DE968638C - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Ringen, insbesondere fuer Waelzlager - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von Ringen, insbesondere für Wälzlager.

Kugellager-Laufringe wurden bisher entweder spanabhebend aus Vollmaterial, durch Stauchen von Stangenmaterial, verbunden mit abfallfreiem Rückstauchen des Lochbutzens in die Stange auf Schmiedemaschinen, aus Rohren durch Warmstanzen aus Platinen oder — bei Lauf ringen großer Abmessungen — aus vorgeschmiedeten Rohlingen hergestellt. Bei der Fertigung kleiner Lauf ringe aus Vollmaterdal entsteht hoher Spanabfall. Bei der Herstellung der Ringe durch Stauchen auf Schmiedemaschinen gelangt die geseigerte Kernzone des Stangenmaterials beim Rückstauchen in der Lochoperation durch Breitung wieder in die Stange und beim nächsten Stauchen in das Material des Ringes, wodurch die Lauffläche ungünstige Eigenschaften erhalten kann. Die Herstellung von Kugellager-Laufringen aus Rohren bedingt teueres Ausgangsmaterial und ist daher unwirtschaftlich. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, kleine bis mittlere Lauf ringe unter Erhaltung der notwendigen Wälzlagergefügeeigenschaften mit hoher

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Ausbringungsziffer zu erzeugen. Sie bezweckt des weiteren, die Ringe sehr genau und materialsparend anzufertigen, dadurch Ausschuß zu vermindern und die Werkzeugstandzeiten zu erhöhen, 5 ohne die Werkzeuge hoch zu beanspruchen, also Vorteile zu erzielen, die für eine wirtschaftliche Massenfertigung ausschlaggebend sind.

Es ist bekannt, Ringe für Wälzlager aus einem Vorpreßling zu erzeugen, der in stufenförmiger ίο Anordnung eine Mehrzahl aneinanderhängender Ringe enthält und bei dem der Innendurchmesser des jeweils größeren Ringes etwa dem Außendurchmesser des nächstkleineren entspricht. Aus einem solchen Vorpreßling werden die. Einizelringe durch Anwendung eines axialen Scherdruckes auf den Vorpreßling gewonnen. Das bekannte Verfahren ist indessen insofern nachteilig und hat deshalb wohl auch keinen Eingang in die Praxis gefunden, als bei der Ausbildung des stufenförmigen Vorpreßlings versucht wurde, die einzelnen Ringe schon so weit vorzuformen, daß sie lediglich durch sehr dünne ringförmige Einschnürungen miteinander in Verbindung bleiben. Bei einer solchen Ausbildung des Vorpreßlings "ist beim Pressen ein Materialausgleich von Ring zu Ring über die Einschnürungen nicht mehr möglich. Eine Ausgleichsmöglichkeit muß aber vorhanden sein, denn wenn beispielsweise einer der Ringteile mehr Werkstoff als zur Ausfüllung seines Volumens nötig erhält, so entsteht im Werkzeug ein Überdruck, der in jedem Falle zu fehlerhaften Werkstücken einerseits und zu starkem Verschleiß oder gar Beschädigungen der Werkzeuge, wenn nicht überhaupt der ganzen Presse, andererseits führt. Es ist aber praktisch unmöglich, jedem Ringteil des Vorpreßlings beim Eintauchen des Stufenstempels in die Ronde das entsprechende Volumen zuzuteilen, ohne daß ein Werkstoffaustausch zwischen ihnen stattfindet.

Um den geschilderten Nachteilen zu entgehen und die zuvor erwähnten Vorteile zu erreichen, ,wird nach der Erfindung ein Vorpreßling gebildet, dessen aufeinanderfolgende Ringe in.Achsrichtung längs einer Scherfläche zusammenhängen, deren Höhe einen ausgleichenden Materialfluß zwischen den Ringen beim Enddruck zuläßt.

Zweckmäßigerweise kann das Verfahren so ausgestaltet werden, daß die von der Scherfläche nach innen und außen gerichteten Schulterflächen mit gleicher Neigung schräg gepreßt und beim Ab-So trennen eben gerichtet werden.

