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Die
Erfindung betrifft ein Bördelwerkzeug zum
Erzeugen eines Axialflansches an einer Buchse, insbesondere einer
Gleitlagerbuchse.
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Aus
der Praxis ist bekannt Gleitlagerbuchsen an wenigstens einem ihrer
axialen Enden mit einem Axialflansch zu versehen, um sie in Lagergehäusen axial
zu sichern. Zur Erzeugung eines solchen Axialflansches werden die
zunächst
zylindrisch geformten Buchsen an einem ihrer Axialenden gebördelt. Soll ein
besonders breiter Axialflansch erzeugt werden, so ist es regelmäßig erforderlich,
die Buchse in zwei Schritten zu bördeln, wobei ein „Vorbördelwerkzeug" zunächst den
zu bördelnden
Endbereich der Buchse spreizt und anschließend ein „Fertigbördelwerkzeug" die gewünschte Form
des Axialflansches erzeugt.
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Vielfach
ist es aus anlagentechnischen Gründen
jedoch erforderlich, das Erzeugen eines Axialflansches in einem
Arbeitsschritt auszuführen. Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Bördelwerkzeug
zu schaffen, mit welchem sich auch besonders breite Axialflansche
an Buchsen, insbesondere an Gleitlagerbuchsen, in einem Arbeitsschritt
erzeugen lassen.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem
Bördelwerkzeug
zum Erzeugen eines Axialflansches an einer Buchse, insbesondere
einer Gleitlagerbuchse, dadurch gelöst, dass das Bördelwerkzeug
einen eine umlaufende Schulter aufweisenden Stempel zum Aufspreizen
eines Axialendes der Buchse und eine den Stempel zumindest teilweise umgebende
Hülse zum
Ausformen des Axialflansches umfasst, wobei der Stempel axial in
der ihn umgebenden Hülse
beweglich ist und über
einen axial angeordneten Kraftspeicher mit der Hülse gekoppelt ist.
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Mit
dem erfindungsgemäßen Bördelwerkzeug
ist es möglich,
auch besonders groß dimensionierte
Axialflansche an Buchsen zu erzeugen. Die für die Produktion solcher Flansche
bisher erforderlichen zwei Arbeitsschritte, nämlich das Vorbördeln und
das Fertigbördeln,
werden durch das erfindungsgemäße Bördelwerkzeug
letztlich in einem Schritt ausgeführt, ohne dass dabei das eingesetzte
Werkzeug ausgetauscht oder an dem zu bearbeitenden Werkstück mehrfach
angesetzt werden muss. Hierdurch lassen sich Fertigungszeiten ebenso
wie -kosten signifikant reduzieren.
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Dadurch,
dass der Stempel und die ihn umgebende Hülse axial zueinander beweglich
und mittels eines Kraftspeichers miteinander gekoppelt sind, werden
die zum Bördeln
breiter Flansche erforderlichen zwei Arbeitsschritte durch das erfindungsgemäße Werkzeug
bei einfacher Druckbeaufschlagung des Werkzeuges ausgeführt. So
wird das zu bördelnde
axiale Ende der Buchse durch die an den Stempel vorgesehene umlaufende
Schulter zunächst
gespreizt bis die umlaufende Schulter des Stempels an einem die
zu bördelnde
Buchse zumindest teilweise umgebenden Widerlager aufliegt, sodann
wird die den Stempel umgebende Hülse
nachgeführt,
um dem vorgeformten Flansch seine gewünschte Endform zu geben.
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Handelt
es sich bei der zu bördelnden
Hülse um
eine zylindrische Hülse,
so sind nach einer ersten Ausgestaltung der Erfindung der Stempel
und die ihn umgebende Hülse
ebenfalls jeweils zylindrisch geformt, wobei der Stempel einen dem
Werkstück
zugewandten vorderen Axialabschnitt und einen hinteren Axialabschnitt
mit gegenüber
dem vorderen Axialabschnitt vergrößertem Querschnitt aufweist,
wobei der vordere Axialabschnitt über die umlaufende Schulter
in den hinteren Axialabschnitt übergeht.
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Um
ein vereinfachtes Einführen
des Stempels in die zu bördelnde
Buchse zu ermöglichen
ist nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung
vorgesehen, dass der vordere Axialabschnitt einen konisch zulaufenden
axialen Randbereich aufweist, wobei der Konusöffnungswinkel vorzugsweise
etwa α =
10° beträgt.
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Die
umlaufende Schulter des Stempels, die dem Aufspreizen des zu einem
Flansch umzuformenden Endbereich der Buchse dient, kann auf verschiedene
Weise geformt sein. Besonders gute Ergebnisse lassen sich dadurch
erzielen, dass die umlaufende Schulter als Radius und/oder als konischer Axialabschnitt
ausgebildet ist. Die Konizität
dieses Abschnitts bzw. der Radius müssen dabei an den bei der zu
bearbeitenden Buchse jeweils eingesetzten Werkstoff, die Materialstärke sowie
die Geometrie angepasst werden.
