DE102008052501A1

DE102008052501A1 - Verfahren zur Herstellung einer Lagerscheibe sowie Lagerscheibe

Info

Publication number: DE102008052501A1
Application number: DE200810052501
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Fugel; Ernst Röckelein; Günther Weißkopf
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-10-21
Filing date: 2008-10-21
Publication date: 2010-04-22

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Lagerscheibe, insbesondere einer Axial- oder Axialwinkelscheibe eines Axiallagers, das erfindungsgemäß die folgenden Schritte umfasst: - Bereitstellen eines Flachbandstahles (1), - Festlegen eines Stanzbereiches, - Prägen der Flachbandstahloberfläche im Stanzbereich, so dass der Flachbandstist, wobei die Prägung auf einer Oberfläche (1.1) des Flachbandstahles vorgenommen wird, die bestimmend für die Außengeometrie des fertigen Bauteils ist, und - Stanzen des Flachbandstahles, wobei das Stanzwerkzeug von der Seite an den Flachbandstahl herangeführt wird, die der geprägten Oberfläche (1.1) abgewandt ist. Weiterhin betrifft die Erfindung eine Lagerscheibe, insbesondere eine Axial- oder Axialwinkelscheibe eines Axiallagers, die erfindungsgemäß eine Prägefläche (2) auf einer Oberfläche (1.1) aufweist, die bestimmend für die Außengeometrie der Lagerscheibe ist, wobei die Prägefläche gegenüber dieser Oberfläche abgesenkt ist und an eine mittels Stanzen hergestellte Schnittkante (3) angrenzt.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Lagerscheibe, insbesondere einer Axial- oder Axialwinkelscheibe eines Axiallagers. Ferner betrifft die Erfindung eine Lagerscheibe.
Hintergrund der Erfindung
Bei derartigen Lagerscheiben handelt es sich in der Regel um Blechbauteile, die aus einem Flachbandstahl ausgestanzt und ggf. weitere Stanzausschnitte aufweisen. Die Ausschnitte dienen beispielsweise der Ausbildung einer zentralen Ausnehmung und/oder eines Flansches. Zur Ausbildung eines Flansches wird das Bauteil zeitgleich oder zeitversetzt zudem einem Umformprozess unterzogen.
Ein solches Verfahren wird beispielsweise in der DE 25 19 096 A1 beschrieben. Da bei der Flanschbildung das Material stark gedehnt wird und daher im Randbereich des Flansches zur Rissbildung neigt, wird in dieser Druckschrift vorgeschlagen, dass in einem flachen Stahlstreifen zunächst ein kreisförmiges Loch und eine Mehrzahl von Ausschnitten hergestellt werden, die sich von dem Umfang des kreisförmigen Loches her erstrecken. Danach wird ein Innenflanschbildungswerkzeug, das einen Radius mindestens so groß wie die größte radiale Abmessung der Ausschnitte hat, gegen das das kreisförmige Loch und die Ausschnitte in dem Stahlstreifen umgebende Material zur Bildung des inneren Flansches gedrückt. Dabei wird ein Flansch ausgebildet, der außenumfangseitig aufgrund der mehreren um das kreisförmige Loch herum angeordneten Ausschnitte ebenfalls Ausschnitte aufweist.
Ein weiteres Problem beim Stanzen von Blechen stellt die unerwünschte aber unvermeidbare Verformung der Schnittkante dar. Eine Verformung der Schnittkante geht zudem regelmäßig mit der Ausbildung eines Grates einher. Derartige Verformungen können Maßabweichungen bewirken, die nicht mehr im zulässigen Toleranzbereich liegen. Das Bauteil wird somit unbrauchbar. Es muss daher entsorgt oder aufwendig nachbearbeitet werden. Derartige Nachbearbeitungsverfahren sind in der Regel zeit- und kostenintensiv und vermögen zudem oftmals nicht, die unerwünschte Verformung vollständig zu beseitigen. Das Maß der Verformung hängt dabei vorrangig von dem verwendeten Blechmaterial, dem Stanzwerkzeug und der Druckkraft ab, mit der das Stanzwerkzeug gegen das Material gedrückt wird.
Beim Auftreffen des Werkzeuges auf der Materialoberfläche wird zunächst eine Stauchung des Materials bewirkt. Die Stauchung erstreckt sich in der Fläche um den Stanzbereich herum. Sie wird auch als Stanzeinzug bezeichnet. Dann schneidet das Werkzeug das Material, wobei lediglich zu Beginn des Schnittes das Werkzeug einen glatten Schnitt ausführt. Bevor das Werkzeug das Blech vollständig durchdrungen hat, reißt die Schnittkante aus. Dieser Bereich wird auch als Stanzausriss bezeichnet. Der Stanzausriss liegt hinter der eigentlichen Schnittebene zurück, so dass gegenüber dem Glattschnittbereich Fehlstellen gebildet werden. Der Stanzausriss wiederum läuft in eine Gratwurzel aus, die vorrangig aus dem überschüssigen Material besteht und auf der Bauteiloberfläche aufbaut. Die Gratwurzel beeinflusst somit die Außengeometrie und damit regelmäßig auch die Funktionsfähigkeit des Stanzbauteils. Ist diese aufgrund der Gratwurzel nicht mehr gegeben, bedarf es einer Nachbearbeitung oder sogar Neuherstellung des Bauteils.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Herstellung einer Lagerscheibe zu konzipieren, das den unerwünschten aber unvermeidbaren Verformungen im Stanzbereich Rechnung trägt und zudem eine kostengünstige Herstellung von Lagerscheiben ermöglicht. Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung eine Lagerscheibe anzugeben, die einfach und kostengünstig herstellbar ist.
Beschreibung der Erfindung
Die Aufgaben werden gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und durch eine Lagerscheibe mit den Merkmalen des Anspruchs 5. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Lagerscheibe sind jeweils in den Unteransprüchen beschrieben.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Lagerscheibe zeichnet sich durch die folgenden Schritte aus:

