DD268273A1 - METHOD FOR THE PRODUCTION OF CARRYING BODIES FOR IMPEDED TOOLS, IN PARTICULAR ROLLING BREAST SHOES - Google Patents

METHOD FOR THE PRODUCTION OF CARRYING BODIES FOR IMPEDED TOOLS, IN PARTICULAR ROLLING BREAST SHOES Download PDF

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DD268273A1
DD268273A1 DD31170087A DD31170087A DD268273A1 DD 268273 A1 DD268273 A1 DD 268273A1 DD 31170087 A DD31170087 A DD 31170087A DD 31170087 A DD31170087 A DD 31170087A DD 268273 A1 DD268273 A1 DD 268273A1
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Bodo Furchheim
Matthias Mueller
Martin Murawski
Heinz Adner
Siegfried Panzer
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Werkzeugmaschinen Kom Fritz He
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Abstract

Verfahren zur Herstellung von Tragkörpern für Geradführungen, insbesondere Rollenumlaufschuhe. Vorbearbeitete Bauteile mit H-förmigem Querschnitt werden vor dem Härten der belasteten Fläche des Querstegs bis in eine belastungsabhängige Tiefe an den zugehörigen Innenflächen bis zu einer Tiefe von etwa 50% der Härtetiefe der belasteten Fläche und/oder an den zugehörigen Grundflächen bis zu einer Tiefe von etwa 25% der Härtetiefe der belasteten Fläche elektronenstrahlgehärtet. Sowohl die abgestimmte Lage und Tiefe der Härtezonen als auch die Reihenfolge zu deren Erzeugung führen zu geringem Verzug und zu einem für eine hohe Lebensdauer günstigen Eigenspannungszustand. Fig. 2{Tragkörper, H-förmig, Rollenumlaufschuh, vorbearbeitet. Härten, Steg, Innenfläche, Grundfläche, Härtetiefe, Reihenfolge}Method for producing supporting bodies for linear guides, in particular roller circulating shoes. Pre-machined components with an H-shaped cross section are hardened to a depth depending on the load on the associated inner surfaces to a depth of about 50% of the hardened depth of the loaded surface and / or to the associated base surfaces to a depth of about 25% of the hardness depth of the loaded surface electron beam hardened. Both the coordinated position and depth of the hardness zones as well as the order of their production lead to low distortion and to a favorable residual stress state for a long service life. Fig. 2 {Support body, H-shaped, roller bearing shoe, pre-machined. Hardness, bridge, inner surface, base, hardness depth, order}

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Tragkörpern für Geradführungen, insbesondere Rollenumlaufschuhe, unter Anwendung der Randschichthärtung auf mechanisch vorbearbeitete Bauteile mit H-förmigem Querschnitt.The invention relates to a method for the production of supporting bodies for linear guides, in particular roller circulating shoes, using the surface hardening on mechanically pre-machined components with H-shaped cross-section.

Charak'.aiistik des bekannten Standes der TechnikCharak'.aiistik the known prior art

Tragkörper für Rollenumlaufschuhe werden durchgehärtet oder einsatzgehärtet. Anschließend erfolgt ein Nachschleifen der Laufbahnen, um den durch die Wärmebehandlung eingetretenen Verzug wieder auszugleichen. Sowohl das Durchhärten und Einsatzhärten als auch das Nachschleifen ist zeitaufwendig. Der Eipcnspannungszustand und die Ungleichmäßigkeit des nach dem Nachschleifen verbleibenden Härteverlaufs wirken sich negativ auf die Lebensdauer aus.Support bodies for roller circulating shoes are through hardened or case hardened. Subsequently, a regrinding of the raceways to compensate for the occurred by the heat treatment delay again. Both through-hardening and case-hardening as well as regrinding is time-consuming. The Eipcnspannungszustand and the unevenness of the remaining after regrinding hardening process have a negative effect on the life.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Es ist Ziel der Erfindung, den Fertigungszeitaufwand zu verringern und die Lebensdauer zu erhöhen.It is an object of the invention to reduce the manufacturing time and increase the life.

Darlegung dw Wesens der ErfindungExposition dw spirit of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Tragkörpern für Geradführungen, insbesondere Rollenumlaufschuhe zu schaffen, das unter Anwendung der Randschichthärtung auf mechanisch vorbearbeiteto Bauteile mit H-förmlgem Querschnitt einen günstigen Eigenspannungszustand und geringen Verzug zur Folge hat.The invention has for its object to provide a method for producing support bodies for linear guides, in particular roller recirculating shoes, which has a favorable residual stress state and low distortion with the use of the surface hardening on mechanical vorbearbeiteto components with H-förmlgem cross section.

