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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Rolle durch
Tiefziehen gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Rollen-
oder Radkörper
mit einer zylindrischen Umfangswand und einem Radialsteg stellen Maschinen-
und Getriebeelemente dar, welche in den vielfältigsten Bereichen Anwendung
finden. Für diese
bedeutenden Maschinen- und Getriebeelemente bestehen zahlreiche
Fertigungsverfahren. So können
diese Teile durch Gießen,
Schmieden, durch spanabhebende Bearbeitung oder als Schweißteile hergestellt
werden. In der Regel sind diese vorgenannten Verfahren fertigungstechnisch
aufwändig und
mit einem entsprechenden Zeit- und Kostenaufwand verbunden.
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Es
ist weiter bekannt, beispielsweise aus der
DE 197 23 073 A1 , eine
Rolle durch spanloses Umformen einer Blechronde zu fertigen. Das
spanlose Umformen einer Blechronde ermöglicht ein schnelles und zugleich
wirtschaftliches Fertigen. Bei dem gattungsgemäßen Verfahren zur Herstellung
wird eine Blechronde in einfacher Weise zu einem Ring mit Boden
ge formt, wobei die zylindrische Ringwand die Umfangswand bildet,
während
der Boden die Nabenscheibe darstellt. Eine derartige Ausbildung
einer Rolle hat jedoch hinsichtlich der Kraftaufnahme Nachteile
und ist aufgrund der vorgegebenen Werkstückgeometrie auch nur für begrenzte
Anwendungsfälle
einsetzbar.
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Aus
der
DE 2 014 039 A ist
ein Umformverfahren zur Herstellung von Verschlussschrauben, insbesondere
von Ölablassschrauben,
aus einer Ronde bekannt, bei dem auf eine Zugumformung mehrere Stülpzüge folgen.
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Die
FR 1 271 182 offenbart ein
Verfahren zur Herstellung eines Rohres mit verstärkten Rohrenden. Bei diesem
bekannten Verfahren wird zunächst
ein Rand am Ende des Rohres ins Rohrinnere gebogen und dieser anschließend entlang
der Rohrinnenwand ins Rohrinnere gezogen.
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Aus
der
DE 27 43 642 A1 ist
eine mehrstufige Werkzeugeinrichtung zum spanlosen Umformen metallischer
Hohlkörper
durch Tiefziehen und/oder Abstreckziehen bekannt.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung
einer Rolle anzugeben, welches bei einer einfachen Fertigung durch
Tiefziehen eine besonders hohe Stabilität und Formenvielfalt der gewünschten
Rolle zulässt.
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Die
Aufgabe wird nach der Erfindung durch ein Verfahren mit den Merkmalen
des Anspruchs 1 gelöst.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
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Ausgehend
von einem gattungsgemäßen Verfahren
ist die Erfindung unter anderem dadurch gekennzeichnet, dass die
Blechronde in einer ersten Zugrichtung zu einem topfförmigen Vorzug
mit einem zylindrischen Wandbereich und einem Bodenbereich tiefgezogen
wird, dass der Bodenbereich in entgegengesetzter Zugrichtung nach
innen zwischen den zylindrischen Wandbereich gestülpt wird
und dass der zylindrische Wandbereich zu der Umfangswand und der
Bodenbereich zu dem Radialsteg ausgebildet werden, welcher axial
innerhalb des zylindrischen Wandbereiches liegt.
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Ein
Aspekt der Erfindung liegt darin, bei der topfförmigen Zwischenform den Bodenbereich
in zumindest einem weiteren Tiefziehschritt axial nach innen zu
stülpen,
so dass dieser Bodenbereich etwa axial mittig innerhalb der zylindrischen
Umfangswand der zu formenden Rolle angeordnet wird. Bei Ausformung
des Bodenbereiches zu dem Radialsteg gewährt diese etwa mittige Anordnung
eine weitgehende symmetrische Kraftaufnahme, wenn die Rolle als ein
Getriebeteil eingesetzt wird. Die Rolle kann beispielsweise ohne
eine profilierende Bearbeitung der Umfangswand als eine Spannrolle
eingesetzt werden. Selbstverständlich
können
an der so tiefgezogenen Rolle in bekannter Weise weitere Profilierungen, beispielsweise
in die Umfangswand eingearbeitet oder eingeformt werden.
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Eine
besonders große
Gestaltungsfreiheit bei der Ausformung des Bodenbereichs zu dem
Radialsteg wird erfindungsgemäß dadurch
erreicht, dass der Bodenbereich mit einer konvexen Form versehen
wird. Diese konvexe, vorzugsweise etwa halbkugelartige, Form kann
unmittelbar beim Tiefziehen der Blechronde mit einem entsprechend
ausgeformten Tiefziehstempel oder in einem separaten Tiefziehschritt
durchgeführt
werden.
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Die
Gestaltungsfreiheit ist erfindungsgemäß weiter dadurch erhöht, dass
nach dem nach-innen-Stülpen
in den Bodenbereich eine Öffnung
eingestanzt wird.
