DD231506A1 - METHOD FOR FORMING THE PRODUCTION OF RING-FULLY PRESSED PARTS, IN PARTICULAR ANGULAR BEARING RINGS - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur umformenden Herstellung von ringfoermigen Pressteilen, insbesondere Waelzlagerinnenringen oder aehnlichen profilierten ringfoermigen Teilen aus hochfesten Werkstoffen. Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zu schaffen, welches eine effektive Ausnutzung des Materialeinsatzes bei hohem Verformungsgrad, eine niedrige Fertigungszeit und eine grosse Werkzeugstandmenge gewaehrleistet. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Prozessstufen so zu gestalten, dass schleiffaehige ringfoermige Teile in zwei Umformstufen aus Vollmaterial effektiv gefertigt werden. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass die napffoermige Zwischenform in einer Prozessstufe gelocht, aufgeweitet und kalibriert wird, wobei das Zapfendurchmesser-/Innendurchmesser-Verhaeltnis der in einer Vorstufe durch bekanntes kombiniertes Fliesspressen hergestellten napffoermigen Zwischenform bis unter 1,3 betraegt. Die Erfindung findet vorrangig Anwendung im Maschinenbau bei der technologischen Herstellung hinterschnittener ringfoermiger Teile mit hoher Genauigkeit durch Kaltumformung, insbesondere fuer kleinere Abmessungen. Das Verfahren ist speziell geeignet fuer die Waelzlagerfertigung. Fig. 2The invention relates to a method for the forming production of ringfoermigen molded parts, in particular Waelzlagerinnenringen or similar profiled ringfoermigen parts made of high-strength materials. The aim of the invention is to provide a method which ensures effective utilization of the material used at a high degree of deformation, a low production time and a large amount of tools. The object of the invention is to make the process stages so that loop-shaped ringfoermige parts are effectively made in two forming stages of solid material. According to the invention, the object is achieved by perforating, expanding and calibrating the cup-shaped intermediate form in a process stage, the pin diameter / inner diameter ratio of the cup-shaped intermediate form produced in a precursor by known combined extrusion being below 1.3. The invention has primarily application in mechanical engineering in the technological production of undercut ringfoermiger parts with high accuracy by cold forming, especially for smaller dimensions. The process is especially suitable for rolling bearing production. Fig. 2
Description
Titel der ErfindungTitle of the invention
Verfahren zur umformenden Herstellung von ringförmigen Preßteilen, insbesondere WälzlagerinnenringenProcess for the forming production of annular pressings, in particular rolling bearing inner rings
Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur umformenden Herstellung von Preßteilen, insbesondere Wälzlagerinnenringen oder ähnlichen profilierten ringförmigen Teilen aus hochfesten Werkstoffen, welches vorrangig im Maschinenbau Anwendung findet bei der technologischen Herstellung hinterschnittener ringförmiger Teile mit hoher Genauigkeit durch Kaltumformung, insbesondere für kleinere Abmessungen und ist speziell geeignet für die Wälzlagerfertigung.The invention relates to a method for the forming production of pressed parts, in particular roller bearing inner rings or similar profiled annular parts made of high-strength materials, which is primarily used in mechanical engineering in the technological production of undercut annular parts with high accuracy by cold forming, especially for smaller dimensions and is particularly suitable for the rolling bearing production.
Es ist bereits bekannt, ringförmige Preßteile aus Volloder Rohrmaterial spanabhebend oderjspanlos durch Stauchen von Stangenmaterial bzw. Anwendung von Varianten des Fließpressens herzustellen·It is already known to produce ring-shaped pressed parts from solid or chipless material by upsetting rod material or by using variants of extrusion molding.
