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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Herstellung
eines eine Nabe aufweisenden rotationssymmetrischen Formkörpers sowie
ein Verfahren zu dessen Herstellung.
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Mittels
einer solchen Vorrichtung hergestellte Formkörper finden in vielen Anwendungsbereichen Verwendung.
Die als Drückverfahren
bekannte spanlose Herstellung, üblicherweise
eine Kaltverformung, zeichnet sich durch vielerlei Vorteile aus,
die insbesondere eine rationelle und kostengünstige Herstellung von Serienartikeln
erlaubt, wie sie beispielsweise als Getriebeteile im Automobilbau
eingesetzt werden.
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Dabei
wird aus einer Metallronde, also einer Blechplatine, die eine Mittenöffnung aufweist,
mit Hilfe des Drückverfahrens
ein Formkörper
hergestellt, der mit einer konzentrischen Nabe versehen ist.
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Mit
Hilfe der Drückrolle
wird aus der Ronde durch radiales Zustellen Material herausgedrückt und in
Richtung des Werkzeugstiftes geschoben, wo es durch Anformen an
diesen Werkzeugstift zu der Nabe geformt wird. Bei der Materialverschiebung,
die auch als Fließen
bezeichnet werden kann, erfolgt eine Reduzierung der Rondendicke
entsprechend des für
die Nabenformung notwendigen Materialabtrags.
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Das
Widerlager ist bei der bekannten Vorrichtung als Widerlagerfutter
ausgebildet, das prinzipiell eine Aufnahme für die Ronde bildet, wobei eine umlaufende
Kante eine radiale Abstützung
für die Ronde
bildet, an der deren Mantelrand während des Drückvorgangs
zur Anlage kommt. Mit der bekannten Vorrichtung ist es allerdings
nur möglich,
einseitig eine Nabe anzuformen.
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In
vielen Einsatzfällen
sind jedoch beidseitig angeformte Naben gefordert, was bislang nur
durch eine doppelte Bearbeitung möglich war, bei der nach Anformen
der Nabe an der einen Seite der Ronde diese entnommen und die andere
Seite entweder in einer weiteren Vorrichtung bearbeitet wird oder
in derselben Vorrichtung, jedoch mit der bereits bearbeiteten Seite
im Widerlagerfutter einliegend. In jedem Fall ist die zweiseitige
Bearbeitung der Ronde mit einem erheblichen Fertigungsaufwand verbunden,
der naturgemäß zu hohen
Herstellungskosten führt.
Da solche rotationssymmetrischen Formteile in sehr großen Stückzahlen
hergestellt werden, kommt diesem Umstand eine besondere Bedeutung
zu.
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Aus
der
DE 103 34 984
A1 ist eine Vorrichtung bekannt, mittels der die Nabe ohne
Werkzeugstift angeformt wird. Um während des Drückens mittels
der Drückrolle
ein Zurückfließen des
Werkstoffs hin zum Außenrand
der Ronde zu verhindern, ist eine Stützrolle vorgesehen, die an
der Bearbeitungsseite an die Ronde andrückbar ist.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und ein Verfahren
der gattungsgemäßen Art
so weiter zu entwickeln, dass eine einfachere und kostengünstigere
Herstellung von Formkörpern
möglich
ist.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs
1 bzw. durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 13 gelöst.
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Grundsätzlich kann
durch die Erfindung auf den Einsatz eines Widerlagerfutters verzichtet
werden. Vielmehr wird die notwendige axiale und radiale Abstützung der
Ronde durch die mindestens eine Stützrolle bzw. die an den Mantelrand
der Ronde anlegbare Halterolle übernommen.
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Dabei
liegt die Ronde auf einem Stützlager auf,
das in dem Fall, dass beidseitig Naben angeformt werden, als Werkzeugstift
ausgebildet ist, der vorzugsweise mit dem anderen Werkzeugstift
korrespondiert, in der Form, dass beide Werkzeugstifte ineinander
steckbar sind.
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In
diesem Fall sind zwei Stützrollen
vorgesehen, die jeweils an einer zugeordneten Seite der Ronde anliegen
und diese zwischen sich sozusagen einklemmen.
