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Dokumentenidentifikation DE2916037C2 16.07.1987
Titel Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Polkernen für Drehstromgeneratoren
Anmelder Robert Bosch GmbH, 7000 Stuttgart, DE
Erfinder Wilhelm, Manfred, Dipl.-Ing., 7147 Eberdingen, DE;
Weigel, Alfred, Ing.(grad.), 7000 Stuttgart, DE;
Kleebaur, Karl, Ing.(grad.), 7151 Allmersbach, DE;
Rottweiler, Willy, 7000 Stuttgart, DE;
Meyer, Friedhelm, Ing.(grad.), 7132 Illingen, DE;
Hagenlocher, Walter, 7000 Stuttgart, DE;
Reschny, Gerold, 7314 Wernau, DE
Vertreter Otte, P., Dipl.-Ing., Pat.-Anw., 7250 Leonberg
DE-Anmeldedatum 20.04.1979
DE-Aktenzeichen 2916037
Offenlegungstag 06.11.1980
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 16.07.1987
Veröffentlichungstag im Patentblatt 16.07.1987
IPC-Hauptklasse H02K 15/02

Beschreibung[de]
Stand der Technik

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Polkernen für Drehstromgeneratoren gemäß dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 11.

Aus der Zeitschrift "American Machinist", Juli 1969, Seite 100, welche ein derartiges Verfahren zeigt, ist bekannt, Polkerne für elektrische Maschinen in einem kombinierten Bearbeitungsverfahren herzustellen, welches neben einer spanabhebenden Bearbeitung der hergestellten Teile auch spanlose Fertigungsabschnitte vorsieht. Durch diese spanlosen Fertigungsabschnitte gelingt es, Polkerne für elektrische Maschinen rationeller herzustellen; allerdings ergibt sich bei dem bekannten Herstellungsverfahren für Polkerne der Nachteil, daß die Fertigungsabschnitte, an denen spanlos gearbeitet wird, zu so starken Ungenauigkeiten führen, daß spanabhebende Bearbeitungsvorgänge, insbesondere in den letzten Verfahrensabschnitten, eingeführt werden müssen, um die Toleranzen ausreichend kleinzuhalten.

Bei dem bekannten Verfahren beginnt die Rohteilherstellung mit dem Abscheren einzelner Rohlinge von einem Stangenmaterial, wobei dieser Schervorgang, der mit Hilfe einer geeigneten Presse durchgeführt wird, zu vergleichsweise starken Randverformungen und zum Teil zu so starken Gewichtsunterschieden der Rohlinge führt, daß sich an den im wesentlichen spanlos arbeitenden Schervorgang ein Wiegevorgang anschließt, an welchem jedes Teil gewogen und solche Teile, die eine vorgegebene Toleranz überschreiten, ausgeschieden werden.

Anschließend werden die Rohlinge beschichtet, nämlich phosphatiert und geseift, woraufhin sich dann mittels einer über mehrere Bearbeitungsstationen verfügenden Presse ein spanloser Fertigungsabschnitt anschließt, der mehrere Stufen umfaßt. In der Stufe 1 und 2 des spanlosen Fertigungsabschnittes erfolgt das Setzen und Ecken des Rohlings. Hierbei erhält der Rohling eine etwas ballige Außenform und beidseitig eine zur Mitte zu abgestuft verlaufende Einprägung, deren tiefster Punkt in der Mitte liegt. An das Setzen und Ecken schließt sich ein Stauchvorgang an, bei dem der Rohling wieder eine geradlinig verlaufende Außenform erhält, zusammengestaucht wird und die an den beidseitigen Stirnflächen vorhandene, abgestufte Einprägung soweit wieder herausgedrückt wird, daß lediglich noch zentral ein abgesenktes Sackloch übrig bleibt. Die Stufe 4 des spanlosen Fertigungsvorgangs umfaßt dann ein beidseitiges Fließpressen, bei dem in die Stirnseiten oben und unten durch Stempel nach Art eines Extrudiervorgangs Öffnungen oder Sacklöcher eingedrückt werden. Hierdurch vergrößert sich die Höhenabmessung des Rohlings, der dann in einer fünften Stufe einem Stanzvorgang unterworfen wird, bei dem die Trennwand zwischen den beidseitigen Stirnbohrungen herausgestanzt wird. Eine sechste Arbeitsstufe des spanlosen Fertigungsvorgangs umfaßt dann noch ein Anprägen und ein Ändern der Bohrungsform. Bei dieser sechsten Stufe erhalten die Stirnseiten eine den Durchmesser der jetzt durchgehenden Bohrung überschreitende Absenkung; außerdem ergibt sich etwa in der Mitte der Bohrung eine Abstufung mit einem größeren Bohrungsdurchmesser. Die Bearbeitungsstufen 1 bis 6 des spanlosen Fertigungsabschnittes werden durchgeführt mittels eines Schrumpfverbandes und einer Hartmetall-Preßbüchse.

