DD231506A1 - Verfahren zur umformenden herstellung von ringfoermigen pressteilen, insbesondere waelzlagerinnenringen - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur umformenden Herstellung von ringfoermigen Pressteilen, insbesondere Waelzlagerinnenringen oder aehnlichen profilierten ringfoermigen Teilen aus hochfesten Werkstoffen. Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, welches eine effektive Ausnutzung des Materialeinsatzes bei hohem Verformungsgrad, eine niedrige Fertigungszeit und eine grosse Werkzeugstandmenge gewaehrleistet. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Prozessstufen so zu gestalten, dass schleiffaehige ringfoermige Teile in zwei Umformstufen aus Vollmaterial effektiv gefertigt werden. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass die napffoermige Zwischenform in einer Prozessstufe gelocht, aufgeweitet und kalibriert wird, wobei das Zapfendurchmesser-/Innendurchmesser-Verhaeltnis der in einer Vorstufe durch bekanntes kombiniertes Fliesspressen hergestellten napffoermigen Zwischenform bis unter 1,3 betraegt. Die Erfindung findet vorrangig Anwendung im Maschinenbau bei der technologischen Herstellung hinterschnittener ringfoermiger Teile mit hoher Genauigkeit durch Kaltumformung, insbesondere fuer kleinere Abmessungen. Das Verfahren ist speziell geeignet fuer die Waelzlagerfertigung. Fig. 2
Description
Titel der Erfindung
Verfahren zur umformenden Herstellung von ringförmigen Preßteilen, insbesondere Wälzlagerinnenringen
Anwendungsgebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur umformenden Herstellung von Preßteilen, insbesondere Wälzlagerinnenringen oder ähnlichen profilierten ringförmigen Teilen aus hochfesten Werkstoffen, welches vorrangig im Maschinenbau Anwendung findet bei der technologischen Herstellung hinterschnittener ringförmiger Teile mit hoher Genauigkeit durch Kaltumformung, insbesondere für kleinere Abmessungen und ist speziell geeignet für die Wälzlagerfertigung.
Es ist bereits bekannt, ringförmige Preßteile aus Volloder Rohrmaterial spanabhebend oderjspanlos durch Stauchen von Stangenmaterial bzw. Anwendung von Varianten des Fließpressens herzustellen·
-5.OEZ.1934*216299
Die Erzeugung von Nebenformelementen "bsp. als Ringnuten, wie das bei Wälzlagerringen der Fall ist, erfolgt in die vorgefertigten meist zylindrischen Ringe spanabhebend oder spanlos. Die spanlose Fertigung der hinterschnittenen Außenkontur erfolgt durch einen Stauchvorgang im geschlossenen Gesenk bei axialem Werkstofffluß (DE-PS 52046, 75 938; DB-PS 920 888, DE-OS 2242 531), durch Kaltwalzen von Wälzlagerringen /2/, durch Formpressen (DD-PS 79 462) sowie Querpressen und axiales Stauchen (DE-OS 2443 366)·
Nachteilig wirken sich die genannten Verfahren dahingehend aus, daß bei der spanenden Bearbeitung eine geringe Materialausnutzung zu verzeichnen ist, hohe Fertigungszeiten auftreten und ein unterbrochener Faserverlauf vorhanden ist, der die Lebensdauer der Wälzlager ungünstig beeinflußt.
Nachteile der umformenden Fertigung bestehen in hohen Werkzeugbelastungen, die zu Anwendungsgrenzen insbesondere bei der Verarbeitung hochfester Werkstoffe führen können. Deshalb werden hochfeste Werkstoffe fast ausschließlich bei höheren Temperaturen umgeformt /1/.
Bei der Verwendung von Vollmaterial als Ausgangsmaterial wird durch verfahrensbedingte Grenzen die Anwendungsbreite des kombinierten Fließpressens beispielsweise für die Herstellung von Wälzlagerringen eingeschränkt /3//4/· Nachteile sind größere Ungenauigkeiten, die sich in der Außermittigkeit der Bohrung und MaßSchwankungen in der Länge äußern. Bei der Kombination Rückwärtsnapf-/Vorwärtsvollfließpressen stellt das Verhältnis Zapfendurchmesser/ Napfdurchmesser =1,3 eine Verfahrensgrenze dar, bei deren Unterschreitung Rißbildung und Werkstofftrennung auftreten. Die Unterschreitung dieser Verfahrensgrenze bildet ein Erfordernis bei der Herstellung des Wälzlagerringrohlings, so daß die Herstellung von ringförmigen Preßteilen mit
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hinterschnittener Außenkontur mit den bekannten Verfahren ohne Anwendung des kombinierten Fließpressens nur in mehreren getrennt voneinander durchgeführten Prozeßstufen durchführbar ist.