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Bevorzugt
sind die Stützrollen
versetzt zur Drückrolle
angeordnet, und zwar, bezogen auf die Mittelachse, in einem gegenüberliegenden
Sektor.
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Die
Halterolle liegt zweckmäßigerweise ebenfalls
in einem der Drückrolle
gegenüberliegenden
Bereich am Mantelrand der Ronde an.
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Die
Stützrollen
können
mit ihrer Umfangsseite flächig
an der Rolle anliegen. Nach einem vorteilhaften Gedanken der Erfindung
liegen sie jedoch mit einer Kante an, wozu die Mantelfläche der
Stützrolle entsprechend
schräg
verlaufend ausgebildet ist.
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Des
weiteren können
die Stützrollen
unter Druck an der Ronde anliegen, beispielsweise mittels einer
Feder, hydraulisch oder pneumatisch. Dies gilt gleichermaßen für die Halterolle,
die zum Antrieb der Ronde dienen kann, also mit einem eigenen Antrieb ausgestattet
ist, oder von der sich drehenden Ronde angetrieben wird.
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Weiter
kann vorgesehen sein, die Stützrollen radial
zuzustellen, wobei die Zustellung bis in den von der zugeordneten
Nabe definierten Bereich erfolgen kann.
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Für den Fall,
dass lediglich eine Nabe angeformt werden soll, liegt die Ronde
auf einem Stützlager
auf, dessen Außendurchmesser
etwa dem Außendurchmesser
der Ronde entspricht, wobei dann lediglich eine Stützrolle
vorgesehen ist, die auf der der zum Eingriff kommenden Drückrolle
zugewandten Seite der Ronde anliegt.
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Dabei
dient die auf der gegenüberliegenden Seite
der Drückrolle
vorgesehene Halterolle, die bereichsweise am Stützlager anliegen kann, als
Widerlager.
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Insbesondere
bei der Herstellung eines Formteiles mit zwei sich gegenüberliegenden
Naben bietet die Erfindung enorme wirtschaftliche Vorteile, da deren
Anformung praktisch in einem Arbeitsgang erfolgen kann, ohne dass
ein Werkstückwechsel
erfolgen muss.
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Gerade
hinsichtlich der angesprochenen großen zu fertigenden Stückzahlen
von Formteilen kommt der Erfindung eine besondere wirtschaftliche Bedeutung
zu, da deren Herstellungskosten signifikant niedriger sind als die
mit einer Vorrichtung oder einem Verfahren nach dem Stand der Technik
hergestellten.
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Weitere
vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Ausführungsbeispiele
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen beschrieben.
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Es
zeigen:
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1 einen
Teilausschnitt einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer geschnittenen
Seitenansicht
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2 die
Vorrichtung nach 1 in einer Draufsicht
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3 und 4 jeweils
weitere Teilausschnitte von Ausführungsbeispielen
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
in geschnittenen Seitenansichten.
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In
den Figuren ist eine Vorrichtung zur Herstellung eines mindestens
eine konzentrische Nabe 2 aufweisenden rotationssymmetrischen
Formkörpers 1 aus
einer Ronde dargestellt, wobei zur Anformung der Nabe 2 ein
Werkzeugstift 5 vorgesehen ist, an den mittels einer Drückrolle 3 Material
der Ronde zur Formung der Na be 2 andrückbar ist. Die Drückrolle 3 wird
dabei von außen
nach innen unter Kontaktierung der Ronde radial zugestellt.
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Bei
den in den 1 und 3 gezeigten Beispielen
weist der Formkörper 1 zwei
Naben 2 auf, die auf den sich gegenüberliegenden Seiten des Formkörpers 1 angeordnet
sind und sich damit entgegengesetzt in axialer Richtung erstrecken.
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Im
Beispiel der 1 sind die beiden Naben 2 im
lichten Durchmesser etwa gleich groß, wobei jeder Nabe 2 ein
Werkzeugstift 4, 5 zugeordnet ist.
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Der
untere Werkzeugstift 4 weist stirnseitig einen Zapfen 6 auf,
der in eine stirnseitige Aufnahme 7 des oberen Werkzeugstiftes 5 eingesteckt
ist, wobei der obere Werkzeugstift 5 einen Zentrierdorn
für die
eingelegte Ronde bildet, dessen Außendurchmesser im Anlagebereich
der Ronde dem lichten Durchmesser eines Mittenloches der Ronde entspricht.
