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Verfahren zur Herstellung von Käfigen für Nadellager
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radialen Halteeinrichtungen nicht durch plastische Deformation gebildet werden können, ohne die Seh- nenflächen übermässig zu deformieren. Nachteiligerweise ist das Plastizitätstemperaturintervall derar - tiger Kunststoffe äusserst eng und ermöglicht keine leichte Temperaturüberwachung bei einer wärmepla- stischen örtlichen Deformation, um die Halteeinrichtungen an dem Käfig zu bilden. Solche Stoffe (Fluor-Kohlenstoffharze, Polyamide usw.) sind jedoch leicht spangebend bearbeitbar. Im Rahmen der Er- findung wird ein Verfahren zum Herstellen von Käfigen angegeben, das sich auf die oben erwähnten be- kannten Kunststoffe anwenden lässt.
Bezüglich fester Käfige der eingangs erwähnten Art ist das Verfahren gemäss der Erfindung im we- sentlichen dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig zunächst als Rohteil mit Rollenfenstern gefertigt wird, die bei jedem der kronenartigen Abschnitte über einen Vorendbereich eine Breite aufweisen, die kleiner ist als der Rollendurchmesser, und die in den Endbereichen eine grössere Breite als der Rollendurchmesser haben, worauf die Flanken jedes Vorendbereiches jedes Fensters über einen radial begrenzten Bereich spanabhebend ausgenommen werden, um hiedurch die die Nadelkörper in Umfangsrichtung haltenden
Sehnenflächen und gleichzeitig die der radialen Halterung der Nadelkörper dienenden Vorsprünge bzw.
Leisten zu bilden.
Es ist bereits ein Verfahren zur Herstellung einteiliger Wälzlagerkäfige bekanntgeworden, gemäss welchem die gleichzeitige Bearbeitung von radial wirksamen Halteflächen vorgesehen wird, doch sind nach diesem Verfahren bloss radial nach innen wirksame Halteflächen herstellbar, so dass bei Fehlen des äusseren Laufringes die Rollen aus dem Käfig herausfallen.
Dies bedingt auch einen umständlichen Ein- bau des Käfigs samt Rollen in das Lager. Überdies erfordert das bekannte Verfahren, dass vorerst in einem vollen Ring T-förmigen Querschnitts im Abstande der zu führenden Rollen radial Löcher mit einem Bohrer konisch verjüngten Endes, der mit seinem zylindrischen Schaft nur bis zu dem Steg in den Ring ein- dringt, hergestellt werden, worauf diese Löcher durch spanabhebende Bearbeitung erst auf die Abmasse des Längsschnittes der Rollen erweitert werden müssen. Es ergibt sich daher gegenüber dem erfindungsgemässen Verfahren, bei dem diese Arbeit sich auf das Abtragen einer Materialstärke von wenigen Hundertstelmillimetern beschränkt, was zur Durchführung nicht mehr als einen Bruchteil einer Sekunde verlangt, eine ganz wesentlich höhere Bearbeitungszeit.
Die Erfindung ist im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen genauer beschrieben.
Fig. 1 ist ein Querschnitt eines Käfigrohteiles und eines entsprechenden Drehwerkzeugs. Fig. 2 ist eine perspektivische Teildarstellung eines fertig bearbeiteten Käfigs. Die Fig. 3 und 4 sind einander ähnliche Querschnittsteilansichten zur Veranschaulichung der Herstellungsart der Sehnenflächen mittels eines schlitzbildenden Werkzeuges. Fig. 5 ist ein Teilquerschnitt ähnlich den Fig. 3 und 4, der eine andere Herstellungsart der Sehnenflächen zeigt. Fig. 6 ist ein Teilquerschnitt längs der Linie VI-VI von Fig. 4, wobei eine Rolle in ein Fenster des Käfigs eingeschnappt ist.
