端部区域被挤压和/或辊压到旋压芯轴20的外表面上。

在第三方法步骤中，通过测量装置对安装在催化剂壳体50中的载体52或陶瓷内部件的外部尺寸进行测量。该测量值被传送给控制装置并且在可能的情况下结合之前所测量的工件的内直径和/或之前所测量的工件的壁厚进行处理。利用控制装置来控制成型辊40、旋压芯轴20和/或工件10的移动。在此，尤其通过成型辊40相对于旋压芯轴20的轴向移动来调节或控制工件10的内直径，并且，这样以与所期望的内直径精确地配合的方式拉伸工件10。为了尤其灵敏地进行控制，在此设置了第二圆锥形部分26b，该部分具有较缓的斜坡。在成型过程中，可以将工件10的自由端固定在定心装置或夹紧装置中。

在第四方法步骤中，旋压芯轴20与工件10完全脱离并且插入了载体52或陶瓷内部件。

在第五方法步骤中对催化剂壳体或终端的第二管接件56进行最终成型。

图49和50中示出的是按照本发明的方法的第七实施例。图49示出的是利用多区域成型辊40a的成型步骤，该多区域成型辊也被称为多区域辊。图50中示出了该多区域辊的放大视图。

利用多区域成型辊40a或多区域辊可以在拉伸圆柱形中空件的过程中提高成型速度。该多区域成型辊40a具有带有至少两个成型半径41和至少一个拉伸半径43的辊轮廓。至少通过这三个半径可以在不同位置上同时对工件10进行成型。在成型半径41之前和之后分别布置有波谷45。这些波谷45被用于减小多区域成型辊40a和工件10之间的接触面。另外，这些波谷45还可以被用于在多区域成型辊40a和工件10之间提供润滑液和冷却液，从而减少摩擦。在多区域成型辊40a的最大直径(也可以被称为开口直径)区域中布置有下压面47，从而避免工件10上形成凸起。拉伸半径43之后连接有用于平整工件的整平面。整平面49并入到后角49a中。

半径和工作角的绝对值取决于材料并且必须经过试验来计算。

图51示出的是按照本发明方法的第八实施例。示出了利用具有两个或多个内辊20的旋压芯轴的成型步骤。内辊39围绕着旋压芯轴20的圆周均匀分布并且在此围绕着各自的轴线可旋转地支撑。对于旋压芯轴20的纵轴线32而言，内辊39是不可转动的。在没有轴向偏移和径向偏移的情况下布置内辊39。

内辊39的数量取决于工件10的内直径。在图51中示出了两个内辊39，但也可以设置三个、四个或多个内辊39。外辊或成型辊40的数量和分布与内辊39相应，从而以工作对的方式发挥作用和进行成型。

图52至58示出的是按照本发明方法的第八实施例。该实施例涉及的是在同步辊压法中成型工件。毛坯件可以是圆柱形或圆锥形形状的预成型坯。图52示出的是杯状的毛坯件10。工件10具有圆柱形外壳17和底部区域18。

旋压芯轴20被做成中空芯轴，该中空芯轴中布置有内芯轴23。旋压芯轴20和内芯轴23彼此轴向可移动地设置。

如图53，将工件10不可转动地夹在内芯轴23和按压元件8(例如，推料盘)之间。工件10的圆柱型外壳17松动地贴靠在旋压芯轴20上。旋压芯轴20具有与上述实施方式相应的圆锥形部分26以及圆柱形部分28。

在圆锥形部分26向圆柱形部分28过渡的部分附近设置成型辊40。作为第一方法步骤，以可控的方式收缩部分工件10的圆柱形外壳。在成型辊40和旋压芯轴20之间通过直接的挤压作用形成了塑性材料状态的区域，壁厚在该区域中有所减小。被挤压的原料在此朝向成型辊40的进给方向流动。在此，对成型辊40进行径向和轴向的调节。旋压芯轴20的直径在轴向方向不断回缩变小。

图54示出的是该成型工艺的中间阶段。

收缩成型工艺在图55中结束。该收缩的工件区域现抵靠在旋压芯轴上。

图56示出的是进一步的方法步骤，其中，在同步辊压过程中工件10在内芯轴23上被拉伸成圆柱形的。在此，成型辊40和旋压芯轴20轴向地移动。工件10在成型辊40和旋压芯轴20之间进行成型。

在图57中可以看出，在同向辊压过程中，成型辊40和旋压芯轴20之间对工件10的另一个部分区域进行拉伸，并且在进一步的流程中形成更大的开口直径。

图58示出的是成型完毕的工件10。

图59示出的是按照本发明的用于反向辊压的装置80。装置80具有机床82、主轴箱84以及支撑件86。主轴箱84可相对于机床82轴向地移动。为了使主轴箱84轴向地移动，设置了主轴箱驱动装置88。

在主轴箱84上设置有可相对于主轴箱84以及机床82轴向地移动的旋压芯轴20。在旋压芯轴20的轴向延长部中布置有进给杆34，该进给杆通过挤压头部90与旋压芯轴20相连。挤压头部90布置在进给杆34和旋压芯轴20之间并且在进给杆34和旋压芯轴20之间起到旋转分离的作用。一旦成型辊40将工件10压到旋压芯轴20上，由于成型辊40和工件10之间的摩擦，旋压芯轴20就立即处在旋转状态下。挤压头部90避免了进给杆34进行共同旋转。在进给杆34的端部上，为了使旋压芯轴20和进给杆34轴向地移动，轴向驱动装置92布置有抗扭转保护件。