– Bereitstellen eines Flachbandstahles,
– Festlegen eines Stanzbereiches,
– Prägen der Flachbandstahloberfläche im Stanzbereich, so dass der Flachbandstahl im Stanzbereich eine reduzierte Stärke aufweist, wobei die Prägung auf einer Oberfläche des Flachbandstahles vorgenommen wird, die bestimmend für die Außengeometrie des fertigen Bauteils ist, und
– Stanzen des Flachbandstahles, wobei das Stanzwerkzeug von der Seite an den Flachbandstahl herangeführt wird, die der geprägten Oberfläche abgewandt ist.

Vorzugsweise wird das Prägen als Vorbehandlung der Flachbandstahloberfläche durchgeführt. Das heißt, die Verfahrenschritte Prägen und Stanzen erfolgen zeitlich versetzt. Gegebenenfalls muss nach dem Prägen und vor dem Stanzen das Werkstück zunächst gewendet werden, damit beide Oberflächen des Flachbandstahles zugänglich sind. Dies Hängt von den jeweils eingesetzten Werkzeugen ab. Weiterhin vorzugsweise wird zum Prägen ein separates Formwerkzeug eingesetzt. Durch das Prägen als Vorbehandlung erfährt das Blechmaterial im Stanzbereich eine Verformung, die zu einer Kaltverfestigung des Materials und damit zu einem verbesserten Abrissverhalten des Materials führt. Aufgrund der Kaltverfestigung neigt das Material weniger zum Ausreißen und damit auch weniger zur Gratbildung.
Bevorzugt wird die Flachbandstahloberfläche großflächiger als der eigentliche Stanzbereich geprägt. Die Prägefläche erstreckt sich somit über den eigentlichen Stanzbereich hinaus. Da eine Gratbildung auch bei einem Werkstoff, der aufgrund der vorherigen Prägung ein verbessertes Abrissverhalten aufweist, nicht gänzlich vermeidbar ist, dient die sich über den Stanzbereich hinaus erstreckende Prägefläche als Auslaufbereich für die sich bildende Gratwurzel. Da die Werkstückoberfläche im Prägebereich eine Absenkung aufweist, kommt es in der Regel zur Bildung einer Gratwurzel, die nicht über die eigentliche Werkstückoberfläche hinaus aufbaut. Das heißt, dass die Gratwurzel nicht die Außengeometrie des fertigen Bauteils beeinflussen kann. Demnach kann die Bildung einer Gratwurzel in Kauf genommen werden, da sie die Funktionsfähigkeit des fertigen Bauteils nicht beeinträchtigt.
Sollte es dennoch zur Bildung einer Gratwurzel kommen, die sich über die Werkstückoberfläche erhebt, kann in einem weiteren Verfahrenschritt bzw. im Rahmen einer Nachbehandlung der störende Teil der Gratwurzel entfernt werden. Diese Maßnahme wird in der Regel weniger aufwendig sein, als die Entfernung des gesamten Grates, so dass die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens weiterhin zum Tragen kommen. Beispielsweise kann das Werkstück nach dem Stanzen poliert werden. Da beim Polieren nur ein Teil des Gra tes entfernt werden muss, kann die Durchlaufzeit und die Verwendung abrasiver Poliermittel reduziert werden. Dies wirkt sich wiederum günstig auf die Herstellungskosten aus.
Die ebenfalls beanspruchte Lagerscheibe, insbesondere Axial- oder Axialwinkelscheibe eines Axiallagers, weist erfindungsgemäß eine Prägefläche auf einer Oberfläche auf, die bestimmend für die Außengeometrie der Lagerscheibe ist. Dabei ist die Prägefläche gegenüber dieser Oberfläche abgesenkt und grenzt an eine mittels Stanzen hergestellte Schnittkante an. Die auf der Oberfläche der Lagerscheibe vorgesehene Prägefläche beeinflusst die Funktionsfähigkeit der Lagerscheibe nicht. Die Prägefläche liegt zudem an einem Stanzausschnitt an, der fertigungsbedingt bereits häufig unregelmäßig verläuft.
Vorzugsweise läuft die mittels Stanzen hergestellte Schnittkante in einen Grat aus, der die Prägefläche begrenzt. Der Grat wiederum beeinflusst die Außengeometrie der Lagerscheibe nicht, da der Grat nicht über eine die Außengeometrie bestimmende Oberfläche der Lagerscheibe hinaus aufbaut. Denn weiterhin vorzugsweise ist der Grat zu einer Ebene E beabstandet, welche die Oberfläche der Lagerscheibe definiert.
Der zurückliegende Grat setzt voraus, dass die Werkstückoberfläche vor dem Stanzen einem Prägeprozess unterzogen wurde. Die vorgeschlagene Lagerscheibe ist daher bevorzugt nach einem der vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung einer Lagerscheibe sowie die erfindungsgemäße Lagerscheibe werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:
1 einen Teilquerschnitt durch eine herkömmliche Lagerscheibe im Bereich eines Stanzausschnitts;
2 einen Teilquerschnitt durch ein zur Herstellung einer Lagerscheibe vorgesehenes Blech mit einer nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Prägung;
3 einen Teilquerschnitt durch eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Lagerscheibe im Bereich eines Stanzsausschnitts;
4 eine Draufsicht auf einen Flachbandstahl zur Herstellung einer Lagerscheibe mit einer als Ringnut ausgebildeten Prägung.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Der 1 ist in einer stark vergrößerten Darstellung ein Teilausschnitt einer Lagerscheibe zu entnehmen, die nach einem herkömmlichen Verfahrens mittels Stanzen hergestellt wurde. Im Stanzbereich, sowohl an der eigentlichen Schnittkante 3, als auch an den hieran angrenzenden Oberflächen 1.1, 1.2, weist die Lagerscheibe deutliche Verformungen auf, wobei sich die Verformungen der an die Schnittkante 3 angrenzenden Oberflächen 1.1, 1.2 unterscheiden. Die Schnittkante 3 umfasst einen Glattschnittanteil 3.3 und einen sich hieran anschließenden Stanzausriss 3.2, der in einen Grat 3.1 ausläuft. Der Grat 3.1 bildet eine Verformung der Oberfläche 1.1 aus, die für die Außengeometrie der Lagerscheibe bestimmend ist. Um die Funktionsfähigkeit der Lagerscheibe zu erhalten muss der Grat 3.1 durch aufwendige Nachbearbeitungsverfahren entfernt werden. Auch die der Oberfläche 1.1 abgewandte Oberfläche 1.2 weist eine Verformung auf. Sie flacht zur Schnittkante 3 hin ab. Der sogenannte Stanzeinzug 3.4 ist jedoch weniger störend, da die Oberfläche 1.2 in der Regel nicht die Funktionsfähigkeit der Lagerscheibe beeinflusst.
Um der Bildung eines Grates 3.1 an der Oberfläche 1.1 Rechnung zu tragen, da diese Oberfläche für die Außengeometrie der Lagerscheibe bestimmend ist, geht bei dem erfindungsgemäßen Verfahren dem Stanzen eine Prägung der Oberfläche im Stanzbereich voraus. Eine mit einer Prägefläche 2 versehene Oberfläche 1.1 eines Werkstücks ist in der 2 dargestellt. Im Bereich der Prägung besitzt der Flachbandstahl 1 eine reduzierte Stärke S. Die Prägefläche 2 liegt damit hinter einer Ebene E zurück, die eine Oberfläche, insbesondere eine Funktionsfläche der fertigen Lagerscheibe bilden soll. Mit dem Prägen geht vorteilhafterweise eine Kaltverfestigung des Materials einher, so dass eine im Prägebereich mittels Stanzen hergestellte Schnittkante 3 weniger zum Ausreißen und damit zur Gratbildung neigt. Die mittels Stanzen herzustellende Schnittkante 3 ist durch die Strichpunktlinie in 2 angedeutet.
3 zeigt den gleichen Teilausschnitt einer Lagerscheibe wie 1. Im Unterschied zur 1 wurde diese Lagerscheibe jedoch nach einem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt. Auf der Oberfläche 1.1 weist die Lagerscheibe daher eine Prägefläche 2 auf, die hinter der Ebene E zurückliegt. Die Schnittkante umfasst wiederum einen Glattschnittanteil 3.3, einen Stanzausriss 3.2 und einen Grat 11, der jedoch am Rand der Prägefläche 2 zu liegen kommt und ebenfalls hinter der Ebene E zurückliegt. Der Grat 3.1 beeinflusst somit nicht die Außengeometrie der Lagerscheibe und kann daher in Kauf genommen werden. Gleiches gilt für den an die Schnittkante 3 auf der anderen Oberfläche 1.2 angrenzenden Stanzeinzug 3.4. Zeit- und kostenintensive Nachbearbeitungsverfahren sind demnach nicht erforderlich, so dass eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Lagerscheibe kostengünstig herstellbar ist.
4 zeigt eine Draufsicht auf ein als Lagerscheibe mit Innenflansch vorgesehenes Werkstück. Um das Werkstück aus dem Flachbandstahl mittels Stanzen herauszuschneiden, wird vor dem Stanzen eine Prägung der Werkstückoberfläche im Stanzbereich vorgenommen. Die Prägung ist bei dem dargestellten Beispiel als Ringnut ausgebildet, wobei die Nutbreite die Prägfläche 2 definiert. Diese ist derart bemessen, dass sich der beim Stanzen bildende Grat 3.1 ungehindert ausbreiten kann, ohne die Werkstückaußengeometrie zu beeinflussen.

