DE102006023570A1

DE102006023570A1 - Verfahren zur Herstellung eines Maschinenteils

Info

Publication number: DE102006023570A1
Application number: DE200610023570
Authority: DE
Inventors: Thomas Dipl. Ing. Motz; Horst Dipl. Ing. Gredy
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2006-05-19
Filing date: 2006-05-19
Publication date: 2007-11-22

Abstract

Vorgeschlagen ist ein Verfahren zur Herstellung eines vorzugsweise im Wesentlichen zylindrisch ausgebildeten Maschinenteils (2) aus einer Ausgangsform in Form einer Kugel (3), die in einem nachfolgenden Kaltfließpressschritt umgeformt wird. Dabei soll die Kugel eine allseits spanend bearbeitete, vorzugsweise geschliffene, Oberfläche aufweisen.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines vorzugsweise im wesentlichen zylindrisch ausgebildeten Maschinenteils aus einer Ausgangsform in Form einer Kugel, die in zumindest einem nachfolgenden Kaltfließpressschritt umgeformt wird.
Hintergrund der Erfindung
Ein derartiges Verfahren geht aus der als gattungsbildend betrachteten DE 1926588 A hervor. Zielsetzung des dort vorgeschlagenen Verfahrens ist es, ein kalt umgeformtes Maschinenteil mit einem ununterbrochenen Faserverlauf herzustellen. Hierzu ist es vorgesehen, zunächst einen Rohling zu einer Kugel zu verpressen, die dann in weiteren Kaltumformschritten in die Form des Maschinenteils gebracht wird. Dabei ziehen sich jedoch Oberflächenunebenheiten oder auch sogenannte Ungänzen, die entweder bereits auf dem zur Kugel zu verpressenden Drahtabschnitt vorhanden oder die aufgrund des geteilten Ku gelpresswerkzeugs in Form eines auf der Kugel umlaufenden, auch als „Saturnring" bezeichneten Grates unvermeidlich sind, durch sämtliche Verfahrensschritte hindurch. Dies betrifft ebenso Oberflächenfehler, die durch das Abscheren des Drahtes entstanden sind. Die mithin bis zum fertig umgeformten Maschinenteil „durchgereichten" Ungänzen müssen dann jedoch durch erhebliche Mehrkosten verursachende, spanabhebende Verfahren entfernt werden.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diesen geschilderten Nachteil zu vermeiden und somit ein auch kostengünstiges Verfahren zu schaffen, bei dem das aus der Kugel umgeformte Maschinenteil eine möglichst fehlerfreie Oberfläche mit hoher Endkonturnähe aufweist.
Zusammenfassung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Kugel eine allseits spanend bearbeitete, vorzugsweise geschliffene Oberfläche aufweist. Die Oberflächenqualität der spanend bearbeiteten und insbesondere geschliffenen Kugel, welche derjenigen einer lediglich gepressten Kugel oder auch derjenigen eines lediglich abgescherten Drahtabschnitts als Ausgangsform für das nachfolgende Kaltfließpressen deutlich überlegen ist, kann in dem sich dann anschließenden Umformverfahren zugunsten einer ausgezeichneten Endkonturnähe des hergestellten Maschinenteils weitgehend beibehalten werden. Dies liegt auch in der äußerst geringen Streuung des Kugelvolumens begründet, so dass das nachfolgende Umformen in einem geschlossenen Gesenk mit höchster Fertigungsgenauigkeit erfolgen kann. Eine Kugel mit spanend bearbeiteter Oberfläche kann beispielsweise der sehr kostengünstigen Wälzkörperfertigung entnommen werden, in welcher sie in einer sogenannten Kugelmühle geschliffen worden ist.
Auch kann es vorgesehen sein, die Kugel vor der spanenden Oberflächenbearbeitung mittels Wärmebehandlung zu härten und danach für den oder die nach folgenden Kaltumformschritte weich zu glühen. Das Weichglühen kann jedoch auch bei ungehärteter Kugel zweckmäßig sein, um die Materialeigenspannungen einer durch Pressen hergestellten Kugel abzubauen und in diesem Fall vor oder nach der spanenden Oberflächenbearbeitung erfolgen.
Während sich die Kugel zu Maschinenteilen mit beliebigen, durch bekannte Kaltumformverfahren darstellbaren Formen weiterverarbeiten lässt, ist es in Fortbildung der Erfindung vorgesehen, dass das Maschinenteil als Lagerring eines Wälz- oder Gleitlagers und insbesondere als Nockenrolle für einen Rollenschlepphebel eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine ausgebildet ist. Dabei soll das Verfahren zumindest die folgenden Schritte umfassen:

(a) Herstellung einer massivzylindrischen ersten Zwischenform durch Stauchen der Kugel;
(b) Herstellung einer hohlzylindrischen, einen Boden aufweisenden zweiten Zwischenform durch Napfen der ersten Zwischenform;
(c) Herstellung einer dritten Zwischenform mit durchgehender Längsöffnung durch Lochen der zweiten Zwischenform zur Entfernung des Bodens;
(d) Herstellung des Lagerrings durch Schleifen der Längsöffnung, wahlweise mit vorhergehendem Schleifen seiner Außenmantelfläche.

Derartige Lagerringe werden üblicherweise entweder durch vollständig zerspanende Bearbeitung aus einem Voll- oder Hohlmaterial oder durch Kaltumformen eines abgescherten Drahtabschnitts als Ausgangsformen hergestellt. Während die spanende Herstellung des Lagerrings zeit- und materialaufwändig und insofern mit vergleichsweise hohen Herstellkosten verbunden ist, ziehen sich die regelmäßig vorhandenen Ungänzen des Drahtes durch den gesamten Herstellprozess hindurch und finden sich schließlich an der Außenmantelfläche des Lagerringes wieder. Die zur Erzielung einer ausreichenden Oberflächenqualität erforderliche Außenschleifbearbeitung des Lagerrings ist jedoch deutlich kostenintensiver als keine oder allenfalls mit nur geringem Schleifabtrag durchzuführende Nacharbeit des aus der Kugel mit spanend bearbeiteter Oberfläche hergestellten Lagerrings mit hoher Maßhaltigkeit. Im Gegensatz dazu verhält sich das stets vorzusehende Bohrungsschleifen der Lagerring-Längsöffnung zur Erzielung einer ausreichenden Oberflächenqualität insbesondere im Bereich des durch Lochen entfernten Bodens aufwands- und kostenneutral.
Zweckmäßigerweise wird der Lagerring zwischen den Schritten (c) und (d) einer Wärmebehandlung zur Oberflächenhärtung unterzogen. Außerdem kann es vorgesehen sein, dass gemäß einem besonders etablierten Fließpressverfahren die zweite Zwischenform im Napfvorwärts-Napfrückwärts-Verfahren hergestellt wird und einen im wesentlichen H-förmigen Längsquerschnitt aufweist.
Schließlich soll die Kugel aus einem Wälzlagerstahl der Sorte C16, 16MnCr5, C45, Cf53, C80 oder 1000r6 bestehen, um möglichst aufwandsarm auf Kugeln, die der Wälzkörperfertigung entstammen, zurückgreifen zu können.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen das erfindungsgemäße Herstellverfahren am Beispiel eines Lagerrings anhand seiner wesentlichen Fertigungsstadien dargestellt ist. Es zeigen:
1 eine Kugel mit geschliffener Oberfläche als Ausgangsform;
2 eine erste Zwischenform nach dem Stauchen der Kugel;
3 eine zweite Zwischenform nach dem Fließpressen der ersten Zwischenform;
4 eine dritte Zwischenform nach dem Lochen der zweiten Zwischenform und
5 das als Lagerring ausgebildete Maschinenteil.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung eines als Lagerring 1 ausgebildeten Maschinenteils 2 ist nachfolgend anhand der 1 bis 5, in denen die wesentlichen Fertigungsstadien des Lagerrings 1 dargestellt sind, näher beschrieben. Als Ausgangsform dient eine in 1 dargestellte Kugel 3 aus einem Wälzlagerstahl mit allseits geschliffener Oberfläche. Dabei kann es vorgesehen sein, dass die Kugel 3 vor der Schleifbearbeitung durch Wärmebehandlung gehärtet und danach geglüht wurde oder zum Abbau ihrer Materialeigenspannungen lediglich geglüht wurde.
In einem nachfolgenden Kaltumformschritt wird die Kugel 3 zu einer massivzylindrischen ersten Zwischenform 4 gemäß 2 gestaucht. Eine in 3 dargestellte zweite Zwischenform 5 entsteht durch Kaltfließpressen der ersten Zwischenform 4 im Napfvorwärts-Napfrückwärts-Verfahren und weist mit einem Boden 6 einen im wesentlichen H-förmigen Längsquerschnitt auf. Der Boden 6 wird anschließend durch Lochen entfernt, so dass eine dritte Zwischenform 7 mit durchgehender Längsöffnung 8 gemäß 4 entsteht. Die durch das Heraustrennen des Bodens 6 entstandenen Oberflächenfehler der Längsöffnung 8 sind dabei gepunktet dargestellt.
Der fertige, sowohl in seiner Längsöffnung 8 als auch an seiner Außenmantelfläche 9 geschliffene Lagerring 1 ist schließlich aus 5 ersichtlich. Grundsätzlich ist jedoch das hinsichtlich einer ausreichenden Koaxialität vor dem Bohrungsschleifen der Längsöffnung 8 durchzuführende Schleifen der Außenmantelfläche 9 je nach geforderter Oberflächenqualität und Maßgenauigkeit der Außenmantelfläche 9 optional und kann insofern gegebenenfalls auch entfallen. In Abhängigkeit der geforderten Oberflächenhärte des Lagerrings 1 kann es ebenfalls vorgesehen sein, die dritte Zwischenform 7 vor der Schleifbearbeitung einer Wärmebehandlung zu unterziehen.

