DE102018125825A1

DE102018125825A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Fertigung mindestens eines Wälzkörpers und Verfahren zur Bearbeitung mindestens einer Regelscheibe der Vorrichtung

Info

Publication number: DE102018125825A1
Application number: DE102018125825.9A
Authority: DE
Inventors: Werner Heuer; Holger Pätzold
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2018-10-18
Filing date: 2018-10-18
Publication date: 2020-04-23
Also published as: JP7179984B2; WO2020078514A1; JP2022505248A; US20210354261A1; EP3867008B1; CN112533728A; CN112533728B; KR20210075062A; US11980996B2; EP3867008A1

Abstract

Vorrichtung 1 zur Fertigung einer gekrümmten Mantelfläche 3 an einem Wälzkörper 2 für ein Wälzlager, mit einer Schleifeinrichtung 4 zum Schleifen der gekrümmten Mantelfläche 3 und mit mindestens einer Halteeinrichtung 6 zum Halten des Wälzkörpers 2 bei und/oder während einer Schleifbearbeitung durch die Schleifeinrichtung 4, wobei die mindestens eine Halteeinrichtung 6 mindestens eine Regelscheibe 8 mit einer konvex profilierten Umfangszuführfläche 9 ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Fertigung einer gekrümmten Mantelfläche an einem Wälzkörper für ein Wälzlager mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und ein Verfahren zur Fertigung der der gekrümmten Mantelfläche an dem Wälzkörper mit den Merkmalen des Anspruchs 7. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Bearbeitung mindestens einer Regelscheibe der Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 8.
Mantelflächen von Wälzkörpern, z.B. Rollen, werden üblicherweise schleifend bearbeitet. Es ist bekannt, zum Schleifen eine Schleifeinrichtung mit einer gekrümmten Schleiffläche einzusetzen, wie es beispielsweise in der Druckschrift CN 103 821 828 A offenbart ist.
Zur Fertigung von Nadelrollen mit einer gekrümmten Mantelflächen wird in der Druckschrift CN 105 033 786 A vorgeschlagen, die Nadelrollen auf einer gekrümmten Platte anzuordnen und zu schleifen.
Es ist auch bekannt, eine Kegelrolle auf einer sogenannten Höckerscheibe anzuordnen und diese dadurch einer Schleifscheibe zum Schleifen einer gekrümmten Mantelfläche zuzuführen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine alternative Vorrichtung und ein alternatives Verfahren zur Fertigung einer gekrümmten Mantelfläche an einem Wälzkörper bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, durch ein Verfahren zur Fertigung der gekrümmten Mantelfläche mit den Merkmalen des Anspruchs 7 und durch ein Verfahren zur Bearbeitung mindestens einer Regelscheibe der Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen der nachfolgenden Beschreibung und/oder den beigefügten Figuren.
Es wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, die zur Fertigung einer gekrümmten, insbesondere balligen Mantelfläche, an einem Wälzkörper für ein Wälzlager ausgebildet ist. Vorzugsweise ist der Wälzkörper als eine Kegelrolle ausgebildet, die in einem Kegelrollenlager integrierbar ist.
Die Vorrichtung umfasst eine Schleifeinrichtung, die zum Schleifen der gekrümmten Mantelfläche an dem Wälzkörper ausgebildet ist. Vorzugsweise ist die Schleifeinrichtung als eine Schleifscheibe mit einer konkav profilierten Umfangsschleiffläche ausgebildet.
Weiterhin umfasst die Vorrichtung mindestens eine Halteeinrichtung, die zum Halten des Wälzkörpers bei und/oder während einer Schleifbearbeitung durch die Schleifeinrichtung ausgebildet ist. Optional ergänzend ist die Halteeinrichtung auch zur Zuführung des Wälzkörpers zu der Schleifeinrichtung ausgebildet.
Die mindestens eine Halteeinrichtung ist als mindestens eine Regelscheibe mit einer konvex profilierten Umfangszuführfläche ausgebildet. Bevorzugt weist die Vorrichtung mehrere benachbart zueinander angeordnete und/oder drehfest miteinander verbundene Regelscheiben zur gleichzeitigen Fertigung mehrerer Wälzkörper mit der gekrümmten Mantelfläche auf.
Bei der Anordnung der Kegelrolle auf einer sogenannten Höckerscheibe als Halteeinrichtung zum Schleifen der Mantelfläche ist eine mögliche Krümmung oder Balligkeit der Mantelfläche, insbesondere aufgrund eines Eigengewichts der Kegelrolle, fertigungstechnisch beschränkt. Dadurch kann die Kegelrolle nur mit geometrischen Einschränkungen gefertigt werden.
