CN102256724B - 用于制造球滚子轴承的滚动体的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于制造球滚子轴承的滚动体的方法，球滚子轴承的滚动体构造为球滚子(1)，为了制造球滚子(1)，大致上实施下面的工艺步骤：A)将限定长度的原料截段(7)从限定直径的圆形线材上切下，B)在锻模模具(10)的型模(9)中模压出带有端部凹槽(4、5)的球滚子坯件(8)，C)在磨球机中将球滚子坯件(8)磨削达到所期望的目标尺寸。根据本发明，所切下的原料截段(7)具有如下体积，通过该体积，在对原料截段(7)的模压中，一方面形成从一个球滚子半部至另一球滚子半部的近似在切向上的滚道过渡部(11)，以及另一方面在球滚子(1)的滚动面(6)下方形成平行于或近似平行于这些滚动面(6)分布的材料纤维(12)。此外，在仅被供以相同尺寸的球滚子坯件(8)的水平磨球机(13)中对球滚子坯件(8)进行达到其目标尺寸的磨削。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于制造球滚子轴承的滚动体的方法，球滚子轴承的滚动体构造为球滚子。
背景技术
球滚子轴承是带有特别的、构造为球滚子的滚动体的滚动轴承，所述滚动体基于球基本形状分别具有两个从该球基本形状上削去而得的、彼此平行地布置的侧面，在所述侧面之间分别布置有球滚子的滚动面。这样的球滚子轴承长久以来以不同的实施方式例如由DE 311317A或DE 42 34 195A1所公知，并且首要的长处在于，这样的球滚子轴承由于其滚动体的特别的构造相比于结构形式相同的球轴承可被以更高数目的滚动体来填充，并且由此具有更高的承重能力(升级)，或可被以相等的承重能力设计，并且在此，需要明显更小的径向结构空间(缩小尺寸)。同样地，这样的球滚子轴承的优点如下，这样的球滚子由于其滚动体形状在轴向上可以相比类似的球轴承明显较窄地构造，并且由此有助于节省轴向的安装空间，或在轴向上可被以与类似的球轴承相等的宽度来设计，并且由此具有明显更大的润滑剂储藏部以及更高的寿命。
此外，由DE 10 2005 014 556A1公知的是，在这样的球滚子轴承中，球滚子在其侧面之间的宽度以其球基本形状的直径的大约70％来构造，在这种情况下，球滚子由此具有朝向其在轴承环中滚道的接触面(如常规的沟槽球轴承朝向其滚道同样具有接触面那样)。此外，在实践中证实如下，即，这样的宽度在球滚子轴承的径向和轴向承重能力方面表现为最佳方案，并且使得如下成为可能，即，高数目的球滚子可以偏心装配方法或轴向装配方法被填入到球滚子轴承中。
此外，以DE 102 10 670B4公知一种用于制造球滚子轴承的滚动体的方法，球滚子轴承的滚动体构造为如下的球滚子，该球滚子在其侧面上附加地分别具有作为润滑剂储藏部的、呈圆形的端侧凹槽。根据该方法，球滚子的制造以如下方式进行，即，首先将大量限定长度的原料截段从限定直径的圆形线材上切下，之后，该原料截段通过在锻模模具的型模中进行模压而被改型成带有端侧凹槽的球滚子坯件。因为在模压中由于原料截段相对于锻模型模的体积过盈而在从其中一个球滚子半部至另一球滚子半部的滚道过渡部处形成所谓的土星环，所以该土星环在球滚子从锻模模具中脱模之后在第四工艺步骤中借助单独的工具被清除。最后，球滚子坯件达到所期望的目标尺寸的磨削过程于是在竖向磨球机中进行，该竖向磨球机构造有竖向布置的固定的砂轮以及以平行于该竖向布置的旋转的砂轮，并且在两个砂轮中分别相对置地具有相同数目的彼此同轴布置的磨削沟槽。在连续的回转过程中，在这些砂轮之间球滚子的滚动面被呈圆形地磨削，其中，为了提高精度，该磨削结合相同尺寸的常规的轴承球一起进行，轴承球事先以优选比例的量实现(轴承球事先以25％球滚子比75％轴承球的优选的比例彼此混合)。
