DE102011016952A1 - Method for producing e.g. inner bearing seat at workpiece e.g. outer ring, of electric motor, involves displacing material of workpiece partially in circumferential direction by cold deformation at side of seat turned away from workpiece - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines metallischen rotationssymmetrischen, eine Funktionsfläche oder eine Berührfläche für ein Lager aufweisenden Sitzes oder Lagersitzes an einem metallischen Bauteil zur Aufnahme eines Maschinenteils oder Lagers, wobei der Sitz tiefgezogen und danach kalibriert wird, wobei das Bauteil während des Kalibrierens formschlüssig abgestützt wird und die Abstützung den Sitz formt und die Abmessung des Sitzes vorgibt.The invention relates to a method for producing a metallic rotationally symmetrical, a functional surface or a contact surface for a bearing seat or bearing seat on a metallic component for receiving a machine part or bearing, wherein the seat is deep-drawn and then calibrated, wherein the component during the calibration form-fitting is supported and the support forms the seat and dictates the dimension of the seat.
Die Erfindung ferner eine Vorrichtung zum Herstellen eines Sitzes an einem mechanischen Bauteil im, Tiefziehverfahren mit einer Abstützung zur Aufnahme und Maßübertragung des Sitzes sowie mit einem an der Außenseite des Sitzes relativ zu diesem beweglichen Kalibrierwerkzeug zum Anpressen des Sitzes an seine Abstützung insbesondere zur Durchführung des vorstehend genannten Verfahrens.The invention also relates to a device for producing a seat on a mechanical component in the deep-drawing process with a support for receiving and measuring transmission of the seat and with a on the outside of the seat relative to this movable calibration tool for pressing the seat to its support in particular for carrying out the above mentioned method.
Ein derartiges Verfahren und eine derartige Vorrichtung sind bekannt und werden häufig beispielsweise zur Herstellung von Lagersitzen von Elektromotoren für die Außenringe entsprechender Lager mit ihrem inneren Sitz oder für Innenringe mit ihrem äußeren Sitz angewandt. Dabei besteht ein Problem darin, dass der Kalibriervorgang nur eine begrenzte Präzision und Genauigkeit des Sitzes erlaubt.Such a method and such a device are known and are often used for example for the production of bearing seats of electric motors for the outer rings of corresponding bearings with their inner seat or for inner rings with their outer seat. There is a problem in that the calibration allows only a limited precision and accuracy of the seat.
Um eine höhere Genauigkeit zu erlangen, ist es deshalb bisher bekannt, den durch Tiefziehen und Kalibrieren entstandenen Sitz nach zu bearbeiten, sei es spanabhebend, sei es schleifend, was einen zusätzlichen Aufwand bedeutet.In order to obtain a higher accuracy, it is therefore hitherto known to process the seat created by deep-drawing and calibrating, be it cutting or grinding, which means an additional expense.
Es besteht deshalb die Aufgabe ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs definierten Art zu schaffen, womit ein Sitz hoher Genauigkeit ohne Nacharbeit durch Schleifen oder spanabhebende Bearbeitung hergestellt werden kann.There is therefore the object to provide a method and an apparatus of the type defined, whereby a seat of high accuracy without rework can be made by grinding or machining.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist das eingangs definierte Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass an der dem Sitz abgewandten Seite des tiefgezogenen Bauteils dessen Werkstoff durch eine einen axialen Vorschub aufweisende kalte Verformung etwa streifenförmig, teilweise in Umfangsrichtung verdrängt wird. Statt nur einen möglichst großen Druck bei der Kalibrierung zu erzeugen, wird also an der dem Sitz abgewandten Seite durch kalte Verformung Werkstoff teilweise verdrängt, wodurch der Sitz selbst entsprechend stärker an das ihn formende Werkzeug angedrückt wird, so dass er dessen Form mit umso größerer Genauigkeit übernimmt. Durch die auf der dem Sitz abgewandten Seite durchgeführte Kaltumformung in Form einer gewissen Materialverdrängung wird also der gesamte Sitz während seiner Herstellung einem zusätzlichen Druck gegenüber der den Sitz tragenden Abstützung ausgesetzt, so dass die Form des Sitzes entsprechend genau und präzise wird.To solve this problem, the method defined at the outset is characterized in that on the side facing away from the seat of the deep-drawn component whose material is displaced by a axial feed having cold deformation as strip-shaped, partially in the circumferential direction. Instead of producing only the largest possible pressure during calibration, so cold material partially displaced material on the side facing away from the seat, whereby the seat itself is correspondingly more strongly pressed against the tool forming it, so that its shape with greater accuracy takes over. By carried out on the side facing away from the seat cold forming in the form of a certain material displacement so the entire seat during its production is subjected to an additional pressure against the support supporting the seat, so that the shape of the seat is correspondingly accurate and precise.
