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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von zumindest zwei jeweils eine Durchbrechung aufweisenden Hohlkörpern sowie eine Vorrichtung zur Herstellung von zumindest zwei jeweils eine Durchbrechung aufweisenden Hohlkörpern aus einem umgeformten, topfförmigen Formteil.
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Aus der
DE 25 35 155 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung von zwei als Hohlkörper ausgebildeten Laufringen für Kugellager aus Stahlstäben bekannt. Die Stahlstäbe werden zunächst auf Verformungstemperatur erhitzt und dann in Abschnitte zerlegt, welche anschließend über eine Scheibenform in eine Topfform verpresst werden, worauf zunächst der Boden des Topfes entfernt wird und anschließend die beiden Stufen des verbleibenden Hohlzylinders voneinander getrennt werden, wobei die getrennten Stufen des Hohlzylinders die beiden Hohlkörper bzw. Laufringe des Kugellagers bilden. Für das Verfahren werden jeweils eine Vorrichtung zum Schneiden der Stahlstäbe in einzelne Abschnitte, eine Pressvorrichtung für das Verformen der jeweiligen Abschnitte, eine weitere Vorrichtung zum Formen der Abschnitte in die erforderliche Topfform, eine Stanzvorrichtung zum Ausstanzen des Bodens der Topfform und außerdem eine Schneidvorrichtung zum Trennen des abgestuften Hohlzylinders in die beiden Laufringe bzw. Hohlkörper benötigt.
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Weiterhin ist aus der
DE 38 27 985 A1 eine Großteilstufenpresse zum Fertigen von großflächigen Doppelteilen und aus der
DE 199 58 846 A1 ein Verfahren zum Herstellen von länglichen Gesenkschmiedestücken auf einer mehrere Stufen aufweisenden Schmiedpresse bekannt.
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Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein vereinfachtes Verfahren sowie eine verbesserte Vorrichtung zur Herstellung von zumindest zwei jeweils eine Durchbrechung aufweisenden Hohlkörpern zur Verfügung zu stellen.
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Die erstgenannte Aufgabe wird gelöst mit einem Verfahren gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Die Unteransprüche 2 bis 8 betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Erfindungsgemäß ist also ein Verfahren zur Herstellung von zumindest zwei jeweils eine Durchbrechung aufweisenden Hohlkörpern auf einer mehrstufigen Presse vorgesehen, bei welchem zunächst ein Halbzeug auf eine Verformungstemperatur erhitzt und dann in einem oder mehreren aufeinanderfolgenden Umformschritten in ein topfförmiges Formteil umgeformt wird, welches einen Bodenabschnitt und die beiden jeweils unterschiedliche Durchmesser aufweisenden Hohlkörper umfasst, die konzentrisch und stufenförmig angeordnet und durch einen im Wesentlichen quer zu einer Mittelachse des Formteils angeordneten, ringförmigen Steg miteinander verbunden sind, und bei welchem anschließend der Bodenabschnitt des Formteils entfernt wird und die Hohlkörper jeweils durch axial gerichtete Scherkräfte von dem ringförmigen Steg getrennt werden, wobei die Entfernung des Bodenabschnitts von dem Formteil und das Trennen der Hohlkörper von dem ringförmigen Steg in einer einzigen Stufe der mehrstufigen Presse erfolgt. Durch das erfindungsgemäße Verfahren können insgesamt vier Bauteile, nämlich die beiden Hohlkörper mit unterschiedlichen Durchmessern, der ringförmige Steg und der als Butzen ausgebildete Bodenabschnitt, in einer einzigen Presse hergestellt werden. Dadurch, dass sämtliche Schneid- bzw. Schervorgänge in einer einzigen Stufe der Presse durchgeführt werden, stehen die anderen Stufen der Presse für vorgelagerte Umformprozesse zur Verfügung. Hierdurch kann ein Formteil mit auf den nachfolgenden Scherprozess abgestimmten Geometrien zur Verfügung gestellt und die Scherstufe entsprechend entlastet werden. Weiterhin wird durch die Ausbildung der Presse mit mehreren Stufen ein in sich geschachteltes Folgewerkzeug zur Verfügung gestellt, mittels welchem während eines einzigen Pressenhubes unterschiedliche Umform- oder Schneidprozesse in den benachbarten Stufen der Presse durchgeführt werden können. Hierdurch wird ein wirtschaftliches Verfahren zur Herstellung von mehreren Bauteilen aus einem einstückigen, topfförmigen Formteil zur Verfügung gestellt.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auch dadurch erreicht, dass der Bodenabschnitt im Hohlkörper mit dem kleineren Durchmesser durch einen sich Richtung der Mittelachse des Formteils bewegenden Stanzstempel und eine zugeordnete Stanzmatrize entfernt wird und dass der Hohlkörper mit dem kleineren Durchmesser und der Hohlkörper mit dem größeren Durchmesser durch einen koaxial zu dem Stanzstempel angeordneten, hülsenförmigen Trennstempel jeweils von dem ringförmigen Steg getrennt werden. Durch die entsprechende platzsparende konzentrische Anordnung der beiden Stempel und die geometrische Ausgestaltung des Formteils wird ermöglicht, dass in einer einzigen Stufe der Presse einerseits die beiden Hohlkörper von dem ringförmigen Steg getrennt werden können und zusätzlich auch dem Bodenabschnitt aus der Formteil ausgestanzt werden kann.