Vorteilhaft an der konvex profilierten Umfangszuführfläche der mindestens einen Regelscheibe ist, dass diese Einschränkungen bei Anordnung des Wälzkörpers auf der konvex profilierten Umfangszuführfläche, um die Mantelfläche gekrümmt zu schleifen, überwunden und/oder reduziert werden können.
Beispielsweise ist/sind die mindestens eine Regelscheibe und/oder die konvex profilierte Umfangszuführfläche aus einem keramischen, kunstharzgebundenen oder metallischen Werkstoff gebildet. Dies hat den Vorteil, dass die Umfangszuführfläche, insbesondere wenn sie aus dem keramischen oder kunstharzgebundenen Werkstoff gebildet ist, durch mindestens eine Abrichteinrichtung der Vorrichtung, z.B. durch eine oder mehrere Abrichteinrichtungen, konvex profiliert werden kann. Zum Abrichten der Halteeinrichtung, insbesondere der mindestens einen Regelscheibe, umfasst die Vorrichtung in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eine Steuerungseinrichtung, die zur Ansteuerung der mindestens einen Abrichteinrichtung ausgebildet ist. Insbesondere kann es sich bei der Steuerungseinrichtung um eine NC-Steuerung handeln.
Die mindestens eine Abrichteinrichtung ist insbesondere dazu ausgebildet und vorgesehen, die Schleifeinrichtung abzurichten, insbesondere die Umfangsschleiffläche der Schleifscheibe konkav zu profilieren, zu kalibrieren und/oder zu schärfen. Beispielsweise ist die Abrichteinrichtung als eine rotierbare Abrichtrolle oder als ein stehendes Abrichtwerkzeug ausgebildet. Optional weist die mindestens eine Abrichteinrichtung einen Belag aus Diamant oder Bornitrid (CBN) auf, sodass Material an der Halteeinrichtung und an der Schleifeinrichtung abgetragen werden kann und dadurch das konvexe bzw. konkave Profil eingebracht werden kann.
Dadurch dass die mindestens eine Abrichteinrichtung nicht nur zum Abrichten der Schleifeinrichtung vorgesehen ist, sondern auch zur Profilierung der Halteeinrichtung, kann in vorteilhafter Weise auf eine zusätzliche Bearbeitungsmaschine zur Bearbeitung der Umfangzuführfläche, z.B. auf eine Schleif- oder Hartdrehmaschine, verzichtet werden. Ein aufwendiges Handling der Regelscheibe von der zusätzlichen Bearbeitungsmaschine zu der Vorrichtung kann dadurch vermieden werden. Dies kann folglich zu Kosteneinsparungen führen.
Für den Fall, dass die Halteeinrichtung, insbesondere die mindestens eine Regelscheibe, aus dem metallischen Werkstoff gebildet ist, ist es bevorzugt, dass das konvexe Profil an der Zuführumfangsfläche der mindestens einen Regelscheibe durch Drahterodieren eingebracht ist.
Einen weiteren Gegenstand der Erfindung bildet ein Verfahren zur Fertigung einer gekrümmten, insbesondere balligen Mantelfläche an einem Wälzkörper für ein Wälzlager mit der Vorrichtung nach der bisherigen Beschreibung und/oder nach den Ansprüchen 1 bis 6.
Im Rahmen des Verfahrens wird der Wälzkörper auf der konvex profilierten Umfangszuführfläche der mindestens einen Regelscheibe angeordnet. Vorzugsweise wird der Wälzkörper auf diese Weise der Schleifeinrichtung zugeführt. Die gekrümmte Mantelfläche wird sodann geschliffen, dies insbesondere mittels der konkav profilierten Umfangsschleiffläche der Schleifscheibe. Bevorzugt ist im Rahmen des Verfahrens, dass die mindestens eine Regelscheibe und die Schleifscheibe während des Schleifens der gekrümmten Mantelfläche gegenläufig rotiert werden und/oder rotieren.
Ein Verfahren zur Bearbeitung der mindestens einen Regescheibe, wie sie in der bisherigen Beschreibung und/oder in einem der Ansprüche 1 bis 6 beschrieben ist, bildet einen weiteren Gegenstand der Erfindung.
Im Rahmen des Verfahrens wird die Umfangszuführfläche der mindestens einen Regelscheibe mittels der Abrichteinrichtung der Vorrichtung bearbeitet und/oder konvex profiliert, insbesondere wenn die mindestens eine Regelscheibe und/oder die Umfangszuführfläche aus dem keramischen oder kunstharzgebundenen Werkstoff gebildet ist/sind. Vorzugsweise steuert die Steuerungseinrichtung die Abrichteinrichtung dazu an, die Umfangszuführfläche der mindestens einen Regelscheibe konvex zu profilieren.
Alternativ ist es im Rahmen des Verfahrens möglich, dass die Umfangszuführfläche der mindestens einen Regelscheibe durch Drahterodieren bearbeitet und/oder konvex profiliert wird. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die mindestens eine Regescheibe und/oder die Umfangszuführfläche aus dem metallgebundenen Werkstoff gebildet ist/sind.
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung. Dabei zeigen:

1 eine Vorrichtung aus dem Stand der Technik mit einer Höckerwalze als Zuführ- und Haltevorrichtung und einer Schleifeinrichtung zur Fertigung einer Kegelrolle mit einer gekrümmten Mantelfläche;
2 eine Vorrichtung mit einer Regelscheibe als Zuführ- und Haltevorrichtung und mit einer Schleifeinrichtung zur Fertigung eines Wälzkörpers mit einer gekrümmten Mantelfläche.

In 1 ist eine Vorrichtung 50 aus dem Stand der Technik dargestellt, die zur Fertigung einer gekrümmten, insbesondere balligen Mantelfläche 52 an einer Kegelrolle 51 ausgebildet ist. Die Vorrichtung 50 umfasst eine Schleifeinrichtung 53 und mehrere rotierbare Höckerwalzen 55, die benachbart zueinander in einer Reihe angeordnet sind und gemeinsam rotieren. Jede Höckerwalze 55 weist in einem Längsschnitt zwei Höcker 56 auf, auf denen die Kegelrolle 51 aufliegt. Die Schleifeinrichtung 53 ist als eine rotierbare Schleifscheibe mit einer Schleiffläche 54 ausgebildet. Die Schleifscheibe und die Höckerwalzen 55 rotieren in gegenläufige Richtungen.
Jede Höckerwalze 55 bildet eine Halteeinrichtungen für genau eine Kegelrolle 51, die auf der Höckerwalze 55 angeordnet ist und dadurch mit der Schleiffläche 54 in Kontakt gebracht ist. Die Kegelrolle 51 rotiert mit der Höckerwalze 55 und wird dabei durch die Schleiffläche 54 der Schleifscheibe geschliffen, sodass die gekrümmte Mantelfläche 52 gefertigt wird.
Eine herstellbare Krümmung oder Balligkeit der Mantelfläche 52 an der Kegelrolle 51 ist mit der Vorrichtung 50 aus dem Stand der Technik fertigungstechnisch, insbesondere aufgrund der Anordnung auf der Höckerwalze 55 und aufgrund eines Eigengewichts der Kegelrolle, beschränkt. Es müssen deshalb geometrische Einschränkungen bei der Krümmung oder Balligkeit der Mantelfläche hingenommen werden.
In 2 ist eine Vorrichtung 1 gezeigt, die zur Fertigung einer gekrümmten, insbesondere balligen Mantelfläche 3 an einem Wälzkörper 2 für ein Wälzlager ausgebildet ist. Der Wälzkörper ist als eine Kegelrolle 2 ausgebildet. Mit der Vorrichtung 1 können die fertigungstechnischen Einschränkungen der Vorrichtung 50 aus 1 reduziert oder sogar überwunden werden.
Die Vorrichtung 1 umfasst eine Schleifeinrichtung 4, die als eine in eine erste Rotationsrichtung R1 rotierbare Schleifscheibe 7 ausgebildet ist. Die Schleifeinrichtung 4 weist eine konkav profilierte Umfangsschleiffläche 5 auf, mit der die gekrümmte Mantelfläche 3 an der Kegelrolle 2 geschliffen werden kann.
Die Vorrichtung 1 umfasst eine Halteeinrichtung 6 zum Halten der Kegelrolle 2 während des Schleifens der gekrümmten Mantelfläche 4.
Die Halteeinrichtung 6 ist als eine Mehrzahl an rotierbaren Regelscheiben 8 ausgebildet, die benachbart zueinander in einer Reihe angeordnet sind. Die Regelscheiben sind rotierbar gelagert und rotieren gemeinsam in eine zweite Rotationsrichtung R2, die entgegengesetzt zu der ersten Rotationsrichtung R1 gerichtet ist. Jede Regelscheibe 8 weist eine konvex profilierte Umfangszuführfläche 9 auf, auf der die Kegelrolle 2 anordbar ist und gelagert werden kann. Jede Regelscheibe 8 und/oder jede Umfangszuführfläche 8 ist aus einem keramischen, kunstharzgebundenen oder metallischen Werkstoff gebildet ist.