Das tiefgezogene Bauteil kann während der kalten Verdrängung von Werkstoff mit seiner den Sitz bildenden Seite von einem Aufnahmestempel abgestützt und durch die kalte Verdrängung von Werkstoff auf der dem Sitz abgewandten Seite mit Druck beaufschlagt werden. Dies ermöglicht eine gleichmäßige Beaufschlagung des Sitzes selbst an seiner Abstützung mit ausreichend hohem Druck, um eine hohe Genauigkeit von der Form der Abstützung auf den Sitz zu übertragen.The thermoformed component can be supported during the cold displacement of material with its seat-forming side of a receiving punch and pressurized by the cold displacement of material on the side facing away from the seat with pressure. This allows for even seating of the seat even at its support with sufficient high pressure to transmit high accuracy of the shape of the support to the seat.
Eine zweckmäßige Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann vorsehen, dass durch die Materialverdrängung auf der dem Sitz abgewandten Seite des tiefgezogenen Bauteils diese Seite derart profiliert wird, dass in Umfangsrichtung Bereiche geringerer Wandstärke und Bereiche größerer Wandstärke einander benachbart sind und die Fläche des Sitzes selbst stetig glatt geformt wird. Durch die kalte Materialverdrängung ergeben sich an den Stellen, von denen das Material wegverdrängt wird, entsprechend geringere Wandstärken, während benachbart dazu die Stellen, zu denen das Material hin verformt und verdrängt wird, eine entsprechend geringfügig größere Wandstärke haben. Die auf diese Weise entstandene Profilierung verbessert die Festigkeit und die Stabilität des gesamten Sitzes. Ein gutes Ergebnis kann dabei dadurch erzielt werden, dass während des Kalibrierens am Umfang der dem Sitz abgewandten Seite an mehreren einander am Umfang benachbarten Stellen Material verdrängt wird. Insbesondere bei einem kreisrunden Sitz, vorzugsweise einem Lagersitz, kann also der gesamte Umfang der dem Sitz selbst abgewandten Fläche gleichmäßig mit entsprechenden durch die Materialverdrängung gebildeten Streifen versehen werden, so dass auch der gesamte Umfang eines solchen Sitzes gleichmäßig profiliert wird und die erhöhte Festigkeit aufweisen kann.An expedient embodiment of the method according to the invention can provide that by the displacement of material on the side facing away from the seat of the deep-drawn component side is profiled such that in the circumferential direction areas of lesser wall thickness and areas of greater wall thickness adjacent to each other and the surface of the seat itself smoothly smooth becomes. Due to the cold material displacement results in the places from which the material is displaced, correspondingly lower wall thicknesses, while adjacent to the points to which the material is deformed out and displaced, have a correspondingly slightly larger wall thickness. The resulting profiling improves the strength and stability of the entire seat. A good result can be achieved in that material is displaced during calibration at the periphery of the side facing away from the seat at a plurality of mutually circumferentially adjacent locations. In particular, in a circular seat, preferably a bearing seat, so the entire circumference of the seat facing away from the seat itself can be uniformly provided with corresponding formed by the material displacement strip, so that the entire circumference of such a seat is uniformly profiled and can have the increased strength ,
Um bei der Materialverdrängung die dafür erforderlichen Kräfte günstig und vor allem mit relativ geringer Anfangskraft aufbringen zu können, ist es zweckmäßig, wenn die auf der dem Sitz abgewandten Seite durchgeführte kalte Materialverdrängung in axialer Vorschubrichtung von einem geringen Maß in Vorschubrichtung mit zunehmenden Maß, beispielsweise keilförmig durchgeführt wird. Beim ersten Anfang der Materialverdrängung wird also zunächst noch weniger Material verdrängt und durch die Keilform nimmt im Laufe des Vorschubes die Materialverdrängung bis zu ihrem Endwert zu.In order to apply the required forces low and especially with relatively low initial force in the material displacement, it is advantageous if the side facing away from the seat carried cold material displacement in the axial feed direction of a small amount in the feed direction with increasing degree, such as wedge-shaped is carried out. At the first beginning of the material displacement, therefore, even less material is displaced initially, and as a result of the wedge shape the material displacement increases up to its final value during the advancement.
