DE19632279C2 - Verfahren zur Herstellung eines scheibenförmigen Teiles - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines scheibenförmiges Teiles gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein gattungsgemäßes Verfahren ist aus der DE 33 36 581 C2 und der CA 12 22 889 be­ kannt. Bei diesem Verfahren wird ein vorgeformter Napf in einer Rollwalzmaschine eingespannt. In dieser wird am Um­ fangsbereich des Napfes mittels zweier Formrollen eine Wölbung ausgeformt. Anschließend wird auf der Rollwalz­ maschine die Materialverdickung durch Flachdrücken der Wölbung erzeugt. Das Ausformen der Wölbung ist aber relativ zeitaufwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Herstellungsverfahren zu schaffen, mit dem ein scheiben­ förmiges Teil mit einem materialverstärkten Umfangsbereich formgenau und kostengünstiger gefertigt werden kann.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, die Wölbung im Umfangsbereich in einfacher und kostengünstiger Weise auf einer Presse zu fertigen. Dabei liegt der Erfin­ dung die Erkenntnis zugrunde, daß die Wölbung nicht exakt durch Formwerkzeuge definiert werden muß. Vielmehr ergibt sich die Wölbung beim Stauchvorgang von allein, wobei die ringförmige Kammer im Pressenstempel ein übermäßiges Aus­ knicken des Umfangsbereichs verhindert.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß der Napf mittels einer Presse tiefgezogen wird. Es kann dabei dieselbe Presse verwendet werden, mit der auch das Stauchen ausgeführt wird. Somit können die we­ sentlichen Arbeitsgänge zur Fertigung einer Riemenscheibe auf einer relativ schnell arbeitenden, kostengünstigen Pres­ se vollzogen werden.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfin­ dung ist es vorteilhaft, daß vor dem Stauchen am Übergang zwischen dem Nabenbereich und dem Umfangsbereich ein Falz ausgeformt wird. Dieser Falz dient einerseits zur Verstei­ fung des Nabenbereichs gegenüber den Stauchkräften. Ande­ rerseits bildet der Falz einen Seitensteg an der Umfangs­ fläche der fertigen Riemenscheibe.

Zur möglichst genauen Positionierung des Umfangsbereichs des Napfes in dem ringförmigen Spalt des Pressenstempels ist es vorgesehen, daß vor dem Stauchen das freie Ende des Umfangsbereichs im wesentlichen radial nach außen hochge­ stellt wird. Der hochgestellte Rand erlaubt auch eine bes­ sere Übertragung der Stauchkräfte und kann weiter zu einem Seitensteg an der Riemenfläche der fertigen Riemenscheibe ausgeformt werden.

Die Weiterbearbeitung erfolgt in bevorzugter Weise dadurch, daß das Flachdrücken der Wölbung mit einer Rollwalze auf einer Rollwalzmaschine ausgeführt wird. Der vorgeformte Napf mit der Wölbung wird dabei von der Presse in eine Rollwalzmaschine umgespannt. Es ist aber auch grundsätzlich möglich, den erfindungsgemäßen Stauchvorgang auf einer Rollwalzmaschine auszuführen, wenn diese mit einem entspre­ chenden Pressenstempel versehen ist.

Eine andere vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäs­ sen Verfahrens liegt darin, daß nach oder gleichzeitig mit dem Flachdrücken ein Profil in der Materialverdickung aus­ gebildet wird. Als Profil können Längsrillen für Riemen- oder Keilrippenscheiben sowie eine Außenverzahnung vorge­ sehen werden.

Eine besonders schonende Profilierung wird dadurch er­ reicht, daß das Profil mittels Rollwalzen in zwei oder mehr Umformungsschritten ausgeführt wird. Durch mehrere Umfor­ mungsschritte wird ein Überschreiten des Umformungsvermö­ gens des Rondenmaterials vermieden, so daß im Endprodukt keine Risse auftreten. Gegebenenfalls kann zwischen einzel­ nen Umformschritten eine Wärmebehandlung zur Wiederher­ stellung des Umformvermögens stattfinden.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfin­ dung ist es von Vorteil, daß zur Einstellung der Materialverdickung die ring­ förmige Kammer verändert und dabei ein Stempelaußenteil mit der Kammeraußenwand axial verfahren und ausgewechselt wird.

Nach einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Erfin­ dung ist vorgesehen, daß eine Blechronde mit einer Dicke von 2,25 mm +/- 0,2 mm verwendet wird. Bei den Arbeits­ schritten zur Formung des Napfes und der Wölbung auf einer Presse tritt sowohl im Naben- als auch im Umfangsbereich eine Kaltverfestigung ein, so daß das Werkstück bei ausrei­ chender Festigkeit aus einem relativ dünnen Blech gefertigt werden kann.