-5.OEZ.1934*216299-5.OEZ.1934 * 216299
Die Erzeugung von Nebenformelementen "bsp. als Ringnuten, wie das bei Wälzlagerringen der Fall ist, erfolgt in die vorgefertigten meist zylindrischen Ringe spanabhebend oder spanlos. Die spanlose Fertigung der hinterschnittenen Außenkontur erfolgt durch einen Stauchvorgang im geschlossenen Gesenk bei axialem Werkstofffluß (DE-PS 52046, 75 938; DB-PS 920 888, DE-OS 2242 531), durch Kaltwalzen von Wälzlagerringen /2/, durch Formpressen (DD-PS 79 462) sowie Querpressen und axiales Stauchen (DE-OS 2443 366)·The production of secondary features "eg as annular grooves, as is the case with roller bearing rings, takes place in the prefabricated mostly cylindrical rings machined or non-cutting The non-cutting production of the undercut outer contour is effected by a compression process in a closed die with axial material flow (DE-PS 52046 , DB 920 888, DE-OS 2242 531), by cold rolling of roller bearing rings / 2 /, by compression molding (DD-PS 79 462) and transverse compression and axial compression (DE-OS 2443 366) ·
Nachteilig wirken sich die genannten Verfahren dahingehend aus, daß bei der spanenden Bearbeitung eine geringe Materialausnutzung zu verzeichnen ist, hohe Fertigungszeiten auftreten und ein unterbrochener Faserverlauf vorhanden ist, der die Lebensdauer der Wälzlager ungünstig beeinflußt.The above-mentioned processes have the disadvantage that during the machining a low material utilization is to be noted, high production times occur and an interrupted fiber course is present, which adversely affects the life of the roller bearings.
Nachteile der umformenden Fertigung bestehen in hohen Werkzeugbelastungen, die zu Anwendungsgrenzen insbesondere bei der Verarbeitung hochfester Werkstoffe führen können. Deshalb werden hochfeste Werkstoffe fast ausschließlich bei höheren Temperaturen umgeformt /1/.Disadvantages of the forming production consist in high tool loads, which can lead to application limits, especially in the processing of high-strength materials. Therefore, high-strength materials are almost exclusively transformed at higher temperatures / 1 /.
Bei der Verwendung von Vollmaterial als Ausgangsmaterial wird durch verfahrensbedingte Grenzen die Anwendungsbreite des kombinierten Fließpressens beispielsweise für die Herstellung von Wälzlagerringen eingeschränkt /3//4/· Nachteile sind größere Ungenauigkeiten, die sich in der Außermittigkeit der Bohrung und MaßSchwankungen in der Länge äußern. Bei der Kombination Rückwärtsnapf-/Vorwärtsvollfließpressen stellt das Verhältnis Zapfendurchmesser/ Napfdurchmesser =1,3 eine Verfahrensgrenze dar, bei deren Unterschreitung Rißbildung und Werkstofftrennung auftreten. Die Unterschreitung dieser Verfahrensgrenze bildet ein Erfordernis bei der Herstellung des Wälzlagerringrohlings, so daß die Herstellung von ringförmigen Preßteilen mitWhen using solid material as a starting material, process limitations limit the range of application of combined extrusion, for example for the manufacture of rolling bearing rings. 3/4 / The disadvantages are greater inaccuracies, which are manifested in the eccentricity of the bore and dimensional variations in length. In the case of the combination of reverse-bowl / forward-full extrusion presses, the ratio of bowl diameter / bowl diameter = 1.3 represents a process limit below which cracking and material separation occur. Falling below this process limit is a requirement in the production of the rolling bearing ring blank, so that the production of annular pressings with
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hinterschnittener Außenkontur mit den bekannten Verfahren ohne Anwendung des kombinierten Fließpressens nur in mehreren getrennt voneinander durchgeführten Prozeßstufen durchführbar ist.undercut outer contour can be carried out with the known methods without the use of combined extrusion only in several separately carried out process stages.
Ziel der ErfindungObject of the invention
Das Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur umformenden Herstellung beispielsweise von Wälzlagerinnenringen zu schaffen, welches eine effektive Ausnutzung des Materialeinsatzes bei hohem Verformungsgrad, eine niedrige Fertigungszeit, eine große Werkzeugstandmenge gewährleistet und wodurch ein höherer Gebrauchswert der Fertigerzeugnisse erreicht wird·The object of the invention is to provide a method for the forming production, for example of rolling bearing inner rings, which ensures an effective utilization of the material used with high degree of deformation, a low production time, a large amount of tooling and whereby a higher utility value of the finished products is achieved.
Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention
Ss ist die Aufgabe der Erfindung, die Prozeßstufen bei der umformenden Herstellung von Preßteilen mit hinterschnittener Außenkontur so zu gestalten, daß hartbearbeitungsfähige bzw. schleiffähige ringförmige Teile in zwei Umformstufen aus Vollmaterial effektiv gefertigt werden.Ss is the object of the invention to make the process stages in the forming production of pressed parts with undercut outer contour so that hard machinable or loopable annular parts are effectively made in two forming stages of solid material.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die napfförmige Zwischenform in einer Prozeßstufe gelocht, aufgeweitet und kalibriert wird, wobei die übliche verfahrensbedingte Grenze des bekannten kombinierten Fließpressens beim Umformen hochfester Werkstoffe bei der in der Vorstufe hergestellten napfförmigen Zwischenform unterschritten wird und das Zapfendurchmesser-Zlnnendurchmesser-Verhältnis der napfförmigen Zwischenform bis unter 1,3 beträgt.The object is achieved in that the cup-shaped intermediate form is perforated, expanded and calibrated in a process stage, the usual procedural limit of the known combined extrusion is reduced when forming high-strength materials in the cup-shaped intermediate form produced in the preliminary stage and the pin diameter Zlnnendurchmesser- Ratio of the cup-shaped intermediate form to less than 1.3.
Ein in der Vorstufe beweglich angeordneter kraftbeaufschlagter Passivstempel unterliegt einem definierten Kraft-Weg-Verlauf, der darin besteht, daß die Passivstempelkraft in dem Maße wie die Gefahr der Werkstofftrennung durch Schubbeanspruchung steigt und nach Erreichen eines Maximums wieder absinkt, um die Aktivstempelbelastung niedrig zu halten.A kraftbeaufschlagter passive punch arranged in the preliminary stage is subject to a defined force-displacement curve, which consists in that the passive punching force increases as the risk of material separation by shear stress and decreases again after reaching a maximum to keep the Aktivstempelbelastung low.
An Stelle der napfförmigen Zwischenform wird ein umprofilierter bzw. zylindrischer Ring durch vollständiges Profilringaufweiten einschließlich Kalibrieren zu einem Endteil mit hinterschnittener Außenkontur geformt.Instead of the cup-shaped intermediate shape, a re-profiled or cylindrical ring is formed by complete profile ring widening including calibration to an end portion with undercut outer contour.
Beim freien Lochen des Werkstückes in der Vorstufe des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine konische Bruchfläche erzeugt und eine riß- und faltenfreie Innenkontur erzielt. Erreicht wird dies dadurchr daß die drei Parameter Winkel der Bruchfläche zur Längsachse, Bodenradius des Napfes, der dem Lochstempel entgegengesetzt angeordnet ist, sowie die Bodendicke innerhalb eines Lösungsfeldes liegen bzw. in einem entsprechenden Zusammenhang stehen.When free punching of the workpiece in the preliminary stage of the method according to the invention a conical fracture surface is generated and achieved a crack and wrinkle-free inner contour. This is achieved in that the three parameters r angle to the longitudinal axis of the fracture surface, bottom radius of the cup, which is arranged opposite the punch, and the bottom thickness are within a field or solution are in a corresponding relationship.
Ausführungsbeispielembodiment
Nachstehend wird.anhand eines Ausführungsbeispieles die Erfindung näher erläutert.The invention will be explained in more detail with reference to an exemplary embodiment.
Es zeigen:Show it:
Figur 1 - die Preßstufe RückwärtsnapiV Vorwärtsvollfließpressen in Anfangs- und EndstellungFigure 1 - the pressing stage RückwärtsnapiV forward Vollfließpressen in initial and final position
Figur 2 - die Preßstufe Lochen - Aufweiten - Kalibrieren in Anfangs- und EndstellungFigure 2 - the pressing step punching - widening - calibration in the initial and final position
Durch einen mit einer Aktivkraft P ,+. beaufschlagten Aktivstempel 1 wird ein vom Vollmaterial abgeschertes und vorbehandeltes, in der ersten Umformstufe in einer Matrize 3 des Werkzeuges gemäß Figur 1 eingelegtes Rohteil 2 umgeformt· Es entsteht eine Zwischenform 4» wobei mittels eines beweglichen kraftbeaufschlagten Passivstempels 5 ein definierter Kraft-Weg-Verlauf realisiert wird, der darin besteht, daß nach anfänglichem Ansteigen der Passivstempelkraft in dem Maße wie die Gefahr der Werkstofftrennung durch Schubbeanspruchung dieselbe nach Erreichen eines Maximums wieder absinkt, um die Aktivstempelbelastung niedrig zu halten»By one with an active force P, +. applied active stamp 1 is a sheared from the solid material and pretreated, in the first forming stage in a die 3 of the tool according to Figure 1 inserted blank 2 formed · It creates an intermediate form 4 »realized by means of a movable kraftbeaufschlagten passive punch 5 a defined force-displacement curve is that, after the initial increase in the passive stamping force to the extent that the risk of material separation by shear stress decreases the same again after reaching a maximum in order to keep the Aktivstempelbelastung low »