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Es erweist sich als besonders vorteilhaft, wenn der Stanzstempel vor der Entfernung des Bodenabschnitts in eine napfförmige Ausnehmung des kleineren Hohlkörpers eingreift und der hülsenförmige Trennstempel vor dem Trennen der beiden Hohlkörper von dem ringförmigen Steg in eine ringförmige konzentrisch angeordnete Nut zwischen den beiden Hohlkörpern eingreift. Durch die entsprechende geometrische Ausgestaltung bzw. Umformung des Formteils in den vorgelagerten Umformstufen kann die Materialdicke in den Scherbereichen reduziert und somit die Scherstufe entsprechend entlastet werden.
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Weiterhin hat es sich als besonders zweckmäßig erwiesen, wenn das Trennen des Hohlkörpers mit dem größeren Durchmesser von dem ringförmigen Steg durch eine erste Schneide des Trennstempels und das Trennen des kleinen Hohlkörpers von dem ringförmigen Steg durch eine zweite Schneide des Trennstempels durchgeführt wird. Hierdurch werden mit einem einzigen Hub des Trennstempels beide Hohlkörper zeitgleich jeweils von dem ringförmigen Steg getrennt und entgratet.
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Eine andere, besonders vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird auch dadurch geschaffen, dass der kleine Hohlkörper während der Relativbewegung zwischen dem Trennstempel und dem Formteil zumindest teilweise in eine Aussparung zwischen dem Trennstempel und dem Stanzstempel eintaucht. Hierdurch wird gewährleistet, dass der hülsenförmige Trennstempel in die konzentrische Nut zwischen den beiden Hohlkörpern eingreifen kann. Bei einem Rückhub des Stempels nach dem Trennvorgang verbleibt der kleine Hohlkörper zunächst in der Aussparung und wird erst bei Erreichen der Ausgangsstellung des Stempels durch einen zugeordneten Auswerfer aus der Aussparung ausgestoßen.
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Ein besonders wirtschaftliches Verfahren wird auch dadurch zur Verfügung gestellt, dass das Trennen der beiden Hohlkörper von dem ringförmigen Steg sowie das Entfernen des Bodenabschnitts von dem topfförmigen Formteil während eines einzigen Hubes der Mehrstufenpresse erfolgt.
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Nach dem Trennen der Hohlkörper von dem ringförmigen Steg wird die Presse in die Ausgangsstellung zurückgeführt und die beiden Hohlkörper werden bei dem Rückhub von dem Trennstempel und dem Stanzstempel mitgenommen. Außerdem wird der ringförmige Steg von der Stanzmatrize ausgestoßen. Der aus dem kleinen Hohlkörper ausgestanzte Butzen bzw. Bodenabschnitt wird bereits kurz nach dem Stanzvorgang durch eine Durchbrechung in der Stanzmatrize entfernt.