Nachfolgend wird die Erfindung weiter anhand eines sche­ matischen Ausführungsbeispieles beschrieben, welches in der Zeichnung dargestellt ist. In dieser zeigt

Fig. 1 eine Teil-Querschnittsansicht eines tiefgezoge­ nen Napfes;

Fig. 2 eine Teil-Querschnittsansicht des Napfes in der Pressenform mit ausgeformten Falz;

Fig. 3 eine Teil-Querschnittsansicht des Napfes nach einem Hochstellen des Randes in einem weiteren Preßschritt;

Fig. 4 eine Teil-Querschnittsansicht des Napfes nach dem Stauchvorgang in einer Presse;

Fig. 5 eine Teil-Querschnittsansicht des Werkstückes in einer Rollwalzmaschine nach dem Flachdrücken der Wölbung;

Fig. 6 eine Teil-Querschnittsansicht des Werkstücks nach einer Vorformung eines Profils, und

Fig. 7 eine Teil-Querschnittsansicht des Werkstücks mit fertiggeformten Profil.

In Fig. 1 ist als Ausgangswerkstück ein Napf 10 darge­ stellt, welcher aus einer Blechronde mit einheitlicher Ma­ terialstärke tiefgezogen wurde. Der Napf 10 weist einen sich im wesentlichen radial erstreckenden Nabenbereich 11 und einen axial verlaufenden Umfangsbereich 12 auf. Zur Versteifung und Kaltverfestigung des äußeren Nabenbereichs 11 ist in diesem eine Einprägung 13 ausgebildet. Des weite­ ren ist der Nabenbereich 11 mit einem Lochbild 14 versehen.

Zur Fertigung einer Riemenscheibe wird der Napf 10 in eine Pressenform 30 gemäß Fig. 2 eingelegt. Die Pressenform 30 umfaßt eine Matrize 31 und ein erstes Presseninnenteil 32 sowie ein erstes Pressenaußenteil 33. Durch eine axiale und radiale Verfahrbewegung des Pressenaußenteiles 33 wird der Umfangsbereich 12 radial nach innen eingezogen, so daß daß ein Falz 15 entsteht. Dieser dient zur Versteifung des Übergangsbereichs zwischen dem Nabenbereich 11 und dem Um­ fangsbereich 12.

In einem weiteren Pressenschritt gemäß Fig. 3, bei welchem der Napf 10 in der Matrize 31 verbleibt, wird das freie Ende 16 des Umfangsbereichs 12 durch ein zweites Pressen­ innenteil 34 und ein zweites Pressenaußenteil 35 schräg nach außen hochgestellt. Dieser hochgestellte Rand dient insbesondere zur besseren Übertragung der Stauchkräfte beim nachfolgenden Umformungsschritt.

Das Ergebnis des nachfolgenden Stauchvorganges ist in Fig. 4 dargestellt. Bei dem Stauchvorgang wird der Napf 10, wel­ cher sich weiterhin auf der Matritze 31 befindet, durch ei­ nen Pressenstempel 40 in axialer Richtung gestaucht. Der Pressenstempel 40 besteht aus einem Stempelinnenteil 42 und einem diesen umgebenden, hülsenförmigen Stempelaußenteil 43, zwischen denen eine ringförmige Kammer 41 ausgebildet ist. Der Umfangsbereich 12 mit dem hochgestellten Rand 16 gelangt durch die Verfahrbewegung des Pressenstempels 40 entsprechend den dargestellten Pfeilen in die ringförmige Kammer 41. Bei der Verfahrbewegung gelangt der Umfangsbe­ reich 12 zunächst in Kontakt mit einer Kammerinnenwand 44 des Stempelinnenteils 42. Der Durchmesser des Stempelinnen­ teils 42 an der Kammerinnenwand 44 verjüngt sich etwas in Richtung auf die Matritze 31, was die Einfahrbewegung und auch das spätere Auswölben des Umfangsbereichs 12 erleich­ tert.

Nachdem das hochgestellte freie Ende 16 mit einer Anschlag­ fläche 45 am Stempelinnenteil 42 in Kontakt gekommen ist, beginnt durch den weiteren Stempelhub das Stauchen und Aus­ wölben des Umfangsbereichs 12. Um eine genaue und feste Po­ sitionierung des hochgestellten freien Endes 16 an der An­ schlagfläche 45 zu gewährleisten, ist ein Absatz 46 mit einer Einlaufschräge am Stempelinnenteil 42 vorgesehen. Durch weiteres Verfahren des Pressenstempels 40 in Rich­ tung auf die Matritze 31 bildet sich eine Wölbung 17 in der ringförmigen Kammer 41.

Zur Vermeidung einer zu starken Auswölbung, was zu einer ungleichmäßigen Materialverteilung beim späteren Vorgang des Flachdrückens führen könnte, wird durch das Stempel­ außenteil 43 eine Kammeraußenwand 47 gebildet. Der radiale Abstand zwischen der Kammeraußenwand 47 und der Kammerin­ nenwand 44 ist auf die Länge des Umfangsbereichs 12 und die gewünschte Materialverdickung abgestimmt. Zur Veränderung dieses radialen Abstandes bei einem Produktwechsel kann entweder das Stempelinnenteil 42 oder das Stempelaußen­ teil 43 separat ausgewechselt werden.

