DE19503321A1

DE19503321A1 - Verfahren zur Herstellung eines Spinn- oder Zwirnringes und nach dem Verfahren hergestellter Spinn- oder Zwirnring

Info

Publication number: DE19503321A1
Application number: DE1995103321
Authority: DE
Inventors: Joerg Kaegi
Original assignee: Braecker AG
Current assignee: Braecker AG
Priority date: 1995-02-02
Filing date: 1995-02-02
Publication date: 1996-01-04

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstel lung eines Spinn- oder Zwirnringes nach Anspruch 1 sowie auf einen nach dem Verfahren hergestellten Spinn- oder Zwirnring.

Bekannte Verfahren zur Herstellung eines Spinn- oder Zwirn ringes, nachfolgend als Ring bezeichnet, bestehen in der Regel aus spanabhebenden Operationen. Als Werkstoffe dienen z. B. Rohrstangen aus Kugellager- oder Rohreinsatzstahl. Die einzelnen Bearbeitungsschritte dieser bekannten Verfahren sind:

- Drehen des Drehrohlings auf Mehrspindelautomaten bzw. CNC-Maschinen zur Formgebung des Ringes,
- Abstechen eines Drehrohlings,
- Schleifen oder Polieren des gehärteten bzw. vergüteten Ringes.

Diese Bearbeitungen, insbesondere das Drehen und Abstechen des vollen Rohlings auf die jeweilige Form, sind arbeits intensiv und umfassen mehrere Arbeitsgänge. Der Werkstoff anteil des bearbeiteten Ringes gegenüber dem Drehrohling ist verhältnismäßig klein, bzw. das abgetragene Spanvolumen groß. Dadurch sind die bekannten Verfahren relativ kostspielig und werkstoffintensiv.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines Spinn- oder Zwirnringes anzugeben, welches eine kostengünstige Herstellung erlaubt. Ferner soll ein nach dem Verfahren hergestellter Spinn- oder Zwirnring geschaf fen werden, der mindestens annähernd die gleichen oder bessere Eigenschaften wie ein nach bekannten Verfahren hergestellter Ring aufweist.

Der gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Ansprüche 1 und 12 gelöst.

Das erfindungsgemäße Verfahren bringt wesentliche Vorteile, indem im ersten Verfahrensabschnitt ein Ringrohling ohne Zerspanungsarbeit hergestellt wird. Im zweiten Verfah rensabschnitt wird dem Ringrohling durch Drehen lediglich die letzte Form gegeben. Es ist auch möglich, den Ring rohling spanlos derart vorzuformen, daß dieser ohne Dreh arbeit nur noch geschliffen zu werden braucht. Dadurch werden der Spananteil und die effektive Zerspanungsarbeit verkleinert. Das notwendige Rohmaterial kann aus günstigen Stahlsorten ausgewählt werden. Damit senken sich die Gesamtherstellungskosten wesentlich und können nahezu auf die Hälfte reduziert werden.

Bei der Verformung durch Stauchpressen ist das Volumen des Preßrohlings etwas größer als beim fertigen Preßteil. Dadurch erfährt das Material eine Verfestigung sowie einen optimalen Faserverlauf, insbesondere im Hinblick auf die Verschleißeigenschaften, und damit eine Verbesserung der Qualität. Deshalb können für die Herstellung der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren angefertigten Ringe auch weniger hochlegierte Stähle eingesetzt werden.

Nachfolgend soll das erfindungsgemäße Verfahren anhand einer Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigt:

Fig. 1 einen Blechrohling aus Bandstahl nach der ersten Bearbeitungsstufe,

Fig. 2 einen Vorrohling nach der zweiten Bearbeitungsstu fe durch Tiefziehen mit schematisch dargestellten Bearbeitungswerkzeugen,

Fig. 3 den tiefgezogenen Vorrohling mit ausgestanztem Bodenteil nach der dritten Bearbeitungsstufe,

Fig. 4 den Vorrohling nach der vierten Bearbeitungsstufe mit abgeschertem äußeren Rand,

Fig. 5 einen Ringrohling nach der fünften Bearbeitungs stufe durch Stauchpressen oder Rollen,

Fig. 6 einen fertig gedrehten Spinn- oder Zwirnring und

Fig. 7 ein Kombinationswerkzeug für die gleichzeitige Bearbeitung mehrerer Bearbeitungsstufen.