1: Flachbandstahl
1.1: Oberfläche
1.2: Oberfläche
2: Prägefläche
3: Schnittkante
3.1: Grat
3.2: Stanzausriss
3.3: Glattschnittanteil
3.4: Stanzeinzug
S: Stärke
E: Ebene

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 2519096 A1 [0003]

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Lagerscheibe, insbesondere einer Axial- oder Axialwinkelscheibe eines Axiallagers, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: – Bereitstellen eines Flachbandstahles (1), – Festlegen eines Stanzbereiches, – Prägen der Flachbandstahloberfläche im Stanzbereich, so dass der Flachbandstahl im Stanzbereich eine reduzierte Stärke S aufweist, wobei die Prägung auf einer Oberfläche (1.1) des Flachbandstahles vorgenommen wird, die bestimmend für die Außengeometrie des fertigen Bauteils ist, und – Stanzen des Flachbandstahles, wobei das Stanzwerkzeug von der Seite an den Flachbandstahl herangeführt wird, die der geprägten Oberfläche (1.1) abgewandt ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Prägen als Vorbehandlung der Flachbandstahloberfläche durchgeführt wird und zum Prägen ein separates Formwerkzeug eingesetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Flachbandstahloberfläche großflächiger als der eigentliche Stanzbereich geprägt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Stanzen das Werkstück poliert wird.
Lagerscheibe, insbesondere Axial- oder Axialwinkelscheibe eines Axiallagers, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Prägefläche (2) auf einer Oberfläche (1.1) aufweist, die bestimmend für die Außengeometrie der Lagerscheibe ist, wobei die Prägefläche gegenüber dieser Oberfläche abgesenkt ist und an eine mittels Stanzen hergestellte Schnittkante (3) angrenzt.
Lagerscheibe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mittels Stanzen hergestellte Schnittkante (3) in einen Grat (3.1) ausläuft, der die Prägefläche (2) begrenzt.
Lagerscheibe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Grat (3.1) zu einer Ebene E beabstandet ist, welche die Oberfläche (1.1) der Lagerscheibe definiert.
Lagerscheibe nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass sie mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4 hergestellt ist.