Die Materialverdrängung kann also während des Vorschubes von einem zunächst geringen zu einem größeren Maß gesteigert werden, wofür insbesondere ein Werkzeug mit einzelnen Segmenten für diese Materialverdrängung gewählt werden kann, die an ihrem in Vorschubrichtung vorderen Endbereich angespitzt und/oder abgeschrägt und/oder abgerundet sind. Die Materialverdrängung wird somit während des Vorschubes von einem zunächst geringen zu einem größeren Wert gesteigert, so dass diese kalte Materialverdrängung mit vergleichsweise geringen Kraftaufwand durchgeführt werden kann.The material displacement can therefore during the feed of a low initially be increased to a greater extent, for which in particular a tool with individual segments can be selected for this material displacement, which are sharpened at its front end in the feed direction and / or bevelled and / or rounded. The material displacement is thus increased during the feed of an initially small to a larger value, so that this cold material displacement can be performed with relatively little effort.
Die zur Lösung der vorstehend genannten Aufgabe dienende Vorrichtung der eingangs erwähnten Art kann dadurch gekennzeichnet sein, dass das koaxial zu dem Bauteil und zu der Außenseite des Sitzes verstellbare Kalibrierwerkzeug an seinem Umfang in Vorschubrichtung verlaufende Vorsprünge und in Umfangsrichtung dazu benachbart Vertiefungen aufweist, so dass von den Vorsprüngen während des Vorschubes von der Außenseite des Sitzes verdrängter Werkstoff nach dem Kalibriervorgang von den Vertiefungen dieses Kalibrierwerkzeugs aufgenommen ist. Das Kalibrierwerkzeug hat also beispielsweise für einen kreisrunden Lagersitz keine kreisrunde glatte Form, sondern weist an seinem Umfang abwechselnd Vorsprünge und Vertiefungen auf, wobei die Vorsprünge dazu dienen Material zu verdrängen, welches dann Platz im Bereich der Vertiefungen dieses Kalibrierwerkzeugs findet. Vorsprünge und Vertiefungen des Kalibrierwerkzeugs sind also so aufeinander abgestimmt, dass bei einem axialen Vorschub Werkstoff in Umfangsrichtung verdrängt werden kann.The serving to achieve the above object device of the type mentioned above may be characterized in that the coaxial with the component and to the outside of the seat adjustable calibration tool has at its periphery extending in the direction of advance projections and circumferentially adjacent recesses, so that of the projections during the feed of the outside of the seat displaced material is taken after the calibration of the wells of this calibration tool. Thus, for example, the calibration tool has no circular smooth shape for a circular bearing seat, but alternately has projections and depressions on its circumference, wherein the projections serve to displace material, which then finds space in the region of the recesses of this calibration tool. Protrusions and depressions of the calibration tool are thus matched to one another such that material can be displaced in the circumferential direction during an axial feed.
Die in Vorschubrichtung an dem Kalibrierwerkzeug verlaufenden Vorsprünge können zumindest in ihrem in Vorschubrichtung vorderen Bereich etwa keilförmig oder sich entgegen der Vorschubrichtung konisch verbreiternd geformt sein. Dadurch ist es möglich, dass diese Vorsprünge bei der axialen Verstellung des Kalibrierwerkzeugs, welches auch als Kalibriermatrize bezeichnet werden kann, allmählich in den Werkstoff eindringen, den sie bei ihrem Vorschub seitlich verdrängen sollen. Praktisch wird der Werkstoff durch diese Keilform der Vorsprünge analog einer Bugwelle nach den Seiten verdrängt. Dabei ist eine symmetrische Keilform bevorzugt, um eine möglichst genaue Axialbewegung zu fördern.The protrusions extending in the direction of advance on the calibration tool can be wedge-shaped at least in their front region in the feed direction or can be widened conically widening counter to the feed direction. This makes it possible that these projections gradually penetrate into the material during the axial adjustment of the calibration, which can also be referred to as Kalibriermatrize that they should displace laterally in their feed. Practically, the material is displaced by this wedge shape of the projections analogous to a bow wave to the sides. In this case, a symmetrical wedge shape is preferred in order to promote the most accurate axial movement possible.