Ziel der Erfindung
Das Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur umformenden Herstellung beispielsweise von Wälzlagerinnenringen zu schaffen, welches eine effektive Ausnutzung des Materialeinsatzes bei hohem Verformungsgrad, eine niedrige Fertigungszeit, eine große Werkzeugstandmenge gewährleistet und wodurch ein höherer Gebrauchswert der Fertigerzeugnisse erreicht wird·
Darlegung des Wesens der Erfindung
Ss ist die Aufgabe der Erfindung, die Prozeßstufen bei der umformenden Herstellung von Preßteilen mit hinterschnittener Außenkontur so zu gestalten, daß hartbearbeitungsfähige bzw. schleiffähige ringförmige Teile in zwei Umformstufen aus Vollmaterial effektiv gefertigt werden.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die napfförmige Zwischenform in einer Prozeßstufe gelocht, aufgeweitet und kalibriert wird, wobei die übliche verfahrensbedingte Grenze des bekannten kombinierten Fließpressens beim Umformen hochfester Werkstoffe bei der in der Vorstufe hergestellten napfförmigen Zwischenform unterschritten wird und das Zapfendurchmesser-Zlnnendurchmesser-Verhältnis der napfförmigen Zwischenform bis unter 1,3 beträgt.
Ein in der Vorstufe beweglich angeordneter kraftbeaufschlagter Passivstempel unterliegt einem definierten Kraft-Weg-Verlauf, der darin besteht, daß die Passivstempelkraft in dem Maße wie die Gefahr der Werkstofftrennung durch Schubbeanspruchung steigt und nach Erreichen eines Maximums wieder absinkt, um die Aktivstempelbelastung niedrig zu halten.
An Stelle der napfförmigen Zwischenform wird ein umprofilierter bzw. zylindrischer Ring durch vollständiges Profilringaufweiten einschließlich Kalibrieren zu einem Endteil mit hinterschnittener Außenkontur geformt.
Beim freien Lochen des Werkstückes in der Vorstufe des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine konische Bruchfläche erzeugt und eine riß- und faltenfreie Innenkontur erzielt. Erreicht wird dies dadurchr daß die drei Parameter Winkel der Bruchfläche zur Längsachse, Bodenradius des Napfes, der dem Lochstempel entgegengesetzt angeordnet ist, sowie die Bodendicke innerhalb eines Lösungsfeldes liegen bzw. in einem entsprechenden Zusammenhang stehen.
Ausführungsbeispiel
Nachstehend wird.anhand eines Ausführungsbeispieles die Erfindung näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 - die Preßstufe RückwärtsnapiV Vorwärtsvollfließpressen in Anfangs- und Endstellung
Figur 2 - die Preßstufe Lochen - Aufweiten - Kalibrieren in Anfangs- und Endstellung
Durch einen mit einer Aktivkraft P ,+. beaufschlagten Aktivstempel 1 wird ein vom Vollmaterial abgeschertes und vorbehandeltes, in der ersten Umformstufe in einer Matrize 3 des Werkzeuges gemäß Figur 1 eingelegtes Rohteil 2 umgeformt· Es entsteht eine Zwischenform 4» wobei mittels eines beweglichen kraftbeaufschlagten Passivstempels 5 ein definierter Kraft-Weg-Verlauf realisiert wird, der darin besteht, daß nach anfänglichem Ansteigen der Passivstempelkraft in dem Maße wie die Gefahr der Werkstofftrennung durch Schubbeanspruchung dieselbe nach Erreichen eines Maximums wieder absinkt, um die Aktivstempelbelastung niedrig zu halten»
Die Zwischenform 4 ist hinsichtlich der Hintersohneidung ein halb vorprofilierter Ring, dem bereits während des kombinierten Fließpressens die in der Sndform enthaltenen stirnseitigen Fasen oder Radien einseitig eingepreßt wurden· Das Auswerfen der Zwischenform 4 erfolgt durch den gleichzeitig als Auswerfer fungierenden Passivstempel 5·
Die Zwischenform 4 wird hergestellt durch kombiniertes Rückwärtsnapf-ZVorwärtsvollfließpressen. Durch Einleiten der Gegenkraft F ssiv ^^e^3 Passivstempel 5 wird das Umformen eines Rohteils 2 zu einer Zwischenform 4 mit einem Verhältnis Zapfendurchmesser/Innendurchmesser kleiner als 1,3 ermöglicht. Die Gegenkraft F„Q_.__ ist in Abhängigkeit von der Kinematik des Aktivstempels 1 einstellbar, um damit keine zu hohe ?/erkzeugbe lastung zu erzeugen·
In der zweiten Umformstufe wird die um 180° gewendete Zwischenform 4 in das Formwerkzeug nach Figur 2 eingelegt« Dieses Formwerkzeug besteht aus einem oberen Matrizenring 6, einen unteren Matrizenring 7 und einer das Rollbahnprofil enthaltenden, geteilten Formscheibe 8·
Hachdem die geteilte Formscheibe 8 gespannt ist (Spannkraft J?„_n„„), wird durch die Abwärtsbewegung eines als spann
Loch-/Aufweit-/Kalibrierwerkzeug fungierenden Stempels9 mit einem als konischen Dorn ausgebildeten Einführende in der Anfangsphase der Bewegung die Zwischenform 4 gelocht, wobei ein Lochbutzen 10 anfällt. Während der v/eiteren Bewegung des Stempels 9 y/ird die Zwischenform 4 im oberen Bereich partiell aufgeweitet, indem durch das konische Einführende der Werkstoff radial verdrängt wird. In der Bndstellung wird durch den Stempel 9 eine Kalibrierung der- Längenmaße der Bohrung und der stirnseitigen Iebenformelemente der Zwischenform 4 erzielt bzw. vervollständigt, wodurch ein lediglich noch mit dem Schleifaufmaß versehener fertiger Wälzlagerinnenring 11 mit profilierter hinterschnittener Außenkontur entsteht. Der eventuelle überschüssige Werkstoff wird in einem Hohlraum 12 aufgenommen. Das Entnehmen des,Wälzlagerinnenringes 11 erfolgt nach Rückhub des Stempels 91 Entspannung und der dadurch möglichen Auseinanderbewegung der Formscheibe 8.