Der erste spanlose Arbeitsprozeß gemäß dem erfindungs gemäßen Verfahren im ersten Verfahrensabschnitt besteht darin, daß aus einem nicht dargestellten flächenförmigen Material Scheiben 1 ausgestanzt werden, wie es die Fig. 1 zeigt. Das flächenförmige Material kann zum Beispiel aus Stahlblech oder Bandstahl bestehen. Letzteres ist vorzuzie hen, da aus fabrikationstechnischen Gründen ein rationel lerer Arbeitsablauf erreicht werden kann. Beim Bandstahl kann es sich um einen unlegierten oder niedriglegierten Tiefziehbandstahl, z. B. der Sorte 20 Mn Cr5 handeln.

Die Scheibe 1 weist einen Durchmesser 2 und eine Dicke 3 auf, welche aus fabrikationstechnischen Gründen derart ausgewählt ist, daß für die Endformgebung kein unnötiges Material vorhanden ist. Damit kann der Zerspanungsabfall beim nachfolgenden Drehen bzw. Schleifen im zweiten Verfah rensabschnitt möglichst klein gehalten werden.

Der zweite spanlose Arbeitsprozeß im ersten Verfahrens abschnitt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt durch Tiefziehen der Scheibe 1 mit einem Tiefziehdorn 5 und einer Tiefziehmatrize 6. Dadurch entsteht ein becherförmi ger Rohling 4 gemäß der Fig. 2. Der Tiefziehdorn 5 hat einen Außendurchmesser 7 und die Tiefziehmatrize 6 einen Innendurchmesser 8. Die Tiefziehoperation wird in dem Zeitpunkt beendet, wie es die Fig. 2 zeigt. Dabei bleibt am becherförmigen Rohling 4 ein konischer Oberteil 14. Der Durchmesser 2 der Scheibe 1 verkleinert sich bis auf einen Durchmesser 9. Der becherförmige Rohling 4 weist eine innere Tiefe 10 bzw. eine äußere Höhe 11 auf. Die Dicke 3 der Scheibe 1 bleibt praktisch erhalten. Der becherförmige Rohling 4 besteht aus einem Boden 12, einem äußeren zylin derförmigen Mantelteil 13 und dem konischen Oberteil 14. Der Boden 12 ist aus fabrikationstechnischen Gründen leicht bombiert an der Unterfläche 15. Der Oberteil 14 weist an seinem äußeren Durchmesser 9 eine äußere Ringkante 16 auf. Eine weitere innere Ringkante 17 ist am Oberteil 14 vorhanden.

Der dritte spanlose Arbeitsprozeß der ersten Verfahrens stufe nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ist das Aus stanzen eines scheibenförmigen Bodenteiles 18 aus dem Boden 12 gemäß Fig. 3. Dabei entsteht ein Ring 19 mit einer Öffnung 20 deren Innendurchmesser mit 21 bezeichnet ist.

Durch das Ausstanzen des Bodenteiles 18 verringert sich die Gesamthöhe des Ringes 19 auf die äußere Höhe 22, da der bombierte Bodenteil 18 ausgeschnitten ist.

Ein weiterer vierter spanloser Arbeitsprozeß des ersten Verfahrensabschnitts gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren ist das Abscheren eines im Querschnitt dreieckförmigen Ringspanes 23 vom Oberteil 14. Dabei entsteht ein Preßroh ling 24. Am Oberteil 14 bildet sich eine Zylinderfläche 25 mit einem Außendurchmesser 26. Der dreieckförmige Quer schnitt des Ringspanes 23 ist durch die Ringkanten 16, 17 sowie einer weiteren Ringkante 27 als Eckpunkte gegeben. Die Ringkanten 16 und 27 begrenzen am Ringspan 23 eine zylindrische Innenfläche 28 die annähernd flächenmäßig der Zylinderfläche 25 entspricht. Der Preßrohling 24 weist eine gesamte Höhe 30 auf.

Der fünfte und letzte spanlose Arbeitsprozeß des ersten Verfahrensabschnitts gemäß dem Erfindungsgegenstand ist ein Preßvorgang, wobei der in Fig. 4 gezeigte Preßrohling 24 derart fließgepreßt oder gestaucht wird, daß der in Fig. 5 dargestellte Ringrohling 29 entsteht. Dabei ist der Innendurchmesser 21 gegenüber demjenigen in Fig. 3 prak tisch unverändert. Die ursprüngliche Höhe 30 des Preßroh lings 24 wird auf eine Höhe 31 zusammengepreßt. Die vor dieser Preß-Bearbeitungsoperation verfügbare Materialmenge des Preßrohlings 24 sollte mindestens annähernd der im Ringrohling 24 enthaltenen Menge entsprechen. Vorzugsweise wird aber eine etwas größere Menge gewählt, damit sich ein Stauchvorgang ergibt und damit eine Verfestigung des Mate rials. Dadurch können unlegierte oder niedriglegierte Stähle eingesetzt werden.