然而在这样的制造方法中，如下证实是不利的，即，在模压球滚子坯件时在从其中一个球滚子半部至另一球滚子半部的滚道过渡部处形成所谓的土星环，土星环须借助单独的工具才复杂地又被清除，并且因此由于另外的必需的制造步骤和附加的工具成本不必要地提高了用于球滚子的制造成本。此外，这样的土星环的形成还具有如下缺点，即，在其表面下方的所有材料纤维在其分布上取向，从而使得在清除该土星环之后产生了垂直于球滚子的滚动面指向的材料纤维分布，这种材料纤维分布不利地作用于球滚子的构件强度和负荷能力。
同样地，不利之处在于，在与相同尺寸的轴承球混合的情形下在竖向磨球机中实施使球滚子达到其目标尺寸的磨削，因为在此可能由于重力产生球滚子和球轴承在砂轮中的磨削沟槽内的相继掉落，这引起了在球滚子处或者在其滚动面处的撞击伤害，该撞击伤害由于保持所设置的目标尺寸而在磨削中不可再被清除。同时，通过以25∶75的比例混合球滚子与轴承球每个磨削过程仅可制造非常小的批次规模，这样非常小的批次规模与每个磨削过程直至150小时的工艺时间相关联地促成了用于球滚子的制造成本的进一步不利的增长。
发明内容
因此，基于已知现有技术的解决方案的所说明的缺点，本发明基于如下任务，即，设计一种用于制造球滚子轴承的滚动体的方法，利用该方法一方面可在球滚子坯件的模压中避免土星环在从一个球滚子半部至另一球滚子半部的滚道过渡部处产生，以及与之相联系的在球滚子的滚道下方的不利的材料纤维分布，并且另一方面在球滚子的磨削中可排除球滚子由于重力在砂轮中的磨削沟槽内的相继掉落以及与此相联系的在球滚子的滚动面处的撞击伤害，并且总之长处在于：每个磨削过程的较大的批次规模和较低的制造成本。
根据本发明，所述任务在根据权利要求1的前序部分的方法中如此来进行，即，所切下的原料截段具有如下体积，通过该体积在原料截段的模压中，一方面形成从一个球滚子半部至另一球滚子半部的近似在切向上的滚道过渡部，以及另一方面在球滚子的滚动面下方形成平行于或近似平行于这些滚动面分布的材料纤维，并且在仅被供以相同尺寸的球滚子坯件的水平磨球机中进行使球滚子坯件达到其目标尺寸的磨削。
因此，本发明基于如下认识，即，通过原料截段由所使用的圆形线材的精确长度截取或者通过原料截段的随之而来的精确的体积确定可进行如下，即，在球滚子坯件的模压中，可有效地避免土星环在从一个球滚子半部至另一球滚子半部的滚道过渡部处的形成，并且因此在球滚子的滚道下方产生对于球滚子的构件强度和负荷能力有利的、平行于其滚道指向的材料纤维分布。同样地可认识到如下，即，通过球滚子坯件达到其目标尺寸的磨削在仅被供以相同尺寸的球滚子坯件的水平磨球机中可进行如下，即，有效地排除了：球滚子由于重力在砂轮中的磨削沟槽内的相继掉落以及与此相联系的在球滚子处或者在其滚动面处的撞击伤害，因为这在水平磨削的情形中不再可能出现。此外，因为该球滚子坯件的磨削仅以相同尺寸的球滚子坯件一起进行，所以此外同样可获得每个磨削过程较大的批次规模以及总体上较低的制造成本。根据本发明构成的方法的优选的设计方案和改进方案在从属权利要求中进行描述。
之后，在根据本发明的方法中根据权利要求2作如下设置，即，将原料截段从如下的圆形线材圈上切下，该圆形线材圈由100Cr 6制成的连续铸造线材构成。该钢类型通常同样被使用在轴承球或其它的滚动体的制造中，并且首要的长处在于良好的可改型性、良好的硬度特性以及高强度和弹性。
根据权利要求3，根据本发明的方法的另一特征是，即，在将原料截段从圆形线材上切下之后，对原料截段进行清洗，以去除在冲裁中的杂物。然而，该工艺步骤是选择性的，也就是说其提高了制造过程的质量然而不是强制必需的。