Fig. 7 ist eine perspektivische Teilansicht eines andern Käfigs gemäss der Erfindung, Fig. 8 ist ein Teilquerschnitt ähnlich den Fig. 4-5, die ein Verfahren zum Herstellen eines Käfigs gemäss Fig. 7 zeigt, Fig. 9 ist eine der Fig. 6 ähnliche Ansicht, die sich jedoch auf den in Fig. 7 dargestellten Käfig bezieht. Fig. 9a ist ein Querschnitt eines Schlitzherstellungswerkzeuges zum Herstellen des Käfigs gemäss Fig. 7. Fig. 9b ist eine Ansicht längs der Linie IXb-IXb von Fig. 9a. Fig. 10 ist eine der Fig. 9 ähnliche Ansicht, die ebene Sehnenflächen zeigt.
Fig. 10a ist ein Querschnitt eines Schlitzherstellungswerkzeuges zur Herstellung in Verbindung mit der Anordnung nach Fig. 10 und Fig. lOb ist ein Querschnitt längs der Linie Xb-Xb von Fig. 10a.
Man erkennt, dass das Hauptproblem darin liegt, die maschinelle Bearbeitung der Sehnenflächen, d. h. das Herstellen der Schlitze, praktisch durchführbar zu gestalten, da diese Flächen - wenn man die üblichen Käfige betrachtet - für gewöhnliche Werkzeuge unzugänglich sind, wenn die radialen Halteeinrichtungen schon fertig sind.
Die Erfindung löst dieses Problem dadurch, dass zuerst die Fenster und die Kronenabschnitte des Käfigs roh geformt werden und dass sodann besondere Bereiche der Seitenflächen jedes Fensters mit einer Nut bzw. Ausnehmung versehen werden, um zugleich eine Sehnenfläche und eine radiale Halteeinrichtung für die. entsprechende Rolle herzustellen.
Zur Ausführung der Erfindung ist demgemäss ein roher Käfig mit einem Paar kronenartiger Bereiche erforderlich. Die Art der Herstellung eines solchen Rohteiles ist nicht schwierig. Der beste Weg besteht offensichtlich darin, die innere und/oder äussere Fläche eines festen Rohres bis auf ein gewünschtes Profil abzudrehen, etwa mittels eines Profilschneiders. Bei der in Fig. 1 dargestellten besonders günstigen Aus- führungsform wird der Rohteil 20 über seine gesamte äussere Umfangsfläche abgedreht, indem ein Profilschneidwerkzeug C radial herangeführt wird. Die innere Umfangsfläche des Rohteiles ist zylindrisch und
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weist einen konstanten Durchmesser auf.
Der gedrehte Rohteil umfasst ein Paar fester, überhöhter Abschnitte (Kronenabschnitte) 21 und 22, die durch einen dazwischenliegenden Trägerbereich 23 miteinan- der verbunden sind und mit diesem einen Teil bilden, wobei der Trägerbereich radial nach innen in be- zug auf den Rollzylinder PC des Käfigs zurückliegt. Die Massnahmen zum Herstellen der die kronenarti- gen Bereiche ergebenden radialen Ausnehmung eines mittleren axialen Bereiches eines Käfigs sind an sich bekannt und es ist bei dem Bekannten und bei der Erfindung praktisch unwesentlich, ob die Ausnehmung nach der Innenseite oder nach der Aussenseite des Rolldurchmessers PC ausgeführt ist. Es trifft jedoch zu, dass eine nach der Innenseite gerichtete Ausnehmung (wie in Fig. 1 dargestellt ist) das Abdrehen und einige folgende Arbeitsstufen erleichtert.
Der gedrehte Käfigrohteil wird nun in radialer Richtung ausgestanzt, um die Rollenfenster herzustel- len. In Fig. 1 sind lediglich einige dieser Fenster durch die Bezugsziffer 24 gekennzeichnet. Jedes Fen- ster erstreckt sich, wie ersichtlich, quer über den Trägerbereich 23 und in die Kronenabschnitte 21, 22.
Es sei hervorgehoben, dass jedes Fenster sich in axialer Richtung über Vorendbereiche 24a der Breite X in die Kronenabschnitte erstreckt, wobei die Breite etwas kleiner ist als der Durchmesser der Rollen R, für die der Käfig bestimmt ist. Auf den Vorendbereich 24a folgt ein Endbereich 24b, dessen Breite grösser ist als der Rollendurchmesser. Die Breite des Fensterbereiches in der Höhe des Trägerbereiches 23 (dessen
Stege 25 die beiden Kronenabschnitte 21 und 22 miteinander verbinden) ist in der Zeichnung gleich X.
Diese Breite kann jedoch erforderlichenfalls etwas grösser sein als X und als der Rollendurchmesser, je nach der Ausführung der Erfindung, die im Hinblick auf die nachfolgende maschinelle Bearbeitung der
Sehnenflächen gewählt wird. Der Zweck der breiteren Endbereiche 24b der Fenster 24 liegt im wesent- lichen darin, dass durch diese ein Durchtritt eines Bearbeitungswerkzeuges und das Herausnehmen von Spänen u. dgl. ermöglicht sein soll, wie weiter unten noch näher beschrieben ist.
Ein besonders günstiges Verfahren zum Herstellen der Sehnenflächen durch maschinelle Bearbeitung besteht darin, zugleich beide Seitenflächen an beiden Vorendbereichen jedes Fensters zu bearbeiten.
Hiezu wird der in Fig. 1 dargestellte Rohteil auf einen Teilkopf gesetzt (nicht dargestellt), dem ein Schlitzherstellungswerkzeug zugeordnet ist, z. B. das Werkzeug 26 (s. Fig. 3), welches so angeordnet ist, dass es in einer die Achse des Teilkopfes enthaltenden Ebene hin-und herbewegt werden kann. Die Richtung der Hin- und Herbewegung ist gegenüber der Achse um einen Winkel Y geneigt, der kleiner als 900 ist. Der Rohteil wird vorerst winkelmässig auf dem Teilkopf justiert, um die Längsmittelachse eines Fensters 24 in die Ebene der Hin- und Herbewegung zu bringen.
Das Werkzeug 26 hat ein Paar Schneidköpfe 26a, 26b, die über einen Schaft 26c fest miteinander verbunden sind. Der Schaft hat eine kleinere Dicke als die Breite X. so dass er frei durch das Fenster hindurchgelangen kann, wohingegen die Schneidköpfe 26a und 26b als zweikantige, zweiseitig arbeitende Schneidwerkzeuge ausgebildet sind, deren wirksame Dicke im wesentlichen gleich dem Rollendurchmesser ist (zuzüglich einer begrenzten Plustoleranz). Aus Fig. 3 sind weitere geometrische Verhältnisse zu entnehmen.
Beim Vorrücken des Werkzeuges 26 gegen den Käfig in einer schrägen Richtung zur Käfigachse hobelt jeder der Schneidköpfe 26a und 26b gleichzeitig an jeder der beiden gegenüberliegenden Seiten der entsprechenden Vorendbereiche 24a des Fensters über einen radial und axial begrenzten Bereich eine Nut, so dass eine Sehnenfläche 27 an jeder Seitenfläche hergestellt wird, und auf Grund der oben erwähnten Toleranz sind zwei zusammenwirkende Sehnenflächen an jedem Vorendbereich des Fensters in einem Abstand angeordnet, der nur wenig grösser ist als der Rollendurchmesser, so dass die Rolle zwischen diesen zusammenwirkenden Flächen glatt geführt wird. Jeder Schneidkopf lässt bei jeder Fensterseite einen dreieckigen Vorsprung 28 stehen, der gegenüber dem Rollzylinder PC radial nach aussen versetzt ist.
Die Bearbeitung der Sehnenflächen 27 ist bei einem Hin- und Hergang des Doppelschneidenwerkzeuges 26a, 26b beendet, da die Spanabnahme nur gering ist und der zu bearbeitende Werkstoff, z. B.
Kunststoff, dies ohne weiteres zulässt.
Das'Werkzeug 26 wird dann zurückgezogen und der Käfig dann für den folgenden Schneidvorgang in einem folgenden Fenster eingestellt usw.
Die radiale Abmessung der dreieckigen Vorsprünge hängt im wesentlichen von dem Neigungswinkel Y ab. Je kleiner dieser Winkel ist, desto kleiner ist die betreffende Abmessung des dreieckigen Vorsprunges. Ein kleiner Neigungswinkel Y erfordert jedoch eine beträchtliche axiale Länge der Endbereiche 24b eines Fensters, damit die Schneidköpfe 26a und 26b durch diese Bereiche frei hindurchtreten können. Wenn sich also eine übermässig grosse radiale Abmessung der Vorsprünge 28 ergibt, d. h. wenn sich diese Vorsprünge bei der Wahl eines bestimmten minimalen Winkels Y für einen bestimmten Käfig übermässig weit in die zugeordneten.
Sehnenflächen 27 hinein erstrecken sollten, so muss die maschinel-
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le Bearbeitung mittels eines Schlitzherstellungswerkzeuges vorteilhafterweise in einer entgegengesetzt geneigten Richtung wiederholt werden. Dies wird vorzugsweise durch ein anderes Werkzeug 26d (Fig. 4) ausgeführt, welches dem oben erwähnten Teilkopf zugeordnet ist und welches dem in Fig. 3 dargestellten Werkzeug 26 identisch ist, wobei beide Werkzeuge so angeordnet sind, dass sie hin-und hergehend in axialen Ebenen bewegbar sind, die einen Winkel einschliessen, der ein Vielfaches (einschliesslich eins) der Winkelsteigung der Fenster in dem Käfig darstellt.
Auf diese Weise wird das Werkzeug 26 in einem Fenster tätig und das andere Werkzeug 26d in einem andern Fenster mit einem Neigungswinkel Y'
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4),Vorsprünge 28 in Fig. 3 werden auf diese Weise hinsichtlich der radialen Abmessung auf die Hälfte verringert und haben die Form eines mit seiner Spitze nach innengekehrtel1 gleichschenkeligen Dreieckes 29 (Fig. 4), dessen Basis auf der äusseren Umfangsfläche des entsprechenden Kronenabschnittes 21 bzw. 22 liegt.
Ein Abschnitt eines derartig bearbeiteten Käfigs ist in Fig. 2 dargestellt, die zusammen mit Fig. 6 die Form des Käfigs und die Rollenanordnung in einem Fenster zeigt. Die Vorsprünge 29 springen in Um- fangsrichtung vor, liegen von der Aussenseite nächst der entsprechenden Sehnenflächen 27 und bilden ra- dial aussenliegende Halteeinrichtungen für die Rollen R. Die radial inneren Halteeinrichtungen umfassen in diesem Fall diejenigen Bereiche 25a, die an den gegenüberliegenden Seitenflächen jedes Steges 25 nicht von dem Schlitzherstellungswerkzeug abgearbeitet sind.
In der Praxis können natürlich sowohl die Bereiche 25a wie auch die Vorsprünge 29 in einem sehr kleinen Mass in die Fenster hineinragen, damit gerade noch die Rollen in radialer Richtung in dem Käfig gehalten werden und damit man anderseits aber die Rollen in die entsprechenden Fenster auf an sich be- kannte Weise hineindrücken kann. Bei Rollen mit einem Durchmesser von z. B. 3 mm erstreckt sich z. B. der Vorsprung über eine Strecke von 0,2 bis 0, 3 mm oder weniger, je nach der elastischen Deformier- barkeit des Käfigmaterials.
Fig. 5 zeigt eine Möglichkeit der Verwendung einer Schleifscheibe an Stelle der Schlitzherstellungs- werkzeuge der Fig. 3 und 4. Die Schleifscheibe hat eine übliche flachtopfförmige Form und der wirksa- me Ringbereich derselben ist in Fig. 5 mit 30 bezeichnet. Die Dicke der Schleifscheibe ist kleiner als die Breite X (Fig. 1), so dass die Schleifscheibe teilweise in ein Fenster eines Käfigrohteiles gemäss der in Fig. 5 dargestellten Lage eingeführt werden kann. Der Durchmesser der Schleifscheibe und die radiale
Abmessung ihres wirksamen Bereiches müssen natürlich an die Abmessungen des Rohteiles angepasst sein, so dass beim Rotieren der Schleifscheibe der wirksame Bereich durch eines der breiten Enden 24b des Fen- sters in dieses eintritt und durch das gegenüberliegende breite Ende wieder austritt.
Bei Anwendung eines axialen Vorschubes der Schleifscheibe (d. h. eines Vorschubes normal zur Ebene von Fig. 5) schneidet die wirksame Schleifzone 30 sich in die Seitenfläche des Fensters und lässt Vorsprünge 129 und 125a stehen (die die Funktion der entsprechenden Vorsprünge 29 und 25a bei den Vorrichtungen gemäss den Fig. 2-4 haben).
Diese Ausführungsform der Erfindung ist jedoch nicht so vorteilhaft wie die vorerwähnte, weil die Schleifscheibe bei der Bearbeitung des Käfigs neben der radialen Einführungsbewegung in das Fenster ohne Berührung der Stegkanten auch nach beiden Seiten des Fensters gerichtete Bewegungen zur Bear- beitung der Sehnenflächen, auszuführen hat, sodann wieder in die Mittelstellung im Schlitz und radial nach aussen zurückbewegt werden muss, sodann fünf Bewegungsvorgänge von höchster Präzision auszufüh- ren sind, während bei der vorher beschriebenen Ausführungsform bloss eine Hin- und Herbewegungdes
Werkzeuges erforderlich ist.
Der in Fig. 7 dargestellte Käfig lässt sich aus einem Rohteil 220 herstellen (Fig. 8), der mit dem
Rohteil 20 von Fig. 1 im wesentlichen identisch ist. Der einzige wesentliche Unterschied in bezug auf die Herstellungsstufen gemäss der Beschreibung zu den Fig. 1-4 besteht darin, : dass der Neigungswinkel Y (Fig. 3 und 4) bei der Anordnung nach Fig. 8 gleich Null ist. Dies bedeutet, dass das Schlitzherstellungs- werkzeug in parallel zur Achse des Käfigs liegender Richtung hin- und herbewegt werde l muss. Zu die- sem Zweck werden die Werkzeuge 26 und 26a durch ein einziges Schlitzherstellungswerkzeug 226 ersetzt ; dessen Schneidkopf sich parallel zur Käfigachse erstreckt und in zweikantigen Schneidbereichen 226a und 226b endet.
Durch Bewegungsumkehr des Werkzeuges 226 einmal nach rechts und einmal nach links von der in Fig. 8 gezeigten mittleren Stellung aus wird jeder der beiden Vorendbereiche eines Fensters gleichzeitig an seinen Seitenflächen mit einer passenden Auskehlung versehen. Die Grundfläche jeder
Auskehlung bildet eine Sehnenfläche 227 zum Führen einer Rolle, und die Breite der Auskehlung ist in radialer Richtung des Käfigs gemessen begrenzt, so dass ein am Umfang liegender Vorsprung 229 - ent- sprechend dem Vorsprung 29 in Fig. 4-stehenbleibt, der gegenüber dem Rollzylinder PC nach aussen verlegt ist. Der Werkzeugkopf lässt auch eine radial innere Zone 230 an jeder Vorendseitenfläche eines
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Fensters stehen und diese Zone ist in bezug auf den Rollzylinder PC radial nach innen versetzt.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel streicht der Werkzeugkopf mit seinen unteren Teilen entlang der Kan- ten der Käfigstege 25, so dass die Zonen 230 dann gegenüberliegende Vorsprünge an den Enden der Längs- kanten der Stege bilden. Die radial innere Halteeinrichtung für die Rollen umfasst daher sowohl die Kan- ten der Stege wie die Zonen 230. Da diese jedoch allein zum Halten der Rollen vollkommen ausrei- chen, braucht die zusätzliche Wirkung der Stegkanten zu diesem Zweck nur bedarfsweise vorgesehen zu sein. Falls gewünscht, kann die Breite der Stege auf das Mass Z (Fig. 7) verringert werden, was damit gleichbedeutend ist (wie im Zusammenhang mit Fig. 1 bereits erwähnt ist), dass die Breite desjenigen
Bereiches eines Fensters, der sich längs der Stege erstreckt, grösser sein kann als der Wert X, der der
Breite der Vorendbereiche der Fenster entspricht.
Man erkennt aus den Fig. 7 und 8, dass die Sehnenflächen 227 gegeneinander leicht zylindrisch ge- krümmt sind. Das Profil dieser Flächen hängt natürlich direkt von dem Profil des Schlitzherstellungswerk- zeuges ab, was vorteilhaft für die vielseitige Anwendbarkeit der Erfindung ist.
Fig. 9 bezieht sich auf die in Fig. 7 dargestellte Ausführungsform und zeigt, in welcher Weise die
Sehnenflächen 227 jeweils eine Rolle R zwischen einander einschliessen, so dass diese besser in dem Kä- fig in ihrer Lage gehalten ist. Die Krümmung der Sehnenflächen 227 ist verhältnismässig gering, da man immer berücksichtigen muss, dass eine Rolle jeweils durch Eindrücken in die Käfige hineingebracht wer- den muss. Die Fig. 9a und 9b beziehen sich auf das Werkzeug 226 der Fig. 8 und zeigen den Kopf 226c des Werkzeuges, der zylindrisch gekrümmte Seitenflächen 226a und 226d aufweist, die dem Profil der Sehnenflächen 227 entsprechen. Der Schneidkopf hat zweikantige Enden ; Ein Paar Kanten 226e und 226f an einem Ende und ein Paar Kanten 226g, 226h an dem gegenüberliegenden Ende des Schneidkopfes. Die
Unterseite 226i des Schneidkopfes schneidet nicht.
Aus diesem Grunde sind die Schlitzherstellungswerk- zeuge dieser Art als zweiseitig wirkende Werkzeuge bezeichnet. Die gegenüberliegenden Stirnflä-, chen226k des Schneidkopfes sind zylindrisch und konkav ausgebildet, um die erforderlichen Schneidwinkel für die Schneidkanten zu schaffen. Da das Schärfen des Schneidwerkzeuges an den Stirnflächen 226k geschieht, bleibt die Querschnittsgestalt (Fig. 9a) des Schneidkopfes während der gesamten Lebensdauer des Werkzeuges konstant.
Die in Fig. 10 dargestellte abgeänderte Ausführungsart unterscheidet sich von der Vorrichtung gemäss den Fig. 7-9 dadurch, dass die Sehnenflächen 227a für eine Rolle R eben sind-wie in Fig. 6 - und durch ein axial hin-und herbewegbares schlitzerzeugendes Werkzeug 326 (Fig. 10a und 10b) in der bei Fig. 8 beschriebenen Weise hergestellt werden, wobei der Schneidkopf 326c gerade Seitenflächen 326d und vier Schneidkanten 326e, 326f, 326g und 326h aufweist.
Die Erfindung soll nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt sein, sondern lässt sich im Rahmen des allgemeinen Erfindungsgedankens noch in mannigfaltig anderer Weise verwirklichen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Käfigen von Nadellagern, mit einem Paar ringförmiger, kronenartiger Endabschnitte, die über Rollentrennstege, die mit ihnen aus einem Stück bestehen, miteinander verbunden sind, wobei die Rollentrennstege Rollenfenster zwischen einander freilassen und wobei die Fenster jeweils an Stellen in der Nähe von deren Endbereichen mit einem Paar Sehnenebenen ausgestattet sind, nächst denen ein Paar in Umfangsrichtung gerichteter Vorsprünge bzw.
Leisten vorgesehen sind, die radial diesseits und jenseits des gedachten, die Nadelachsen enthaltenden Rollzylinders des Käfigs liegen und die Rollen im Käfig in radialer Richtung halten, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig zunächst als Rohteil mit Rollenfenstern gefertigt wird, die bei jedem der kronenartigen Abschnitte über einen Vorendbereich eine Breite aufweisen, die kleiner ist als der Rollendurchmesser, und die in den Endbereichen eine grössere Breite als der Rollendurchmesser haben, worauf die Flanken jedes Vorendbereiches jedes Fensters über einen radial begrenzten Bereich spanabhebend ausgenommen werden, um hiedurch die die Nadelkörper in Umfangsrichtung haltenden Sehnenflächen und gleichzeitig die der radialen Halterung der Nadelkörper dienenden Vorsprünge bzw. Leisten zu bilden.