An diesen spanlosen Fertigungsabschnitt, der durch die Beschichtung und Phosphatierung des Rohlings erleichtert wird, schließt sich dann noch ein spanabhebender Fertigungsabschnitt an, nämlich das Plandrehen des Rohlings mit Hilfe von zwei Drehmaschinen. Schließlich werden dann die jetzt auf Maßigkeit gebrachten Rohlinge noch gewaschen und abtransportiert.

Dieses bekannte Herstellungsverfahren hat den Nachteil, daß eine erhebliche Anzahl von Arbeitsvorgängen erforderlich ist, um aus dem Stangenmaterial fertige, innerhalb der vorgeschriebenen Toleranzen liegende Polkerne herzustellen, wobei sich jeweils spanlose und spanende Fertigungstechniken abwechseln. Besonders umständlich ist der die Arbeitsstufen 1 bis 6 umfassende Fertigungsabschnitt, bei dem der Rohling aufeinanderfolgend an den verschiedenen Stationen der verwendeten 6-Stufenpresse einer Vielzahl einzelner Bearbeitungsmaßnahmen unterworfen wird, die jeweils zu Formänderungen führen und insgesamt ein wiederholtes Fließen des Materials in verschiedene Richtungen notwendig machen.

Schließlich ist es auch bekannt, Polkerne durch eine im wesentlichen ausschließlich spanabhebende Bearbeitung, nämlich Drehen der Außenformen und Ausbohren der Mittelbohrung herzustellen. Es ist weiterhin bekannt, Polkerne aus Blechband zu wickeln, aus zwei gerollten Ringen herzustellen oder auch durch Sinterung.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Polkernen für Drehstromgeneratoren zu schaffen, bei denen zwar einerseits die Grundkonzeption einer spanlosen Fertigung beibehalten werden kann, andererseits aber unkompliziert und vor allen Dingen kostengünstig unter Verzicht auf eine Phosphatierung oder eine sonstige Beschichtung der Rohlinge verfahren werden kann.

Vorteile der Erfindung

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 und 11 gelöst, wobei sich der Vorteil ergibt, daß bis auf einen ersten spanabhebenden Fertigungsabschnitt, der ein besonders genaues Absägen der Rohlingsabschnitte von dem Stangenmaterial umfaßt, der gesamte weitere Herstellungsvorgang spanlos verläuft und bis zur Erzielung eines einwandfrei innerhalb der erlaubten Toleranzen maßhaltigen Polkerns lediglich fünf weitere spanlose Bearbeitungsstufen erforderlich sind. Diese können kostengünstig auf einer gemeinsamen Presse mit fünf Arbeitsstationen durchgeführt werden.

Von besonderem Vorteil ist hierbei, daß trotz der ausschließlich spanlosen Fertigung auf eine Beschichtung bzw. Phosphatierung des Rohlings, wie sonst für die spanlose Fertigung unerläßlich, verzichtet werden kann, so daß die erfindungsgemäße Herstellung des Polkerns besonders kostengünstig ist. Bei den einzelnen spanlosen Fertigungsstufen wird lediglich ein geeignetes Schmier- oder Stauchöl beigegeben.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Herstellungsverfahren möglich. Besonders vorteilhaft ist die Ausbildung der einzelnen Stempel und Werkzeugsformen, wobei eine Riefelung zumindest vorderer Abschnitte der Napf-, Loch-, Glätt- und Kalibrierstempel eine problemlose, aufeinanderfolgende Bearbeitung der nicht beschichteten und phosphatierten Rohlinge in den einzelnen Arbeitsstufen ohne Materialzerstörung oder Hängenbleiben ermöglicht.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 den nach dem Sägen entstandenen Rohling, während die