1: Lagerring
2: Maschinenteil
3: Kugel
4: erste Zwischenform
5: zweite Zwischenform
6: Boden
7: dritte Zwischenform
8: Längsöffnung
9: Außenmantelfläche

Claims

Verfahren zur Herstellung eines vorzugsweise im wesentlichen zylindrisch ausgebildeten Maschinenteils (2) aus einer Ausgangsform in Form einer Kugel (3), die in zumindest einem nachfolgenden Kaltfließpressschritt umgeformt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugel (3) eine allseits spanend bearbeitete, vorzugsweise geschliffene Oberfläche aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugel (3) geglüht worden ist oder vor dem nachfolgenden Kaltfließpressschritt geglüht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Maschinenteil (2) als Lagerring (1) eines Wälz- oder Gleitlagers und insbesondere als Nockenrolle für einen Rollenschlepphebel eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine ausgebildet ist, wobei das Verfahren zumindest die folgenden Schritte umfasst: (a) Herstellung einer massivzylindrischen ersten Zwischenform (4) durch Stauchen der Kugel (3); (b) Herstellung einer hohlzylindrischen, einen Boden (6) aufweisenden zweiten Zwischenform (5) durch Napfen der ersten Zwischenform (4); (c) Herstellung einer dritten Zwischenform (7) mit durchgehender Längsöffnung (8) durch Lochen der zweiten Zwischenform (5) zur Entfernung des Bodens (6); (d) Herstellung des Lagerrings (1) durch Schleifen der Längsöffnung (8), wahlweise mit vorhergehendem Schleifen seiner Außenmantelfläche (9).
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerring (1) zwischen den Schritten (c) und (d) einer Wärmebehandlung zur Oberflächenhärtung unterzogen wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Zwischenform (5) im Napfvorwärts-Napfrückwärts-Verfahren hergestellt wird und einen im wesentlichen H-förmigen Längsquerschnitt aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugel (3) aus einem Wälzlagerstahl der Sorte C16, 16MnCr5, C45, Cf53, C80 oder 1000r6 besteht.