Anstelle der Bearbeitung des Ringrohlings nach Fig. 5 durch Drehen kann die Funktionspartie im Querschnitt auch T-för mig vorgeformt werden. Die Ringflanschform wird durch andere Oberflächen-Bearbeitungsverfahren, beispielsweise durch Glattschleifen, in den Endzustand gebracht.

Anstelle des Preßvorganges oder zusätzlich ist es auch möglich, den Ringrohling 29 durch Rollen herzustellen.

Die nächste, an sich als bekannt anzusehende Verfahrens stufe des zweiten Verfahrensabschnitts ist der Bearbei tungsschritt des Fertigdrehens, nämlich aus dem Ringrohling 29 einen Spinnring 32 zu drehen. Der Spinnring 32 ist in der Fig. 6 dargestellt.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sind im wesentlichen die Einsparungen beim Rohmaterial durch Verwendbarkeit von kostengünstigem Band- oder Blechmaterial sowie von arbeitsintensiven Bearbeitungsprozessen, wie Abstechen eines Rohrrohlings und Vordrehen eines Dreh rohlings. Die spanlosen Arbeitsprozesse können bei der Massenfertigung wesentlich schneller und rationeller ausgeführt werden. Es ist zudem möglich, Stanz-, Zieh- und Preßprozesse, die oben als Einzeloperationen beschrieben wurden, durch Kombination der Werkzeuge unmittelbar nacheinander oder sogar gleichzeitig vorzunehmen. Bei der letztgenannten Kombination ist das Wechseln der Werkstücke von einem auf das andere Werkzeug bzw. Bearbeitungsmaschine zwischen den einzelnen Operationen nicht mehr nötig.

So könnten beispielsweise die in den Fig. 2 bis 4 darge stellten Tiefzieh-, Ausstanz- bzw. Scherprozesse mit einem Folgewerkzeug 33 durchgeführt werden. Schematisch ist dies in der Fig. 7 dargestellt. Dabei ist das Werkstück, d. h. der Ring 19 in dem bereits in Fig. 3 dargestellten Arbeits prozeßzustand. Das Folgewerkzeug 33 besteht aus einem zweiteiligen Tiefziehwerkzeug 34 und einer Doppelmatrize 39. Das Tiefziehwerkzeug 34 beinhaltet einen äußeren Zieh dorn 35 in welchem ein zylinderförmiger Stanzstempel 36 axial verschiebbar gelagert ist. Der Stanzstempel 36 weist an seinem unteren Ende eine Kreisfläche 37 auf. Der Zieh dorn 35 endet auf einer Ebene 38. Als entsprechendes Gegen werkzeug bzw. Tiefziehmatrize dient die Doppelmatrize 39. Diese besteht aus einem Scherwerkzeug 40 und einer Form matrize 41. Diese sind auf nicht näher dargestellte Weise axial gegeneinander verschiebbar in der Zylinderfläche 42. Das Scherwerkzeug 40 ist mit einer Vertiefung 45 versehen deren Durchmesser 46 annähernd dem Durchmesser 2 der Blech scheibe 1 (in der Fig. 7 nicht dargestellt) entspricht. Vor dem Ziehprozeß sind der Ziehdorn 35 und der Stanzstempel 36 oberhalb der Fläche 47 angeordnet, so daß eine Blechscheibe 1 in die Vertiefung 45 eingelegt werden kann. Während des Tiefziehvorganges ist der Stanzstempel 36 derart in den Ziehdorn 35 eingezogen, daß seine Kreisfläche 37 in der Ebene 38 liegt.

Mit dieser Werkzeuganordnung läßt sich der Ziehvorgang bewerkstelligen, um einen becherförmigen Rohling 4 gemäß Fig. 2 herzustellen.

Während des Ziehprozesses stehen die Matrizenteile 40 und 41 in der in Fig. 7 dargestellten Weise einander gegenüber. Sie sind dabei fest in nicht dargestellter Weise mitein ander verbunden.