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Dieses
Verfahren ist in vorteilhafter Weise noch dadurch weitergebildet,
dass der Rand der Öffnung
zum Bilden einer zylindrischen Nabe aufgeweitet wird, welche koaxial
zur Umfangswand ist. Die Nabe kann dabei so ausgebildet sein, dass
diese zur Aufnahme eines Wälzlagers
dient, wobei der Nabendurchmesser mit dem Außendurchmesser des Norm-Wälzlagers
eine Presspassung bilden kann.
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Eine
besonders effiziente Ausgestaltung einer Wälzlageraufnahme oder einer
Nabe wird nach der Erfindung dadurch erzielt, dass zwischen dem
zylindrischen Wandbereich und dem Bodenbereich eine nach innen gerichtete
Stufe mit einem definierten Radialabschnitt und einem Axialabschnitt
ausgebildet wird, wobei eine innere Haube ausgeformt ist, dass die
innere Haube axial nach innen in Richtung des zylindrischen Wandbereichs
unter Verkürzung des
Axialabschnitts der Stufe gestülpt
wird und dass dabei eine Nabe ausgebildet wird.
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Nach
der Erfindung ergibt sich eine besonders stabile Anordnung dadurch,
dass die Nabe etwa mittig zum Radialabschnitt der Stufe angeordnet wird.
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Weiter
ist es erfindungsgemäß, dass
ein Andrück-
oder Kalibrierzug zum Endformen der Umfangswand, des Radialstegs
und/oder der Nabe durchgeführt
wird. Dieser ebenfalls auf einer Tiefziehpresse mit entsprechenden
Kalibrierwerkzeugen durchführbare
Arbeitsschritt führt
zu einer besonders genauen Endform.
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Bei
dem vorgenannten Verfahren zur Herstellung einer Nabe ist es weiter
bevorzugt, dass die Nabe zusammen mit dem Radialabschnitt unter
axialer Verkürzung
des zylindrischen Wandbereichs nach innen gestülpt wird. Hierdurch wird eine
besonders stabile Anordnung der Rolle erreicht, wobei die zylindrische
Nabe und die gebildete Umfangswand nicht nur koaxial sondern auch
in axialer Richtung etwa mittig zueinander angeordnet sind.
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Ein
einfaches und zugleich kostengünstiges Verfahren
ist dadurch gewährleistet,
dass der verbliebene zylindrische Wandbereich zur Umfangswand der
Rolle geformt wird und dass der Radialabschnitt etwa mittig zur
Umfangswand angeordnet wird und dabei den Radialsteg bildet.
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Für eine besonders
wirtschaftliche Ausführung
des Verfahrens ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Formen
auf einer Presse mit einem Folge-Verbundwerkzeug durchgeführt wird.
Bei einem derartigen Folge-Verbundwerkzeug sind die einzelnen Press-
oder Tiefziehwerkzeuge in Reihe nebeneinander auf einer einzigen
Presse montiert, wobei nach jedem Pressenhub das Werkstück zu dem nachfolgenden
Teilwerkzeug weitergefördert
wird. An diesem Teilwerkzeug wird dann jeweils ein Arbeitsschritt
während
eines Pressenhubes durchgeführt.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen
weiter erläutert, welche
in den Zeichnungen dargestellt sind. In den Zeichnungen zeigen:
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1a bis 1f schematische
Querschnittsansichten eines nach der Erfindung bearbeiteten Werkstücks nach
einzelnen Arbeitsschritten und
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2a bis 2m schematische
Querschnittsansichten eines weiteren erfindungsgemäß bearbeiteten
Werkstücks
nach einzelnen Arbeitsschritten.
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Gemäß den 1a bis 1f ist
die erfindungsgemäße Herstellung
einer Rolle 10 mit einer zylindrischen Umfangswand 12 einem
Radialsteg 14 sowie einer Nabe 16 aus einer nur
teilweise in 1a dargestellten Blechronde 5 beschrieben.
In einer Tiefziehpresse wird die Blechronde 5 zu einem
topfförmigen
Vorzug 30 spanlos umgeformt.
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Der
Vorzug 30 ist aus 1b zu
ersehen und umfasst einen zylindrischen Wandbereich 32 sowie
einen kugelkalottenförmigen
Bodenbereich 34. Die konvexe Form des Bodenbereichs 34 ist
erfindungsgemäß so gewählt, dass
ausreichend Material zum Bilden der Nabe 16 sowie des Radialstegs 14 gemäß den nachfolgenden
Schritten zur Verfügung steht.
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Der
konvexe Bodenbereich 34 wird anschließend in einem weiteren Tiefziehschritt
axial nach innen gestülpt,
wobei die in 1c gezeigte Einstülpung 31 gebildet
wird. Diese Einstülpung 31 wird durch
einen nachfolgenden Umformschritt definiert ausgeformt, wobei ein
mittiger, ebener Scheibenbereich 33, ein sich daran anschließender angewinkelter
Bereich 35 sowie ein innerer Zylinderbereich 37 ausgeformt
werden. Bei diesem Umformschritt von 1d wird
der Radius eines Falzes 29, welcher beim vorausgegangenen
Einstülpen
entstanden ist, flachgedrückt,
wobei der innere Zylinderbereich 37 an der Innenwand der
zylindrischen Umfangswand 12 zur Anlage kommt. Der ebene
Scheibenbereich 33 wird bei diesem Umformschritt mit einem
definierten Abstand von einer Mittenebene 19 ausgebildet, welche
sich senkrecht zur Mittenachse 18 durch deren axiale Mitte
erstreckt.
