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Verfahren zur Herstellung von Wälzlagern
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durch eine Einspannvorrichtung, die zusammen mit einer Bohrmaschine oder in einer ähnlichen Einrichtung zum Zusammenbau des Lagers verwendet werden kann. Die beiden Futter sind in der Ausgangslage vor der Montage des Lagers dargestellt. Fig. 6 ist ein ähnlicher Schnitt durch einen Teil der Einspannvorrichtung, der die beiden Futter während des Montageverfahrens für das Lager in einer Zwischenstellung zeigt. Fig. 7 stellt einen Schnitt ähnlich Fig. 5 dar und zeigt die Einspannvorrichtung in der Endlage nach Beendigung der Lagermontage und vor dem Zurückführen der beiden Futter in die Stellung der Fig. 5.
Fig. 8 ist ein Schnitt ähnlich Fig. 5, der eine abgeänderte Anordnung der Einspannvorrichtung zeigt, die für die Verwendung in einer Presse mit nicht rotierender Spindel eingerichtet ist, wobei sich die Einzelteile in der Ruhestellung vor dem Arbeitsgang des Zusammenbaues des Lagers befinden. Fig. 9 stellt einen ähnlichen Schnitt dar, der die Einzelteile in der Stellung nach erfolgter Lagermontage zeigt. Fig. 10 ist ein Schnitt ähnlich Fig. 5 und zeigt eine weitere abgeänderte Anordnung der Einspannvorrichtung bei getrenntem Futter vor dem Zusammenbau des Lagers. Fig. 11 stellt einen ähnlichen Schnitt dar, der die Einzelteile der Fig. 10 in der Stellung nach beendeter Lagermontage zeigt. Fig. 12 ist eine Ansicht eines nach diesem Verfahren in das Ende eines Stabes oder einen ähnlichen Teil eingesetzten Lagers.
Fig. 13 stellt einen Teilschnitt dar, aus dem man ersieht, wie ein Kugellager vor dem Vorgang der Aufweitung, der die Montage des Lagers beendet, in diesem Stabende zusammengebaut wird.
Zur Ausführung dieses Herstellungs-und Montageverfahrens für Wälzlager wird ein äusserer Lagerteil aus geeignetem Material, vorzugsweise aus einem geeigneten Metall, z. B. aus Stahl, das für eine Wärmebehandlung oder Härtung geeignet ist, mit einer kreisförmigen Öffnung oder Bohrung versehen. Auf der Wandung wird eine äussere Lauffläche in Form einer Rille oder Nut längs des Umfanges angebracht. Aus einem leicht verformbaren Material, vorzugsweise aus geeignetem Metall, z. B. aus Stahl, wird ferner ein innerer zylinderförmiger Lagerteil hergestellt, der für eine Wärmebehandlung oder Härtung geeignet ist.
Ferner kann er mit oder ohne Öffnung oder Bohrung ausgeführt werden. Auf dem Aussenmantel erhält er eine als Lauffläche dienende Rille oder Nut längs des Umfanges, die auf die Rille oder Nut bzw. Lauffläche des äusseren Lagerteiles ausgerichtet wird. Zwischen die Laufflächen wird eine Anzahl von Wälzelementen, die entweder Kugeln oder Rollen bestimmter Form, z. B. zylindrische, kegelige, konvexe oder konkave sein können, gebracht, wobei der innere Lagetteil einen gegenüber dem äusseren Teil genügend kleineren Durchmesser haben muss, damit er zwischen die Wälzelemente eingesetzt werden kann, nachdem diese auf die Lauffläche des äusseren Teiles aufgesetzt sind.
Der innere Lagerteil wird dann aufgeweitet, so dass die Lauffläche auf seiner Aussenseite mit den Kugeln oder Rollen, die an der Lauffläche der Innenwandung des äusseren Teiles liegen, in Berührung kommt und die Wälzelemente das richtige Laufspiel gegen die beiden Laufflächen der Lagerteile erhalten.
Der Vorgang der Aufweitung verbindet ferner Innen- und Aussenteil unlösbar miteinander über die oder mit Hilfe der Wälzelemente, wobei sowohl Kugeln als auch Rollen ein Laufspiel im Lager zwischen den beiden aufeinander ausgerichteten Laufflächen haben. Mit dem Vorgang der Aufweitung des Innenteiles ist die Montage der Lagerteile, die zuvor in die richtige Lage zueinander gebracht wurden, beendet. Er kann in verschiedener Weise ausgeführt werden.
Die Fig. 1 und 2 zeigen eine zweckmässige Einrichtung, um diesen Arbeitsgang schnell und genau durchzuführen und dabei genau zu steuern. Vorzugsweise wird man einen Stempel, der gegenüber der Öffnung 8 des inneren Lagerteiles (Fig. 3) genügend gross ist, durch diese Öffnung treiben, um die gewünschte Aufweitung zu erhalten. Der Stempel hat ein konisches Ende und eine zylindrische Schaftfläche von passendem Durchmesser. Mit einem derartigen Stempel lässt sich der Aufweitevorgang nicht nur schnell ausführen, sondern auch leicht auf das gewünschte Mass einstellen.
Die dargestellte Einspannvorrichtung ist zum Einbau in eine geeignete Presse, mit der diese betrieben werden soll (nicht gezeichnet), bestimmt und enthält eine Grundplatte 10, in der sich eine Aussparung 11 befindet. Darin sitzt die untere Futterhalterung 12, die mit einer Madenschraube 13 befestigt ist. Diese Futterhaltung ist mit einer Aussparung oder Öffnung 14 versehen, in der das untere Futter 15 sitzt und von der Madenschraube 16 gehalten wird.
Durch Grundplatte 10 und Halterung 12 führt eine senkrechte Bohrung 17, in der sich eine Schraubenfeder 18 befindet. Mit ihrem oberen Ende drückt diese gegen die Unterseite des Kopfes 19 eines verschiebbaren Führungsstiftes 20. Der Kopf 19 sitzt in der Bohrung der Halterung 12 und der Schaft in der Bohrung 21 des Futters 15. Das obere Ende dieses Führungsstiftes trägt einen Zapfen 22 mit einem kleineren Durchmesser. In der Oberseite des Futters 15 befindet sich eine Aussparung 23, wobei die Bohrung 21 bis auf den Grund dieser Aussparung führt. Der Durchmesser der Aussparung ist so bemessen, dass der Aussenteil 1 des zu montierenden Lagers hineinpasst, während ihre
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Tiefe etwa gleich der halben Höhe dieses Teiles ist.
In dieser Anordnung befindet sich über dem Futter 15 das ähnliche obere Futter 24. In seinem unteren Ende ist es mit einer kreisförmigen Aussparung 25 versehen, die im wesentlichen die gleiche
Grösse und Tiefe wie die Aussparung 23 des unteren Futters hat und auf die letztere ausgerichtet ist.
Durch das Futter führt eine Bohrung oder Öffnung 26, in der ein Stempel 27 verschiebbar angeordnet ist, dessen sich konisch verjüngender Teil 28 in die Aussparung oder Öffnung 25 ragt und oben in einen zylindrischen Schaftteil 29 übergeht.
Das Futter 24 sitzt in einer Öffnung oder Aussparung 30 im unteren Ende einer ausgebohrten
Hülse 31. Es wird von einer Madenschraube 32 gehalten. Ein zylindrischer Körper 33, der eine
Halterung für den Stempel 27 bildet, ist so in der Hülse 31 befestigt, dass er in Längsrichtung eine begrenzte Gleitbewegung ausführen kann.
Das obere verdickte Ende 34 des Stempels 29 ist mit einem Gewinde versehen und in den unteren Teil des Körpers 33 eingeschraubt, um eine Längeneinstellung zu ermöglichen. Die Einstellung des Stempels wird mit einer Madenschraube 35 festgelegt. Im Körper 33 befindet sich ein langgestreckter Querschlitz 36, in dem eine schmale Schiene 37, deren Enden aus den Öffnungen 38 der Hülse 31 herausragen, verschiebbar angeordnet ist. Die an dieser Schiene befestigten Federn 39 ziehen Schiene 37 und Hülse 31 nach oben. Die Schiene 37 kann durch Querstifte 40 in der Hülse 31 zentriert werden. Im Körper 33 befindet sich eine Längsbohrung 41, in der eine Kolbenstange 42 mit ihrem unteren Ende gewöhnlich auf der Oberseite der Schiene 37 sitzt.
Im Pressenrahmen angebrachte einstellbare Madenschrauben 43 bilden Anschläge und begrenzen die Aufwärtsbewegung der Schiene 37 und der damit verbundenen Teile, die weiter unten im einzelnen beschrieben sind.
Zur Durchführung des erfindungsgemässen Herstellungs- und Montageverfahrens des in den Fig. 3 und 4a/b dargestellten Wälzlagers wird der äussere Lagerteil l, der mit der Längsbohrung 2 und Lauffläche 3 versehen ist, in die Aussparung 23 des unteren Futters 15 eingesetzt. Die Kugeln 7 befinden sich dabei an der Lauffläche, und der innere Lagerteil 4 mit kleinerem Durchmesser wird, wie die Fig. l und 3 zeigen, so in den Kugelkranz eingeführt, dass seine Lauffläche 6 auf diesen Kugelkranz und damit auf die Lauffläche 3 ausgerichtet ist. Das abgesetzte Ende 22 des Führungsstiftes sitzt dabei in der Öffnung 8 des Innenteiles und zentriert ihn dadurch genau.
Man kann die Kugeln auch auf der inneren Lauffläche anordnen und sie zusammen mit dem Aussenteil 1 in den Innenteil 4 einsetzen. Dieser Innenteil 4 wird dann auf den in Fig. 4a gezeigten Durchmesser aufgeweitet, so dass das richtige Laufspiel zwischen den Kugeln und den beiden einander gegenüberstehenden Laufflächen des äusseren und inneren Lagerteiles entsteht.
Die Aufweitung des inneren Lagerteiles 4 geschieht bei dem dargestellten Verfahren mit dem durch die Öffnung 8 getriebenen Stempel 27, dessen Durchmesser gegenüber dieser Öffnung um so viel grösser gehalten ist, dass der innere Lagerteil die gewünschte Aufweitung erhält. Wie man aus Fig. 4a ersieht, wird die glatte Lageröffnung 8 bei der Aufweitung des inneren Lagerteiles 4 ebenfalls auf den grösseren Durchmesser 8a gebracht.
Nach dem Einsetzen der beiden Lagerteile 1 und 4 und der Kugeln 7 in die Aussparung des unteren Futters 15, und nachdem der innere kleinere Lagerteil 4 mit Hilfe des oberen Endes 22 des Führungsstiftes 20 (dessen konische Spitze kleiner als die Öffnung 8 ist) zentriert wurde, wobei die Feder 18 den Führungsstift 20 in der oberen Stellung hält, bewegt man mit Hilfe der Einspannvorrichtung das obere Futter 24 und den Kolben nach unten, um so die Aufweitung des kleineren inneren Lagerteiles 4 vorzunehmen. In bezug auf die Aussparung 25 des oberen Futters und des Kolbens 27 werden die Lagerteile durch die Aussparung 23 des unteren Futters und den Führungsstift 20 genau zentriert und für den Vorgang der Aufweitung in zentrierter und auf diese ausgerichteter Stellung gehalten.
Senkt man das obere Futter und den Stempel in der in Fig. 2 gezeigten Weise auf diese Teile ab, so bewegt die Presse sämtliche Teile, nämlich das Futter 24, den Stempel 27, die Hülse 31, den Körper 33, die Schiene 37 und den Kolben 42, zusammen nach unten, bis die Unterseite des Futters 24, so wie man in Fig. 2 sieht, auf der Oberseite des Futters 15 sitzt. DieAbwärtsbewegung des Futters 24, der Hülse 31, der Schiene 37 und des Kolbens 42 wird dadurch gestoppt und das Lager in den beiden aufeinander ausgerichteten Futteraussparungen 23 und 25 fixiert und festgehalten.
Der Körper 33 und der Stempel 27 bewegen sich weiter nach unten und treiben das konische untere Stempelende 28 durch die Öffnung 8 (Fig. 4a) des inneren Lagerteiles 4. Dieses konische
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Ende tritt ganz durch den Innenteil 4, so dass der zylindrische Schaftteil 29 ebenfalls in den Innenteil 4 ein-und durchgeführt wird, wie man aus Fig. 2 ersieht. Der Stempel drückt bei dieser Bewegung den Führungsstift 20 nach unten aus der Öffnung des Lagerteiles 4 heraus. Da der Teil 29 des Stempels 27 einen grösseren Durchmesser als die Öffnung 8 des Lagerteiles 4 aufweist, wird dieser Teil soweit aufgeweitet, wie die Fig. 2 und 4a zeigen, so dass die innere Lauffläche 6 des Innenteiles eng an den an der äusseren Lauffläche 3 sitzenden Kugeln anliegt.
Man kann die relativen Grössen der Teile so wählen, dass der aufgeweitete innere Lagerteil 4a nach Beendigung dieses Aufweitevorganges einen guten Laufsitz mit den Kugeln 7 bildet ; oder anders gesagt, dass die Kugeln 7 in den beiden gegenüberliegenden Laufflächen 3 und 6 ein gutes Laufspiel haben.
Ferner verbindet dieser Vorgang inneren und äusseren Lagerteil lund4a durch oder über die Kugeln un- lösbar miteinander. Die vergrösserte Öffnung kann dabei gleichzeitig geglättet und nachbearbeitet werden, so dass sich beim Einbau des Lagers auf einer Welle oder in einem andern Teil ein guter Sitz ergibt. Die Montage des Lagers ist nun abgeschlossen.
Nach Beendigung des Vorganges der Aufweitung und Glättung bewegt sich der gesamte obere Teil der Einspannvorrichtung nach oben, bis er auf die vorgesehenen Anschläge 43 trifft, und nimmt dabei das montierte Lager mit. Die Anschläge 43 können, wie schon erwähnt, im Pressenrahmen einstellbare Madenschrauben enthalten. Die nach oben gehende Einspannvorrichtung trifft mit der Schiene 37 auf die Schrauben oder Anschläge. Die Schiene 37, die Hülse 31 und das Futter 24 werden festgehalten und ihre weitere Aufwärtsbewegung verhindert. Der Körper 33 und der Stempel 27 gehen aber weiter nach oben, so dass das Lager vom Stempel 27 abgestreift wird. Danach setzen sie ihre Aufwärtsbewegung bis in die in Fig. 1 gezeigte obere Lage fort, die die Ausgangsstellung für den nächsten Arbeitsgang bildet.
Das fertiggestellte montierte Lager kann, nachdem es abgestreift wurde, entfernt werden.
Die Aufweitung des inneren Lagerteiles 4 mit Hilfe des verdickten Stempels vergrössert also den Durchmesser der glatten Lageröffnung oder Bohrung 8 dieses Teiles auf die in Fig. 4a dargestellte Grö- sse 8a. Die glatte Lageröffnung oder Bohrung des inneren Teiles kann mit dem Stempel auf die genaue Grösse des Teiles gebracht werden, mit dem das Lager zusammengebaut werden soll.
Das Lager kann in dieser Form verwendet oder gegebenenfalls einer Wärmebehandlung unterworfen werden. Man kann entweder das ganze Lager wärmebehandeln oder nur einen Lagerteil härten oder wärmebehandeln, ohne den andern mitzuhärten. Dann darf jeweils nur einer aus härtbarem Material bestehen, während der andere aus naturhartem Material hergestellt werden muss. Da der äussere Lagerteil 1 beim Zusammenbau nicht verändert wird, kann man ihn vor dem Zusammenbau mit dem inneren Lagerteil und den Kugeln wärmebehandeln, härten und auf genaues Mass schleifen. Der Innenteil wird dabei aus einem geeigneten leicht verformbaren Werkstoff angefertigt, so dass er sich beim Zusammenbau weiten und glätten lässt.
Die Fig. 12 und 13 zeigen weitere nach diesem Verfahren hergestellte und montierte Lagertypen.
Die Aufweitung des Innenteiles kann so weit gehen, dass das Metall auf den Laufflächen durch die Wälzelemente leicht eingedrückt oder verformt wird. Man kann nun einen Lagerteil gegen den andern rotieren lassen, wodurch die Wälzelemente auf den Laufflächen ebenfalls rotieren und diese auf dem inneren und äusseren Lauf- oder Lagerteil kalibrieren, glätten und polieren. Diese relative Rotation der Lagerteile bewirkt nicht nur eine gewisse Bearbeitung und Nachbearbeitung der Laufflächen, sondern schafft auch ein gutes und genaues Laufspiel zwischen diesen Teilen und den Wälzelementen, so dass das Lager dann fertig zum Einbau in Maschinen oder für andere Anwendungen von Wälzlagern zur Verfügung steht.
Das Einlaufen der Kugeln oder Wälzelemente glättet nicht nur die Laufflächen, so dass zwischen Innen- und Aussenteil des Lagers und den Wälzelementen ein genaues und gleichmässiges Laufspiel entsteht, sondern bewirkt auch eine Bearbeitung des Metalles der Laufflächen, die in gewissemAusmass zu einer Härtung führt und die Trag- und Abnutzungseigenschaften des Metalles der Laufflächen verbessert, so dass eine verbesserte Lagerung und ein gleichmässigeres und genaueres Lagerspiel zwischen den Laufteilen des Lagers zustande kommt, als man es nach den alten Methoden mit sehr aufwendigen und teuren Verfahren erreicht.
Die Fig. 5,6 und 7 zeigen eine Einspannvorrichtung, die sich in einer Bohrmaschine oder einer ähnlichen mit einer senkrecht verschiebbaren rotierenden Spindel ausgestatteten Maschine verwenden lässt, so dass der Zusammenbau des Lagers durch Aufweiten des inneren Lagerteiles bei gleichzeitig während des Aufweitevorganges rotierendem Innenteil und feststehendem Aussenteil erfolgen kann.
In der gezeigten Anordnung ist eine Grundplatte oder ein Tragstück 209 mittels einer geeigneten Einrichtung, z. B. mit Bolzen oder Schrauben 210 auf dem Bohrtisch 208 befestigt. In der Obersei-
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te des Tragstückes 209 befindet sich eine Aussparung 211, in der eine mit einer konischen Öffnung 213 versehene Hülse 212 sitzt, wobei sich der Konus nach unten verjüngt. Ferner kann das Tragstück Öffnungen 209a haben, um ein Werkzeug einzusetzen, mit dem sich die Hülse entfernen lässt.
In der konischen Öffnung 213 ist ein aus einzelnen Sektoren bestehendes Futter 214 befestigt.
Es enthält drei Backen 215 mit einer sich nach unten verjüngenden konischen Wandung 216, die der konischen Wandung 213 der Hülse entspricht. Die Backen sitzen auf dieser Wandung, sind jedoch kürzer als die Hülse, so dass sich das Futter ein gewisses Stück in der Hülse auf und ab bewegen kann. Der obere Teil besitzt einen geringeren Durchmesser, wodurch ein Absatz 218 entsteht, vor dem ein flacher Ring 219 angeordnet ist, der in geeigneter Weise auf der Grundplatte 209 z. B. mit Schrauben 220 befestigt ist. Er hält die Hülse 212 und das Futter 214 in der Aussparung fest und begrenzt die Bewegung des Futters nach oben, indem er auf den Absatz 218 zu liegen kommt. Das Futter wird normalerweise von Federn 221, die auf dem Boden der Aussparung 211 aufsitzen und auf der Unterseite der Backen 215 in Führungen stecken, in die obere Stellung gedrückt.
Eine Aussparung 222, die so tief ist und einen solchen Durchmesser hat, dass der äussere Lagerteil 201 auf die Innenfläche dieser Aussparung aufgesetzt werden kann, wie dies Fig. 5 zeigt, befindet sich auf der Oberseite des Futters. In einer Bohrung 224 geringeren Durchmessers, die von der Unterseite dieser Aussparung durch das Futter läuft, steckt der obere verjüngte Teil 225 einer Gleitbüchse, die unten mit einem verbreiterten Rand oder Flansch 226 versehen ist und sich in dem vergrösserten unteren Teil 227 der Öffnung ein gewisses Stück auf und ab bewegen kann. Unter dem verbreiterten Rand 226 sitzt eine untere Gehäusescheibe 228 für ein Drucklager. Sie liegt auf der Unterseite der Aussparung oder Führung 211 auf, und zwischen ihr und dem Flansch 226 befindet sich das als Wälzlager ausgeführte Drucklager 229. Die.
Teile 225 und 228 haben aufeinander ausgerichtete Bohrungen 230 und 231, in denen ein Führungs-oder Zentrierstift 232 gleiten kann. Sein verdickter unten sitzender Kopf 233 steckt in einer Bohrung 234 im Fuss des Tragstückes 209 und in der Bohrung 235 einer Hülse 236, deren oberes Ende 237 im Fuss des Tragstückes 209 befestigt ist. Die Hülse enthält eine Feder 238, die von unten gegen den Teil 233 drückt und mit dem unteren Ende im unteren Teil der Bohrung 235 befestigt ist. Die Feder drückt daher den Führungsstift 232 nach oben in die in Fig. 5 dargestellte Lage. Weiter bringt diese Bewegung den Absatz 239 auf der Oberseite des Kopfes 223 gegen die Unterseite des Teiles 228 und hebt diesen sowie das Drucklager und die Gleitbüchse 225 in die in Fig. 5 dargestellte obere Stellung.
Die Aufwärtsbewegung des Teiles 225 und des Führungsstiftes 232 wird dadurch begrenzt, dass der Absatz 240 auf der oberen Seite des Teiles 226 auf den Absatz oder die obere Wandung 241 der Aussparung oder Bohrung 227 trifft.
Über dem unteren Futter 214 befindet sich ein oberes Futter 242. Dieses ist in einer Aussparung im unteren Ende einer Stütze oder Halterung 243 befestigt, die seinerseits mit einem Zapfen 244 in einem Konus 245 sitzt, der so ausgebildet ist, dass er in eine geeignete Befestigung oder ein Futter 246 einer rotierenden und senkrecht verschiebbaren Spindel einer Bohr- od. ähnl. Maschine passt (nicht dargestellt).
Die Stütze oder Halterung 243 ist mit einer Längsbohrung 247 versehen, in die der untere Teil des Zapfens 244 hineinragt, und in der er in Längsrichtung gleiten kann. Seine Aufwärtsbewegung wird durch einen Flansch 248 begrenzt, der auf den Absatz 249 am oberen Ende der Bohrung trifft. Der Zapfen trägt ferner einen aus seinem unteren Ende herausstehenden Stempel 250, dessen unteres Ende 251 konisch ausgebildet ist.
Zwischen dem Flansch 248 und dem Futter 242 sitzt eine Schraubenfeder 252, deren unteres Ende gegen die obere Scheibe 253 eines als Wälzlager ausgeführten Drucklagers 254 drückt, das in einer Aussparung im oberen Teil des Futters 242 sitzt. Die Feder versucht also die Halterung 243 in die untere Stellung zu drücken bzw. diese Stellung aufrecht zu erhalten, oder anders gesagt, sie versucht den Stempel 250 im Futter in die obere Lage zu bewegen. Die Aufwärtsbewegung des Teiles 243 mit dem Futter 242 und dem Stempel 250 zusammen wird durch einen ringförmigen Absatz 255 des Teiles 243 begrenzt, der an den Anschlägen 256 von Arretierungen 257 festgehalten wird, die mit geeigneten Klemmeinrichtungen 258 einstellbar auf nach oben stehenden Zapfen 259 befestigt sind, die ihrerseits in der Grundplatte 209 sitzen.
Beim Vorgang der Lagermontage befinden sich zuerst alle Teile in der in Fig. 5 dargestellten Ruhestellung. Der äussere Lagerteil 201, der mit einer Längsöffnung und einer Lauffläche versehen ist, wird in die Aussparung 222 des unteren Futters 214 eingesetzt und liegt auf dem Boden dieser Aussparung auf.
In dieser Lage ragt das obere Ende des Teiles 225 ein kleines Stück in die Öffnung dieses Lager-
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teiles hinein, wie es Fig. 5 zeigt. Dann werden die Kugeln 207 in diesem äusseren Lagerteil eingesetzt. Das abgeschrägte obere Ende 225a des Teiles 225 führt sie dabei auf der Lauffläche bzw. in der Rille.
Der noch zu kleine innere Lagerteil 202a wird nun in den äusseren Lagerteil 201 eingesetzt, u. zw. auf das obere Ende des Teiles 225, wie Fig. 5 zeigt. Senkt man jetzt die rotierende Spindel 246 der Bohr- od. ähnl. Maschine, so nimmt die Stütze oder Halterung 243 das Futter 242 und den Stempel 250 mit. Dadurch setzt sich das untere Ende des Futters 242 auf die Oberseite des unteren Futters 214, und das konische untere Ende 251 des Stempels tritt in die noch zu kleine Öffnung 203a des inneren Lagerteiles 202a ein. Dies zeigt Fig. 6.
Durch den Druck des oberen Futters 242 auf das untere bewegt sich das untere ein kleines Stück nach unten, wie man aus Fig. 6 ersieht, so dass die äusseren konischen Flächen 216 der Futterteile 215 auf dem Konus 213, der die seitliche Wandung der Öffnung der Hüfse 212 bildet, gleiten und diese Teile gegen einen Federdruck zusammengedrückt werden. Die Seitenflächen der Aussparung 222 spannen dabei die Aussenfläche des äusseren Lagerteiles 201 fest. Gleichzeitig drückt das in die noch zu kleine Öffnung 203a des Innenteiles 202a eintretende untere Ende 251 des Stempels diesen Teil nach unten in die in der Fig. 6 dargestellte Lage, so dass die Lauffläche 206a auf seiner Aussenseite auf die Lauffläche des äusseren Lagerteiles 201 und auf die Kugeln 207 ausgerichtet wird, wie man ebenfalls in Fig. 6 sieht.
Die Abwärtsbewegung des Teiles 202a drückt ferner seine Unterlage, den Teil 225 nach unten, so dass der letztere auf die untere Fläche der Aussparung 211 zu sitzen kommt, sowie gleichzeitig den Führungsstift 232 gegen die Kraft der Feder 238 ebenfalls abwärts. Das obere Ende dieses Führungsstiftes ist mit Abschrägungen 232a versehen und sitzt im unteren Teil der noch zu kleinen Öffnung 203a des Teiles 202a, so dass dieser Teil beim Aufsetzen auf die Unterlage zentriert wird, wie Fig. 5 zeigt.
Wenn sich die Teile in der in Fig. 6 dargestellten Stellung befinden, ist eine weitere Abwärtsbewegung des oberen Futters 242 und der Abstützung 225 des noch zu kleinen inneren Lagerteiles 202a nicht mehr möglich. Wird daher die rotierende Spindel 246 weiter nach unten gedrückt, so nimmt sie den Stempel 250 mit und treibt sein konisches unteres Ende und ein Stück des oberen zylindrischen Teiles durch die Öffnung 203a (Fig. 7).
Diese weitere Bewegung kommt zustande, indem der Führungsstift 232 gegen die Kraft der Feder 238 nach unten gedrückt wird. Das zylindrische Stück des Stempels 250 ist im Durchmesser grösser als die Öffnung 203a des Teiles 202a, so dass es beim Durchtreten durch diesen Teil den letzteren auf die in Fig. 7 gezeigte Grösse aufweitet und so das Wälzlager zusammenfügt. Innen-und Aussenteil 201 und 202 sind dann unlösbar mit den Wälzelementen 207, in diesem Fall also mit den Kugeln, verbunden und die Wälzelemente können auf den Laufflächen des äusseren und inneren Lagerteiles 201 und 202 umlaufen. Da die Spindel 246 der Bohr- od. ähnl.
Maschine während der Abwärtsbewegung rotiert und daher auch der Stempel 250 mitläuft und da ferner die Rotation während der Aufweitung des inneren Lagerteiles 202a auf seine endgültige Grösse 202 geschieht, nimmt der Stempel den Innenteil 202a während des Aufweitevorganges mit.
Diese relative Rotation gegen den äusseren Lagerteil 201 versetzt die Wälzelemente 207 ebenfalls in Drehung bzw. Umlauf. Sie üben dabei eine kalibrierende, glättende und polierende Wirkung auf die Laufflächen des äusseren und inneren Lagerteiles aus, so dass im gleichen Arbeitsgang sowohl eine unlösbare Verbindung zwischen diesen Einzelteilen als auch ein genaues und richtiges Laufspiel des Lagers zwischen Aussen- und Inntenteil und den Wälzelementen geschaffen wird.
Mit der Bewegung des Stempels 250 durch den inneren Lagerteil erzielt man ebenfalls eine gute und genaue Glättung und Nachbearbeitung der Oberfläche der inneren Längsbohrung 203a des inneren Lagerteiles. Während des Vorganges der Aufweitung des inneren Lagerteiles, bei dem dieser über die Wälzelemente mit dem äusseren Lagerteil fest verbunden und zusammengebaut wird, sitzt der äussere Lagerteil 201 fest im unteren Futter 214. Der innere Lagerteil 202a kann sich während seiner aufweitenden und rotierenden Bewegung frei drehen, denn er sitzt auf dem Teil 225, der seinerseits mit seiner Last auf dem Drucklager 229 rotieren kann. Zapfen 244 und Stempel 250 können im Teil 243 umlaufen, denn sie sind über das Drucklager 254 abgestützt.
Nach Montage des Lagers und dem Vorgang derAufweitung des inneren Lagerteiles wird die rotierende Spindel 246 zurückbewegt, wobei das obere Futter 242 mit der Halterung 243 und dem Stempel 250 nach oben geht. Sobald sich diese Teile nach oben bewegen, verschwindet der Druck auf das untere Futter 214, so dass dieses von den Federn 221 angehoben werden kann. Dann drücken auch die nicht dargestellten Federn die einzelnen Futterteile oder-backen 215 ein kleines Stück auseinan-
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der. Damit ist der äussere Lagerteil 201 nicht mehr eingespannt.
Bei der weiteren Aufwärtsbewegung von oberem Futter 242 und Stempel 250 wird das zusammengebaute Lager mitgenommen, bis der Absatz 255 des Teiles 243 auf die Anschläge 256 trifft.
Der Teil 243 und das Futter 242 lassen sich daher nicht weiter nach oben ziehen. Der Stempel 250 kann dagegen seine aufwärts gerichtete Bewegung so lange fortsetzen, bis der Flansch 248 vom Absatz 249 festgehalten wird. Während dieser Bewegung liegt das Lager gegen die Unterseite des Futters 242 an, so dass der Stempel 250 herausgezogen und das Lager vom Stempel abgestreift wird.
Man sieht, dass der äussere Lagerteil 201 bei dieser Anordnung der Einspannvorrichtung festgehalten wird, und dass man dadurch eine relative Rotation dieses Teiles gegen den inneren Lagerteil 202a während des Vorganges der Aufweitung und Montage erhält, dass der Teil 202a in Drehung versetzt wird. Die gleiche Wirkung, d. h. eine relative Rotation der beiden Lagerteile gegeneinander, erzielt man, wenn man den äusseren Lagerteil 201 während der Montage und Aufweitung des inneren Lagerteiles rotieren lässt und den inneren Lagerteil festhält. Eine hiefür geeignete Vorrichtung zeigen die Fig. 8 und 9.
Das obere Futter 242 weist in dieser Einspannvorrichtung den gleichen Aufbau und die gleiche Anordnung auf, wie in den Fig. 5 und 7 dargestellt. Lediglich das obere Ende des Zapfens 244 sitzt nicht mehr in einer rotierenden Spindel 246 einer Bohr- od. ähnl. Maschine, sondern im unteren Teil eines nicht drehbaren Kolbens 260 einer (nicht dargestellten) Presse od. ähnl. Einrichtung.
Der Zapfen ist an der Presse in diesen Kolben eingeschraubt 261 und mit einer Kontermutter 262 gesichert. Während der Montage des Wälzlagers durch Aufweiten des Innenteiles 202a mit dem Stempel 250 erreicht man eine relative Rotation des äusseren Lagerteiles 201 gegen den inneren 202a, indem man den äusseren Lagerteil 201 während dieses Aufweitevorganges umlaufen lässt.
Die Fig. 8 und 9 zeigen eine Einrichtung, um dies auszuführen. Der Tragteil 265 für das untere Futter ist in dieser Anordnung auf dem Tisch 263 der Presse über dessen Öffnung 264 angebracht und durch geeignete Mittel, z. B. mit den Schrauben 266 befestigt.
In einer Aussparung 267 dieses Tragteiles sitzt eine Lagerbüchse oder Hülse 268. Eine kleinere zylindrische Bohrung 269, in der sich eine weitere Lagerhülse 270 befindet, läuft von der Aussparung aus weiter nach unten. In den Lagerhülsen sitzt wieder eine Stütze oder Halterung 271 für das Futter. Ihr im Durchmesser grösserer Teil 272 läuft in der Lagerhülse 268, ihr schlankerer unterer Teil in der unteren Lagerhülse 270. Zwischen beiden Teilen befindet sich der Absatz 274, der auf dem als Wälzlager ausgeführten Drucklager 275 ruht. Das obere Kopfstück 272 dieser rotierenden Halterung trägt eine konische Aussparung 276, die der konischen Öffnung 213 der Hülse 212 in den Fig. 5 und 6 entspricht.
In dieser Aussparung sitzt das aus drei getrennten Futterteilen oder Backen 215 bestehende untere Futter 214, wie es in der gleichen Form schon in den Fig. 5 und 6 benutzt worden ist.
Das untere Ende des rotierenden Teiles 271 ist mit dem oberen Ende der senkrechten Achse 277 eines geeigneten Elektromotors 278 verbunden und durch eine entsprechende Einrichtung, z. B. mit einem Stift 279 so daran befestigt, dass er mit der Achse rotiert. Durch den unteren Teil 273 des rotierenden Teiles 271 läuft eine Bohrung 280. Sie steht mit der Unterseite der Aussparung 276 in Verbindung und dient als Führung für den verdickten Kopf 233 des Führungsstiftes 232. Eine in dieser Bohrung sitzender Feder 281 drückt den Führungsstift 232 und den damit verbundenen Stützteil 225 in der gleichen Weise in die Stellung nach Fig. 8 wie im Gerät nach den Fig. 5 und 6.
Die Arbeitsgänge bei dieser Vorrichtung verlaufen in der gleichen Weise, wie es bereits in Verbindung mit der ersten Ausführung beschrieben wurde, indem man den äusseren Lagerteil 201 in die Aussparung 222 des unteren Futters 214 einsetzt, wobei sich die Teile in der in Fig. 8 gezeigten Ruhestellung befinden.
Die Kugeln 207 werden gegen die Lauffläche bzw. in die Rille des Aussenteiles und auf die Schrägung des Teiles 225 gelegt. Der Teil 225 ragt dabei mit seinem oberen Ende ein Stück in die Öffnung des Lagerteiles 201. Wird das Futter in Drehung versetzt, so bleiben die Kugeln durch die Zentrifugalkraft an den Laufflächen. Dann wird der noch zu kleine innere Lagerteil 202a, der die äussere Lauffläche 206a trägt, in den äusseren Lagerteil 201 ein-und auf die Oberseite des Teiles 225 aufgesetzt.
Der konische obere Teil 232a des Führungsstiftes 232 sorgt dabei, wie man aus Fig. 8 ersieht, für die genaue Zentrierung. Die Spindel oder Achse 277 des Motors 278 kann das untere Futter 214 während dieses Arbeitsganges drehen. Läuft das Futter um, so sorgt die Rotation dafür, dass die Kugeln an der Lauffläche liegen und richtig darauf verteilt sind.
Sind die Teile des Lagers soweit zusammengesetzt, wie Fig. 8 zeigt, so wird der Kolben 260 der Presse nach unten bewegt, wobei er die Halterung 243 und den Stempel 250 mitnimmt. Gleich-
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zeitig dreht der Motor 278 das untere Futter 214. Trifft das obere Futter 242 auf das untere 214, so wird das letztere ein kleines Stück nach unten in die in Fig. 9 gezeigte Stellung gedrückt, wie das bereits in Verbindung mit der ersten Ausführung beschrieben wurde. Die konische Wandung der Aussparung 276 presst die Backen 215 zusammen und spannt den äusseren Lagerteil 201 fest. Das in die zu kleine Bohrung 203a des noch zu kleinen inneren Lagerteiles 202a eintretende konische untere Ende des Stempels drückt den Lagerteil in die der Fig. 6 entsprechende Lage, wobei die Unterlage 225 und der Führungsstift 232 mitgehen.
Die weitere Abwärtsbewegung des Stempels treibt ihn durch die Öffnung 203a in die in Fig. 9 gezeigte Stellung. Der zylindrische Teil des Stempels weitet den noch zu kleinen inneren Lagerteil 202a auf, montiert so das Lager und verbindet Aussen- und Innenteil über die Wälzelemente 207 unlösbar miteinander.
Der gleiche Vorgang wurde bereits in Verbindung mit der ersten Einspannvorrichtung beschrieben. Bei der Einspannvorrichtung nach den Fig. 8 und 9 rotieren jedoch Stempel 250 und innerer Lagerteil 202a während des Arbeitsganges der Aufweitung nicht, sondern der äussere Lagerteil 201 wird während des Vorganges durch Rotation des Halte- und Spannfutters 214 angetrieben, das seinerseits wieder vom Motor 278 in Drehung versetzt wird. Das Drucklager 229 gestattet die Rotation des unteren Futters 214 gegen den Stützteil 225.
Ebenso erlaubt das Drucklager 254 die Drehung vom oberen Futter 242 und Stütze oder Halterung 243 mit dem unteren Futter.
Diese Einspannvorrichtung führt somit zum gleichen Ergebnis, nämlich zu einer solchen Aufweitung des vorerst zu kleinen inneren Lagerteiles, dass eine unlösbare Verbindung erzielt wird. Durch die Rotation des äusseren Lagerteiles während des Arbeitsganges der Aufweitung bei festgehaltenem Innenteil erreicht man ferner wieder die durch die Wälzelemente auszuübende Kalibrierung, Glättung und Polierung während dieses Vorganges. Der Kolben 260 bewegt sich abschliessend mit der Halterung 243, dem Futter 242 und dem Stempel 250 in der bereits in Verbindung mit der ersten Einspannvorrichtung beschriebenen Weise nach oben. Dabei wird das montierte Lager vom Stempel abgestreift und so aus der Vorrichtung entfernt.
Das Verfahren ist nicht auf diese besonderen Ausführungsarten beschränkt. Man erreicht die gleiche Wirkung und die verbesserten Ergebnisse auch, indem man, wie schon erwähnt, während des Vorganges der Aufweitung des vorerst zu kleinen inneren Lagerteiles auf die Grösse, bei der die Lagerteile unlösbar miteinander verbunden sind und das Lagerspiel eingestellt ist, gleichzeitig inneren und äusseren Lagerteil rotieren lässt. Beide können in der gleichen Richtung mit verschiedener Geschwindigkeit umlaufen, doch empfiehlt es sich, sie während des Aufweite- und Montagevorganges in verschiedenen Richtungen laufen zu lassen.
Die Fig. 10 und 11 zeigen eine derartige Einspannvorrichtung. In dieser Ausführungsform sind die Bestandteile gemäss den Fig. 8 und 9 dargestellt, nur dass beide Lagerteile 201 und 202 rotieret werden.
Die Bewegungsrichtungen sind durch die Pfeile 282 und 283 markiert. Als Antriebs- und Befestigungsteil für das Oberfutter ist eine rotierende Spindel 246 benutzt.
Die Fig. 3 und 4a/b, 12 und 13 zeigen Beispiele für Lager, die nach dem Verfahren der Erfindung hergestellt und zusammengebaut werden können. In den Fig. 3 und 4a/b ist ein gewöhnliches Wälzlager mit einer Anzahl von Kugeln als Wälzelemente dargestellt. Es enthält einen äusseren ringförmigen Lagerteil 1, der mit einer Öffnung 2 versehen ist, in deren Wandung sich längs des Umfanges eine als Rille oder Nut ausgebildete Lauffläche 3 befindet. Der hier ebenfalls ringförmig hergestellte Lagerteil 4 besteht aus gut spanlos verformbarem Material mit einer äusseren zylindrischen Oberfläche 5. Auf ihrem Umfang ist eine Lauffläche in Gestalt der Rille oder Nut 6 angeordnet, die das Gegenstück zur Rille oder Nut 3 bildet.
EineAnzahl von Wälzelementen in Form von Kugeln 7 sind so eingesetzt, dass sie zwischen diesen Laufflächen rollen. Der innere Lagerteil 4 hat eine Öffnung 8. Zum Zusammenbau des Lagers nach diesem Verfahren macht man den Aussendurchmesser des inneren Lagerteiles 4 im wesentlichen gleich oder etwas kleiner als den Durchmesser eines in die Kugeln 7 einbeschriebenenKreises, wenn sich diese an der äusseren Lauffläche 3 befinden. Der äussere Durchmesser des inneren Lagerteiles ist also wenigstens um den doppelten Kugeldurchmesser kleiner als der Durchmesser der Lauffläche des äusseren Lagerteiles, so dass dieser Innenteil von einer Seite des Lagers zwischen die Kugeln in die in Fig. 3 dargestellte Lage eingesetzt werden kann.
Man sieht, dass sich in dieser Stellung zwischen der inneren Lauffläche 6 und den Kugeln der Zwischenraum 9 ausbildet. Die Montage des Lagers wird dadurch bewirkt, dass der innere Lagerteil 4, wie Fig. 4a zeigt, so weit aufgeweitet wird, dass seine Lauffläche über die Kugeln 7 sich so weit der
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äusseren Lauffläche 3 nähert, dass ein Laufspiel bestehen bleibt.
Der Vorgang der Aufweitung des inneren Lagerteiles lässt also sich zur Erzielung der richtigen Trageigenschaften und des gewünschten Laufspieles zwischen den Wälzelementen, in diesem Fall der Kugeln 7, und den Laufflächen der beiden Lagerteile 1 und 4 genau einstellen. Der innere Lagerteil 4 wird ferner bei diesem Vorgang über die Wälzelemente oder Kugeln mit dem äusseren Lagerteil 1 unlösbar verbunden.
Da mindestens einer der Einzelteile aus wärmebehandlungsfähigem oder härtbarem Material hergestellt ist, kann nach dem Zusammenbau eine Wärmebehandlung und Härtung erfolgen. Sowohl die äussere Oberfläche als auch die Oberfläche der vergrösserten Öffnung 8a des aufgeweiteten Innenteiles können auf genaues Mass geschliffen und nachbearbeitet werden. Man kann entweder beide Lagerteile oder nur einen aus härtbarem oder wärmebehandlungsfähigem Material, z. B. aus einem geeigneten wärmebehandlungsfähigen Stahl herstellen.
Nach Fertigstellung des Lagers kann man es wie jedes andere Wälzlager auf Wellen oder andern Stellen in Maschinen oder Maschinenteilen verwenden.
Die Fig. 12 und 13 zeigen die Anwendung des Verfahrens zum Zusammenbau eines Wälzlagers, das als Wälzelemente entweder Kugeln oder Rollen enthält, in andern Maschinenteilen, anstatt es in einer der in den Fig. 3 und 4a/b gezeigten Weise zu einem herkömmlichen Wälzlager mit einem inneren und äusseren Laufring zusammenzubauen. In den Fig. 3 und 4a/b ist ein Element 59 dargestellt, das einen kreisförmigen Kopf 60 enthält, der im wesentlichen die Form eines Aussenringes hat und an dem seitlich der fest mit ihm verbundene röhrenförmige Teil 61 sitzt.