Beim Ziehprozeß wird das Blech mittels des Ziehdornes 35 über eine Ziehkante 48 gezogen. Beim nachfolgenden Stanz prozeß werden auf nicht näher dargestellte Weise die Werk zeuge 34, 40 und 41 gegeneinander zusammengekoppelt und dienen als Gegen-, bzw. Haltewerkzeug.

Der eigentliche Stanzprozeß erfolgt durch den Stanzstempel 36. Derselbe führt dabei eine Axialbewegung in Richtung des Pfeiles 43 aus. Die zusammengekoppelten Werkzeuge werden in der Stanzmaschine dabei festgehalten. Der Stanzstempel 36 erreicht nach dem Stanzprozeß die in der Fig. 7 dargestell te Stellung. Der Bodenteil 18 ist ausgestanzt.

Der nächste Prozeßschritt ist das Abscheren des Ringspanes 16. Dabei werden die Werkzeuge 34, 36 und 41 auf nicht näher dargestellte Weise zusammengekoppelt und halten den Ring 19 fest. Der Schervorgang erfolgt, indem dem Scher werkzeug 40 eine gegenüber der Formmatrize 41 axiale Bewe gung erteilt wird. Das Scherwerkzeug verschiebt sich in der Zylinderfläche 42 nach oben in Richtung des Pfeiles 44 und schert den Ringspan 16 ab.

Eine weitere Vereinfachung ist dadurch möglich, daß der Rohling nach dem Ausstanzen und Tiefziehen, insbesondere im Bereich der Läuferanlage, poliert wird. Das Polierverfahren kann dabei anstelle des Drehens und/oder Rundschleifens treten. Insbesondere müssen dabei die Kanten verrundet werden.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines Spinn- oder Zwirnringes (32) in mindestens zwei Verfahrensabschnitten, von denen der erste zur Bearbeitung eines Rohmaterials zu einem Ringrohling (29) und der zweite zur spanabheben den Endbearbeitung des Ringrohlings (29) zum Spinn- oder Zwirnring (32) dient, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Verfahrensabschnitt ausschließlich spanlose Arbeitsprozesse aufweist, bei dem aus einem flächen förmigen Rohmaterial der Ringrohling (29) gebildet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im ersten Verfahrensabschnitt aus einem Blech oder einem Tiefziehbandstahl als flächenförmiges Rohmaterial eine kreisrunde Scheibe (1) als Werkstück ausgestanzt und durch Tiefziehen zu einem becherförmigen Rohling (4) geformt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß aus dem becherförmigen Rohling (4) nach dem Tiefziehen durch Ausstanzen des Bodenteils (18) ein rohrförmiger Rohling (19) erzeugt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im ersten Verfahrensabschnitt aus einem Blech oder einem Tiefziehbandstahl als flächenförmiges Rohmaterial eine ringförmige Scheibe als Werkstück ausgestanzt und durch Tiefziehen zu einem mindestens annähernd rohr förmigen Rohling geformt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Rand des becherförmigen oder des rohrförmigen Rohlings (4) als Ringspan (23) abgeschert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im ersten Verfahrensabschnitt aus einem Blech oder einem Tiefziehbandstahl als flächenförmiges Rohmaterial in einem Arbeitsgang mittels eines kombinierten Folge werkzeuges (33) ein rohrförmiger Rohling hergestellt wird, indem eine kreisrunde Scheibe ausgestanzt, diese Scheibe zu einem becherförmigen Rohling tiefgezogen, aus diesem ein Bodenteil ausgestanzt und gegebenenfalls der äußere Rand abgeschert wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Rohling (19, 24) durch Stauchpressen zum Ringrohling (29) verdichtet wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Rohling (19, 24) durch Rollen zum Ringrohling (29) verdichtet wird.

9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringrohling (29) im zweiten Verfahrensabschnitt durch Drehen und/oder Rundschleifen zum Spinn- oder Zwirnring (32) bearbeitet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Spinn- oder Zwirnring (32) durch Einsatzhärten, Polieren und Brünieren fertiggestellt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringrohling (29) im zweiten Verfahrensabschnitt durch Polieren an seinen Kanten verrundet wird.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Spinn- oder Zwirnring (32) durch Einsatzhärten, und Brünieren fertiggestellt wird.

13. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als flächenförmiges Rohmaterial ein Tiefziehbandstahl der Sorte 20 Mn Cr5 verwendet wird.

14. Spinn- oder Zwirnring, hergestellt nach einem der vorstehenden Ansprüche.