Die Erfindung betrifft einen Spinn- oder Zwirnring, welcher einen Fussflansch und eine Ringkrone aufweist, wobei Fussflansch und Ringkrone durch einen Steg verbunden sind. Der Spinn- oder Zwirnring ist einteilig in einem Tiefziehverfahren hergestellt.
Spinnringe werden in sogenannten Ringspinnmaschinen und Zwirnringe in sogenannten Zwirnmaschinen eingesetzt. Dabei wirken die Spinn- oder Zwirnringe mit auf der Ringkrone aufgesetzten Ringläufern zusammen. Die Ringläufer rotieren mit hohen Geschwindigkeiten auf der Ringkrone, was zu hohen Belastungen an den Kontaktflächen der Ringkrone führt. In der Herstellung von Spinn- oder Zwirnringen wird aus diesem Grund der Ringkrone besondere Bedeutung zugemessen. Der Fussflansch dient der Befestigung der Spinn- oder Zwirnringe in der Maschine. Die Ringkrone wie auch der Fussflansch werden in vielfältigen Ausführungen hergestellt, jeweils in Form und Geometrie angepasst an die Anforderungen der entsprechenden Maschine. Unabhängig von der Ausführung von Ringkrone oder Fussflansch umfassen die Spinn- oder Zwirnringe jeweils eine Ringkrone zur Aufnahme des Ringläufers, einen Fussflansch zur Befestigung und einen dazwischen liegenden Steg. In der Folge werden Spinnringe und Zwirnringe unter dem Begriff Spinnring zusammengefasst.
Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Verfahren zur Herstellung von Spinnringen bekannt. Beispielsweise beschreibt die
Spinnringe werden zur Verbesserung der Verschleissfestigkeit oftmals beschichtet, oberflächenbehandelt oder mit einem metallischen Schutzüberzug versehen. Auch spielt die Wahl des Werkstoffes für die Herstellungsprozesse eine wesentliche Rolle. Nachteilig an den offenbarten Herstellungsverfahren ist, dass die Konstruktion respektive Formgebung und Geometrie der Spinnringe jeweils nur auf die endgültige Verwendung der Spinnringe abgestimmt wird. Auch ist ein erhöhter Fertigungsaufwand nötig, um die Spinnringe in ihrer endgültigen Form durch ein Zusammensetzen aus mehreren Bauteilen mit hoher Genauigkeit herzustellen.
Dabei werden Anforderungen an die Eigenschaften des Ringes, welche aus dem Herstellverfahren heraus bestehen, vernachlässigt oder durch Änderung der Produktionsmethoden umgangen.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen Spinnring zu schaffen, bei welchem die, für eine optimale Prozessabfolge ausgerichteten Eigenschaften des Spinnringes beachtet werden und der Fertigungsaufwand minimiert wird.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des unabhängigen Anspruchs.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein neuartiger Spinn- oder Zwirnring vorgeschlagen mit einem Fussflansch, einer Ringkrone und einem Steg. Der Steg hat einen Steginnendurchmesser und eine Steghöhe welche sich zwischen dem Fussflansch und der Ringkrone erstreckt. Der Spinn- oder Zwirnring ist einteilig durch ein Tiefziehverfahren hergestellt. Der äussere Übergangsbereich vom Steg in den Fussflansch ist mit einem äusseren Radius von 0.2 bis 0.4 mm und der innere Übergangsbereich vom Steg in den Fussflansch ist mit einem inneren Radius von 1.0 bis 1.5 mm ausgebildet.
