DE3034951A1 - Verfahren zum spanlosen herstellen einer lagerbuechse - Google Patents

Verfahren zum spanlosen herstellen einer lagerbuechse

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Description

SKF KUGELLAGERFABRIKEN GMBH Schweinfurt, 16.9.1980
DE 80 052 DE TPA/vh.hb
Verfahren zum spanlosen Herstellen einer Lagerbüchse
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum spanlosen Herstellen einer Lagerbüchse, insbesondere für die Lagerung von Zapfen in Kreuzgelenken, bei dem ein zylindrischer Hülsenabschnitt und ein diesen einseitig abschließender Bodenabschnitt sowie eine zwischen der Mantelfläche des Hülsenabschnitts und der Außenfläche des Bodenabschnitts gebildete Umfangskante mit äußerst kleinem QuerschnittsradLus in einer Matrize angeformt wird.
.Es ist ein Verfahren der genannten Art bekannt, bei dem zunächst ein Rohling mit im wesentlichen ebenem Bodenabschnitt hergestellt wird, welcher anschließend an seinem äußeren Rand in die radiale Richtung umgeformt wird (DE-OS 1 575 502) . Dieses bekannte Verfahren hat den Nachteil, daß der Werkstoff der Lagerbüchse an ihrem Rand, insbesondere am Übergang zwischen der Mantelfläche des Hülsenabschnitts und der Außenfläche des Bodenabschnitts, ungleichmäßig fließt, weil die Werkzeuge
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(Zieh- und Gegenstempel) infolge unvermeidlicher kleiner Führungs- und Formfehler in der Matrize gegenseitig versetzt am Umfang angreifen. Besonders kritisch ist dieses ungleichmäßige Fließen des Werkstoffes, wenn am Obergang zwischen der Mantelfläche des Hülsenabschnitts und der Außenfläche des Bodenabschnitts eine scharfe Umfangskante, . die bei Lagerbüchsen für die Lagerung von Zapfen in Kreuzgelenken verlangt wird, angeformt werden soll. Es entstehen beim bekannten Verfahren im Bereich der Umfangskante schädliche Eigenspannungen, Anrisse .und Wellen ("Apfelsinenhaüt"), welche die Festkeit der Lagerbüchse beeinträchtigen. Diese Schäden und Unregelmäßigkeiten im Werkstoff der Lagerbüchse können schließlich zum Bruch der Wandung der Lagerbüchse führen, wenn diese zum Beispiel durch die auf dem Bodenabschnitt der Lagerbüchse sich axial abstützende Stirnfläche des Zapfens eines Kreuzgelenkes axial belastet wird und im Bereich des Übergangs zwischen dftr Mantelfläche des Hülsenabschnitts und der Außenfläche des Bodenabschnitts' Stütz- und Biegekräfte überträgt.
Der in Anspruch 1 gekennzeichneten Erfindung liegt die · Aufgabe zugrunde, .ein Verfahren zum spanlosen Herstellen einer Lagerbüchse der genannten Gattung zu schaffen, mit welchem die Lagerbüchse trotz Anformen einer- Umfangskante mit äußerst kleinem Querschnittsradius mit großer Festigkeit und Genauigkeit, und zwar auf wirtschaftliche Art und Weise, hergestellt werden kann.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird erreicht, daß beim Plandrücken des Bodenabschnitts immer zentrisch, nämlich an der zentrischen Spitze des Bodenabschnitts, angegriffen wird. Infolgedessen werden die im Bodenabschnitt wirkenden Stauch- und Biegekräfte gleichmäßig
— 5 —
nach außen zur Umfangskante des Rohlings geleitet. Es erfolgt ein gleichmäßiges Fließen des Werkstoffs im Bereich der umfangskante zwischen der Mantelfläche des Hülsenabschnitts und der Außenfläche des Bodenabschnitts zur BiI-dung einer relativ scharfen, rißfreien umfangskante. Dieses gleichmäßige Werkstoff-Fließen wird auch dann nicht gestört, wenn zwischen dem an der Spitze des Bodenabschnitts und dem im Bereich der Umfangskante gegenseitig andrückenden Werkzeugen, z. B. durch Führungs- · spiel von Preß- und Gegenhaltestempel, unvermeidliche kleine radiale Versetzungen oder Schiefstellungen vor- ■ handen sind.
Beim Kaltformen der Umfangskante werden im Werkstoff relativ kleine Eigenspannungen induziert, denn beim Stauchen treten nur geringe Relativbewegungen zwischen dem Werkstoff des Rohlings und den Andrückflächen der Werkzeuge auf. Die Reibungskräfte und die resultierenden Betätigungskräfte an den Werkzeugen sind deshalb klein, so daß sich eine vorteilhaft lange Gebrauchsdauer (Standzeit) der Werkzeuge ergibt.
Falls noch kleine Eigenspannungen im Bereich der Umfangskante auftreten, so sind diese wegen des konzentrischen Fließens des Werkstoffs im Bereich der Umfangskante auch bei großen Lagerbüchsen rotationssymmetrisch verteilt. Daher ergibt sich keine Ovalverformung der Lagerbüchse, wenn diese aus der stützenden Matrize herausgenommen wird. Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Lagerbüchse besitzt also auch eine hohe Formgenauigkeit.
Vorteilhafte weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Mit der Maßnahme nach Anspruch 2 wird erreicht, daß der fließende Werkstoff der Wandung des Bodenabschnitts beim Plandrücken der zentrischen Spitze an einer" ringförmigen Zone eines gegenhaltenden Werkzeugs konzentrisch gestützt ist und in dieser Zone am gegenhaltenden Werkzeug rotationssymmetrisch zur Umfangskante in den ringförmigen Raum zwischen der Umfangskante des Rohlings und dem ge-' genhaltenden Werkzeug hineingeleitet" wird und diesen Raum gleichmäßig und vollständig ausfüllt.
Anspruch 3 weist auf eine Maßnahme hin, den Rohling mit wirtschaftlichen Werkzeugen herstellen zu können, die eine einfache geometrische Form aufweisen.
Weitere, die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens verbessernde Maßnahmen sind in den Ansprüchen 4 und 5 gekennzeichnet.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird in der nachfolgenden Beschreibung zusammen mit den schematischen Darstellungen ■ in den Zeichnungen näher erläutert. ·