Die Zwischenform 4 ist hinsichtlich der Hintersohneidung ein halb vorprofilierter Ring, dem bereits während des kombinierten Fließpressens die in der Sndform enthaltenen stirnseitigen Fasen oder Radien einseitig eingepreßt wurden· Das Auswerfen der Zwischenform 4 erfolgt durch den gleichzeitig als Auswerfer fungierenden Passivstempel 5·The intermediate form 4 is with respect to the Hintersohneidung half profiled ring, the already contained in the Sndform frontal chamfers or radii have been pressed in one side during the combined extrusion · ejection of the intermediate mold 4 is effected by acting simultaneously as an ejector passive stamp 5 ·
Die Zwischenform 4 wird hergestellt durch kombiniertes Rückwärtsnapf-ZVorwärtsvollfließpressen. Durch Einleiten der Gegenkraft F ssiv ^^e^3 Passivstempel 5 wird das Umformen eines Rohteils 2 zu einer Zwischenform 4 mit einem Verhältnis Zapfendurchmesser/Innendurchmesser kleiner als 1,3 ermöglicht. Die Gegenkraft F„Q_.__ ist in Abhängigkeit von der Kinematik des Aktivstempels 1 einstellbar, um damit keine zu hohe ?/erkzeugbe lastung zu erzeugen·The intermediate mold 4 is made by combined reverse-feed Z-forward full extrusion. By introducing the counterforce F ss i v ^^ e ^ 3 passive stamp 5, the forming of a blank 2 to an intermediate mold 4 with a ratio pin diameter / inner diameter is possible smaller than 1.3. The counterforce F " Q _.__ is adjustable as a function of the kinematics of the active punch 1 in order not to generate excessive tool load.
In der zweiten Umformstufe wird die um 180° gewendete Zwischenform 4 in das Formwerkzeug nach Figur 2 eingelegt« Dieses Formwerkzeug besteht aus einem oberen Matrizenring 6, einen unteren Matrizenring 7 und einer das Rollbahnprofil enthaltenden, geteilten Formscheibe 8·In the second forming stage, the intermediate mold 4 turned by 180 ° is inserted into the mold according to FIG. 2. This mold consists of an upper mold ring 6, a lower mold ring 7 and a split mold disk 8 containing the runway profile 8.
Hachdem die geteilte Formscheibe 8 gespannt ist (Spannkraft J?„_n„„), wird durch die Abwärtsbewegung eines als spannHachdem the split form of disc 8 is tensioned (clamping force J? "_ N ""), is by the downward movement of a as tension
Loch-/Aufweit-/Kalibrierwerkzeug fungierenden Stempels9 mit einem als konischen Dorn ausgebildeten Einführende in der Anfangsphase der Bewegung die Zwischenform 4 gelocht, wobei ein Lochbutzen 10 anfällt. Während der v/eiteren Bewegung des Stempels 9 y/ird die Zwischenform 4 im oberen Bereich partiell aufgeweitet, indem durch das konische Einführende der Werkstoff radial verdrängt wird. In der Bndstellung wird durch den Stempel 9 eine Kalibrierung der- Längenmaße der Bohrung und der stirnseitigen Iebenformelemente der Zwischenform 4 erzielt bzw. vervollständigt, wodurch ein lediglich noch mit dem Schleifaufmaß versehener fertiger Wälzlagerinnenring 11 mit profilierter hinterschnittener Außenkontur entsteht. Der eventuelle überschüssige Werkstoff wird in einem Hohlraum 12 aufgenommen. Das Entnehmen des,Wälzlagerinnenringes 11 erfolgt nach Rückhub des Stempels 91 Entspannung und der dadurch möglichen Auseinanderbewegung der Formscheibe 8.Punching / Aufweit- / Kalibrierwerkzeug punch 9 with a trained as a conical mandrel insertion in the initial phase of movement, the intermediate mold 4 is perforated, wherein a Lochbutzen 10 is obtained. During v / eiteren movement of the punch 9 y / ird the intermediate mold 4 is partially expanded in the upper part by the material is displaced radially by the conical insertion end. In the Bndstellung a calibration der- length dimensions of the bore and the frontal Iebenformelemente the intermediate form 4 is achieved or completed by the punch 9, whereby a provided only with the Schleifaufmaß finished rolling bearing inner ring 11 is formed with profiled undercut outer contour. The possible excess material is received in a cavity 12. The removal of, rolling bearing inner ring 11 takes place after return stroke of the punch 91 relaxation and thereby possible disengagement of the molding disc. 8
Die Vorgänge Lochen, Aufweiten, Kalibrieren werden in einem Arbeitshub durchgeführt (Figur 2).The processes punching, widening, calibrating are carried out in one working stroke (FIG. 2).