Bei einem Spinnring ist, durch den Einsatz der Ringläufer, die Ringkrone im Betrieb einer hohen Belastung ausgesetzt. Hinzu kommt, bedingt durch eine hohe Varianz an Einsatzmöglichkeiten der Spinnringe, eine grosse Vielfalt in der möglichen Formgebung der Ringkrone. Verglichen mit der Gesamtzahl an hergestellten Spinnringen ergeben sich durch die geometrische Vielfalt relativ geringe Stückzahlen für die einzelnen Spinnringe. Dieser Umstand ist bei der Wahl des Herstellungsverfahrens zu berücksichtigen. Eine kostengünstige und qualitativ hochstehende Möglichkeit der Formgebung bietet eine spanabhebende Bearbeitung der Ringkrone. Vor der spanabhebenden Bearbeitung wird ein Spinnring-Rohling hergestellt. Ein derartiger Rohling wiederum kann in grossen Stückzahlen hergestellt werden, da die endgültige Formgebung erst durch die spanabhebende Bearbeitung erfolgt. Der Rohling wird mit einem Tiefziehverfahren hergestellt. Das Tiefziehverfahren umfasst eine Kombination von Tiefzieh- und Press- respektive Stauchvorgängen. In diesem Tiefziehverfahren wird ein Rohling hergestellt, welcher den Fussflansch und den Steg in ihrer fertigen Form und die Ringkrone im Rohzustand umfasst. Eine derartige einteilige Herstellung eines Rohlings, bei welchem einzig die Ringkrone einen Rohzustand aufweist, verkürzt den Herstellungsprozess, und erlaubt eine günstigere Produktion.
Der Rohling wird im Bereich des Steges und des Fussflansches bereits durch den Tiefzieh- und Pressvorgang in seiner endgültigen Form fertiggestellt. Durch die einstückige Herstellung erhält der Spinnring im Bereich des Überganges vom Steg in den Fussflansch eine typische, durch den Tiefziehprozess bedingte Form. Der Steg geht typischerweise in seinem axialen Verlauf in den Fussflansch über. Der Übergang vom Steg in den Fussflansch wird dabei durch die entstehenden Radien charakterisiert. Vorteilhaft ist es an dieser Stelle möglichst kleine Radien im Übergang vom Steg in den Fussflansch zu erreichen. Die Möglichkeiten werden jedoch dadurch begrenzt, dass durch den Tiefziehprozess Risse im Gefüge entstehen können, wenn die Umlenkung des Materials mit einem zu kleinen Radius ausgeführt wird. Als gut zu beherrschende Bereiche haben sich im äusseren Übergang vom Steg in den Fussflansch ein äusserer Radius von 0.2 bis 04 mm und im inneren Übergang vom Steg in Fussflansch ein innerer Radius von 1.0 bis 1.5 mm ergeben.
Bei der spanabhebenden Bearbeitung der Ringkrone wird der Spinnring-Rohling in eine entsprechende Bearbeitungsmaschine, vorzugsweise einen Drehautomaten, eingespannt. Die Befestigung des Rohlings erfolgt dabei über den Steg oder bevorzugterweise über den Fussflansch. Greift nun das Werkzeug in das Material ein, entstehen, bedingt durch den Eingriffsort und den Befestigungsort, Torsionskräfte, welche zwischen Werkzeug-Eingriffspunkt und Einspannort über den Steg abgeleitet werden müssen. Aufgrund der heute zum Einsatz kommenden Hochleistungsmaschinen entstehen Kräfte, die eine entsprechende Ausgestaltung des Steges verlangen, um nicht zu einer Verformung des Spinnringes zwischen Ringkrone und Fussflansch zu führen. Die Ausgestaltung des Spinnringes durch die einteilige Fertigung mittels Tiefziehverfahren führt zu einer Steigerung der Torsionsfestigkeit. Ein Tiefziehprozess bewirkt eine Umlenkung des Materials, wodurch sich eine Längsausrichtung des Gefüges ergibt. Im Gegensatz dazu wird bei einer spanabhebenden Bearbeitung des Materials das Gefüge nicht verändert. Bei einer Bearbeitung mit einem Drehautomaten entstehen sogenannte Drehrillen, welche eine zusätzliche Schwächung des Bauteils bewirken. Durch die Herstellung eines einteiligen Rohlings kann die Einspannung zur Bearbeitung der Ringkrone sehr einfach auf den bereits fertig ausgebildeten Fussflansch ausgerichtet werden. Damit kann eine höhere Genauigkeit der Ringkrone in bezug auf den Fussflansch und damit die spätere Befestigung in der Spinn- oder Zwirnmaschine erreicht werden. Ein Zusammensetzen des Spinnringes aus mehreren Bauteilen entfällt, was zu einer Verbesserung der Masshaltigkeit der Spinnringe insgesamt beiträgt.