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Anschließend wird
dann ebenfalls auf einer Presse eine mittige Öffnung 36 ausgestanzt,
wie 1e zu entnehmen ist. Durch einen weiteren Pressenschritt
wird ein Rand 38 der Öffnung 36 zur
Bildung der Nabe 16 hochgestellt. Hierzu wird ein geeigneter
Pressenstempel verwendet, wobei das Hochstellen oder Hochbiegen
so erfolgt, dass sich die ausgebildete Nabe 16 etwa symmetrisch
zu beiden Seiten der Mittenebene 19 erstreckt. Die so ausgebildete
Nabe 16 schließt
sich unmittelbar an den angewinkelten Bereich 35 an, welcher
den Radialsteg 14 bildet, wie aus 1f zu
ersehen ist.
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In
den 2a bis 2m wird
eine weitere Ausführung
der Erfindung zur Herstellung einer Rolle 10' mit einer zylindrischen Umfangswand 12', einem Radialsteg 14' und einer Nabe 16' erläutert.
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Zunächst wird
beispielsweise von einem aufgespulten Flachband eine in 2a gezeigte
Blechronde 5' ausgestanzt.
Diese wird zu einem Vorzug 30' mit einem zylindrischen Wandbereich 32' und einem im
Wesentlichen ebenen Bodenbereich 34' geformt, wie 2b zu
entnehmen ist. Ein bei diesem Schritt verbliebener Tiefziehrand 28 wird
in nachfolgenden Arbeitsschritten gemäß den 2c und 2d abgeschnitten
oder ausgestanzt. In dem im Querschnitt etwa U-förmigen Vorzug 30' wird weiter eine
innere Stufe 40 mit einem Axialabschnitt 42 und einem
Radialabschnitt 44 vorgeformt, wobei gleichzeitig eine
Haube 46 ausgebildet wird, wie aus 2e zu
ersehen. In einem weiteren Pressenschritt gemäß 2f wird
die Stufe 40 weiter ausgeformt, wobei der Axialabschnitt 42,
der Radialabschnitt 44 und die Haube 46 ihre definierte
vorgesehene Form erhalten.
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Die
so geformte Haube 46 wird gemäß 2g definiert
axial so nach innen gestülpt,
so dass ein zylindrischer Nabenbereich 48 etwa axial mittig zu
dem Radialabschnitt 44 angeordnet ist. Anschließend wird
in einen radial verlaufenden Nabenbereich 50 eine mittige Öffnung 36' eingestanzt,
wie 2h zu entnehmen ist. Dabei verbleibt eine radial
verlaufende Borde 52, welche in den zylindrischen Nabenbereich übergeht.
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Anschließend wird
der Bereich der Nabe 16' endgeformt,
wobei ein beim Einstülpen
entstandener Falz 29' unter
Ausbildung eines definierten Radius flachgedrückt wird. Dieser Radius an
dem Falz 29' ist auch
vorteilhaft für
ein Einpressen eines Wälzlagers in
die Nabe 16',
wobei die ausgebildete Borde 52 als ein Anschlag zur Definierung
der axialen Lage eines eingepressten Wälzlagers dient. Die ausgeformte Nabe 16' ist in 2i gezeigt.
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Zur
Ausformung der zylindrischen Umfangswand 12' der Rolle 10' wird gemäß dem Verfahrensschritt
von 2j die geformte Nabe 16' zusammen mit dem Radialabschnitt 44 unter
Verkürzung
des zylindrischen Wandbereichs 32' nach innen gestülpt, wobei
ein weiterer Falz 27 gebildet wird.
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Gemäß den Verfahrensschritten
von 2k und 2l wird
der zylindrische Wandbereich 32' unter Verringerung des Durchmessers
radial nach innen eingedrückt,
wobei der Falz 27 flachgedrückt wird. Im Fertigdrück- und
Kalibrierschritt gemäß 2l wird
die zylindrische Umfangswand 12' der Rolle 10' endgeformt
und in einem abschließenden Verfahrensschritt
gemäß 2m wird
die mittige Öffnung 36' unter Verkürzung der
Borde 52 zur Endform ausgestanzt.
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Mit
dem vorbeschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Rolle 10' erzeugt, welche eine
stabile Nabe 16' sowie
eine koaxial dazu angeordnete zylindrische Umfangswand 12' aufweist. Der die
Nabe 16' und
die zylindrische Umfangswand 12' verbindende Radialsteg 14' ist dabei mittig
hierzu angeordnet, was für
eine hohe Belastungsaufnahme der Rolle 10' günstig ist.