Fig. 2 bis 6 die Rohlingsform zeigen, die sich nach den sich an das Sägen anschließenden fünf weiteren, spanlosen Fertigungsstufen ergeben; die

Fig. 7 zeigt in größerem Detail die Ausbildung, die der Rohling nach dem Vorform- oder Vorprägeschritt erlangt, während die

Fig. 8a, 8b und 9 in größerem Detail Einzelheiten des Glätt- und Kalibriervorgangs darstellen, die

Fig. 10 und 11 zeigen die in den Rohling eingedrungenen Napfstempel sowie den Glättstempel.

In Teilen der Zeichnung können die durch die Bearbeitung erzielten Veränderungen zum besseren Verständnis übertrieben dargestellt sein.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die Stufenfolge der Bearbeitungsvorgänge ist wie folgt: Sägen, evtl. Entgraten, Vorprägen, Napfen, Lochen, gegebenenfalls Glätten, Kalibrieren.

1. Der erste, sich auf das Sägen beziehende Fertigungsschritt arbeitet spanabhebend, allerdings nicht am Rohling selbst, denn dieser wird durch das Sägen erst hergestellt. Beim Sägen werden von aus geeignetem Material für den Polkern gebildeten Stangen Teilstücke abgesägt, die die in Fig. 1 gezeigte Form aufweisen und den Rohling für die weiteren spanlosen Bearbeitungsvorgänge bilden. Es hat sich gezeigt, daß dann, wenn ausschließlich im folgenden spanlos gearbeitet wird, an den diesem Bearbeitungsvorgang unterworfenen Rohling erhebliche Anforderungen bezüglich der Längentoleranz, der Rechtwinkligkeit und der Planparallelität der Stirnflächen gestellt werden, da sich diese Maße stark auf die fertigen Polkerne auswirken. Durch den Sägevorgang gelingt es, die Forderung bezüglich Planheit und geringer Kantenabrundung zu erfüllen und Rohlinge bereitzustellen, die den erwähnten Bedingungen entsprechen.

Als Maschine für das Absägen der Rohlinge vom Stangenmaterial kommen Kreissägen infrage.

2. Da beim Sägen ein geringfügiger Grat entstehen kann, der möglicherweise beim Weitertransport und beim Pressen zu Schwierigkeiten führen kann, schließt sich an den Sägevorgang als fakultativer Bearbeitungsschritt das Entgraten an, bei dem die Kanten des durch das Sägen hergestellten Rohlings bis maximal 0,5 mm × 45° gebrochen werden.

3. Der entgratete Rohling wird einem Umformvorgang unterworfen, der in Fig. 2 als sog. Vorprägen bezeichnet ist. Dieser Arbeitsgang ist von besonderer Bedeutung, da es hierdurch gelingt, Verwölbungen der Stirnflächen und einen Kanteneinzug an der Bohrung zu korrigieren, die dann beim nächsten Arbeitsgang, dem im folgenden noch ausfühlich beschriebenen Napfen, sonst auftreten könnten. Die das Vorprägen umfassende Arbeitsstufe, von der die Fig. 2 in Verbindung mit Fig. 7 das sich am Rohling zeigende Endergebnis darstellt, besteht darin, daß, zunächst grob gesprochen, zwischen einem mittleren zentralen Bereich des Rohlings und dem äußeren Randkantenbereich an beiden Stirnflächen eine einen allmählichen Übergang zu diesen beiden Bereichen aufweisende Absenkung in ringförmiger Ausgestaltung gebildet wird. Mit anderen Worten, beim Vorprägevorgang, der mittels geeigneter Preßmaschinen und auf die Stirnflächen drückender Stempel in der gewünschten Form vorgenommen wird, bleibt der zentrale Teil 2a und 2b des Rohlings 1 (s. Fig. 3 und 7) im wesentlichen unbeeinflußt und geht dann nach außen in allmählicher Absenkung in einen in der Höhe des Rohlings eingeschnürten Bereich über, der im Verlauf seiner Absenkung und seines Wiederanstiegs zum Kantenbereich 3 auch einem konstanten Radius folgen kann. Es ergibt sich eine Art Wellenlinie vom Zentralbereich 2a zum Kantenbereich 3, wobei die folgenden, lediglich beispielhaft und daher nicht einschränkend angegebenen Maße gelten können.