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Im
Bereich einer gebildeten Schulter 11 liegt die Ronde zunächst an
der Stirnseite des unteren Werkzeugstiftes 4 an, so dass
insoweit eine Fixierung gegeben ist.
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Die
sich seitlich erstreckenden Flanken der Ronde sind sozusagen frei
schwebend und beidseitig von am äußeren Umfang
anliegenden Stützrollen 8 gestützt, die
versetzt zu den Drückrollen 3 angeordnet
sind. Dabei liegen zwei Stützrollen 8 ober- und unterseitig
sich direkt gegenüber.
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Wie
insbesondere die 2 sehr deutlich zeigt, sind
auf jeder Seite der Ronde bzw. des Formkörpers 1 zwei Stützrollen 8 vorgesehen,
durch die eine ausreichende Unterstützung der Ronde beim Bearbeiten
mittels der Drückrollen 3 gewährleistet
ist, durch die ansonsten die frei schwebenden Flanken der Ronde
ausbrechen würden.
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Auf
der den Drückrollen 3 in
horizontaler Ebene gegenüberliegenden
Seite liegt an dem Mantelrand der Ronde bzw. des Formkörpers 1 eine
Halterolle 9 an, durch die eine radiale Abstützung des Formkörpers 1 gegeben
ist.
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Das
Ausführungsbeispiel
nach 3 zeigt einen Formkörper 1, dessen beidseitig
sich erstreckenden Naben 2 unterschiedliche lichte Durchmesser
aufweisen. Zur Herstellung dieser Naben 2 sind im Durchmesser
unterschiedliche Werkzeugstifte 4, 5 vorgesehen,
wobei hier der obere Werkzeugstift 5 einen kleineren Durchmesser
aufweist als der untere Werkzeugstift 4.
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Die
Stützrollen 8 können unter
gewissem Druck an der Ronde 1 anliegen, was hydraulisch, pneumatisch
oder federnd erfolgen kann. In diesem Sinne ist auch die Halterolle 9 an
den Mantelrand des Formkörpers 1 andrückbar.
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Im übrigen können die
Stützrollen 8 radial
zu den Naben 2 hin verfahrbar sein, so dass die Stützfunktion
genau dort erzielbar ist, wo gerade die zugeordnete Drückrolle 3 im
Einsatz ist.
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Bei
dem in der 4 dargestellten Beispiel ist
an die Ronde lediglich eine Nabe 2 angeformt. Hierbei weist
die Vorrichtung statt eines unteren Werkzeugstiftes ein Stützlager 10 auf,
auf dem die zu bearbeitende Ronde aufliegt und das insoweit ein
Widerlager bildet.
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Der
Werkzeugstift 5 ist über
einen stirnseitig angeformten Zapfen 6 in eine Aufnahme 7 des
Stützlagers 10 eingesteckt
und somit zentriert.
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In
diesem Fall kommt lediglich auf einer Seite der Formrolle 1 eine
oder mehrere Stützrollen
zum Einsatz, die vorzugsweise am Außenrandbereich der seitlichen
Flanken anliegen.
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Die
Halterolle 9, deren Drehachse im übrigen parallel zur Drehachse
des Werkzeugstiftes 5 verläuft, während die Drehachse der Stützrolle 8 quer dazu
ausgerichtet ist, liegt am Mantelrand der Formrolle 1 und
der Verlängerung
am Außenmantel
des Stützlagers 10 an.
In jedem Fall ist eine radiale Abstützung des Formkörpers 1 gegen
die Druckkraft der Drückrolle 3 beim
Verformungsvorgang gewährleistet,
ebenso wie eine axiale Abstützung
durch die Stützrolle 8.
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- 1
- Formteil
- 2
- Nabe
- 3
- Drückrolle
- 4
- Werkzeugstift
- 5
- Werkzeugstift
- 6
- Zapfen
- 7
- Aufnahme
- 8
- Stützrolle
- 9
- Halterolle
- 10
- Stützlager
- 11
- Schulter