DE10307534A1 - Verfahren zum Herstellen eines Rollenkörpers - Google Patents

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Roland Wiest
Friedrich Räuchle
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Raeuchle & Co KG GmbH
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Rauchle GmbH and Co KG
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21KMAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K1/00Making machine elements
    • B21K1/02Making machine elements balls, rolls, or rollers, e.g. for bearings
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21CMANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C23/00Extruding metal; Impact extrusion
    • B21C23/02Making uncoated products
    • B21C23/20Making uncoated products by backward extrusion

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Rollenkörpers, insbesondere für einen Rollenschlepphebel für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, einen Pumpe-Düse-Antrieb einer Brennkraftmaschine, Getriebeelemente und/oder Lagerelemente, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, wobei der Rollenkörper aus einem Werkstoff hergestellt wird, der einen C-Anteil von wenigstens 1% aufweist. Hierbei wird der Rollenkörper aus dem Werkstoff mittels Kaltfließpressen hergestellt.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Rollenkörpers, insbesondere für einen Rollenschlepphebel für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, einen Pumpe-Düse-Antrieb einer Brennkraftmaschine, Getriebeelemente und/oder Lagerelemente, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, wobei der Rollenkörper aus einem Werkstoff hergestellt wird, der einen C-Anteil von wenigstens 1 % aufweist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner einen Rollenkörper für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 6.
  • Rollen für Rollenschlepphebel für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine werden zum erzielen einer hohen Festigkeit beispielsweise aus 1000r6 hergestellt. Wegen des 1 %-Anteils von C in diesem Werkstoff für den Rollenschlepphebel wurde bisher davon ausgegangen, daß nur eine Herstellung mit spanabhebender Drehbearbeitung möglich ist. Diese Art der Herstellung macht jedoch den Rollenschlepphebel aufwendig und kostenintensiv. Durch einen geringen Schwefelanteil kommt es bei der spanabhebenden Bearbeitung zusätzlich zu einem ungünstigen Spanverhalten, bei dem unerwünschte Wirrspäne und Fließspäne entstehen. Dadurch ist die herkömmliche, spanabhebende Herstellung von Rollen mit hohen Werkzeug- und Ersatzteilkosten verbunden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der obengenannten Art bzgl. Kosten und Aufwand zu verbessern.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren der o.g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen und durch einen Rollenkörper der o.g. Art mit den in Anspruch 6 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Dazu ist es erfindungsgemäß vorgesehen, daß der Rollenkörper aus dem Werkstoff mittels Kaltfließpressen hergestellt wird.
  • Dies hat den Vorteil, daß einer erheblichen Kosteneinsparung, wobei der hergestellte Rollenkörper Eigenschaften beispielsweise bezüglich der Festigkeit aufweist, die im Vergleich zu Rollenkörpern, welche mit einem spanabhebenden Verfahren hergestellt sind, in überraschender Weise gleich oder verbessert sind.
  • Zweckmäßigerweise ist der Werkstoff ein Wälzlagerstahl, insbesondere 1000r6.
  • In einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfaßt das Verfahren folgende Schritte
    • (a) Abschneiden eines Zylinders vorbestimmter Länge von einem Rundprofil des Werkstoffes;
    • s(b) Kaltfließpressen des Zylinders in axialer Richtung, bis dieser in seiner axialen Länge um eine vorbestimmte Länge verkürzt ist, wobei gleichzeitig eine Eindrückung an wenigstens einem axialen Ende des Zylinders hergestellt wird;
    • (c) Napf-Rückwärts-Fließpressen des Zylinders zu einem Hohlzylinder mit einem Boden an einem axialen Ende des Hohlzylinders; und
    • (d) Ausbilden des Rollenkörpers durch Entfernen des Bodens.
  • In einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist nach Schritt (d) folgender zusätzlicher Schritt vorgesehen:
    • (e) Schleifen alle Laufflächen des Rollenkörpers.
  • Zweckmäßigerweise wird der Rollenkörper zwischen den Schritten (d) und (e) einer Wärmebehandlung unterzogen.
  • Weitere Merkmale, Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, sowie aus der nachstehenden Beschreibung der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen. Diese zeigen in
  • 1(a), (b) ein Zwischenprodukt des herzustellenden Rollenkörpers nach einem ersten Verfahrensschritt des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens in Seitenansicht und Aufsicht,
  • 2(a), (b) ein Zwischenprodukt des herzustellenden Rollenkörpers nach einem zweiten Verfahrensschritt des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens in Seitenansicht und Aufsicht,
  • 3(a), (b) ein Zwischenprodukt des herzustellenden Rollenkörpers nach einem dritten Verfahrensschritt des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens in Seitenansicht und Aufsicht,
  • 4(a), (b) ein Zwischenprodukt des herzustellenden Rollenkörpers nach einem vierten Verfahrensschritt des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens in Seitenansicht und Aufsicht,
  • 4(c) den aus dem Zwischenprodukt gemäß 4(a) und (b) ausgeschnittenen Boden in Aufsicht,
  • 5(a), (b) ein Endprodukt des herzustellenden Rollenkörpers nach einem fünften Verfahrensschritt des erfindungsgemäßen Herstellungsverfahrens in Seitenansicht und Aufsicht,
  • 6 eine schematische Schnittansicht einer Napf-Rückwärts-Fließpresse vor einem Kaltfließpressen eines Werkstückes und
  • 7 eine schematische Schnittansicht einer Napf-Rückwärts-Fließpresse nach einem Kaltfließpressen eines Werkstückes.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Rolle für einen Rollenschlepphebel aus 1000r6 mit einem C-Gehalt von 1% wird nachfolgend anhand der 1 bis 7 näher beschrieben. Die 1 bis 5 zeigen eine Fertigungsfolge der kaltfließgepreßten Rolle.
  • Zunächst wird von einem nicht dargestellten Rundprofil ein erster Vollzylinder 10 abgeschnitten, der aus 1(a) und (b) ersichtlich ist und ein erstes Zwischenprodukt darstellt.
  • Dieser erste Vollzylinder 10 wird in einem zweiten Verfahrensschritt an beiden axialen Enden zusammen gepreßt, so daß ein zweiter Vollzylinder 12 mit verringerter axialer Länge ausgebildet wird. Gleichzeitig wird an jedem axialen Ende des zweiten Vollzylinders 12 eine Eindrückung 14 ausgebildet.
  • Der zweite Vollzylinder 12, der ein zweites Zwischenprodukt dargestellt, wird nun in einem dritten Verfahrensschritt einem Napf-Rückwärts-Fließpressen unterzogen, wie in den 6 und 7 dargestellt. Hierbei wird der zweite Vollzylinder 12 in einer napfförmigen Ausnehmung 16 eines ersten Stempels 18 angeordnet (6) und ein zweiter Stempel 20, dessen Durchmesser kleiner ist als ein Durchmesser des zweiten Vollzylinders 12, drückt in ein axiales Ende des zweiten Vollzylinders 12. Eine Höhe der napfförmigen Ausnehmung 16 ist dabei größer als die axiale Länge des zweiten Vollzylinders 12. In diesem Verfahrensschritt wird eine Umformung in Form eines Kaltfließpressens durchgeführt und das Ergebnis ist aus 7 ersichtlich. Der zweite Stempel 20 verdrängt beim Umformen den Werkstoff aus der Mitte des zweiten Vollzylinders 12 nach außen, wobei ein Teil des Werkstoffes rückwärts am zweiten Stempel 20 vorbei aus der napfförmigen Ausnehmung 16 heraus fließt, und es wird ein Hohlzylinder 22 mit einem Boden 24 erzeugt, der als drittes Zwischenprodukt in 3(a) und (b) dargestellt ist. Der Durchmesser des zweiten Stempels 20 und der Durchmesser der napfförmigen Ausnehmung 16 bestimmen dabei die Maße der entstehenden Rolle.
  • In einem nachfolgenden vierten Verfahrensschritt wird der Boden 24 vom Hohlzylinder 22 entfernt, beispielsweise ausgestanzt oder ausgeschnitten, und es wird die Rolle 26 als viertes Zwischenprodukt ausgebildet, wie aus 4(a), (b) und (c) ersichtlich. Dieses vierte Zwischenprodukt 26 wird einer Wärmebehandlung unterzogen.
  • In einem nachfolgenden weiteren, fünften Bearbeitungsschritt werden alle Laufflächen der Rolle 26 ggf. in mehreren Schleifprozessen geschliffen und es wird dadurch das Endprodukt 28 fertiggestellt. Dieses ist, ggf. nach weiterer Nachbearbeitung von Kanten bzw. Reinigen, bereit zur Montage in einem Rollenschlepphebel für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine.
  • Alle Fasen der Rolle 28 sind verfahrensbedingt auf Kantenbrüche umgestellt. Das Längenmaß wird in der Toleranz von beispielsweise 0,1 auf 0,2 ausgeweitet, da das Fließen des Werkstoffes in Längsrichtung nicht genauer beeinflußbar ist. Dafür wird die Toleranz des Innendurchmessers der Rolle 28 durch eine genaue Fließstempelform im Vergleich zu einem Drehteil halbiert. Dies beeinflußt die Prozeßstabilität der nachfolgenden Schleifprozesse positiv. Die Form- und Lagetoleranzen werden aufgrund der nicht rotatorischen Bearbeitung gesondert ausgeführt.
  • Der Einsatz eines derart hergestellten Rollenkörpers aus dem Wälzlagerstahl 1000r6 kann auf alle Bereich ausgedehnt werden, in denen bisher spanend bearbeitete Rollenkörper eingesetzt wurden, so beispielsweise auf Pumpe-Düse-Antriebe oder auch diverse Getriebe- und Lagerelemente.