Zum Auftrennen eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Vorpr*eßlings kann man sich vorteilhafterweise eines Scherwerkzeuges bedienen, das gekennzeichnet ist durch eine Schnittmatrize mit zwei konzentrischen inneren Matrizenhülsen unterschiedlicher Länge, die einen zentralen Lochstempel umgeben, sowie zwei zueinander konzentrische Hohlstempel mit ebenen Ringflächen, die mit den Schnitt-MatrizenhiHsen und βο dem Lochstempel derart zusammenarbeiten-, daß sie die Ringteile des Vorpreßlings längs der Scherfläche auseinanderscheren, wobei gleichzeitig der -Lochstempel der Matrize," einen der Rdngteile lochend, in den gegenläufigen Hohlstempel ein dringt.

Die Zeichnungen veranschaulichen eine Quertransportpresse, in der sich das erfindungsgemäße Herstellen des Vorpreßlings aus der Platine und das Trennen der Ringe mit der erfindungsgemäßen Trennvorrichtung, durchführen läßt. Einzelheiten, soweit sie nicht Gegenstand des Schutzbegehrens sind, gehören nicht zur Erfindung.

Fig. ι ist eine schaubildliche Draufsicht auf die Quertransportwarmpresse, mit der das Verfahren gemäß Erfindung.durchführbar ist;

Fig. .2 zeigt einen Längsschnitt durch die Presse nach Fig. 1;

Fig. 2 a veranschaulicht die zum Greifen, Halten und Transportieren der Zwischenwerkstücke dienenden Zangen in Vorderansicht;

Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt durch die Presse wie Fig. 2, jedoch nach vollzogener seitlicher Förderbewegung der Transportmittel;

Fig. 4 ist ein vergrößerter Querschnitt durch ein Zwischenwerkstück.

Die Werkstoff stange 1 wird, wie aus Fig. 1 ersichtlich, durch eine Mittelfrequenzinduktionsheizung 2, die eine kurze Erhitzungszeit ermöglicht, auf Schmiedetemperatur gebracht, so daß das Warmpressen bei Temperaturen von etwa 950 bis 850⁰C vonstatten gehen kann.

Die erwärmte Stange 1 wird in einer zweiteiligen Klemmesserbuchse 3 (Fig. 2) festgehalten und ein auf das erforderliche Volumen berechneter Abschnitt 4 von ihr durch seitliche Bewegung des Messerschlittens 5, an dem das Schermesser 6 angebracht ist, in Richtung des Pfeiles α abgeschert. Von der Halteklaue 7 am Schermesser 6. festgehalten, wird dann der Abschnitt 4 durch die Seitwärtsbewegung des Messerschlittens 5 vor die erste Preßmatrize 8 befördert (Fig. 3).

Die Preßmatrize 8 und die Folgematrizen liegen in einer Reihe, und ihre Achsen verlaufen parallel zur Achse der Messerbuchse 3. Der Stempelschlitten 10 mit den darin befindlichen,, den einzelnen Matrizen zugeordneten Stempeln bewegt sich in Richtung des Pfeiles b zum Matrizenträger 9 der Presse.

Sobald der Stangenabschnitt 4 die in Fig. 3 dargestellte Stellung vor der Preßmatrize 8 erreicht tio hat, bewegt sich der Stempelschlitten 10 in Richtung des Pfeiles b gegen den Matrizenträger g, so daß der im Preßstempel 11 federnd gelagerte Fühlstempel 12 den Abschnitt 4 aus dem Schermesser 6 heraus in die Matrize 8 hineindrückt, wo er nach seitlichem Rückgang des Schermessers 6 anschließend vom Preßstempel 11 zur Platine 13 verpreßt wird.

Die Platine 13 wird sodann von dem gesteuerten Ausstoßerstift 14. und- der axial beweglichen iao Matrizenbodenplatte 15 aus der Matrize 8 herausgedrückt..' Die in Wi rkungsverbindung mit dem Stempeischlitten 10 stehenden Zangenhälften 16 und 17 (Fig. ι und 2 a) erfassen die Platine 13 beim Herausschlüpfen aus der Matrisse 8 und befördern sie automatisch vor die zweite Preßmatrize 18. Der

mit dieser Matrize zusammenarbeitende Stempel 19 mit den Stempelhülsen 20 und 21 drückt beim erneuten Vorgehen des Stempelschlittens 10 die Platine 13 aus den in der Zwischenzeit seitlich zur zweiten Preßstufe gewanderten Zangenhälften 16 und 17 heraus und in die Matrize 18 hinein. Die Zangen 16 und 17 kehren bei der weiteren Vorwärtsbewegung des Stempelschlittens 10 sofort zur ersten Preßstutfe (Matrize 8) zurück und sind wieder ίο zur Aufnahme einer neuen Platine 13 bereit.