Aufgrund der Lagerung auf der konvex profilierten Umfangszuführfläche 9 kann die gekrümmte, insbesondere ballige, Mantelfläche 3 an der Kegelrolle 2 weitestgehend geometrisch einschränkungsfrei gefertigt werden.
Wie in 3 gezeigt, umfasst die Vorrichtung 1 eine Abrichteinrichtung 10 zum Abrichten der Schleifeinrichtung 4 und der Halteeinrichtung 6. Die Abrichteinrichtung 10 ist als eine stehende Abrichteinrichtung ausgebildet. Sie kann alternativ als eine rotierende Abrichteinrichtung ausgebildet sein. Die Vorrichtung 1 umfasst außerdem eine Steuereinrichtung 11 zur Ansteuerung der Abrichteinrichtung 10. Die Steuereinrichtung 11 kann z.B. als eine NC-Steuerung ausgebildet sein.
Die Abrichteinrichtung 10 ist dazu vorgesehen, die Umfangsschleiffläche 5 der Schleifscheibe 7 zu profilieren, zu schärfen und/oder zu kalibrieren. Dies kann zur Vermeidung einer Abstumpfung auch während des Schleifens der Mantelfläche 3 der Kegelrolle 2 erfolgen.
Außerdem ist die Abrichteinrichtung 10 dazu vorgesehen, die Umfangszuführfläche 9 der Regelscheibe 8 konvex zu profilieren, insbesondere wenn die Regelscheibe 8 und/oder die Umfangszuführfläche 9 aus dem keramischen oder kunstharzgebundenen Werkstoff gebildet ist/sind. Die konvexe Profilierung der Umfangszuführfläche 9 durch die Abrichteinrichtung 10 erfolgt vor dem Einsatz der Regelscheibe 8 in der Vorrichtung 1 als die Halteeinrichtung 6.
Vorteilhaft ist, dass zur Profilierung der Umfangszuführfläche 9 keine zusätzliche Bearbeitungsmaschine, z.B. Schleif- oder Hartdrehmaschine, benötigt wird, sondern die bereits vorhandene Abrichteinrichtung 10 eingesetzt werden kann. Dies spart Kosten für die Anschaffung der zusätzlichen Bearbeitungsmaschine und verringert in vorteilhafter Weise einen Handlings- und Verwaltungsaufwand für die Profilierung der Umfangszuführfläche 9 der Regelscheibe 8 und für den Transport der Halteeinrichtung 6 zu der Vorrichtung 1.
Durch den Einsatz von keramischen - bzw. kunstharzgebundenen Regelscheiben können fremderregte Schwingungen, die prozessbedingt im Kraftdreieck Schleifscheibe - Regelscheibe - Auflageschiene entstehen, eliminiert werden. Hierbei wirkt die Regelscheibe als dämpfendes Glied, was den Einsatz von keramisch gebunden Schleifscheiben ermöglicht.
Für den Fall, dass die Regelscheibe 8 und/oder die Umfangszuführfläche 8 aus dem metallgebundenen Material gebildet ist/sind, wird das konkave Profil durch Drahterodieren in die Umfangszuführfläche 9 der Regelscheibe 8 eingebracht.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
2: Kegelrolle, Wälzkörper
3: Mantelfläche
4: Schleifeinrichtung
5: konkav profilierte Umfangsschleiffläche
6: Halteeinrichtung
7: Schleifscheibe
8: Regelscheibe
9: konvex profilierte Umfangszuführfläche
10: Abrichteinrichtung
11: Steuerungseinrichtung
50: Vorrichtung aus dem Stand der Technik
51: Kegelrolle
52: Mantelfläche
53: Schleifeinrichtung
54: Schleiffläche
55: Höckerwalze
56: Höcker
R1: erste Rotationsrichtung
R2: zweite Rotationsrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