Die Profilierung der Rollbahn bzw. der Hintersehneidung erfolgt durch das geteilte Formwerkzeug, das den radialen Werkst of ffluß im Bereich der Rollbahn bzw. Hin-t ersehne idung während des Aufweitens begrenzt· Die Maßhaltigkeit des Endteiles wird dadurch gewährleistet, daß im Bereich unterhalb der Rollbahn bzw. der Hintersehneidung der Werkstofffluß radial begrenzt wird.The profiling of the runway or the Hintersehneidung carried by the split mold that limits the radial Werkst of flow in the region of the runway or rear-ersehne idung during expansion · The dimensional accuracy of the end part is ensured by the fact that in the area below the runway or the Hintersehneidung the flow of material is limited radially.
Im oberen Bereich erfolgt dagegen keine radiale Begrenzung, so daß Masseschwankungen, die die Höhe des Endteiles beeinflussen, durch eine Höhenkalibrierung am EndeIn the upper area, however, no radial boundary, so that variations in mass that affect the height of the end portion, by a height calibration at the end
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des Vorganges mittels des Stempels 9 in den oberen Außenbzw. Borddurchmesser gelegt werden·the process by means of the punch 9 in the upper Außenbzw. Board diameter to be laid ·
Beim freien Lochen des Werkstückes wird eine konische Bruchfläche erzeugt und eine riß- und faltenfreie Innenkontur erzielt. Das wird dadurch erreicht, daß die drei Parameter Winkel der Bruchfläche zur Längsachse, Bodenradiija des Uapfes, der dem Lochstempel entgegengesetzt angeordnet ist, und Bodendicke innerhalb eines Lösungsfeldes liegen bzw· in entsprechendem Zusammenhang stehen müssen·When the workpiece is punched free, a conical fracture surface is created and a crack-free and wrinkle-free inner contour is achieved. This is achieved by the fact that the three parameters angle of the fracture surface to the longitudinal axis, Bodenradiija of the cap, which is arranged opposite to the punch, and bottom thickness are within a solution field or must be · have a corresponding relationship ·
Im Ausführungsbeispiel wird ein halb vorprofilierter Ring durch partielles Profilringaufweiten in zwei Pressenhüben zu einem Wälzlagerinnenring 11 mit allen Formelementen, insbesondere der Rollbahn geformt (Figur 2). Es ist auch möglich, einen unprofilierten Ring zu verwenden und durch vollständiges Profilringaufweiten in einer Stufe einen Wälzlagerinnenring 11 mit allen Formelementen oder einen Ring mit ähnlich gestalteten Hinterschneidungen zu erzeugen· In diesem Fall entfällt die Herstellung der Zwischenfor] 4 durch kombiniertes Fließpressen mit anschließendem Lochen·In the exemplary embodiment, a semi-pre-profiled ring by partial profile ring widening in two press strokes to a roller bearing inner ring 11 with all the form elements, in particular the runway shaped (Figure 2). It is also possible to use a non-profiled ring and to produce by complete profile ring widening in one step a roller bearing inner ring 11 with all the form elements or a ring with similarly shaped undercuts · In this case eliminates the production of Zwischenfor] 4 by combined extrusion with subsequent punching ·
Mit der Erfindung werden Vorteile erreicht, die darin bestehen, daß eine Erweiterung des Teilespektrums, eine größere Materialausnutzung, eine geringe Fertigungszeit und eine hohe Qualität erreicht werden.With the invention advantages are achieved, which are that an extension of the parts spectrum, a greater material utilization, a low production time and high quality can be achieved.
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