'Es zeigen:
Figur 1 einen Querschnitt durch einen in einer Matrize sitzenden geformten Rohling vor dem Plandrücken der zentrischen Spitze des Bodenabschnitts
Figur 2 einen Querschnitt durch eine Lagerbüchse in der Matrize nach dem Plandrücken der zentrischen Spitze des Bodenabschnitts des in Figur 1 dar
gestellten Rohlings und .
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Figur 3 einen Querschnitt durch eine abgeänderte Lagerbüchse in der Matrize nach dem Plandrücken der zentrischen Spitze des Bodenabschnitts des in Figur 1 dargestellten Rohlings.
In Figur 1 ist der Rohling 1 in einer Matrize 2 mit dem Preßstempel 3 und dem Gegenhaltestempel 4 gezeigt. Der Rohling 1 ist ausgehend von einem bandförmigen Werkstoff, z. B. Stahlblech, in an sich bekannter Weise spanlos geformt, so daß dieser einen Hülsenabschnitt 5 und einen diesen einseitig abschließenden Bodenabschnitt
6 aufweist. Der Bodenabschnitt 6 des Rohlings 1 verläuft stetig, also ohne Knicke und Stufen, axial nach innen, und zwar zu einer zentrischen, in den Hülsenabschnitt 5 axial hineinragenden Spitze 7.
Im vorliegenden Fall ist ein kegelig, axial nach innen gedrückter Bodenabschnitt 6 gebildet. Die zentrische Spitze 7 des Bodenabschnitts 6 ist mit einer Rundung 8 geformt.
Die zwischen der Mantelfläche des Hülsenabschnitts 5 und der Außenfläche des kegeligen Bodenabschnitts 6 vorhandenen ümfangskante 9 ist verhältnismäßig stark gerundet.
Im anschließenden Arbeitsgang wird die zentrische Spitze
7 des Bodenabschnitts 6 des Rohlings 1 in der Matrize 2 durch den Preßstempel 3, welcher eine ebene Stirnfläche 10 aufweist, plangedrückt. Dabei wird auf der Außenfläche des Bodenabschnitts 6 im Bereich der Ümfangskante 9 gegengehalten.
Die Stirnfläche des Gegenhaitestempels 4 weist an ihrem äußeren Rand einen ringförmigen in einer Radialebene liegenden Flächenabschnitt 11 zum Anformen der in Figur 2 und 3 gezeigten ümfangskante 12 mit äußerst kleinem Querschnittsradius auf. Radial nach innen daran anschließend besitzt die Stirnfläche des Gegenhaitestempeis 4 einen zentrischen kegelstumpfförmigen Vorsprung 13, welcher beim Plandrücken der zentrischen Spitze 7 des Rohlings lan einer ringförmigen Zone 14 des Bodenabschnitts 6 in der Nähe der ümfangskante 9 gegenhält, so daß der Werkstoff während des Plandrückens der Spitze 7 von innen an der. Zone 14 in den ringförmigen Raum zwischen der runden ümfangskante 9 und dem Flächenabschnitt
11 hineingeleitet wird und diesen schließlich vollständig ausfüllt.
Beim Plandrücken der zentrischen Spitze 7 des Bodenabschnitts 6 wird also im wesentlichen durch Radial-nach- . außen-Stauchen des Bodenabschnitts 6 die ümfangskante
12 mit äußerst kleinem Querschnittsradius angeformt.
In Figur 2 ist die nach dem Plandrücken der zentrischen· Spitze 7 des Bodenabschnitts 6 des Rohlings 1 spanlos " hergestellte Lagerbüchse 15 dargestellt." Die Außenfläche des Bodenabschnitts 16 hat sich- der Querschnittsform des ebenen Abschnittes 11 des Gegenhaitestempels 4 vollständig angepaßt. Dabei ist zwischen der Mantelflä-• ehe des Hülsenabschnitts 5 und der Außenfläche' des Bodenabschnitts 16 eine mit äußerst kleinem Querschnittsradius versehene (scharfkantige) Ümfangskante 12 angeformt.
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Die ebene Stirnfläche 10 des Preßstempels 3 hat im vorliegenden, in Figur 2 dargestellten Fall, die zentrische Spitze 7 des Rohlings 1 lediglich im zentrischen Teil der Innenfläche des Bodenabschnitts 16 von innen plangedrückt, so daß im Bereich der Umfangskante 12 ein ringförmiger freier Raum 17 zwischen dieser Innenfläche und der ebenen Stirnfläche 10 des Preßstempels 3 verbleibt, in welchen entsprechend dem Preßhub und dem veränderlichen Volumen des plangedrückten Bodenabschnitts 16 mehr oder weniger Wtsrkstoff fließen kann.
■ In Figur 3 ist eine Lagerbüchse 18 dargestellt, welche nach dem Plandrücken der Spitze 7 des in Figur 1 gezeigten Rohlings 1 eine bis zum Hülsenabschnitt 5 durchgehende, vom Preßstempel 3 angeformte ebene Innenfläche 19 des Bodenabschnitts 20 aufweist.
Beim Plandrücken der Spitze 7 des Bodenabschnitts 20 wird der ursprünglich vorhandene zentrisch gelegene Zwischenraum 21 zwischen dem Bodenabschnitt 6 des Rohlings 1 und dem Gegenhaltestempel 4 (Figur 1) verkleinert, so daß nach dem Plandrücken der in Figur 3 eingezeichnete relativ schmale Zwischenraum 22 verbleibt. Etwaiger überschüssiger Werkstoff des Bodenabschnitts 6 wird beim Plandrücken in diesem Zwischenraum 22 hineingedrückt.
Das erfindungsgemäße und oben näher beschriebene Verfahren zum spanlosen Herstellen einer Lagerbuchse kann im Rahmen des Erfindungsgedankens abgeändert werden.
Vorteilhafterweise wird das Plandrücken der zentrischen Spitze des Bodenabschnitts mit einem Fertigabstrecken des Hülsenabschnitts des Rohlings verbunden, wobei der
- 10 -
• ♦ «· «β- α«
Werkstoff des radial nach außen gestauchten Bodenabschnitts des Rohlings in den Spalt zwischen der Matrize und dem Preßstempel hineingedrückt und abgestreckt wird.
Außerdem braucht beim Formen des Rohlings der mit einer zentrischen Spitze zu bildende Bodenabschnitt nicht kegelig ausgebildet zu werden, vielmehr kann der Bodenabschnitt des Rohlings bei diesem Formen" axial nach innen eingedrückt werden, so daß dieser zur Spitze hin stetig gewölbt verläuft. Die Innenfläche des gewölbten Bodenabschnitts .kann dann konvex oder konkav gewölbt sein, je nach dem gewünschten Stauchungsgrad und dem Fließvermögen des' Werkstoffs der vorliegenden Lagerbüchse.