Die in Vorschubrichtung vorderen Enden der Vorsprünge können in axialer Richtung gleichmäßig konisch breiter und demgemäß die Zwischenräume zwischen ihnen schmaler werden. Somit erreichen die Vorsprünge während des Vorschubes erst ihre volle Breite in Umfangsrichtung und damit eine zunehmende Werkstoffverdrängung. Handelt es sich dabei um einen runden Lagersitz in einem beispielsweise napfförmigen Bauteil, kann also vor allem der dem Boden dieses „Napfes” nähere Bereich des Sitzes mit einer entsprechend starken Werkstoffverdrängung entsprechend fest gegen die Abstützung, also beispielsweise einen Aufnahme- oder Prägestempel, angedrückt werden.The forward end of the projections in the feed direction may become uniformly conically wider in the axial direction, and accordingly the spaces between them may become narrower. Thus, the projections reach during the feed only their full width in the circumferential direction and thus an increasing material displacement. If this is a round bearing seat in a cup-shaped component, for example, the area of the seat closer to the bottom of this "cup" can be pressed against the support, ie for example a receiving or embossing punch, with a correspondingly strong material displacement ,
Eine weitere Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann vorsehen, dass die Vorsprünge an ihrem in Vorschubrichtung vorderen Ende oder an ihrer Spitze gegenüber dem Kalibrierwerkzeug oder der Kalibriermatrize weniger vorstehen als in ihrem hinteren Bereich. Diese Maßnahme, die auch mit der konischen Form der Vorsprünge kombiniert sein kann, verbessert und erleichtert das Eindringen dieser Vorsprünge in den zu verdrängenden Werkstoff und führt dazu, dass ganz zu Beginn der Kraftaufwand entsprechend niedrig ist.A further embodiment of the device according to the invention can provide that the projections protrude less at their front end in the feed direction or at their tip relative to the calibration tool or the calibration die than in their rear region. This measure, which can also be combined with the conical shape of the projections, improves and facilitates the penetration of these projections in the material to be displaced and results in the beginning of the effort is correspondingly low.
In Vorschubrichtung vor den Vorsprüngen kann an dem Kalibrierwerkzeug beziehungsweise der Kalibriermatrize zumindest ein abgerundeter Einlaufbereich oder ein zunächst abgerundeter Einlaufbereich und ein sich anschließender zylindrischer Einlaufbereich vorgesehen sein. Dadurch wird erreicht, dass das Kalibrierwerkzeug bereits an dem Werkstück in Eingriff ist, bevor die mit entsprechend höherer Kraft durchzuführende Materialverdrängung beginnt. Entsprechend präzise ist das Werkzeug während dieses Vorganges geführt.In the feed direction in front of the projections, at least one rounded inlet region or an initially rounded inlet region and a subsequent cylindrical inlet region can be provided on the calibration tool or the calibration die. This ensures that the calibration tool is already engaged on the workpiece before the material displacement to be performed with a correspondingly higher force begins. Accordingly precise the tool is guided during this process.
Die axiale Länge des profilierten Bereichs des Kalibrierwerkzeugs kann mindestens so groß gewählt sein, wie die axiale Abmessung des Sitzes bezüglich seiner Funktionsfläche ist. Dadurch wird sichergestellt, dass der gesamte Sitz mit entsprechend hohem Druck beaufschlagt wird. Günstig kann es sein, wenn die axiale Länge des profilierten Bereichs die axiale Abmessung des Sitzes etwas übertrifft, so dass auf jeden Fall der gesamte Sitz durch den profilierten Bereich beaufschlagt wird.The axial length of the profiled area of the calibration tool may be at least as large as the axial dimension of the seat with respect to its functional surface. This ensures that the entire seat is subjected to a correspondingly high pressure. It may be favorable if the axial length of the profiled area slightly exceeds the axial dimension of the seat, so that in any case the entire seat is acted on by the profiled area.
Eine zweckmäßige Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann vorsehen, dass als Abstützung für das Bauteil ein das Innere des Lagersitzes formender Abstützstempel als Aufnahme- oder Prägestempel vorgesehen ist, dessen Außenmaß dem Innenmaß des rotationssymmetrischen Sitzes oder des Lagersitzes entspricht, und dass das Kalibrierwerkzeug mit den materialverdrängenden Vorsprüngen relativ zu der Außenseite dieses Sitzes oder Lagersitzes verstellbar angeordnet ist.An expedient embodiment of the device according to the invention can provide that a support stamp which forms the interior of the bearing seat is provided as a receiving or embossing punch, whose outer dimension corresponds to the internal dimension of the rotationally symmetrical seat or the bearing seat, and in that the calibration tool with the material-displacing projections is provided as support for the component is arranged adjustable relative to the outside of this seat or bearing seat.