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Der
den Stempel mit der ihn umgebenen Hülse koppelnde Kraftspeicher
kann seinerseits auf verschiedene Weise ausgebildet sein. Bevorzugt
ist er als wenigstens eine Schraubenfeder ausgebildet. Alternativ
oder ergänzend
hierzu kann der Kraftspeicher auch als wenigstens eine Tellerfeder
ausgebildet sein. In jedem Falle ist die Auslegung des Kraftspeichers
an Geometrie, Materialstärke
und -art der zu bördelnden
Buchse anzupassen. Im Falle einer Schrauben- oder Tellerfeder als
Kraftspeicher ist hierbei entsprechend die Federkonstante anzupassen.
Es versteht sich, dass auch andere Arten geeigneter Kraftspeicher
eingesetzt werden können,
beispielsweise elektrische, magnetische, hydraulische oder pneumatische.
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Um
den Stempel in der ihn umgebenden Hülse in einer Ausgangsstellung
sicher zu halten, ist ferner nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der
Erfindung vorgesehen, dass der Stempel an der ihn umgebenden Hülse beispielsweise
mit einem Schraubenbolzen gesichert ist. Hierdurch lässt sich auch
eine geeignete Vorspannung des Kraftspeichers erreichen. Es versteht
sich, dass auch jedes andere geeignete Befestigungsmittel hierfür verwendet
werden kann.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand einer Ausführungsbeispiele darstellenden
Zeichnung näher
erläutert.
Es zeigen:
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1a–e Das Bördeln einer
Gleitlagerbuchse unter Verwendung des erfindungsgemäßen Bördelwerkzeugs
in einer ersten Ausführungsform,
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2 eine
Einzelheit aus 1e,
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3 die
gebördelte
Gleitlagerbuchse in Draufsicht und
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4 das
erfindungsgemäße Bördelwerkzeug
in einer alternativen Ausführungsform.
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In 1 ist eine Bördelvorrichtung zum Erzeugen
eines sternförmigen
Axialflansches an einer Gleitlagerbuchse B dargestellt. Die Bördelvorrichtung umfasst
ein erfindungsgemäßes Bördelwerkzeug 1 sowie
eine die zu bearbeitende Buchse B, vorliegend eine Gleitlagerbuchse,
umgebende, als Widerlager für
den zu erzeugenden Axialflansch fungierende Hülse 2, welche zusammen
mit der Buchse B auf einem Untergrund U aufgestellt sind. Hierbei
versteht es sich, dass die nachstehend beschriebene Bearbeitung
auch in einer horizontalen Anordnung erfolgen kann.
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Das
erfindungsgemäße Bördelwerkzeug 1 umfasst
einen eine umlaufende Schulter 3a aufweisenden Stempel 3 zum
Aufspreizen des dem Stempel 3 zugewandten Axialendes der
Hülse 2 sowie eine
den Stempel 3 umgebende Hülse 4 zum Ausformen
des Axialflansches. Erfindungsgemäß ist der Stempel 3 axial
in der ihn umgebenden Hülse 4 beweglich
und über
einen axial angeordneten Kraftspeicher, vorliegend in Form einer
Schraubenfeder 5, die bezüglich ihrer Federkonstante
an Geometrie, Materialstärke
und -art der zu bördelnden
Buchse angepasst ist, mit der Hülse 4 gekoppelt.
Dabei ist die Schraubenfeder 5 in einem inneren Zylindervolumen 4a der
Hülse 4 angeordnet
und stirnseitig auf der Werkstückseite
an dem Stempel 3 und auf der werkstückabgewandten Seite an einer
inneren Stützfläche 4b der
Hülse 4 abgestützt. Ferner
ist der Stempel 3 durch einen Schraubenbolzen 6 an
der den Stempel 3 umgebenden Hülse 4 gesichert, wobei
der Schraubenbolzen 6 mit dem Stempel 3 verschraubt ist
und durch eine in der Stützfläche 4b der
Hülse 4 vorgesehene
Durchgangsöffnung 4b* verschiebbar hindurchgeführt ist.
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Stempel 3 und
Hülse 4 ebenso
wie die zu bördelnde
Buchse B und die die Buchse B umgebende Hülse 2 sind zylindrisch
ausgebildet. Im Einzelnen umfasst der zylindrische Stempel 3 einen
der Buchse B zugewandten vorderen Axialabschnitt 3b und
einen hinteren Axialabschnitt 3c mit gegenüber dem vorderen
Axialabschnitt 3b vergrößertem Durchmesser
bzw. Querschnitt, wobei der vordere Axialabschnitt 3b über die
umlaufende Schulter 3a in den hinteren Axialabschnitt 3c übergeht.
Wie in 2, die eine Einzelheit aus 1e darstellt,
im Detail gezeigt, ist die umlaufende Schulter 3a des Stempels 3 zusammengesetzt
aus einem Radius 3a* und einem sich daran anschließenden konischen
Abschnitt 3a**.
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Im
Folgenden wird nun die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Bördelwerkzeugs 1 anhand
der 1a–1e im
Einzelnen beschrieben.