Durch den Stempel 19 und die Stempelhülsen 20 und 21 einerseits und die Matrize 18, die Matrizenhülse 23 sowie den festen Matrizenbodenstempel 24 andererseits wird nunmehr aus der Platine 13 der VorpreßHng 25 geformt.

Die Verformung der Platine 13 geht dabei in einem fließpreßartigen Vorgang vor sich, derart, daß zwei zusammenhängend ineinandergeschachtelte Ringe 25' und 25" mit einem Hohlraum 26' ausao gebildet werden, wobei ,der Innenring 25" zweckmäßig eine entgegengesetzte Locheinsenkung 26 erhält (Fig. 4)·

Beim Rückgang des Stempelschlittens 10 wird der VorpreßHng 25 durch die gesteuerten Ausa5 werferstifte 27 und 28 von der Matrizenhülse 23 aus der Matrize 18 herausgedrückt und von den gesteuerten Zangenpaaren 29 und 30 erfaßt. Diese Zangenpaare 29 und 30 bewegen sich bei weiterem Rückgang und zu Beginn der erneuten Vorwärtsbewegung des Stempelschlittens 10 seitlich zur dritten Preßstufe vor die Matrize 31 (Fig. 3). Beim weiteren Vorgehen des Stempelschlittens 10 drückt der Hohlstempel 32 den- VorpreßHng 25 in die-Matrize 31 hinein. Dabei legt sich der Außenring 25' des Vorpreßlings 25 mit seiner Außenschulter gegen die Matrizenhülse 33, so daß die zwischen Außenring 25' und Innenring 25" des Vorpreßlings 25 befindliche Wand w (Fig. 4) von dem weiter vordringenden Hohlstempel 32 durchgeschert (in Fig. 2 gestrichelt angedeutet) und der kleinere Innenring 25" vollständig vom größeren Außenring 25' getrennt wird. Weiter wird der kleine Innenring 25" durch den Hohlstempel 32 gegen die Matrizenhülse 35 und den in ihr befindlichen feststehenden Matrizenstempel 36 bewegt, wodurch die Abfallscheibe 37 herausgestanzt wird. Die Innenbohrung ' des Hohlstempels 32 dient hierbei als Lochmatrize. Die Abfallscheiben 37 werden durch die Bohrung 38 des Hohlstempels 32 bei rück-So wärtiger . Stellung des Stempelschlittens 10 nach unten ausgeworfen und gelangen über Leitrinnen 46 (Fig. 1) nach außen.