Bei einer Höhe etwa 23 mm erfolgt der Übergang vom zentralen Teil 2a in die Absenkung mit einem Winkel, der zwischen 6° und 9° liegen kann (s. Fig. 7), wobei der Radius R der Absenkung bei 20 mm liegt. Der Winkel des Wiederanstiegs zum Randkantenbereich liegt bei etwa 4°. Schon aus den unterschiedlichen Winkeln kann man entnehmen, daß durch diesen Vorprägeschritt auch der periphere Bereich des Rohlings gegenüber dem mittleren Teil etwas in seiner Höhe angesenkt wird.

Durch diesen Vorprägevorgang wird sichergestellt, daß das anschließende Napfen als besonders schwerwiegender Eingriff in Form und Aufbau des Rohlings den anzustrebenden, beidseitig planen Stirnflächenverlauf möglichst wenig beeinträchtigt.

Hierbei haben Versuche ergeben, daß bei der Bearbeitung eines nicht vorgeprägten Rohteils durch den Napfvorgang erhebliche Verwölbungen der Stirnfläche resultieren, wie sie in Fig. 3 durch die strichpunktierte Linie 4 dargestellt sind. Der Rohling bekommt dann durch das Napfen beidseitig eine ausgesprochene ballige Stirnflächenform.

Der Vorprägevorgang kann, wie weiter vorn schon erwähnt, durch beidseitig auf den Rohling einwirkenden Vorprägestempel erfolgen, wobei die Übergänge zwischen den einzelnen Schrägen der Vorprägestempel zur Erzielung der in Fig. 7 im Detail dargestellten Form möglichst ausgerundet sein sollen, so daß sich Markierungen nach einer Planierbearbeitung vermeiden lassen, die zusammen mit dem letzten Bearbeitungsteilschritt 7, dem Kalibrieren, vorgenommen wird. Ergänzend wird darauf hingewiesen, daß sich zweckmäßigerweise im Zentrum beider Vorprägestempel eine Lüftungsbohrung befindet, da sich sonst die gewünschte, in Fig. 7 gezeigte Vorform nur unvollkommen ausbilden könnte, nämlich dann, wenn der Vorprägevorgang durch eingeschlossenes Öl, welches wie bei allen anderen spanlosen Fertigungsschritten ausschließlich zugegeben wird, behindert wird.

4. Das im folgenden zu beschreibende Napfen stellt einen besonders schwerwiegenden Eingriff in den Rohling und seine Form dar, denn es werden mittig auf die Stirnflächen des Rohlings beidseitig ein oberer und ein unterer Napfenstempel unter erheblichem Druck zugeführt, so daß sich, wie in Fig. 3 gezeigt, nach dem Napfen aufeinander ausgerichtete Öffnungen oder Bohrungen 5a, 5b im zentralen Mittelteil des Rohlings 1b befinden. Man erkennt, daß durch diesen Napfvorgang, der im einzelnen eine Kombination eines Rückwärts- und Vorwärts- Fließvorgangs ist, Materialverdrängungen durch die Kaltverformung auftreten, die zu einer Vergrößerung der Höhe des Rohlings bei Beibehaltung seines Durchmessers führen.

Durch dieses Napfen kommt es zu einer konkaven Verwölbung der Mantelfläche 6 des Rohlings 1b, wie bei 7 angedeutet, d. h. im mittleren Mantelflächenbereich ist der Durchmesser des Rohlings am geringsten. Außerdem bleibt durch das Napfen zwischen den beiden gebildeten Bohrungen 5a und 5b ein Steg 8 stehen, und es kommt zu einer geringfügigen Materialüberhöhung an beiden Stirnflächen unmittelbar angrenzend an die durch das Napfen gewonnenen beidseitigen Bohrungen 5a und 5b; diese Materialüberhöhung oder dieser Randwulst ist mit 9 in Fig. 3 bezeichnet.