Die Vorgänge Lochen, Aufweiten, Kalibrieren werden in einem Arbeitshub durchgeführt (Figur 2).
Die Profilierung der Rollbahn bzw. der Hintersehneidung erfolgt durch das geteilte Formwerkzeug, das den radialen Werkst of ffluß im Bereich der Rollbahn bzw. Hin-t ersehne idung während des Aufweitens begrenzt· Die Maßhaltigkeit des Endteiles wird dadurch gewährleistet, daß im Bereich unterhalb der Rollbahn bzw. der Hintersehneidung der Werkstofffluß radial begrenzt wird.
Im oberen Bereich erfolgt dagegen keine radiale Begrenzung, so daß Masseschwankungen, die die Höhe des Endteiles beeinflussen, durch eine Höhenkalibrierung am Ende
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des Vorganges mittels des Stempels 9 in den oberen Außenbzw. Borddurchmesser gelegt werden·
Beim freien Lochen des Werkstückes wird eine konische Bruchfläche erzeugt und eine riß- und faltenfreie Innenkontur erzielt. Das wird dadurch erreicht, daß die drei Parameter Winkel der Bruchfläche zur Längsachse, Bodenradiija des Uapfes, der dem Lochstempel entgegengesetzt angeordnet ist, und Bodendicke innerhalb eines Lösungsfeldes liegen bzw· in entsprechendem Zusammenhang stehen müssen·
Im Ausführungsbeispiel wird ein halb vorprofilierter Ring durch partielles Profilringaufweiten in zwei Pressenhüben zu einem Wälzlagerinnenring 11 mit allen Formelementen, insbesondere der Rollbahn geformt (Figur 2). Es ist auch möglich, einen unprofilierten Ring zu verwenden und durch vollständiges Profilringaufweiten in einer Stufe einen Wälzlagerinnenring 11 mit allen Formelementen oder einen Ring mit ähnlich gestalteten Hinterschneidungen zu erzeugen· In diesem Fall entfällt die Herstellung der Zwischenfor] 4 durch kombiniertes Fließpressen mit anschließendem Lochen·
Mit der Erfindung werden Vorteile erreicht, die darin bestehen, daß eine Erweiterung des Teilespektrums, eine größere Materialausnutzung, eine geringe Fertigungszeit und eine hohe Qualität erreicht werden.
Claims (3)
1. Verfahren zur umformenden Herstellung von ringförmigen Preßteilen, insbesondere Wälzlagerinnenringen, die durch Fließpressen als napfförmige Zwischenform mit anschließendem Lochen ausgebildet werden und in Folgestufen eine profilierte hinterschnittene Außenkontur erhalten, dadurch gekennzeichnet, daß die napfförmige Zwischenform (4) in einer Preßstufe gelocht, aufgeweitet und kalibriert wird, wobei das Zapfendurchmesser-/Innendurchmesser-"Verhältnis der in einer Vorstufe durch bekanntes kombiniertes Fließpressen hergestellten napfförmigen Zwischenform (4) bis unter 1,3 beträgt.
2. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein in der Vorstufe beweglich angeordneter kraftbeaufschlagter Passivstempel (5) einem definierten Kraft-Weg-Verlauf unterliegt, der darin besteht, daß nach anfänglichem Ansteigen der Kraft diese nach Erreichen eines Maximums wieder abfällt»
3. Verfahren nach Punkt 1, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle der napfförmigen Zwischenform (4) ein unprofilierter bzw, zylindrischer Ring durch vollständiges Profilringaufweiten einschließlich Kalibrieren zu einem Endteil mit hinterschnittener Außenkontur geformt wird·
zu 1 Seite Zeichnungen
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1984
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Also Published As
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