Claims (5)

  1. SKF KUGELLAGERFÄBRIKEN GMBH Schweinfurt, 15.9.1980
    DE 80 052 DE TPA/vh.hb
    Verfahren zum spanlosen Herstellen einer Lagerbüchse
    Patentansprüche
    Verfahren zum «panic-sen Herstellen einer Lagerbüchse, insbesondere für die Lagerung .von Zapfen in Kreuzgelenken, bei dem ein zylindrischer Hülsenabschnitt und ein diesen einseitig abschliessender ■ Bodenab'ichnitt sowie eine zwischen der Mantelfläche des Hülsenabschnitts und der Außenfläche des Bodenabschnitts gebildete Umfangskante mit äußerst kleinem Querschnittsradius in einer Matrize angeformt wird, gekennzeichnet, durch folgende Verfahrensschritte
    - Formen eines Rohlings mit einem Hülsenabschnitt und einem diesen einseitig abschließenden, axial nach innen zu einer zentrischen Spitze stetig verlaufenden Bodenabschnitt und
    - Plandrücken von innen zumindest der"zentrischen Spitze des Bodenabschnitts mit Gegenhalten und entsprechendem Stauchpressen an der Außenfläche des Bodenabschnitts im Bereich der Umfangskante zwischen der Mantelfläche des Hülsenabschnitts und der Außenfläche des Bodenabschnitts.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1/. dadurch gekennzeichnet, daJ8 beim Plandrücken der zentrischen Spitze des Rohlings an einer ringförmigen Zone des Bodenabschnitts in der Nähe der ürafangskante gegengehalten wird.
  3. 3. · Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Formen des Rohlings ein kegelig axial nach innen gedrückter, mit einer zentrischen Kegelspitze versehener Bodenabschn; tt gebildet wird.
  4. 4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ■ dadurch gekennzeichnet, daß beim Formen des Rohlings die zentrische Spitze des Bodenabschnittes mit einer Rundung versehen wird.
  5. 5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Pl mdrücken der z-entrischen Spitze des Bodenabschnitt? mit einem' Fertigabst-recken des Hülsenabschnittes das Rohlings verbunden wird.
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