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Die zweitgenannte Aufgabe wird gelöst mit einer Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 9. Die Unteransprüche 10 bis 12 betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Erfindungsgemäß ist also eine Vorrichtung zur Herstellung von zumindest zwei jeweils eine Durchbrechung aufweisenden Hohlkörpern aus einem umgeformten topfförmigen Formteil vorgesehen, welches einen Bodenabschnitt und die beiden jeweils unterschiedliche Durchmesser aufweisenden Hohlkörper umfasst, die konzentrisch und stufenförmig angeordnet sowie durch einen im Wesentlichen quer zu einer Mittelachse des Formteils angeordneten, ringförmigen Steg miteinander verbunden sind, wobei die Vorrichtung einen Stanzstempel und einen koaxial zum Stanzstempel angeordneten, hülsenförmigen Trennstempel aufweist und wobei der Formkörper derart angeordnet ist, dass der Bodenabschnitt des Formteils durch eine Relativbewegung zwischen dem Stanzstempel und einer zugeordneten Stempelmatrize entfernbar ist und dass die beiden Hohlkörper durch eine Relativbewegung zwischen dem hülsenförmigen Trennstempel und dem Formkörper gleichzeitig jeweils von dem ringförmigen Steg trennbar sind. Hierdurch wird eine Vorrichtung zur Verfügung gestellt, mittels welcher mit einem einzigen Stempelhub ein einstückiges, vorgeformtes Formteil in insgesamt vier Bauteile, nämlich zwei Hohlkörper, ein Ringelement (Steg) und ein Butzen (Bodenabschnitt), trennbar ist. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des hülsenförmigen Trennstempels werden beide Hohlkörper zeitgleich von dem die Hohlkörper verbindenden, ringförmigen Steg getrennt. Während des Stempelhubs wird auch der Butzen aus dem kleinen Hohlkörper durch den Stanzstempel ausgestanzt.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung wird auch dadurch geschaffen, dass eine Zentriermatrize zur Aufnahme des Formteils vorgesehen ist. Hierdurch wird das Formteil bzw. die beiden Hohlkörper relativ zum Stanzstempel bzw. zum Trennstempel und der Stanzmatrize positioniert und fixiert.
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Ein weiteres erfindungsgemäßes Merkmal besteht darin, dass der hülsenförmige Trennstempel eine erste Schneide zum Trennen des größeren Hohlkörpers von dem ringförmigen Steg und eine zweite Schneide zum Trennen des kleinere Hohlkörpers von dem ringförmigen Steg aufweist. Durch die zweischneidige Ausbildung des Trennstempels mit jeweils einer Schneide zum Trennen der Verbindung der Hohlkörper mit dem ringförmigen Steg können mit einem einzigen Hub des Trennstempels beide Hohlkörper zeitgleich von dem ringförmigen Steg getrennt und entgratet werden.
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Weiterhin ist in einer zweckmäßigen Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass ein Innendurchmesser des hülsenförmigen Trennstempels größer ist als ein Außendurchmesser des kleineren Hohlkörpers und ein Außendurchmesser des hülsenförmigen Trennstempels kleiner ist als ein Innendurchmesser des größeren Hohlkörpers. Durch diese Ausgestaltung des Trennstempels wird erreicht, dass der kleinere Hohlkörper während des Trennvorgangs der Hohlkörper von dem ringförmigen Steg in den vom Trennstempel und vom Stanzstempel begrenzten Raum eintauchen kann. Gleichzeitig wird nach dem Trennen der Hohlkörper von dem Steg bei einem Rückhub des Stempels der kleine Hohlkörper von der Innenwandfläche des Trennstempels und der größere Hohlkörper von der Außenwandfläche des Trennstempel klemmend gehalten, sodass die Hohlkörper bei einem Rückhub von dem Trennstempel mitgenommen werden.
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Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in
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1a bis 1d verschiedene Darstellungen eines mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens umgeformten Formteils in den einzelnen Stufen einer mehrstufigen Presse;
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2 eine geschnittene Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einem vorderen Totpunkt;
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3 bis 8 Darstellungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung während des Scherprozesses in einer zeitlichen Abfolge.
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Die 1a bis 1d zeigen verschiedene Darstellungen zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Herstellung von zumindest zwei jeweils eine Durchbrechung 1, 2 aufweisenden Hohlkörpern 3, 4. In den ersten drei Stufen einer schematisch angedeuteten mehrstufigen Presse wird ein in 1a in gestrichelten Linien dargestelltes zylindrisches Halbzeug 5, welches zuvor auf seine Verformungstemperatur erhitzt worden ist, in ein in 1c dargestelltes Formteil 6 geschmiedet bzw. umgeformt.
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Das einstückige und topfförmige Formteil 6 weist die beiden konzentrisch und stufenförmig angeordneten Hohlkörper 3, 4 auf, welche jeweils unterschiedliche Durchmesser d1, d2 haben und durch einen quer zu einer Mittelachse 7 des Formteils 6 angeordneten, ringförmigen Steg 8 miteinander verbunden sind. Der kleine Hohlkörper 3 weist einen eine napfförmige Ausnehmung 9 verschließenden Bodenabschnitt 10 auf. Weiterhin weist das Formteil 6 zwischen den beiden Holkörpern 3, 4 im Bereich des Steges 8 eine konzentrisch zur Mittelachse 7 angeordnete, ringförmige Nut 11 auf.