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Zu
Beginn des Bördelvorgangs
steht die zu bördelnde
Gleitlagerbuchse B aufrecht auf einem Untergrund in der sie umgebenden
Hülse 2.
Vorliegend ist die Buchse B an ihrem gegenüber der Hülse 2 überstehenden
Randbereich B* in Umfangsrichtung mit regelmäßig angeordneten Längsschlitzen
versehen, so dass durch den Bördelvorgang
eine Sternbuchse, wie sie in 3 in Draufsicht
gezeigt ist, erzeugt wird. Es muss betont werden, dass sich das
erfindungsgemäße Bördelwerkzeug
auch für
nicht geschlitzte Buchse eignet.
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Beim
Start des Bördelvorgangs
wird die Hülse 4 oberseitig
durch einen nicht dargestellten Krafterzeuger, beispielsweise hydraulisch,
elektrisch oder pneumatisch, mit einer Kraft beaufschlagt, so dass sich
das Bördelwerkzeug 1 nach
unten bewegt, wobei der vordere Axialabschnitt 3b des Stempels 3 in die
zu bördelnde
Buchse B eintaucht. Diese Eintauchbewegung wird durch kontinuierliches
Bewegen des Werkzeugs 1 in Richtung der Buchse B weiter
fortgesetzt, wobei der äußere Randbereich
B* der Buchse B nach außen
gespreizt wird, sobald er mit der umlaufenden Schulter 3a des
Stempels 3 in Berührung
kommt (1b). Wird die Bewegung des Werkzeugs 1 weiter
fortgesetzt, so bewirkt die von der umlaufenden Schulter 3a des
Stempels 3 auf den bereits aufgespreizten Randbereich B*
der Buchse B ausgeübte
Formungskraft, dass dieser nach außen gebogen und mit seinem äußersten
Rand auf der oberen Ringfläche 2a der
Hülse 2 aufliegt.
Hierbei wird die den Stempel 3 an die Hülse 4 koppelnde Feder 5 praktisch
noch nicht gestaucht. Sobald die umlaufende Schulter 3a des
Stempels 3 durch fortgesetzte Abwärtsbewegung des Bördelwerkzeugs 1 durch
die innere Ringkante 2a* der Hülse 2 an einer weiteren
Bewegung gehindert wird (vgl. 1d), wird
bei fortgesetzter Bewegung des Bördelwerkzeugs 1 der
Stempel 3 in das innere Zylindervolumen 4a der
Hülse 4 hineingedrückt, so
dass die Schraubenfeder 5 gestaucht und der Schraubenbolzen 6 durch
die Durchführung 4b* geschoben
wird. Um diese Kinematik bei dem erfindungsgemäßen Bördelwerkzeug zu verwirklichen,
insbesondere um zu erreichen, dass die Schraubenfeder 5 erst
nach dem Aufsetzen der umlaufenden Schulter 3a gestaucht wird,
ist der Kraftspeicher – vorliegend
die Schraubenfeder 5 mit ihrer Federkonstante – entsprechend auszulegen.
Bestimmende Parameter sind hierbei die Geometrie, Materialstärke und
-art der zu bördelnden
Buchse.
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Der
nunmehr über
den hinteren Axialabschnitt 3c hinausragende äußere Rand 4c der
Hülse 4 presst
den zu einem Flansch bereits vorgeformten Randbereich B* der Gleitlagerbuchse
B in die gewünschte
Endform, wie in 1e und 3 dargestellt.
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Wie
in der Einzelheit der 2 dargestellt, kommt es an der
Innenkante des neugeformten Flansches der Buchse B zu einer leichten
Wulstbildung. Wie Untersuchungen der Anmelderin gezeigt haben, stellt
dies jedoch lediglich ein temporäres
optisches Problem dar, da der Wulst beim Formen eines zweiten Flansches
am gegenüberliegenden
stirnseitigen Ende der Buchse durch Abstützen der Buchse auf dem Wulst
wieder verschwindet bzw. beim Zusammenbau der Lagerstelle wieder
egalisiert wird.
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In 4 ist
nun eine weitere Ausführungsform 1' des erfindungsgemäßen Bördelwerkzeugs dargestellt.
Das Bördelwerkzeug 1' unterscheidet sich
von dem vorstehend beschriebenen lediglich dadurch, dass der der
Sicherung des Stempels 3' an der
Hülse 4' dienende Schraubenbolzen 6' in umgekehrter
Richtung in das Bördelwerkzeug 1' eingebaut ist.
Ferner zeichnet sich der Stempel 3' des Bördelwerkzeugs 1' noch dadurch
aus, dass der vordere Axialabschnitt 3b' des Stempels 3' einen konisch
zulaufenden axialen Randbereich 30' aufweist. Dieser dient als Einführhilfe,
so dass das Eintauchen des vorderen Axialabschnitts 3b' des Stempels 3' in die zu bearbeitenden
Buchse vereinfacht wird. Vorzugsweise weist der konische Abschnitt
einen halben Konusöffnungswinkel
von α =
ca 10° auf.