Zu dem Napfvorgang noch einige, allgemeine, nicht einschränkend zu verstehende Bemerkungen. Da bei der Ausbildung der Stirnfläche durch den Napfvorgang eine leicht konkave Stirnflächenform auf beiden Seiten erwünscht ist, sollten beide Napfstempel von oben und unten etwa synchron in das Rohteil eindringen. Das Rohteil ist innerhalb einer nicht dargestellten Matrize gehalten und die Stempel 10a und 10b, die in Fig. 10 im einzelnen dargestellt sind, dringen unter der Preßkraft der Maschine von beiden Seiten in den mittleren Bereich vor. Dringt ein Stempel langsamer in die Stirnfläche ein als der andere, dann könnte an dieser Stelle eine konvexe, nicht gewünschte Oberfläche entstehen. Bei der erfindungsgemäß angewendeten Kombination des Napf-Rückwärts- und Napf-Vorwärts-Fließpressens begünstigen die sich bildenden Reibungsverhältnisse das gleichmäßige Eindringen des Stempels.

Das Napfen ist auf den sich daran anschließenden Lochvorgang des Rohlings abzustimmen, wobei vorzugsweise entweder ein Fließlochverfahren oder ein normale Schneidlochvorgang angewendet wird. Beim Fließlochvorgang hat der obere Napfstempel einen etwas größeren Durchmesser als der untere Napfstempel; bei dem bei vorliegender Erfindung bevorzugten normalen Schneidlochvorgang ist, wie die Fig. 10 zeigt, der obere Napfstempel 10a im Durchmesser kleiner als der untere Napfstempel 10b. Dadurch wird allerdings das Eindringen des oberen Napfstempels begünstigt.

Um das Gleichgewicht beider Stempel herzustellen, kann

  • a) die in Stößelrichtung zwangsweise mitbewegte Matrize den Reibungseinfluß so verändern, daß der Reibungseinfluß den unteren Napfstempel bevorzugt, so daß die Stempel gleichmäßig eindringen, außerdem kann
  • b) eine starke Abflachung des oberen Napfstempels, wie in Fig. 10 gezeigt, auf diesen stark bremsend einwirken und
  • c) am unteren Stempel ein kleinerer spitzer Winkel dessen Eindringen begünstigen.


Der Unterschied in den Napfstempeldurchmessern ist auf den Schneidspalt für das Lochen des Steges zurückzuführen.

In einer Ausgestaltung vorliegender Erfindung ist es möglich, den Durchmesserunterschied beider Napfstempel besonders gering zu halten. Beispielsweise kann der Durchmesser des unteren Napfstempels 10b nur um einen Teil des Schneidspaltes vergrößert werden, der Rest läßt sich dann durch eine Verkleinerung des Lochstempels, bezogen auf den oberen Napfstempel 10a und die durch ihn im Rohling hergestellte Bohrung, erzielen. Der durch die Verkleinerung des Lochstempels sich bildende Absatz kann, wie weiter unten noch erwähnt wird, durch den Glättstempel eingeebnet werden.

5. Das Lochen des im Verfahrensschritt 4 gebildeten Rohlings 1b hat selbstverständlich zuerst das Ziel, den Steg 8 zu entfernen, außerdem ergibt sich durch das Lochen eine glatte, zylindrische Lochleibung.

Für den Lochvorgang können mehrere Möglichkeiten infrage kommen, nämlich

Fließlochen

Schneiden mit abgesetzten Stempeln (Schabe-Stufe) und

normales Lochschneiden mit einem Stempel.