Claims (6)

  1. Verfahren zum Herstellen eines Rollenkörpers, insbesondere für einen Rollenschlepphebel für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, einen Pumpe-Düse-Antrieb einer Brennkraftmaschine, Getriebeelemente und/oder Lagerelemente, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, wobei der Rollenkörper aus einem Werkstoff hergestellt wird, der einen C-Anteil von wenigstens 1% aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Rollenkörper aus dem Werkstoff mittels Kaltfließpressen hergestellt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Werkstoff ein Wälzlagerstahl, insbesondere 1000r6, ist.
  3. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren folgende Schritte umfaßt, (a) Abschneiden eines Zylinders vorbestimmter Länge von einem Rundprofil des Werkstoffes; (b) Kaltfließpressen des Zylinders in axialer Richtung, bis dieser in seiner axialen Länge um eine vorbestimmte Länge verkürzt ist, wobei gleichzeitig eine Eindrückung an wenigstens einem axialen Ende des Zylinders hergestellt wird; (c) Napf-Rückwärts-Fließpressen des Zylinders zu einem Hohlzylinder mit einem Boden an einem axialen Ende des Hohlzylinders; und (d) Ausbilden des Rollenkörpers durch Entfernen des Bodens.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch, folgenden weiteren Schritt nach Schritt (d), (e) Schleifen alle Laufflächen des Rollenkörpers.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Rolle zwischen den Schritten (d) und (e) einer Wärmebehandlung unterzogen wird.
  6. Rolle, insbesondere für einen Rollenschlepphebel, für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, wobei die Rolle aus einem Werkstoff hergestellt ist, der einen C-Anteil von wenigstens 1% aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Rolle nach einem Verfahren gemäß wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt ist.
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