Erfindungsgemiiß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß vor dem Härten der belasteten Fläche des Querstegs bis in eine belastungsabhängige Tiefe das Härten der senkrecht zur belasteten Fläche verlaufenden Innenflächen bis zu einer Tiefe von etwa 50% der Härtetiefe der belasteten Fläche und/oder der an die gehärteten Innenflächen anschließenden und zum Quersteg parallel verlaufenden Grundflächen bis zu einer Tiefe von etwa 25% der Härtetiefe der belasteten Fläche erfolgt. Dabei resultiert der geringe Verzug und der günstige Eigenspannungszustand sowohl aus der abgestimmten Lage und Tiefe der Härtezonen als auch aus der Reihenfolge iu deren Erzeugung.According to the invention, this object is achieved in that prior to curing the loaded surface of the crosspiece to a load-dependent depth curing the perpendicular to the loaded surface extending inner surfaces to a depth of about 50% of the depth of the loaded surface and / or the hardened Inner surfaces adjoining and parallel to the transverse web base surfaces up to a depth of about 25% of the depth of the loaded surface takes place. Here, the low distortion and the favorable residual stress state from both the tuned position and depth of the hardness zones and from the order iu whose production results.

Diese Vorteile werden durch das Härten aller genannten Flächen in der Reihenfolge Grundflächen, Innenflächen und belasteteThese benefits are due to the hardening of all the surfaces mentioned in the order of base areas, inner surfaces and loaded

Fläche des Querstegs weiter vertieft.Surface of the crossbar further deepened.

Die belastete Fläche des Querstegs wird so tief gehärtet, daß das belastungsabhängigr Schuhspannungsmaximum innerhalb der gehärteten Schicht liegt. Das beschränkt die Härtetiefen auf ein Mindestmaß.The loaded surface of the cross bar is hardened so deep that the stress-dependent shoe maximum stress lies within the hardened layer. This limits the hardness depths to a minimum.

In der belasteten Fläche des Querstegs wird eine im Querschnitt konkave Härteschicht erzeugt, was einer Riß- oder Pittingbildung an ihren Seiten entgegenwirkt.In the loaded surface of the crossbar a concave cross-sectional hardness layer is generated, which counteracts a crack or pitting on their sides.

Die Anfangs- und Endbereiche, insbesondere die Bereiche der Einlaufsch'ägen der belasteten Fläche werden tiefer gehärtet als deren Mittenbereich, vorzugsweise das etwa 1,5fache.The beginning and end areas, in particular the areas of the inlet slopes of the loaded area, are hardened lower than their center area, preferably approximately 1.5 times.

Das Härten erfolgt durch Energieeintrag mittels Elektronenstrahl und nachfolgendes Selbstabschrecken, indem der Tragkörper in Längsrichtung der zu härtenden Fläche eine Bewegung relativ zum Elektronenstrahl erfährt, der sowohl in Richtung Tragkörperbewegung als auch senkrecht zu ihr abgelenkt wird, wobeHetzteres entsprechend der Breite der jeweils zu härtenden Fläche geschieht. Für das Härten der belasteten Fläche des Querstegs ist es zweckmäßig, den Elektronenstrahl in beiden Richtungen nichtlinear abzulenken sowie den Strahlstrom an den Anfangs- und Endbereichen entsprechend dem Verhältnis aus den Härtetiefen des Mittenbereichs und der Anfangs- und Endboreiche und die Tragkörpergeschwindigkeit relativ zum Elektronenstrahl proportional zum Quadrat dieses Verhältnisses zu reduzieren.Hardening is carried out by energy input by electron beam and subsequent self-quenching by the support body in the longitudinal direction of the surface to be cured undergoes a movement relative to the electron beam, which is deflected both in the direction of support body movement and perpendicular to it, the latter is done according to the width of each surface to be hardened , For hardening the loaded surface of the crossbar, it is desirable to deflect the electron beam non-linearly in both directions, and the beam current at the start and end regions corresponding to the ratio of the hardness depths of the center region and the start and end regions and the body velocity relative to the electron beam proportional to To reduce the square of this ratio.

Ausfuhrungsbeispielexemplary

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den zugehörigen Zeichnungen zeigenThe invention will be explained in more detail below with reference to an embodiment. In the accompanying drawings show

Fip. 1: den Querschnitt eines nach der Erfindung hergestellten TragkörpersFip. 1: the cross section of a supporting body produced according to the invention

Fig. 2: den Querschnitt eines nach einer Ausführungsvariante der Ei findung hergestallten Tragkörpers Fig. 3: einen Längsschnitt durch den Quersteg gemäß Fig. 2.2 shows a cross-section of a supporting body produced according to an embodiment of the invention. FIG. 3 shows a longitudinal section through the transverse web according to FIG. 2.