Da die vorliegende Erfindung ein normales Schneidloch vorzieht, wird dieses im folgenden ausschließlich beschrieben. Beim normalen Lochen ist der Schneidspalt, d. h. der halbe Durchmesserunterschied zwischen oberem Napf 5a und 5b möglichst so zu wählen, daß die sich bildende Bruchfläche am Rohling keine Aufrisse aufweist. Wie weiter vorn schon beim Napfen beschrieben, wird der Durchmesser des Schnittstempels kleiner als der Durchmesser der oberen Napfbohrung gewählt, um bei optimalem Schneidspalt den unteren Napfdurchmesser nicht zu groß werden zu lassen. Es wird dann entsprechend der Darstellung der Fig. 4 in Verbindung mit Fig. 8a in die obere Napfbohrung der Schneidstempel eingeführt, der zunächst auf einem ersten kürzeren Teil seines Weges eine Schnittfläche 11 und dann eine Bruchfläche 12 in der jetzt durchlaufenden zentralen Bohrung des Rohlings 1c bildet. Infolge des geringeren Durchmessers des Schnittstempels ergibt sich auch, hauptsächlich im Bereich der an den oberen Napf 5a angrenzenden Schnittfläche 11, ein nach innen vorspringender ringförmiger Absatz 13, der beim anschließenden Glätten entfernt wird.

Um eine mögliche Exzentrizität zwischen Napf und der durch das Lochen gebildeten, geschnittenen Bohrung zu vermeiden, was zu Schwierigkeiten beim Glätten führen könnte, ist der Schneidstempel in einen Schneid- und einen Führungsdurchmesser unterteilt.

6. Der sich an das Lochen anschließende Glättvorgang ist fakultativ und kann gegebenenfalls auch wegfallen. Er läßt sich besonders deutlich der Darstellung der Fig. 8b entnehmen; das Glätten dient der Beseitigung des inneren Ringvorsprungs 13, der sich durch das Lochen in der Bohrung des Rohlings 1c gebildet hat sowie der Verlängerung des zylindrischen Bereichs der Bohrung und damit zur Erhöhung des Traganteils, wenn der so gebildete Polkern auf eine Achse oder Welle aufgeschoben und aufgepreßt ist. Dieser zylindrische Tragteil der Bohrung ist dann gebildet von dem oberen Napf 5a und dem sich an diesen anschließenden Glättbereich, der in Fig. 8b mit 14 bezeichnet ist.

Die Glättstempelform ist an sich beliebig; der Glättstempel entspricht in seinem Durchmesser in etwa dem Durchmesser des oberen Napfes 5a und verkürzt, wie die Fig. 8b zeigt, die Bruchfläche 12, die in den unteren Napf 5b übergeht. Am besten hat sich ein Fließlochstempel 15 entsprechend der Ausbildung der Fig. 11 für den Glättvorgang bewährt, an den unten eine zusätzliche Fase 15a angearbeitet ist, die beispielsweise einen Winkel von 30° zur Vertikalen einschließt. Der Glättstempel fährt von oben in den in eine geeigneten Matrize gehaltenen Rohling 1b ein und verdrängt das Stegmaterial 13 in den Bruchflächenbereich, wobei mit 16 bezeichnete, von der Schnittfläche herrührende Markierungen an der Innenbohrung verbleiben können.

7. An dieses Glätten oder Prägen des Radius schließt sich dann der letztere Bearbeitungsvorgang, das Kalibrieren an, welches gleichzeitig der Endformung der äußeren zylindrischen Mantelfläche, der beiden Stirnflächen und der Innenbohrung des Rohlings 1e dient. Die Darstellung der Fig. 9 zeigt die Zustände beim Kalibriervorgang; der Rohling 1e ist in einer teilbaren Matrize 17 eingeschlossen, bestehend aus einem Matrizenhülsenoberteil 17a und einem Matrizenhülsenunterteil 17b. Weiterhin ist vorgesehen ein oberer Hohlstempel 18a und einer unterer Hohlstempel 18b sowie der die Polkernbohrung kalibrierende Kalibrierdorn 19.