此外，根据权利要求4，根据本发明的方法的长处还在于，在球滚子坯件的模压之后，还对球滚子坯件进行另一次清洗，以便于此处同样地再次去除在模压中形成的杂物。之后，球滚子坯件被第一次填入到水平磨球机中，并且在尚未经热处理的(即软的)状态中被磨削到与在轴承球中的精度G30类似的精度上。然后，接着该软磨削的是对球滚子的热处理，热处理以已知的方式由在对于轴承球而言常用的温度下的淬透、激冷和回火构成。在此形成的生成氧化皮(Verzunderung)最终还通过转鼓过程或者抛光过程被去除，其中，球滚子与石粒和水一起在滚筒中翻滚。
此外，根据权利要求5，根据本发明的方法的一种适宜的改进方案是，在对球滚子进行转鼓之后，选择性地还通过在滚筒中的搅动来进行对球滚子的滚动面的冷作硬化。在此，球滚子同样被填入到滚筒中，并且彼此被搅动，从而使得球滚子通过球滚子的相互撞击产生其滚动面的冷作硬化。
最后，在根据本发明的方法的进一步的详述中，通过权利要求6还提出，球滚子达到其目标尺寸的磨削以两个分步骤来实施。对于第一分步骤而言，球滚子在此被第二次填入到水平磨球机中，并且以与在轴承球中的精度G20类似的精度被预研磨，而在下面的第二分步骤中球滚子被填入到另一水平磨球机中，在其中然后以对于轴承球类似的精度G10来进行对球滚子的最终研磨。在此，用于实施所描述的磨削过程的水平磨球机大致上由水平布置的固定的砂轮以及平行于该水平砂轮布置的旋转的砂轮构成，其中，在两个砂轮中分别相对置地布置有相同数目的彼此同轴地布置的磨削沟槽，在磨削沟槽之间球滚子彼此无序地布置，并且球滚子的滚动面被呈圆形地磨削。该水平磨球机的特点是，砂轮中的磨削沟槽具有如下沟槽深度，所述沟槽深度相应于从球滚子的球基本形状的直径去掉的球滚子削去部的2至3倍，以便于以此在其每个可能的位置中在砂轮之间保证对球滚子的带动或者说使球滚子向前运动。在此，球滚子的向前运动此外还通过液态的研磨剂给予支持，该液态研磨剂同时使得对在加工中的球滚子的砂轮进行冷却和清洁。
作为最后的工艺步骤，最后还以如下方式对球滚子进行终检或者给球滚子根据不同的精度质量的分类，方式为：球滚子在带有位于滚道下方的接收容器的开槽的滚道上滚动。
附图说明
下面，参照附图对根据本发明的方法的一种优选的实施方式作详细阐释。在此：
图1示出根据本发明所制造的球滚子的放大的剖视图；
图2示出根据本发明所制造的球滚子的放大的剖视图；
图3示出根据本发明所制造的球滚子在模压之前的原料截段；
图4示出根据本发明所制造的球滚子在模压之后的球滚子坯件；
图5示出在根据图4的球滚子坯件处的细部X的放大图；
图6示出在现有技术的球滚子坯件处的根据图4的细部X的放大图；
图7示出水平磨球机的砂轮的放大的截面图示。
具体实施方式
由图1和2明显得出球滚子轴承的构造为球滚子1的滚动体，球滚子1基于球基本形状相应地具有两个由该球基本形状上削去而得的、彼此平行地布置的侧面2、3，并且在这些侧面2、3中构造有呈圆形的端侧凹槽4、5。在这些侧面2、3之间明显可见地布置有球滚子1的滚动面6，其中，球滚子1在侧面2、3之间的宽度bK为其球基本形状的直径dK的大约70％。
该球滚子1的制造按照根据本发明的方法如此进行，即，首先将大量限定长度的原料截段7从构造为100Cr 6品质的连续铸造线材的圆形线材上切下，之后，原料截段7被清洗，以去除在冲裁中的杂物。随后，原料截段(如在图3和4中示出的那样)通过在锻模模具10的型模9中的模压被改型成带有端侧凹槽4、5的球滚子坯件8且被再一次清洗，以便于此处同样再次去除在模压中形成的杂物。在此，如下通过图4和5变得清楚，即，所切下的原料截段7具有如下体积，通过该体积，在原料截段7的模压中，与在图6中所显示的、根据在现有技术中所描述的方法制造的球滚子相对照地形成从一个球滚子半部至另一球滚子半部的近似在切向上的滚道过渡部11，并且同时在球滚子1的滚动面6下方分布的材料纤维12平行于或近似平行于这些滚动面6取向。