Der mechanisch vorbearbeitete Tragkörper 1 wird zuerst an den Grundflächen 2 bis zu einer Tiefe von 0,25 mm, dann an den Innenflächen 3 bis zu einer Tiefe von 0,5mm und schließlich an der belasteten Fläche 4 des Quersteges bis zu einer Tiefe von 1,0mm elektronenstrahlgehärtet.The mechanically pre-machined support body 1 is first to the base 2 to a depth of 0.25 mm, then to the inner surfaces 3 to a depth of 0.5 mm and finally to the loaded surface 4 of the crosspiece to a depth of 1, 0mm electron beam hardened.

Der Tragkörper 1 erfährt dazu in Längsrichtung der zu härtenden Fläche 2,3 und 4 eine Beweguno relativ zum Elektronenstrahl, der senkrecht zur Tragkörperbewegung hochfrequent zeitlinear gescannt und in Richtung der Traukörperbewegung entsprechend den Regeln der isothermen Energieübertragung programmiert abgelenkt wird (Härtereitechnische Mitteilungen, Stuttgart 42 [1987] 5, S. 283-300), wobei die Scannbreite entsprechend der Breite der jeweils zu härtenden Fläche 2,3 und 4 ausgeführt ist.The support body 1 undergoes this in the longitudinal direction of the surface to be hardened 2,3 and 4 a Beweguno relative to the electron beam, which is scanned perpendicular to the support body movement high-frequency time linear and programmed in the direction of Traukörperbewegung according to the rules of isothermal energy transfer (Härtereitechnische Mitteilungen, Stuttgart 42 1987] 5, pp. 283-300), wherein the scanning width is carried out in accordance with the width of the respective surface to be hardened 2, 3 and 4.

Der in den Fig. 2 und 3 gezeigte Tragkörper 1 wird dadurch hergestellt, daß beim Härten der belasteten Fläche 4 des Querstegs der Elektronenstrahl sowohl in Richtung der Tragkörperbewegung als auch senkrecht zu ihr zeitlich nicht linear abgelenkt und der Strahlstrom in den Anfangs- und Endbereichen 5 der belasteten Fläche 4 des Querstegs entsprechend dem Verhältnis aus den Härtetiefen des Mittenbereiches und der Anfangs- und Endbereiche und die Tragkörpergeschwindigkeit relativ zum Elektronens* - JhI proportional zum Quadrat dieses Verhältnisses reduziert wird.The support body 1 shown in FIGS. 2 and 3 is produced in that when hardening the loaded surface 4 of the crosspiece of the electron beam both in the direction of the support body movement and perpendicular to their non-linearly deflected time and the beam current in the beginning and end of the fifth the loaded surface 4 of the crosspiece is reduced in proportion to the ratio of the hardening depths of the central region and the starting and ending regions, and the supporting body velocity relative to the electron * - JhI is reduced proportionally to the square of this ratio.

Die so hergestellten Tragkörper 1 (Fig. 1-3) besitzen geringen Verzug und einen für eine hohe Lebensdauer günstigen Eigenspannungszustand.The support bodies 1 (FIGS. 1-3) produced in this way have low distortion and a residual stress state favorable for a long service life.

Diese Vorteile bleiben im wesentlichen erhalten, wenn außer der belasteten Fläche 4 des Querstegs nur die Innenflächen 3 oder die Grundflächen 2 gehärtet werden.These advantages are essentially preserved if, in addition to the loaded surface 4 of the transverse web, only the inner surfaces 3 or the base surfaces 2 are hardened.

Wird nur die belastete Fläche 4 gehärtet, wirken außer den bekannten Vorteilen der Elektronenstrahlhärtung diejenigen der konkreten Strahlführung und der gezielten Härteschichtgeometrie. Selbstverständlich liegt es auch im Rahmen der Erfindung, außer dem Elektronenstrahlhärten in seinen vielfältigen Varianten auch andere Randschichthärteverfahren wie das Laser- oder Plasmastrahlhärten oder das Härten mittels Reibimpulserwärmung anzuwenden.If only the loaded area 4 is cured, in addition to the known advantages of electron beam curing, those of the concrete beam guidance and the targeted hardness layer geometry act. Of course, it is also within the scope of the invention, in addition to the electron beam hardening in its many variants, to use other surface hardening methods such as laser or plasma jet hardening or hardening by friction pulse heating.