Das Tiefziehwerkzeuges wird mit einer Formgebung und Oberfläche ausgestaltet welche sich auf das herzustellende Produkt derart auswirkt, dass ein optimaler Verlauf des Gefüges entsteht ohne dass sich Risse ausbilden. Vorteilhafterweise wird dadurch im Bereich des Überganges vom Steg in den Fussflansch ein störungsfreier Materialfluss erreicht. Die dabei entstehenden Radien betragen bevorzugterweise für den äusseren Radius 0.2 mm und für den inneren Radius 1.0 mm. Der innere Radius kann in seinem Verlauf ändern, das heisst es ergibt sich durch den Tiefziehprozess eine Art Krümmung der Oberfläche, welche an ihrer engsten Stelle einem inneren Radius entspricht. Der Verlauf der gekrümmten Oberfläche folg jedoch nicht exakt einem Kreisbogen. Weitere Einflussfaktoren stellen die zur Anwendung kommende Presskraft oder die Geschwindigkeit (Taktzeit) des Tiefzieh- und Pressvorganges dar. Die verschiedenen Einflüsse und deren Auswirkungen bei entsprechender Beachtung sind dem Fachmann bekannt.
Notwendigerweise ist der Spinnring aus einem Stahl aus der Gruppe DC03 bis DC07 nach DIN EN 10 130 hergestellt. Die Norm DIN EN 10 130 gilt für kaltgewalzte Flacherzeugnisse aus weichen Stählen zum Kaltumformen. Die Stahlsorten werden als vollständig beruhigte Stähle geliefert und sind in der Regel in einem kalt nachgewalzten Zustand. Die nach dieser Norm hergestellten Erzeugnisse sind frei von Fliessfiguren. Dadurch wird ein fehlerfreies Tiefziehen ermöglicht. Die Erzeugnisse dieser Stahlgruppe eignen sich auch für ein nachträgliches Aufbringen eines metallischen Schutzüberzuges, beispielsweise durch Schmelztauchen oder elektrolytische Verfahren. Beansprucht ist der Spinnring aus dem Stahl DC04 nach DIN EN 10 130 hergestellt.
Für die einteilige Fertigung des Spinnringes ergeben sich vorteilhafte Dimensionsverhältnisse. Bedingt durch den Tiefziehprozess erstreckt sich der Fussflansch nicht in den Bereich des Steginnendurchmessers. Die Dicke des Fussflansches und die Höhe des Steges können aufgrund des späteren Einsatzgebietes des Spinn- oder Zwirnringes variieren, wobei bevorzugterweise die Steghöhe jeweils zumindest der zweifachen Fussflanschdicke entspricht.
Für die Durchführung des Tiefziehprozesses wird bevorzugterweise ein Rohstahl in Form eines Bandstahles verwendet. Die Verwendung von Bandstahl vereinfacht den Tiefziehprozess und ermöglicht zudem eine materialsparende Fertigung. Die Vereinfachung des Herstellungsprozesses liegt darin, dass vor dem eigentlichen Tiefziehen keine Rohlinge beispielsweise in Form von Blech-Rondellen hergestellt werden müssen.
Vorteilhafterweise ist die Ringkrone spanabhebend nachbearbeitet. Dadurch kann eine individuelle Formgebung der Ringkrone erfolgen ohne die im vorgängigen Tiefzieh- und Pressvorgang verwendeten Werkzeuge anpassen zu müssen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von einer beispielhaften Ausführungsform erklärt und durch Zeichnungen näher erläutert.
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