Durch das Kalibrieren wird einmal die Verwölbung der Stirnflächen beseitigt, die nach dem sich auf die Polkernbohrung beschränkenden Glättvorgang noch vorhanden ist, wobei je nach der Ausbildung, d. h. dem Schliff der Stempelhülsen oder Hohlstempel 18a, 18b an ihren Stirnflächen die Werkstückstirnflächen entweder eben planiert oder eine konkave Endform aufweisen, wie dies aus der Darstellung der Fig. 6 hervorgeht. In diesem Fall weisen die Hohlstempel-Stirnflächen eine konvexe Gegenform auf.

Der Kalibrierdorn 19 verfügt, wie dargestellt, über einen Wellenschliff an seiner äußeren Mantelfläche, wodurch sich wesentlich längere Standzeiten erzielen lassen.

Besonders vorteilhaft ist, daß durch den Vorprägeschritt entsprechend Arbeitsstufe 3 und optimalen Verhältnissen beim Napfen entsprechend Arbeitsstufe 4 die Verwölbung der Stirnflächen so weit verringert werden kann, daß deren Beseitigung bzw. Endformung beim Kalibrieren erheblich verringerte Preßdrücke erfordert.

Es ist empfehlenswert, zwischen dem Innendurchmesser der beiden Hohlstempel 18a, 18b und dem Außendurchmesser des Kalibrierdorns 19 ein geringfügiges Spiel, beispielsweise zwischen 0,2 bis 0,3 mm zu belassen, damit unter maximaler Belastung eine Verringerung des Hohlstempel-Innendurchmessers durch elastische Verformung auf einen größeren Außendurchmesser bei den Hohlstempeln ist mit erhöhter tangentialer Zugspannung und einer eventuellen Bruchgefahr verbunden.

Weiter vorn ist schon darauf hingewiesen worden, daß die Mantelfläche des Polkerns entsprechend Rohling 1b beim Napfen konkav wird; dieser Vorgang kann sich beim Kalibrieren noch verstärken, so daß die Gefahr des Einfließens von Werkstoff etwa in den Trennspalt 20 der Matrize des Werkzeugs nicht zu befürchten ist. Es braucht daher auch nicht mit einem besonderen Schließdruck der Matrize gearbeitet zu werden; ohnehin verbleiben ausreichend Räume 21 (Fig. 9) für einen Stoffüberlauf.

Eine Verstärkung der konkaven Außenform des Rohlings kann, verbunden mit geringerer Preßkraft, beim Kalibrieren durch ein größeres Spiel zwischen Werkstück und Matrize erreicht werden. Dies setzt aber vergleichsweise ebene Werkstück-Stirnflächen nach dem Napfen voraus, damit diese unter dem entsprechend geringeren Preßdruck noch planiert werden können.

Der soeben beschriebene Kalibriervorgang ist der letzte Bearbeitungsvorgang, der an dem Werkstück vorzunehmen ist, bevor dieses ohne notwendige spezifische Nachbehandlung der weiteren Verarbeitung, nämlich Aufpressen auf die Rotorwelle u. dgl. zugeführt wird. Es hat sich dabei herausgesellt, daß diese spanlose Fertigung von Polkernen im Mittel Toleranzwerte zu erreichen ermöglicht oder doch an diese herankommt, die bei einer Drehbewegung erreicht werden können; außerdem ergeben sich einwandfreie Grenzwerte für Stirnschlag bzw. Planparallelität.


Anspruch[de]
  1. 1. Verfahren zur Herstellung von Polkernen für Drehstromgeneratoren, insbesondere für Lichtmaschinen bei Kraftfahrzeugen, wobei ein Rohling auf beiden Seiten genapft und anschließend der verbleibende Stege durch Lochen entfernt wird, dadurch gekennzeichnet, daß

    1. 1. der Rohling vom Stangenmaterial abgesägt und anschließend ausschließlich kalt unter Wegfall einer Phosphatierung oder Beschichtung spanlos weiterbearbeitet wird, daß
    2. 2. nach dem Sägen der Rohling dadurch vorgeprägt wird, daß auf beiden Stirnflächen konzentrisch zu einem erhaben verbleibenden Mittelbereich und einem entsprechend erhaben verbleibenden Randbereich eine kreisförmige, konkave Absenkung erzeugt wird und daß nach einem sich daran anschließenden
    3. 3. Napfen als Fließvorgang mit durch beidseitige Stempeleinführung bewirkter Bohrungsbildung und dem
    4. 4. Lochen
    5. 5. der Rohling allseitig kalibriert wird.


  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohling vor dem Kalibrierschritt an seiner Innenbohrung durch Einführung eines Glättstempels geglättet wird.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohling nach dem Sägen beidseitig entgratet wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der beim Vorprägen beidseitig in der Stirnfläche des Rohlings gebildeten Absenkung ein auf einen konstanten Radius zurückzuführender Kreisbogenverlauf verliehen wird und daß die Absenkung näher am Randbereich liegt, dessen Höhe geringer als der Mittelbereich des Rohlings ist.
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß trotz um mindestens einen Teil des beim Lochen gebildeten Schneidspaltes unterschiedlichen Napfstempeldurchmessern die Napfstempel von oben und unten gleichmäßig synchron in den Rohling eingeführt werden.
  6. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die den Rohling umgebende und haltene Matrize in Stößelrichtung zwangsweise zur Veränderung des Reibungseinflusses so mitgeführt wird, daß zur synchronen Bewegungsanpassung der beiden Napfstempel der Napfstempel mit dem größeren Durchmesser bevorzugt wird.
  7. 7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verlängerung des zylindrischen Bohrungsbereichs beim Glättvorgang der einen geringeren Durchmesser als der obere Napf des Rohlings aufweisende Schneidstempel beim Lochen einen nach innen in die Bohrung vorspringenden Ringsteg stehen läßt.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der von oben und mit gleichem Durchmesser wie der obere Napf in die Bohrung eingeführte Glättstempel den vorspringenden Ringvorsprung nach unten in den durch das Lochen gebildeten Bruchflächenbereich zwischen oberem und unterem Napf wegdrückt.
  9. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß beim Kalibrieren das Werkstück in eine dessen Mantelfläche umschließende Matrize eingegeben wird, daß von beiden Seiten zur Stirnflächenplanierung Hohlstempel auf das Werkzeug zugeführt und durch die zentrale Bohrung ein Kalibrierdorn gedrückt wird.
  10. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß unter Wegfall jeglicher Beschichtung oder Phosphatisierung der spanlos zu bearbeitenden Flächen des Rohlings bei jedem Arbeitsschritt Schmieröl beigegeben wird.
  11. 11. Vorrichtung zur Herstellung von Polkernen für Drehstromgeneratoren, insbesondere Lichtmaschinen für Kraftfahrzeuge u. dgl., zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüchen 1 bis 10, mit mindestens einer Matrize zur Aufnahme des Werkstücks und in das Werkstück mindestens auf einer Seite einführbaren Napf- und Lochstempeln, gekennzeichnet durch eine Vorprägeeinrichtung mit zwei, beiseitig auf die Stirnflächen des in die Matrize eingelegten Rohlings gerichteten Druckstempeln, die angrenzend an den Randbereich eine Ringwulsterhöhung aufweisen, sowie einer Kalibriereinrichtung, bestehend aus einer Matrize (17), zwei beidseitigen, die Stirnflächen des Rohlings planierenden Hohlstempeln (18a, 18b) und einem in die Polkernbohrung eingeführten Kalibrierdorn (19).
  12. 12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein vor der Kalibriereinrichtung angewendeter Glättstempel vorgesehen ist, dessen Durchmesser der engeren Napfbohrung entspricht.
  13. 13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Stempel an ihrer Oberfläche senkrecht zu ihrer Bewegungsrichtung geriefelt sind.
  14. 14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Schneidstempels kleiner als der Durchmesser der kleineren Napfbohrung ist und daß der Schneidstempel in einen Schneid- und in einen Führungsdurchmesser unterteil ist.
  15. 15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß für den Napfvorgang die Matrize in Stößelrichtung beweglich ist.
  16. 16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Kalibriereinrichtung der Außendurchmesser des Kalibrierdorns (19) geringer ist als der Innendurchmesser der beidseitig die Stirnflächen des Rohlings planierenden Hohlstempel (18a, 18b) zur Ermöglichung einer elastischen Stauchungsverformung der Hohlstempel.






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