在未详细示出的方式中，球滚子坯件8于是被第一次填入到仅被供以相同尺寸的球滚子坯件8的水平磨球机13中，并且在尚未经热处理的(较软的)状态中，被磨削达到与在轴承球中的精度G30类似的精度上。然后，接着软磨削的是对球滚子1的热处理，热处理以已知的方式由在对于轴承球而言常用的温度下的淬透、激冷和回火构成。在此形成的氧化皮然后还通过转鼓过程或者抛光过程被去除，在其中，球滚子1与石粒和水一起在滚筒中翻滚。
最后，球滚子坯件8达到其目标尺寸的磨削在同样仅被供以相同尺寸的球滚子坯件8的水平磨球机13中以两个分步骤来实施。对于第一分步骤而言，球滚子1在此被第二次填入到水平磨球机13中，并且以与在轴承球中的精度G20类似的精度进行预研磨，而在下面的第二分步骤中球滚子被填入到另一水平磨球机13中，在其中，然后以在轴承球中类似的精度G10进行对球滚子1最终研磨。
在此，用于实施所描述的磨削过程的水平磨球机13(如在图7中可见的那样)大致上由水平布置的固定的砂轮14以及平行于砂轮14布置的旋转的砂轮15构成，其中，在两个砂轮14、15中分别相对置地布置有相同数目的彼此同轴地布置的磨削沟槽16，在磨削沟槽16之间球滚子1彼此无序地布置，并且球滚子1的滚动面6被呈圆形地磨削。该水平磨球机13的特点是，在砂轮14、15中的磨削沟槽16具有如下沟槽深度RT，该沟槽深度RT相应于球滚子1的其球基本形状的直径dK的削去部AK的2至3倍，以便于以此在其每个可能的位置中在砂轮14、15之间保证对球滚子1的带动或者说使球滚子1向前运动。在此，球滚子1的向前运动此外还通过在图7中在磨削沟槽16中所示意的液态的磨削剂给予支持，液态的磨削剂同时使得砂轮14、15以及在加工中的球滚子1得到冷却和清洁。
作为最后的工艺步骤，然后以如下方式对球滚子1进行终检或者给球滚子1根据不同的精度质量的分类，方式为，球滚子1在带有位于滚道下方的接收容器的开槽的滚道上滚动。
附图标记列表
1 球滚子
2 侧面
3 侧面
4 端侧凹槽
5 端侧凹槽
6 滚动面
7 原料截段
8 球滚子坯件
9 锻模型模
10 锻模模具
11 滚道过渡部
12 材料纤维
13 水平磨球机
14 砂轮
15 砂轮
16 14中的磨削沟槽
17 15中的磨削沟槽
bK 1的宽度
dK 1的直径
RT 14、15的沟槽深度
AK dK的削去部
Claims (1)
1.水平磨球机(13)，由水平布置的固定的砂轮(14)以及平行于所述砂轮(14)布置的旋转的砂轮(15)构成，其中，在两个砂轮(14、15)中分别相对置地布置有相同数目的彼此同轴地布置的磨削沟槽(16、17)，在所述磨削沟槽(16、17)之间球滚子(1)彼此无序地布置，所述球滚子(1)出自球基本形状且分别具有两个由球基本形状削去而得的侧面(2、3)，这两个侧面彼此平行地布置并且构造有圆形的端侧凹槽(4、5)，在所述侧面(2、3)之间分别布置有所述球滚子(1)的滚动面(6)，并且在所述侧面(2、3)之间，所述球滚子(1)的宽度(bK)为所述球基本形状的直径(dK)的70％，并且所述球滚子(1)的所述滚动面(6)被呈圆形地磨削，其特征在于，为了保证带动所述球滚子(1)，在所述砂轮(14、15)中的磨削沟槽(16、17)的沟槽深度(RT)相应于所述球滚子(1)的从所述球滚子(1)的球基本形状的直径(dK)上去掉的削去部(AK)的2至3倍。
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