Man kann den Teil 61 zur Befestigung einer Stange, eines Kabels oder eines andern Teiles mit einem Gewinde 62 versehen. Im äusseren Kopfstück 60 befindet sich die Öffnung oder Bohrung 63, deren Wand eineLaufrille oder-nut 64 zur Aufnahme der Wälzelemente, die in diesem Fall Kugeln 65 sind, enthält.
Als inneren Lagerteil 66 verwendet man den in den Fig. 3 und 4a/b dargestellten Ring 4. Auf seiner Aussenwandung ist er mit der der Lauffläche 6 der ersten Anordnung entsprechenden Laufrille oder-nut 67 versehen. Im Innenteil befindet sich eine Bohrung 68. Der äussere Durchmesser 69 des Innenteiles ist im wesentlichen gleich oder etwas kleiner als der Durchmesser des in die Kugeln einbeschriebenen Kreises, wenn diese sich an der äusseren Lauffläche 64 befinden, so dass der Teil 66 in die in Fig. 13 dargestellte Lage gebracht werden kann. Die Aufweitung des Innenteiles 66 geschieht dann, wie bereits in Verbindung mit den Fig. 3 und 4a beschrieben, dadurch, dass ein Stempel geeigneter Grösse hindurchgetrieben wird, so dass zwischen den Wälzelementen und dem Innen- und Aussenteil das richtige Laufspiel zustande kommt.
Als einer der besten für die Verformungen nach diesem Verfahren geeigneten Werkstoffe erwies sich Stahl C 1018, der bei etwa 830 C angelassen, vor dem Zusammenbau ausgeglüht und nach der Montage in einem Ofen, dessen Atmosphäre beeinflusst und geregelt werden kann, bei etwa 8300C auf eine Tiefe von 0, 25 mm oberflächengehärtet wird.
Man sieht, dass das Verfahren nach der Erfindung, bei dem sich die Wälzelemente in einer der Rillen oder Nuten schon in der endgültigen Stellung befinden, eine geringere Verformung erfordert als das Verfahren, zuerst Innen- und Aussenteil aufeinander auszurichten und dabei soviel Zwischenraum vorzusehen, dass die Kugeln zwischen die Teile der Wandungen, die keine Rillen oder Nuten tragen, passen.
Das erfindungsgemässe Verfahren erlaubt daher tiefere Rillen oder Nuten als irgendein anderes und die danach hergestellten Lager können deshalb wesentlich grössere Kräfte aufnehmen.
Das erfindungsgemässe Verfahren gestattet sohin, ein Lager mit durchgehenden Laufflächen von Innenund Aussenteil mit einem Satz Wälzelementen, also entweder Kugeln oder Rollen, zusammenzubauen.
Unter einem Satz sollen dabei so viele Kugeln oder andere Wälzelemente verstanden werden, wie mit einem geringen zulässigen gegenseitigen Abstand zwischen die Laufflächen passen. Der gewöhnlich benutzte und als richtig angesehene Abstand beträgt zwischen benachbarten Wälzelementen, sowohl Kugeln als auch Rollen, etwa 0, 025 mm, doch kann dieser Wert geringfügig abgeändert werden. Unter einer durchgehenden Lauffläche ist eine solche ohne Einsetzrillen oder-einschnitte zu verstehen, durch die die Kugeln oder Rollen zwischen die Lauffläche gebracht werden können.
Man ersieht aus den obigen Ausführungen, dass das Herstellungs- und Montageverfahren für alle dargestelltenLagerformen grundsätzlich gleich ist. Die Wälzelemente, die entweder Kugeln oder Rollen sein können, werden jeweils mit oder ohne Käfig in einen Lagerteil eingesetzt und dann der Innenteil, nachdem er mit vorerst nach zu kleinem Durchmesser im äusseren Lagerteil angeordnet ist, auf die für das fertige Lager geforderte Grösse aufgeweitet. Das Lager erhält dabei das richtige Laufspiel. Ebenso werden
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die Wälzkörper mit entsprechendem Laufspiel an der äusseren Lauffläche verteilt. Der Arbeitsgang kann ferner jeweils mit grosser Genauigkeit durchgeführt und das fertige Lager, wie schon beschrieben, wärmebehandelt und gehärtet werden.
Weiters lässt es sich gegebenenfalls aussen auf Mass schleifen und nachbearbeiten. Man kann es dann in der gleichen Weise wie ein gewöhnliches Wälzlager verwenden.
Bei der oben beschriebenen mechanischen Bearbeitung entstehen im verformten Teil Spannungen. Sie lassen sich durch die Wärmebehandlung beseitigen. Anderseits werden durch Wärmebehandlungen auch Spannungen erzeugt, doch ist ihre Verteilung anders als die von Spannungen infolge mechanischer Verformung. Mit Hilfe von Röntgenverfahren, der Aufsägeprobe u. ähnl. Methoden lassen sich Wärmespannungen von Spannungen infolge mechanischer Verformung unterscheiden. In ähnlicher Weise kann man eine dieser Spannungen von einer aus beiden Arten zusammengesetzten unterscheiden.
Obwohl sich die oben angeführten Beispiele auf die Aufweitung des Innenteiles beziehen, ist die in dieser Erfindung betrachtete mechanische Bearbeitung und Verformung nicht auf diese Aufweitung des Innenteiles beschränkt. Wie schon erwähnt, kann man auch den Aussenteil zusammendrücken oder die Aufweitung des Innenteiles mit dem Zusammendrücken des Aussenteiles verbinden. Beim Aufweiten des Innenteiles kann man jedoch besonders enge Toleranzen einhalten.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Wälzlagern, bei welchem an mindestens einem von zwei ineinandergesteckten und je mit einer Laufbahn versehenen Lagerringen, zwischen deren Laufbahnen sich bereits ein Satz Wälzkörper befindet, zwecks Verbindung der Lagerteile eine Formänderung vorgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Formänderung durch plastische Verformung von zumindest einem der Laufringe in seiner Gesamtheit zur Herstellung der Verbindung der Lagerteile erfolgt und danach mindestens einer der Laufringe gehärtet wird.