在主轴箱侧通过夹盘94夹紧工件10。在主轴箱84和支撑件86之间以及在支撑件86后面可以设置用于支撑工件的背部支架96。装置80另外包括了用于在轴向方向进给主轴箱84的Z轴驱动装置98。

利用装置80，夹紧在主轴箱84上的工件10可以通过主轴箱84的轴向运行而轴向地移动。在成型长工件10(例如，制造灯杆)时，这种设置尤其具有优点并且缩短了装置80的整体长度。

图60示出的是沿着剖切线A-A所获得的图52所示的装置80的截面图。在支撑件86上布置有四个从动成型辊40，这些成型辊可以分别相对于旋压芯轴20和主轴沿着径向轴线87径向地移动并且沿着轴向轴线轴向地移动。支撑件86与机床82固定连接。

图61示出的是另一种反向辊压装置80。在该构造方式中，支撑件86轴向可移动地布置在机床82上并且主轴84与机床82固定连接。在支撑件86(尤其是在径向轴线87)上设置有可径向移动的成型辊。

另一个未示出的可能方式为，在支撑件86后面设置尾架或保持装置。

利用按照本发明的方法和按照本发明的装置可以整体上尤其经济和精确地实现管状工件成型。

Claims (13)

1.一种旋压辊压方法，其中，围绕旋压芯轴(20)设置管状的工件(10)，旋转所述工件并且通过进给至少一个成型辊(40)来成型所述工件，

其中，

-所述管状工件(10)的壁厚变小并且所述管状工件(10)被拉长，

-将所有在轴向方向上带有不同外直径的旋压芯轴(20)用作为旋压芯轴(20)来制造不同外形的圆柱形和/或圆锥形和/或凸起形中空部件，

-在成型过程中，沿轴向相对于所述工件(10)移动所述成型辊和所述旋压芯轴(20)，其中，为了形成工件(10)的不同直径和/或壁厚，沿轴向相对所述旋压芯轴(20)移动所述成型辊(40)，

-将所述工件(10)夹在夹盘(94)上，所述夹盘以可旋转的方式设置在主轴箱(84)上并且被驱动，并且

-所述旋压芯轴(20)设置在所述主轴箱(84)上并且在成型过程中相对于所述夹盘(94)和所述主轴箱(84)轴向地移动。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，反向地执行所述方法，其中，所述工件(10)的原料沿与所述成型辊(40)的进给方向相反的方向流动。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，同向地执行所述方法，其中，所述工件(10)的原料沿着所述成型辊(40)的进给方向流动。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的方法，其特征在于，所述成型辊(40)和所述旋压芯轴(20)在轴向方向上相对于所述工件(10)移动，其中，为了制成所述工件(10)的变化的直径和/或壁厚，所述成型辊(40)在轴向和径向方向相对于所述旋压芯轴(20)运动。

5.根据权利要求1至4中任意一项所述的方法，其特征在于，为制成具有恒定直径和/或壁厚的工件段，所述成型辊(40)以与所述旋压芯轴(20)相同的速度相对于所述工件(10)移动。

6.根据权利要求1至4中任意一项所述的方法，其特征在于，借助测量装置和控制装置，根据所述成型辊(40)相对于所述旋压芯轴(20)的相对位置以及所述成型辊(40)和所述旋压芯轴(20)之间的预定间隙，在轴向和/或径向方向控制所述成型辊(40)相对所述旋压芯轴(20)的相对移动。

7.一种旋压辊压管状工件(10)的装置，尤其是用于执行根据权利要求1至6之一所述的方法的装置，包括：

-布置在所述管状工件(10)中的旋压芯轴(20)、至少一个用于进给和成型所述工件(10)的成型辊(40)以及用于旋转地驱动所述工件(10)的旋转驱动装置，其中，

-所述旋压芯轴(20)在轴向方向具有不同的外直径，

-将所述成型辊(40)和所述旋压芯轴(20)设置成，在成型过程中，在轴向方向相对于所述工件(10)运动，其中，为形成所述工件(10)的变化的直径和/或壁厚，所述成型辊(40)在轴向方向相对于所述旋压芯轴(20)运动，

-将所述工件(10)夹在夹盘(94)上，所述夹盘以旋转的方式设置在主轴箱(84)上并且被驱动，并且

-将所述旋压芯轴(20)设置在所述主轴箱(84)上并且将其设置成可相对于所述夹盘(94)和所述主轴箱(84)轴向运动。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述旋压芯轴(20)具有圆锥形、圆柱形和/或凸起的形状。

9.根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于，所述旋压芯轴(20)在其外圆周上具有至少一个内辊(39)。

10.根据权利要求7至9中任意一项所述的装置，其特征在于，所述旋转驱动装置可相对于机床(82)轴向移动，所述旋转驱动装置具有用于夹紧工件(10)的夹盘(94)和/或带有至少两个成型辊(40)的支撑件(86)。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述成型辊(40)被布置成可在所述支撑件(86)上径向和/或轴向地移动。

12.根据权利要求7至11中任意一项所述的装置，其特征在于，设有用于测量所述工件(10)的长度和/或壁厚和/或直径以及用于控制所述成型辊(40)的径向移动和/或所述成型辊(40)相对于所述旋压芯轴(20)的轴向移动的测量控制装置。

13.根据权利要求7至12中任意一项所述的装置，其特征在于，设置有进给杆(34)，所述进给杆与所述旋压芯轴(20)相连并且具有小于所述旋压芯轴(20)的最大直径的直径，并且设置有用于运行所述进给杆(34)的轴向驱动装置(92)。

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