Beim Auftrennen des Vorpreßlings 25 in die beiden Ringe 25' und 25" und beim Ausstanzen der Abfallscheibe 37 werden in der Matrize 31 die schräg verlaufenden Stirnflächen des Vorpreßlings 25 senkrecht zur Achse gerichtet, so daß nach der Trennung alle Stirnflächen, der Einzelringe senkrecht zur Lochachse derflinge verlauf en. fip Die getrennten Ringe -25' und 25" werden sodann aus der Matrize 31 ausgestoßen, und zwar zweckmäßig auf folgende Weise: Die Auswerferstange-49 löst anfänglich über "den zentralen Auswerfer 50 und die unter je 120⁰ auf seinem Umfang verteilten drei inneren Auswerferstifte 55, die auf die innere Matrizenhülse 35 drücken, den in der Matrizenhülse 33 befindlichen kleineren Ring 25" nur so weit, daß der Ring 25" nicht wieder in den Ring 25' zurückgelangt. Beim weiteren Vorgehen der Auswerferstange 49 werden über Zwischenscheiben, die Feder 51, die Federhülse 53 und die drei äußeren, ebenfalls unter je 120⁰ versetzt auf dem Umfang verteilten Auswerferstifte 52 beide Ringe 25' und 25" gleichmäßig so weit vorgeschoben, bis der größere Ring 25', vor der Matrize 31 stehend, von dem Fühlhebel 41 (Fig. 1) abgestreift werden kann. Die Anordnung der je drei Auswerferstifte 55 und 52 ist" im Schnitt A-B (Fig. 2) dargestellt. In der zuletzt erwähnten Stellung ist die die Feder 51 tragende Federhülse 53 auf der Abstützplatte 54 zur Anlage gekommen, so daß bei weiterem Vorgehen der Auswerferstange 49 die Feder 51 zusammengedrückt wird. Der zentrale Auswerfer 50 schiebt dann über die drei Auswerferstifte 55 und die Matrizenhülse 35 den kleineren Ring 25" so weit vor, daß auch dieser vor die Matrize 31 gebracht wird und in dieser Stellung abgestreift werden kann. Die fertigen Ringe fallen über ein nicht dargestelltes Leitblech in die Rinnen 44, 45, von denen aus sie, nach ihrer Größe getrennt und automatisch steuerbar, Warmwalzeinrichtungen zulaufen, die in der Preßwärme eine Walzkalibrierung der Laufringe nach Ringbreite und Innendurchmesser bzw. Außendurchmesser ermöglichen. Da der Ausstoß der Presse in der Zeiteinheit größer ist, als eine Walzvorrichtung verarbeiten kann, werden zweckmäßig mehrere Walzen vorgesehen, die von den Rinnen 44, 45 aus über entsprechende Weichen nacheinander beschickt werden.

Nach dem Walzen gelangen die Riinge zum Zwecke langsamer Abkühlung in einen Durchlaufausgleichofen.

Die Arbeitsleistung der dargestellten Presse beträgt bei Ringen mit größtem Außendurchmesser bis izu 50 mm 50 bis 60 Stück je Minute, bei Ringen mit größtem Außendurchmesser bis 75 mm 35 bis Stück je Minute.

Das Verfahren ist nicht auf die Herstellung von Kugellager-Laufringen beschränkt. Es können auch andere Ringe in genau gleicher Weise hergestellt werden. Ebenso ist es möglich, andere als kreisrunde, ineinanderpassende Teile paarig herzustellen, wie auch der innere Teil nicht unbedingt gelocht zu sein braucht.

Claims (3)

1. Patentansprüche·.

   ι . Verfahren zum Herstellen von Ringen, insbesondere für Wälzlager, ausgehend von einem stufenförmig eine Mehrzahl von Ringen enthaltenden VorpreßHng, bei dem der Innen- iao durchmesser -des größeren Ringes etwa dem Außendurchmesser des nächstkleineren entspricht und der anschließend durch axiale Scherdrücke in Eifnzelringe zerlegt wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Vorpreßling· <ge- *i«s ■ bildet wird, dessen aufeinanderfolgende Ringe

   in Achsrichtung längs einer Scherfläche zusammenhängen, deren Höhe einen ausgleichenden Materialfluß zwischen den Ringen beim Enddruck zuläßt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die von der Scherfläche nach innen und außen gerichteten Schulterflächen mit gleicher Neigung schräg gepreßt und beim Abtrennen eben gerichtet werden.
3. 3. Vorrichtung zum Auftrennen des gemäß Anspruch 1 erzeugten Vorpreßlings in Ringe, gekennzeichnet durch zwei in einer Matrizenbohrung mit dem größeren Außendurchmesger des Vorpreßlings (25) konzentriach ineinanderliegeride, begrenzt nach hinten verschiebbare Hülsen (33, 35), deren äußere (33) eine Bohrung mit dem kleineren Außendurchmesser des Vorpreßlings hat, während die in der Grundstellung tiefer liegende innere Hülse '(35) einen feststehenden Lochschnittstempel (36) umschließt, sowie einen in die Matrize eindringenden Hohlstempel (32), dessen äußere Kante mit der Innenkante der Außenhülse (33) das Trennen der Ringe (25', 25") bewirkt und dessen Innenkante mit dem Lochschnittstempel (36) das Durchlochen des kleineren Ringes (25") bewirkt.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschriften Nr. 470125, 550383; französische Patentschrift Nr. 484057;
   schweizerische Patentschriften Nr. 176 418,
   198.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   } 509 657/287 1.56 (709 901/5 3.58)