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Nachdem die Umformung des Formteils 6 in den ersten drei Stufen abgeschlossen ist, wird das Formteil 6 in einer als Scherstufe ausgebildeten vierten Stufe in die in 1d dargestellten Einzelteile zerlegt. Bei den Einzelteilen handelt es sich um den eine Durchbrechung 1 aufweisenden kleinen Hohlkörper 3, beispielsweise eine Kugelnabe, den eine Durchbrechung 2 aufweisenden großen Hohlkörper 4, beispielsweise ein Gelenkstück, sowie den als Ring ausgebildeten Steg 8 und den als Butzen ausgebildeten Bodenabschnitt 10.
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2 zeigt die als Scherstufe ausgebildete Vorrichtung 12 in einem vorderen Totpunkt. Nach der Anordnung des Formteils in einer Zentriermatrize 13 wurde der in 2 nicht dargestellte Bodenabschnitt 10 bzw. Butzen aus dem kleinen Hohlkörper 3 durch einen Stanzstempel 14 und eine zugeordnete Stanzmatrize 15 ausgestanzt. Außerdem wurde der ringförmige Steg 8 durch einen koaxial zum Stanzstempel 14 angeordneten hülsenförmigen Trennstempel 16 jeweils von den beiden Hohlkörpern 3, 4 getrennt. In der dargestellten Endposition ist der kleine Hohlkörper 3 in einer Aussparung 17 zwischen dem Stanzstempel 14 und dem Trennstempel 16 angeordnet, während der große Hohlkörper 4 weiterhin in der Zentriermatrize 13 angeordnet ist.
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Die 3 bis 8 zeigen die unterschiedlichen Stellungen der Vorrichtung 12 während des Zerlegens des Formteils 6 in seine vier Einzelteile.
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3 zeigt das in der Zentriermatrize 13 angeordnete Formteil 6 kurz vor dem Ausstanzen des Bodenabschnitts 10 aus dem Formteil 6 bzw. aus dem kleinen Hohlkörper 3. Der Stanzstempel 14 befindet sich bereits in der napfförmigen Ausnehmung 9 im kleinen Hohlkörper 3, während der Trennstempel 16 sich ebenfalls bereits in der ringförmigen Nut 11 zwischen den beiden Hohlkörpern 3, 4 befindet. Die am kleinen Hohlkörper 3 anliegende Stanzmatrize 15 verbleibt in der in 3 dargestellten Stellung bis zur Beendigung des Stanzvorgangs.
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Während der Stanzstempel 14 den Bodenabschnitt 10 ausstanzt, beginnt der Trennstempel 16 seinen Schnitt entlang der Kontur des kleinen Hohlkörpers 3 und schiebt das Formteil 6 bzw. den großen Hohlkörper 4 tiefer in die Zentriermatrize 13 (4). Zu dem in 5 dargestellten Zeitpunkt sind alle drei Schneiden, nämlich die Schneide 18 des Stanzstempels 14 und die beiden Schneiden 19, 20 des Trennstempels 16 im Eingriff. 6 zeigt den Prozess zum Zeitpunkt der Beendigung des Scherprozesses. Der ringförmige Steg 8 ist von beiden Hohlkörpern 3, 4 vollständig getrennt, der nicht dargstellte Bodenabschnitt 10 wurde aus dem kleinen Hohlkörper 3 ausgestanzt und durch eine Durchbrechung 21 in der Stanzmatrize 15 entfernt. 7 zeigt die Vorrichtung 12 in dem vorderen Totpunkt, in welchem sich alle Werkzeuge in ihrer jeweiligen Endposition befinden.
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Beim anschließenden Rückhub (8) wird der kleine Hohlkörper 3 und der große Hohlkörper 4 von dem Trennstempel 16 bzw. von dem Stanzstempel 14 mitgenommen. Der kleine Hohlkörper 3 ist klemmend in der von dem Trennstempel 16 und dem Stanzstempel 14 gebildeten Aussparung 17 fixiert, während der große Hohlkörper 4 klemmend auf einer Außenwandfläche 22 des Trennstempels 16 gehalten wird. Der Außendurchmesser d1 des kleinen Hohlkörpers 3 ist kleiner als der Innendurchmesser d3 des Trennstempels 16 und der Außendurchmesser d4 des Trennstempels 16 ist kleiner als der Innendurchmesser d5 des großen Hohlkörpers 4. Der kleine Hohlkörper 3 wird anschließend durch einen koaxial zum Stanzstempel 14 angeordneten Auswerfer 23 aus der Aussparung 17 gedrückt, während der große Hohlkörper 4 durch eine den Trennstempel 16 zumindest abschnittsweise umgebende Abstreiferplatte 24 von der Außenwandfläche 22 des Trennstempels 16 abgezogen wird. Außerdem wird der ringförmige Steg 8 von der Stanzmatrize 15 ausgestoßen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 2535155 A1 [0002]
- DE 3827985 A1 [0003]
- DE 19958846 A1 [0003]