Durch die Materialverdrängung an der dem Sitz und dem Aufnahme-, Präge- oder Abstützstempel abgewandten Seite wird das Bauteil und der Sitz so intensiv gegen diesen gedrückt, dass dessen Maß praktisch vollständig auf den Sitz übergeht, dieser also die gewünschte Genauigkeit hat.By the material displacement on the seat and the receiving, stamping or Abstützstempel side facing away from the component and the seat is pressed so intense against this, that its size virtually completely passes to the seat, so this has the desired accuracy.
Günstig ist es, wenn das Kalibrierwerkzeug einen relativ zu ihm in den Kalibrierbereich verstellbaren Auswerfer zum Trennen des Kalibrierwerkzeugs von dem Werkstück aufweist. Dadurch kann das Werkstück nach dem Verformen von dem Kalibrierwerkzeug getrennt werden, obwohl dieses zuvor mit dem Werkstück oder Bauteil durch den hohen Druck kraftschlüssig verbunden ist.It is favorable if the calibration tool has an ejector which is adjustable relative to it in the calibration region for separating the ejector Has calibration of the workpiece. As a result, the workpiece can be separated from the calibration tool after it has been deformed, even though it has been previously frictionally connected to the workpiece or component by the high pressure.
Der Abstützstempel zum Formen des Sitzes kann einen relativ zu ihm beweglichen Auswerfer zum Abheben des bearbeiteten Werkstücks oder Bauteils von dem Abstützstempel aufweisen. Auch zwischen dem bearbeitenden Werkstück oder Bauteil und dem Abstützstempel ist durch die Kaltverformung ein Kraftschluss entstanden, der auf diese Weise überwunden werden kann.The supporting punch for molding the seat may have a relatively movable ejector for lifting the machined workpiece or component from the supporting punch. Also, between the machined workpiece or component and the Abstützstempel a positive connection has been created by cold deformation, which can be overcome in this way.
Vor allem bei Kombination einzelner oder mehrerer der vorbeschriebenen Merkmale und Maßnahmen ergibt sich die Möglichkeit, an einem metallischen Bauteil oder Werkstück einen durch Tiefziehen hergestellten Sitz oder Lagersitz durch kalte Verformung so genau zu fertigen, dass spanende oder schleifende Nachbearbeitungen entfallen können. Erreicht wird dies dadurch, dass auf der dem Sitz abgewandten Seite des tiefgezogenen Bauteils oder Werkstücks Material in Umfangsrichtung verdrängt wird, was einen entsprechend hohen Druck gegenüber der Abstützung beziehungsweise dem Abstützstempel bewirkt, um dessen Maß entsprechend genau auf das Bauteil oder Werkstück zu übertragen.Especially when combining one or more of the features and measures described above, it is possible to manufacture a deep-drawn seat or bearing seat by cold deformation on a metallic component or workpiece so accurately that machining or grinding rework can be dispensed with. This is achieved in that on the side facing away from the seat of the deep-drawn component or workpiece material is displaced in the circumferential direction, which causes a correspondingly high pressure against the support or the Abstützstempel to transmit its size accordingly accurately to the component or workpiece.
Nachstehend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt in zum Teil schematisierter Darstellung:An embodiment of the invention will be described in more detail below with reference to the drawing. It shows in partly schematized representation:
Eine im Ganzen mit
Die Vorrichtung
In
Durch das Absenken des Kalibrierwerkzeugs
In den
An der dem Sitz
Gemäß den
Die in Vorschubrichtung vorderen Enden der Vorsprünge
Dabei kann man in
Vor allem in
Der das Innere des Lagersitzes
Das Kalibrierwerkzeug
In
Zur Herstellung eines metallischen rotationssymmetrischen, eine Funktionsfläche aufweisenden Sitzes oder eines Lagersitzes
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Legal Events
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R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R082 | Change of representative |
Representative=s name: MAUCHER JENKINS PATENTANWAELTE & RECHTSANWAELT, DE |
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |