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Verfahren und Vorrichtung zur Fertigstellung von Kegelringen für Bollenlager u. dgl.
Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen für die Fertigstellung von Kegelringen. insbesondere für Rollenlager u. dgl. Solche Ringe haben für gewöhnlich eine um den Umfang sieh erstreckend Rippe, die dazu dienen soll, den axialen Schub der Rollen aufzunehmen, die auf der Rollenbahn bzw. Kegelfläche des Ringes laufen. Die seitlichen Flächen der genannten Rippe und die Stirnfläche des kegeligen Teiles, sowie auch die auf ihm geformten Rollenbahnen müssen äusserst genau hergestellt sein, u. zw. nicht nur bezüglich der einzelnen Flächen selbst, sondern auch bezüglich des Verhältnisses der einzelnen Flächen zueinander.
Die Lagerfläche solcher Kegelringe muss nicht nur bestimmte Grösse haben und sich in ganz bestimmter Weise verjüngen, sowie glatt und widerstandsfähig und genau rund sein, sondern es ist auch erforderlich, dass die seitliche Lagerfläche der um den Umfang des Ringes sich erstreckenden Rippe gerade diejenige Lage auf dem Ringe einnimmt, die für das richtige Zusammenarbeiten mit den Rollen erforderlich ist. Auch müssen sämtliche durch die Rippe rechtwinkelig zur Achse des Kegelringes gelegten Querschnitte genaue Kreise darstellen. Die Stirnfläche des Kegelringes muss auch genau hergestellt und poliert sein und gegenüber den andern Teilen des Ringes eine ganz bestimmte Stellung einnehmen.
Es ist bisher üblich gewesen, die Bearbeitung der Rollenbahn, Rippe und Stirnfläche mit Hilfe von einzelnen getrennten Schneidwerkzeugen vorzunehmen, wobei eine grosse Geschicklichkeit und erhebliche Kosten bei der Herstellung des ungehärteten kegeligen Teiles nicht zu umgehen sind. Hiezu kommen noch erhebliche Ausgaben für das Schleifen des gehärteten kegeligen Teiles, um ihn auf die genauen Masse zu bringen, die erforderlich sind, um ihn verwendungsfähig zu machen.
Die Erfindung bezweckt, die nach der Härtung bisher erforderliche Bearbeitung überflüssig zu machen oder bedeutend einzuschränken. Ferner soll das Verziehen des Materials, das beim Härten vorkommt, vermieden oder bedeutend vermindert werden. Auch sollen die vor dem Härten stattfindenden Vorgänge bedeutend vereinfacht und in der Weise ausgeführt werden, dass Fehler bezüglich der Grösse und Verjüngung des kegeligen Teiles sowie in dem Verhältnis zwischen der Rippe und der Stirnfläche des Teiles zu seiner Rollenbahn möglichst ausgeschlossen werden. Andere Merkmale des Verfahrens und der Vorrichtung gemäss der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung und den Ansprüchen hervor.
Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, in welcher Fig. 1 eine Oberansicht einer für die Ausführung des Verfahrens geeigneten Vorrichtung darstellt. Fig. 2 ist ein senkrechter Schnitt durch die Fig. 1 und Fig. 3 ein Schnitt durch den Rollenkäfig für die obere Rollengruppe.
Die dargestellte Vorrichtung besteht aus einem Hohlzylinder 4, dessen oberes Ende so erweitert ist, dass ein ringförmiger Ansatz 5 entsteht, auf welchem ein Ring 6 ruht, dessen Umfang gegen die Innenfläche des oberen Teiles des Zylinders 4 stösst. Die innere Fläche des Ringes ist kegelig und bildet eine schräge Rollenbahn 7 für eine Gruppe von kegeligen Rollen 8. Diese Rollen sind vorzugsweise mit axialen Endzapfen 9 versehen, die in geeigneten Schlitzen 10 gelagert sind, welche sieh in einem den Abstand der Rollen bestimmenden Rollenkäfig 11 befinden. An dem oberen Ende des Käfigs 11 kann ein abnehmbarer Ring lla angebracht werden, der dazu dient, die Rollen herausnehmbar in dem Käfig festzuhalten.
Der Ring 11a ist durch eine Reihe von Schrauben 11b an dem Käfig befestigt. Die Schrauben gehen durch den Ring hindurch und ihre mit Gewinde versehenen Enden passen in Schraubenlöeher derDistanzstückellc
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der Rippe 12 des kegeligen Ringes 18 ergibt.
Im Innern des Zylinders 4ist ein hohler Kolben 14 angeordnet. der aus einem oberen, geschlossenen
Teil 15 und einem anschliessenden, nach unten sich erstreckenden Ring 16 besteht. Der rmfang des
Kolbens passt genau in den Zylinder 4 hinein. Auf der oberen Fläche des Kolbens ist eine kreisförmige
Rollenbahn 17 ausgearbeitet in der Gestalt einer ringförmigen Nut, deren Boden die Fläche eines Kegels bildet, dessen Spitze mit der Mittelachse des Zylinders 4 zusammenfällt. Auf der genannten Rollenbahn befindet sieh eine Gruppe von kegeligen Rollen 18, deren Achsen so gerichtet sind, dass die Schnittpunkt der durch ihre Mitten hindurchgehenden Linien ebenfalls mit der Achse des Zylinders 4 zusammenfallen.
Diese Rollen sind in einem geeigneten, ihren gegenseitigen Abstand bestimmenden Käfig angeordnet, der z. B. aus einem kreisförmigen Teil 19 bestehen kann, welcher in eine geeignete Vertiefung 20 der oberen Fläche des Zylinders hineinpasst. Der Käfig ist mit Löchern oder andern Dnrehbrechungen 21 versehen, durch welche die Rollen 18 hindurchragen.
In dem Hohlraum des Kolbens 14 befindet sich eine Spiralfeder 22, deren oberes Ende gegen den oberen geschlossenen Teil des Kolbens stösst, während ihr unteres Ende auf einen Schraubenstöpsel 23 aufstösst, der in das untere Ende des Zylinders 4 eingeschraubt ist. Dieser Schraubenstöpsel kann mit einer nach oben ragenden ringförmigen Rippe 24 versehen sein, die in das Innere des Kolbens hineinpasst und als Widerlager für die genannte Feder dient. Durch diese Anordnung wird der Kolben für gewöhnlich mittels der Feder nach oben gedrückt und der Druck der Feder kann durch Hinein-und Herausschrauben des
Schraubenstöpsels geregelt werden.
Die Hubbewegung des Kolbens wird durch einen Schraubstift 25 begrenzt, der durch die Wand des Zylinders 4 in einen senkrecht verlaufenden Schlitz 26 oder eine längliche Vertiefung des Kolbens hineinragt. Wenn der Kolben sich nach aufwärts bewegt, nimmt er nicht nur die
Rollen 18, die sich in der in seiner oberen Fläche vorhandenen Rollenbahn 17 befinden, sondern auch die andere Rollengruppe 8 so weit nach oben mit, dass letztere sieh genügend spreizen können, um die Einführung des Arbeitsstückes, welches die Form eines kegeligen Ringes JM mit einer an seinem Ende befindlichen Rippe hat, zu gestatten.
Bei der Verwendung der oben beschriebenen Vorrichtung wird diese auf die Arbeitsplatte einer Maschine gebettet, die mit einem drehbaren Dorn 28 und mit Einrichtungen ausgestattet ist, durch welche ein axialer Druck auf den Dorn ausgeübt werden kann.
Die Arbeitsweise der Vorrichtung gestaltet sich folgendermassen : Wenn der Dorn 28 zurückgezogen oder hochgehoben ist und der Kolben 14 seine höchste Stellung einnimmt, sind die Rollen 8 des oberen Rollensatzes in radialer Richtung so weit auseinandergegangen, dass die Rippe 27, die sich an dem Ende des ungehärteten Kegelringes 13befindet und deren Durchmesser kleiner ist als der mittlere Teil des Ringes, an den unteren Enden der genannten Rollengruppe vorbei kann. Wenn der Kegelring 13 eingelegt ist, ruht seine Rippe 12 auf den abgeschrägten oberen Kanten der Rollen 8 der oberen Rollengruppe.
Der Dorn wird dann in die zylindrische Bohrung des Kegelringes herabgelassen und, da das Ende des Domes als Kegel ausgebildet ist, dessen Spitze mit der Achse des Domes und mit der Achse der Zylinders 4 zusammenfällt und da ferner die Achse des Domes und die des Zylinders eine gerade Linie bilden, so stellt der Dorn den Kegelring so ein, dass seine Achse mit den genannten Achsen ebenfalls zusammenfällt. Durch die weitere Abwärtsbewegung des Domes wird der Kolben entgegen dem Drucke der Druekfeder 22 nach unten bewegt und die obere Rollengruppe 8 wird fest gegen die Rollenbahn 7 gedrückt, wodurch die Rollen g bezüglich der genannten Achse genau zylindrisch eingestellt werden.
Während der nach unten gerichtete Druck des Domes aufrecht erhalten wird, wird dieser gleichzeitig gedreht und durch seine Reibung gegen den Kegelring veranlasst er letzteren sich mitzubewegen, während der Ring seinerseits durch Reibung die Rollen beider Rollengruppen 8 und 18 in Drehung versetzt, so dass diese auf ihren Widerlagern bzw.
Rollenbahn in rollende Bewegung geraten. Durch diese Drehung des Kegelringes um seine eigene Achse unter axialem Druck werden seine Flächen, die mit den Rollen in Berührung kommen, geglättet. Die so behandelten Flächen des Ringes sind namentlich die untere Stirnfläche, die die auf nachgiebiger Unterlage ruhenden Rollen 18 berühren, die Hauptlagerfläche des Ringes, die gegen die Rollen 8 der oberen Rollengruppe stösst, und die Seitenfläche der Rippe 12, die mit den abgeschrägten oberen Enden der oberen Rollengruppe in Berührung ist.
Der Arbeitsvorgang stellt einen Poliervorgang dar, bei welchem an jeder einzelnen Stelle zu irgendeiner Zeit eine sehr geringe Bearbeitung geschieht, wobei aber die Gesamtfläche einer grossen Reihe von Arbeitsvorgängen unterzogen wird, dadurch, dass jede Rolle fortlaufend arbeitet.
Ist der Arbeitsvorgang beendet, so weist das Arbeitsstück äusserst glatte und hochglanzpolierte Flächen auf.
Es ist zu bemerken, dass die Rollenbahn 7 für die obere Rollengruppe 8 als Matrize dient, die die Grösse und den Grad der Verjüngung des Kegelringes bestimmt, während dadurch, dass die Hauptlagerfläche des Ringes und die Seitenfläche seiner Rippe 12 gleichzeitig durch dieselben Rollen poliert werden, die richtige Gestalt der genannten Rippe und der Rollenbahn des Ringes in bezug aufeinander gesichert wird.
Mit andern Worten erhält dadurch die Rippe nicht nur ihre richtige Lage auf dem Ringe, sondern ihre Seitenfläche bildet auch eine um die Achse des Kegelringes beschriebene Rotationsfläche. Dadurch,
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Vorkehrungen getroffen sind, um die zylindrische Lage des Kolbens in allen senkrechten Stellungen beizubehalten, wird auch das richtige geometrische Verhältnis zwischen der Stirnfläche und der Haupt- lagerfläche bzw. Rollenbahn des Kegelringes gesichert.
Bei Kegelringen, die sich nach beiden Enden hin verjüngen, wie der in der Fig. 2 dargestellte, und bei welchen zwei Rollenbahnen und eine mit zwei polierten Seitenflächen vorgesehene Rippe 12 vorhanden sind, wird zuerst die eine Rollenbahn mit der ihr zugeordneten Rippenfläche bearbeitet, worauf das obere Ende des Ringes nach unten gedreht und die andere Rollenbahn des Ringes entweder in derselben Vorrichtung, oder, falls die Grössenverhältnisse und der Grad der Verjüngung abweichen, in einer andern Vorrichtung bearbeitet werden.