Nach Erstellung der Wölbung 17 wird bei diesem Ausführungs­ beispiel der Napf 10 in eine nur ausschnittsweise in Fig. 5 angedeutete Rollwalzmaschine 50 zwischen einem Drückfut­ ter 52 und einem Halter 53 auf einer Spindel 51 einge­ spannt. Unter Rotation des eingespannten Werkstückes wird durch radiale Zustellung einer Rollwalze 54 die Wölbung 17 zu einer Materialverdickung 18 flachgedrückt. Bei diesem Vorgang werden durch Seitenabsätze 55 an der Rollwalze 54 an den hochgestellten Randbereichen des Umfangsbereichs 12 definierte Seitenstege 19 ausgebildet.

Zur Ausformung eines Profils in der Materialverdickung 18 wird gemäß Fig. 6 eine Vorformrolle 56 radial an das wei­ terhin zwischen dem Drückfutter 52 und dem Gegenhalter 53 eingespannte Werkstück zugestellt. Durch die Vorformrolle 56 wird zunächst in der Materialverdickung 18 eine Profil­ vorform 20 ausgebildet, damit die Umformgrenze des Werk­ stoffs nicht durch eine zu starke einmalige Umformung über­ schritten wird.

Anschließend wird nach Fig. 7 das endgültige Profil 21 in die Riemenscheibe 1 mittels der Profilrolle 57 ein­ geformt. Abschließend kann die fertige Riemenscheibe 1 nach dem axialen Auseinanderfahren von Drückfutter 52 und Gegen­ halter 53 aus der Rollwalzmaschine entfernt werden. Da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren lediglich der Umformvorgang an der Materialverdickung 18 auf einer Rollwalzmaschine ausgeführt wird, während die vorausgehenden Arbeitsgänge auf einer relativ schnell arbeitenden Presse durchgeführt wer­ den können, kann die Fertigungszeit für Keilrippenscheiben gegenüber bisher bekannten Herstellverfahren wesentlich herabgesetzt werden.

Claims (9)

1. Verfahren zur Herstellung eines scheibenförmigen Tei­ les, insbesondere einer Riemenscheibe, bei dem

• 1. - eine Blechronde zu einem Napf (10) mit einem im we­ sentlichen radial verlaufenden Nabenbereich (11) und einem im wesentlichen axial verlaufenden Umfangsbe­ reich (12) vorgeformt wird,
• 2. - der Umfangsbereich (12) mittels eines Pressenstem­ pels zum Bilden einer Wölbung (17) axial gestaucht wird und
• 3. - die Wölbung (17) anschließend zu einer Materialver­ dickung (18) radial flachgedrückt wird,
  dadurch gekennzeichnet,
• 4. - daß der Umfangsbereich (12) des Napfes (10) in eine ringförmige Kammer (41) im Pressenstempel axial ein­ gefahren wird,
• 5. - daß beim axialen Einfahren zunächst eine radial in­ nenliegende Seite des Umfangsbereichs (12) mit einer Kammerinnenwand (44) in Kontakt kommt,
• 6. - daß anschließend ein freies Ende (16) des Umfangs­ bereichs (12) mit einer Anschlagfläche (45) in der ringförmigen Kammer (41) in Kontakt kommt, durch welche die axiale Stauchkraft übertragen wird,
• 7. - daß durch weiteres axiales Einfahren der Umfangsbe­ reich (12) gestaucht und radial nach außen, von der Kammerinnenwand (44) weg zu der Wölbung (17) aus­ gewölbt wird, und
• 8. - daß die Wölbung (17) mit einer radial außenliegenden Kammeraußenwand (47) in Kontakt kommt und ein weite­ res Auswölben radial nach außen begrenzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Napf (10) mittels einer Presse tiefgezogen wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Stauchen am Übergang zwischen dem Naben­ bereich (11) und dem Umfangsbereich (12) ein Falz (15) ausgeformt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Stauchen das freie Ende (16) des Umfangs­ bereichs (12) im wesentlichen radial nach außen hoch­ gestellt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Flachdrücken der Wölbung (17) mit einer Roll­ walze (54) auf einer Rollwalzmaschine (50) ausgeführt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß nach oder gleichzeitig mit dem Flachdrücken ein Profil (21) in der Materialverdickung (18) ausgebildet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil (21) mittels Formrollen (56, 57) in zwei oder mehr Umformungsschritten ausgeformt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung der Materialverdickung (18) die ringförmige Kammer (41) verändert und dabei ein Stempelaußenteil (43) mit der Kammeraußenwand (47) axial verfahren und ausgewechselt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Blechronde mit einer Dicke von 2, 25 +/- 0,2 Millimetern verwendet wird.