CH690779A5 - Verfahren zum Formen eines Spinn- oder Zwirnringes sowie nach dem Verfahren geformter Spinn- oder Zwirnring. - Google Patents

Description

  
 



  Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Formen eines Spinn- oder Zwirnringes nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie auf einen nach dem Verfahren geformten Spinn- oder Zwirnring. 



  Nachfolgend wird im Zusammenhang mit dem T-förmigen Profil der Begriff Flanschring verwendet, dessen Teile als Flansch und Steg bezeichnet werden. Jene Flächen am Flansch, mit welchen der Läufer beim Spinn- oder Zwirnbetrieb zusammenwirkt, und deren Profilgenauigkeit und Oberflächengüte von Bedeutung sind, werden nachfolgend als Funktionsflächen bzw. Funktionsprofile bezeichnet. 



  Bekannte Verfahren zum Formen eines Flanschringes bestehen in der Regel aus spanabhebenden Operationen. Ausgegangen wird hierbei von Rohrstangen aus Kugellager- oder Einsatzstahl. Auf Mehrspindel-Automaten bzw. CNC-Maschinen wird aus einem Drehrohling ein entsprechendes Ringprofil herausgearbeitet, wobei der Drehrohling durch Abstechen gebildet werden muss. 



  Abgesehen von der arbeitsintensiven Natur dieser von Rohrstangen-Material ausgehenden Bearbeitungsoperationen ist der Werkstoffanteil des bearbeiteten Flanschringes gegenüber der benötigten Menge von Ausgangsmaterial verhältnismässig klein bzw. das abgetragene Spanvolumen gross. Die bekannten Verfahren sind demgemäss kostspielig und werkstoffintensiv, was sich direkt auf die Kosten eines Flanschringes auswirkt. 



  Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens zum Formen eines hochwertigen Flanschringes, das sowohl bezüglich der Verfahrensoperationen wie auch bezüglich Materialaufwand für denselben, wirtschaftlich ist. 



  Die Erfindung liegt vornehmlich in der Erkenntnis, dass ausschliesslich durch Bandumformung, d.h durch Zieh- und Pressoperationen, ein Flanschring mit ausreichender Materialverlagerung zur Bildung des Flansches zu erzielen ist. 



  Die Lösung der erfindungsgemässen Aufgabe ergibt sich aus dem Kennzeichen von Anspruch 1. 



  Da die Operationen nach dem Verfahren zu einem bezüglich Form fertigen Flanschring führen, ist die Fertigung bei entsprechenden Stückzahlen äusserst kostengünstig. Spanabhebende Bearbeitungen erübrigen sich zumindest insoweit, als die wesentlichen Abmessungen eines Flanschringes nach ISO 96-1:1992 (dort als T-Ring bezeichnet) betroffen sind. Die Umformungsoperationen selbst, wie auch die Stanzoperation, lassen sich ohne Umspannen durchführen. 



  An die dem Verfahren zum Formen zugehörigen Operationen können sich an sich bekannte Fertigungsschritte, wie Einsatzhärten und Polieren, anschliessen. Soweit die Profilgebung am Flansch betroffen ist, kann diese durch Drehen oder Schleifen, im letzteren Fall auch nach dem Einsatzhärten, durchgeführt werden. Gegenüber der Herstellung von Flanschringen durch Zerspanen ergibt sich eine erhebliche Materialersparnis. 



  Da die Stauchoperation sowie die der Formgebung am Flansch dienenden Operationen mit einer Materialverdichtung verbun den sind, erweist sich ein nach diesem Verfahren geformter Flanschring auch bezüglich Verschleisseigenschaften als vorteilhaft. 



  Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform wird der Stanzvorgang zum Abtrennen der Kreisscheibe von der Stegseite her durchgeführt. Damit kommt die Scherkante am einwärts ragenden Flanschansatz an die Flanschoberseite zu liegen, d.h. in eine Materialzone, die, auch nach Verpressung, nicht in einem funktionswesentlichen Teil des Flansches liegt und im Betrieb keine Belastung durch den Läufer erfährt. 



  Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden mittels einer Fliesspressoperation den Randbereichen des Flansches vorgegebene Funktionsprofile erteilt. Damit lässt sich eine Nachbearbeitung durch Drehen oder Schleifen gänzlich vermeiden. Es hat sich gezeigt, dass mit diesen Operationen eine genaue Profilgebung sowie eine glatte Oberfläche der Funktionsflächen erreichbar ist. Die Vermeidung einer diesbezüglichen Nachbearbeitung durch Drehen oder Schleifen lässt nochmals eine beträchtliche Kosteneinsparung zu. Schliesslich wirkt sich das Fliesspressen unmittelbar auf die Verbesserung der Verschleisseigenschaften aus. 



  Anhand der Zeichnungen wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigen: 
 
   Fig. 1 ein Teilstück eines Bandstahls mit vorgestanzter, mittels Netzhalterung darin gehaltener Rohlingscheibe, 
   Fig. 2 die Anformung eines Buckels im Zentrum der Rohlingscheibe durch einen ersten Tiefziehvorgang, 
   Fig. 3 einen zweiten Tiefziehvorgang zur Bildung des mindestens annähernd zylindrischen Teils des Ringrohlings, 
   Fig. 4 einen Abstreckziehvorgang mit kontrolliertem Materialfluss und das Flachpressen des Buckels durch Kaltfliessen in den Randbereich zum Vorformen des Ringflansches, 
   Fig. 5 einen Ausschnitt aus dem Randbereich nach Fig. 4 in vergrösserter Darstellung, 
   Fig. 6 einen Folgestanzvorgang als Grobformgebung des Ringinnendurchmessers und zum Ablösen des Ringrohlings vom Bandstahl, 
   Fig.

   7 den dem Flanschbereich entgegengesetzten Randbereich mit der Stanzkante nach Fig. 6, in vergrösserter Darstellung, 
   Fig. 8 einen Prägevorgang der nichtfunktionellen Stanzkante, Verjüngung des Aussendurchmessers durch Ziehen, kontrollierter Materialfluss in den Flanschbereich sowie Reduktion der Steglänge zur Erhöhung der Materialverfügbarkeit im Flanschbereich, 
   Fig. 9 die Verjüngung des Aussendurchmessers durch die gerundete Innenkante des Ziehwerkzeuges, dargestellt in drei untereinander folgenden Ansichten, 
   Fig. 10 einen Fliesspressvorgang zur Endformgebung der Funktionsflächen des Flanschbereiches und 
   Fig. 11 den einwärts ragenden Flanschansatz nach Fig. 10 in vergrösserter Darstellung. 
 



  In einem in der Fig. 1 als Bruchstück dargestellten Bandstahl 10 ist eine teilweise ausgestanzte runde Scheibe als Rohlingscheibe 12 mittels einer durch Netzstanzung erhaltenen Netzhalterung 14a, 14b gehalten. Im Zentrum der Rohlingscheibe 12, welche die Basis für einen Rohling zur Fertigung eines Spinn- oder Zwirnringes bildet, ist ein Buckel 16 angeformt. 



  Das in der Fig. 2 dargestellte, eine Matrize 18 und einen Stempel 20 aufweisende erste Tiefziehwerkzeug 22 dient zur Bildung des Buckels 16. 



  Mit dem in der Fig. 3 dargestellten, eine Matrize 24 und einen ringförmigen Stempel 26 aufweisenden zweiten Tiefziehwerkzeug 28 wird die in Fig. 2 dargestellte Rohlingscheibe 12 zu einem becherförmigen Rohling 12a geformt, wobei eine mindestens annähernd zylindrische Wand als Stegbereich 30 gebildet wird. In diesem Verfahrensschritt ist der Rohling 12a noch mittels der in der Fig. 1 dargestellten Netzhalterung 14a, 14b mit dem Bandstahl 10 verbunden, wobei jedoch die Stege der Netzhalterung 14a, 14b gegenüber der Darstellung in der Fig. 1 auseinander gezogen werden, da der Aussendurchmesser des Randes am Rohling 12a durch den zweiten Tiefziehvorgang kleiner wird. 



  Das in der Fig. 4 dargestellte, eine Matrize 32 und einen Stempel 34 aufweisende Werkzeug 36 dient zum Abstreckziehen  des Rohlings 12b und zum Flachpressen des in der Fig. 2 dargestellten Buckels 16. Mit diesem Werkzeug 36 wird einerseits der Stegbereich 30a gestreckt, sodass dessen Wanddicke 38 beispielsweise auf 0,8 mm reduziert wird. Andererseits findet beim Flachpressen des Buckels 16 durch Kaltfliessen ein kontrollierter Materialfluss in Pfeilrichtung 40 gemäss Fig. 5 aus dem Zentrum in den Randbereich 42 statt. Dazu ist in der Matrize 32 eine ringförmige Vertiefung 44 angeordnet. Obwohl nicht dargestellt, ist der Rohling 12b auch bei diesem Verfahrensschritt noch mittels der Netzhalterung 14a, 14b mit dem Bandstahl 10 gemäss Fig. 1 verbunden. Die Materialverlagerung in den Randbereich 42 dient als Vorstufe zur Bildung eines Ringflansches. 



  Das in der Fig. 6 dargestellte, eine Matrize 48 und einen Doppelstempel 50, 52 aufweisende Stanzwerkzeug 54 dient der Reihe nach erstens zum Wegstanzen des Randes 58 und zweitens zum Ausstanzen einer Kreisscheibe 56 aus dem die Flanschseite bildenden Bodenbereich 57 des Rohlings 12c. Nach dem Ausstanzen der Kreisscheibe 56 verbleibt am Bodenbereich 57 ein radial einwärts ragender Flanschansatz 59. 



  Der Doppelstempel 50, 52 kann als Folgewerkzeug ausgebildet sein, oder es können getrennt voneinander betätigbare Stempel sein. 



  Durch das Wegstanzen des Randes 58 ist der Rohling 12c vom Bandstahl 10 getrennt. Das von der Stegseite her erfolgende Ausstanzen der Kreisscheibe 56 dient zur Grobformgebung des Ringinnendurchmessers. 



  Bis zu diesem Verfahrensschritt war der Rohling 12c mit dem in der Fig. 1 dargestellten Bandstahl 10 mittels der Netz halterung 14a, 14b verbunden. Die Halterung der Rohlingscheibe 12 im jeweiligen Verfahrensschritt am Bandstahl 10 diente für den Vorschub zur jeweils nachfolgenden Arbeitsstation. 



  Die Fig. 7 zeigt in einem Ausschnitt in vergrösserter Darstellung die Schnittkante 60 nach dem Wegstanzen des Randes 58. 



  Das in der Fig. 8 dargestellte, eine Matrize 62, einen Kernstempel 64 und einen Ringstempel 66 aufweisende Präge- und Tiefziehwerkzeug 68 dient am Rohling 12d zum Prägen bzw. Glätten der nichtfunktionellen Schnittkante 60 (Fig. 7, 9), zum Verjüngen des Aussendurchmessers des Stegbereiches von 30a (Fig. 6) nach 30b (Fig. 8) durch Tiefziehen und zum Vorformen des Flanschbereiches 70. Der Stegbereich 30b wird zudem bei diesem Vorgang gestaucht. 



  Die Matrize 62 weist zur Aufnahme und zum Vorformen des Flanschbereiches 70 eine ringförmige Vertiefung 71 auf. Der Flanschbereich 70 des Rohlings 12d besteht aus dem radial einwärts ragenden Flanschansatz 59 und einem radial auswärts ragenden Flanschansatz 73. 



  Der Kernstempel 64 dient im Wesentlichen zum Halten des Rohlings 12d auf der Matrize 62 und zum Festlegen seines Innendurchmessers. Eine am Innenrand des Ringstempels 66 gemäss Fig. 9 angeordnete ringförmige Präge- und Ziehkante 66a dient sowohl zum Prägen bzw. Glätten der Schnittkante 60 des Rohlings 12d als auch zum Verjüngen seines Aussendurchmessers. 



  Durch den Präge- und Tiefziehvorgang erfolgt ein kontrollierter Materialfluss vom Stegbereich 30b in den Flanschbereich 70. Dabei nimmt die Länge des Stegbereiches 30b ab. Besonders vorteilhaft ist die mit dem Materialfluss verbundene Verdichtung des Materials im Flanschbereich 70, der dadurch verfestigt wird. Infolge der Reduktion des Durchmessers des Stegbereiches 30b kann das Material in diesem ebenfalls verdichtet werden. 



  Die Fig. 9 veranschaulicht in drei untereinander folgenden Einzelbildern den kontinuierlichen Präge- und Tiefziehvorgang, bei dem der Ringstempel 66 in Pfeilrichtung 74 bewegt wird. 



  Das in der Fig. 10 im Schnitt dargestellte Werkzeug 76 weist eine Matrize 78, einen Kernstempel 80 und einen Ringstempel 82 auf. Es dient im Wesentlichen der Endformgebung der Funktionsflächen des Flanschringes 84. 



  Das T-förmige Profil des Flanschringes 84 ist durch einen Steg 86 und einen Flansch 88 gebildet. Der Flansch 88 wird dabei durch Fliesspressen aus dem Flanschbereich 70 geformt und dabei sowohl auf seiner Innen- als auch auf seiner Aussenseite gerundet. 



  Die abgeflachte Oberseite des Flansches 88 ist die in den Zeichnungen nach unten gerichtete Seite, da der Flanschring während des Verfahrens zum Formen im Gegensatz zu seiner Einbaulage mit dem Flansch 88 nach unten gerichtet ist. 



  Während des Verfahrens gemäss Fig. 10 werden den Flanschansätzen 72, 73a konvex geformte Funktionsprofile zwischen dem Stegbereich 30b und der Flanschoberseite erteilt. 



  Die Fig. 11 zeigt insbesondere den einwärts gerichteten Flanschansatz 73a als Funktionsprofil bzw. als funktionelle Flanschpartie. 



  Im Anschluss an das Verfahren zum Formen wird der Flanschring gehärtet bzw. oberflächengehärtet. 



  Das erfindungsgemässe Verfahren zum Formen eignet sich für Flanschringe unterschiedlicher Grössen und ermöglicht erhebliche Material- und Kosteneinsparungen. Die so hergestellten Flanschringe sind anstelle von aus vollem Material gedrehten Flanschringen einsatzfähig. 

Claims (10)

1. Verfahren zum Formen eines Spinn-oder Zwirnringes, mit einem T-förmigen Profil, das durch einen Steg (86) und einen Flansch (88) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass aus Bandstahl (10) eine Rohlingscheibe (12) ausgestanzt, die Rohlingscheibe (12) unter Bildung eines ringförmigen Stegbereiches (30, 30a) und eines Bodenbereiches (57) becherförmig tiefgezogen, am Bodenbereich (57) durch zentrisches Ausstanzen einer Kreisscheibe (56) ein Ring mit radial einwärts ragendem Flanschansatz (59) gebildet und durch Stauchpressen der am Stegbereich (30, 30a) verbliebene Bodenbereich (57) zu einer abgeflachten Flanschoberseite geformt sowie ein radial auswärts ragender Flanschansatz (73) gebildet wird, wobei sowohl aus dem Bodenbereich (57) vor dem Ausstanzen der Kreisscheibe (56), wie aus dem Stegbereich (30, 30a) Material in den Flanschbereich (70) verdrängt wird.

2.

Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausstanzen der Kreisscheibe (56) von der Stegseite her erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der Rohlingscheibe (12) durch Tiefziehen ein zentraler Buckel (16) gebildet und nach dem becherförmigen Tiefziehen durch Kaltfliesspressen zumindest das Buckelmaterial im Bodenbereich (57) radial nach aussen in den Flanschbereich (70, 73) verdrängt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass unter Stauchung des Stegbereiches (30b) in axialer Richtung dem Flanschbereich (70, 73) Stegmaterial zugeführt wird.

5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch Fliesspressen den Flanschansätzen (72, 73) zwischen Stegbereich (30b) und Flanschoberseite konvex geformte Funktionsprofile erteilt werden.

6.

Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stegbereich (30b) unterhalb des Flanschansatzes (70, 73) durch Abstreckziehen im Durchmesser verjüngt wird.

7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der durch Netzstanzung (14a, 14b) mit dem Bandstahl (10) verbundene Rohling (12, 12a, 12b) über mehrere Operationen durch Vorschub des Bandstahles (10) weiterbefördert wird.

8. Verfahren zur Herstellung eines Spinn- oder Zwirnringes, der nach einem der vorstehenden Ansprüche geformt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der geformte Spinn- oder Zwirnring gehärtet wird.

9. Spinn- oder Zwirnring, geformt nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7.

10. Spinn- oder Zwirnring, hergestellt nach dem Verfahren gemäss Anspruch 8.