Ist der ungehärtete Kegelring in der beschriebenen Weise poliert worden, so wird er geglüht und in beliebiger Weise gehärtet, wobei Vorsorge zu treffen ist, dass Verziehungen des Materials, die bei dem Glühen und Abschrecken vorkommen, vermieden werden. Zu diesem Zweck wird der erhitzte Ring am Umfang gestreckt und nach Hereintreiben eines Stöpsels in sein Loch, sobald wie irgend möglich abgeschreckt. Die Bohrung des Kegelringes ist für gewöhnlich zylindrisch und der hereingetriebene Stöpsel oder Dorn müsste auch zylindrisch sein und einen Durchmesser haben, der den der Bohrung des Ringes um einen ganz kleinen Betrag übersteigt.
Mit geeigneten Vorrichtungen können die mit dem Ringe vorzunehmenden Handhabungen so rasch ausgeführt werden, dass sehr wenig Zeit zwischen dem Zurechtlegen des Ringes und Hineintreiben des Dornes und dem Eintauchen in die Abschreckflüssigkeit vergeht.
Auf diese Weise werden die Verziehungen, die früher dadurch entstanden, dass ein Teil des Ringes früher mit dem kalten Metall oder mit der Absehreckflüssigkeit in Berührung kam als andere Teile, vermieden.
Der durch den Dorn geleistete Widerstand und die mechanischen Spannungen, die dadurch in dem heissen Ring entstehen, dass der Dorn etwas grösser ist als die Bohrung des Ringes, wirken der Neigung des Ringes, sich während des Abschreckvorganges zu verziehen, wirksam entgegen. Da durch die oben beschriebenen Vorgänge ungehärtete Ringe, deren Rollenlagerflächen äusserst genau geformt. und fein poliert sind und deren End-und Rippenfläehen in einem richtigen Verhältnis zueinander stehen, geschaffen werden und da durch das rasche Abschrecken des auf einem Dorn aufgespannten Ringes keine oder nur eine sehr kleine Verziehung verursacht wird, braucht der Ring nicht erst durch Schleifen gebrauchsfähig gemacht zu werden. Im schlimmsten Falle brauchen die Ringe nur sehr wenig nachgeschliffen zu werden.
Durch das Verfahren gemäss der Erfindung bleibt die gehärtete Haut bis zur vollen Tiefe oder beinahe
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Nachschleifen herabgesetzt. Da sehr viele gemäss der Erfindung hergestellten Ringe kein Nachschleifen erfordern und bei den übrigen so wenig Nachschleifen erforderlich ist, werden die Kosten sowie der Ausschuss, die durch das Nachschleifen entstehen, vermieden. Die Fertigfabrikate sind dann auch bis zu einem sehr grossen Grade von kleinen Unvollkommenheiten frei, die sonst der Beobachtung entgehen, aber bei Ingebrauchnahme der Teile sich später herausstellen und Unannehmlichkeiten verursachen.
Ausser den erzielten Ersparnissen und der durch die Ausschaltung oder Einschränkung des Schleifvorganges erzielten grösseren Güte der fertigen Teile ergibt sich noch der Vorteil, dass durch das Glätten,
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Rippenfläche und Stirnfläche des Kegelringes, alle gleichzeitig so behandelt werden, dass sich ein Verlauf jeder einzelnen Fläche in bezug auf die übrigen ergibt, der genau dem gewünschten Verlauf entspricht.
Die beschriebene Vorrichtung kann natürlich so abgeändert werden, dass die die einzelnen Flächen abplättenden Rollen sich in einem sich drehenden Träger befinden, der sich um die Achse des Ringes
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drehen.
PATENT-ANSPRUCHE :
1. Verfahren zur Fertigstellung von Kegelringen für Rollenlager u. dgl., dadurch gekennzeichnet, dass zum Zwecke der gleichzeitigen Bearbeitung der verschiedenen zusammen wirkenden Flächen das ungehärtete Werkstück unter Zentrierung und Drehung axial gegen zwei die parallelen Lagerflächen des Werkstückes und seine Kegelfläche bearbeitende Kegelrollenkränze geführt wird, von denen der obere radial einstellbare Rollen aufweist, wonach das fertig polierte Werkstück unter Aufspannen auf einen Dorn nach Erhitzen gehärtet wird.