Claims (8)

1. Verfahren zur Herstellung von Tragkörpern für Geradführungen, insbesondere Rollenumlaufschuhe, unter Anwendung der Randschichthärtunj auf mechanisch vorbearbeitete Bauteile mit H-förmigem Querschnitt, gekennzeichnet de Jurch, daß vor dem Härten der belasteten Fläche (4) des Querstegs bis in eine belastungsabhängige Tiefe das Härten der senkrecht zur belasteten Fläche (4) verlaufenden Innenflächen (3) bis zu einer Tiefe von etwa 50% der Härtetiefe der belasteten Fläche (4) und/oder der an die gehärteten Innenflächen (3) anschließenden und zum Quersteg parallel verlaufenden Grundflächen (2) bis zu einer Tiefe von etwa 25% der Härtetiefe der belasteten Fläche (4) erfolgt.1. A process for the production of supporting bodies for linear guides, in particular Rollenlauflaufschuhe, using the Randschichthärtunj on mechanically pre-machined components with H-shaped cross section, characterized de Jurch that before curing the loaded surface (4) of the crossbar to a load-dependent depth hardening the inner surfaces (3) extending perpendicularly to the loaded surface (4) to a depth of approximately 50% of the hardening depth of the loaded surface (4) and / or the base surfaces (2) adjoining the hardened inner surfaces (3) and parallel to the transverse web. to a depth of about 25% of the hardening depth of the loaded surface (4). 2. Verfahren nach Anspruch 1,gekennzelchnetdadurch,daßdas Härten derGrundflächen (2) vor dem Härten der Innenflächen (3) erfolgt.Method according to claim 1, characterized in that the hardening of the base surfaces (2) takes place before the hardening of the inner surfaces (3). 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß die belastete Fläche (4) des Querstegs so tief gehärtet wird, daß das belastungsabhängige Schubspannungsmaximum in der gehärteten Schicht liegt.3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the loaded surface (4) of the transverse web is hardened so deep that the load-dependent shear stress maximum is in the cured layer. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche von 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß in der belasteten Fläche (4) des Querstegs eine im Querschnitt konkave Härteschicht erzeugt wird.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that in the loaded surface (4) of the transverse web a concave cross-section hardening layer is generated. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche von 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß die Anfangs- und Endbereiche (5), insbesondere die Bereiche der Einlaufschrägen der belasteten Fläche (4) des Querstegs tiefer, vorzugsweise etwa 1,5fach, als deren Mittenbereich gehärtet werden.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the starting and end portions (5), in particular the areas of the inlet slopes of the loaded surface (4) of the crosspiece deeper, preferably about 1.5 times, hardened as the center region become. 6. Verfahren nach einem der Ansprüche von 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß das Härten durch Energieeintrag mittels Elektronenstrahl und nachfolgendes Selbstabschrecken erfolgt, indem der Tragkörper (1) in Längsrichtung der zu härtenden Fläche (2,3,4) eine Bewegung relativ zum Elektronenstrahl erfährt, der sowohl in Richtung Tragkörperbewegung als auch senkr jcht zu ihr abgelenkt wird, wobei letzteres entsprechend der Breite der jeweils zu härtenden Fläjhe (2,3,4) geschieht.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the hardening is carried out by energy input by electron beam and subsequent self-quenching by the support body (1) in the longitudinal direction of the surface to be hardened (2,3,4) movement relative to Experienced electron beam, which is deflected in the direction of both support body movement and senkr right to her, the latter according to the width of each to be cured Fläjhe (2,3,4) is done. 7. Verfahren nach Anspruch 6, gekennzeichnet dadurch, daß das Ablenken des Elektronenstrahls beim Härten der belasteten Fläche (4) des Querstegs in beiden Richtungen nichtlinear erfolgt.7. The method according to claim 6, characterized in that the deflection of the electron beam during curing of the loaded surface (4) of the crosspiece is non-linear in both directions. 8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, ^kennzeichnet dadurch, daß in den Anfangs- und Endbereichen (5) der belasteten Fläche (4) des Querstegs der Strahlstrom entsprechend dem Verhältnis aus den Härtetiefen des Mittenbereiches und der Anfangs- und Endbareiche (5) der belasteten Fläche (4) des Quersteges und die Tragkörpergeschwindigkeit relativ zum Elektronenstrahl proportional zum Quadrat dieses Verhältnisses reduziert werden.8. The method according to claim 6 or 7, ^ characterized in that in the beginning and end regions (5) of the loaded surface (4) of the transverse web of the jet stream according to the ratio of the hardening depths of the central region and the start and Endbareiche (5) the loaded surface (4) of the transverse web and the support body velocity relative to the electron beam are reduced proportionally to the square of this ratio.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE19541097A1 (en) * 1995-11-05 1997-05-07 Mws Schneidwerkzeuge Gmbh Schm Hardening cutting tools with electron beams
DE102004033486B3 (en) * 2004-07-10 2006-03-09 Daimlerchrysler Ag Piston surface treatment method for internal combustion engine, involves supporting piston at lateral front surface of piston head or at sub-region of lateral boundary surface of piston head using supporting unit

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