CN 103821828 A [0002]
CN 105033786 A [0003]

Claims

Vorrichtung (1) zur Fertigung einer gekrümmten Mantelfläche (3) an einem Wälzkörper (2) für ein Wälzlager, mit einer Schleifeinrichtung (4) zum Schleifen der gekrümmten Mantelfläche (3) und mit mindestens einer Halteeinrichtung (6) zum Halten des Wälzkörpers (2) bei und/oder während einer Schleifbearbeitung durch die Schleifeinrichtung (4), wobei die mindestens eine Halteeinrichtung (6) mindestens eine Regelscheibe (8) mit einer konvex profilierten Umfangszuführfläche (9) ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Regelscheibe (8) und/oder die Umfangszuführfläche (9) aus einem keramischen, kunstharzgebundenen oder metallischen Werkstoff gebildet ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schleifeinrichtung (4) eine Schleifscheibe (7) mit einer konkav profilierten Umfangsschleiffläche (5) ist.
Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung mindestens eine Abrichteinrichtung (10) zum Schärfen und/oder Kalibrieren der Umfangsschleiffläche (5) der Schleifscheibe (7) und/oder zum Profilieren der Umfangsschleiffläche (5) der Schleifscheibe (7) und/oder der Umfangszuführfläche (9) der mindestens einen Regelscheibe (8) umfasst.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangsschleiffläche (5) der Schleifscheibe (7) mittels der mindestens einen Abrichteinrichtung (10) konkav profiliert ist und/oder dass die Umfangszuführfläche (9) der mindestens einen Regelscheibe (8) mittels der mindestens einen Abrichteinrichtung (10) konvex profiliert ist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) eine Steuerungseinrichtung (11) zur Ansteuerung der mindestens einen Abrichteinrichtung (10) umfasst.
Verfahren zur Fertigung einer gekrümmten Mantelfläche (3) an einem Wälzkörper (2) für ein Wälzlager mit der Vorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wälzkörper (2) auf der konvex profilierten Umfangszuführfläche (9) der mindestens einen Regelscheibe (8) angeordnet wird und dass an dem Wälzkörper (2) die gekrümmte Mantelfläche (3) geschliffen wird.
Verfahren zu Bearbeitung der mindestens einen Regelscheibe (8) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangszuführfläche (9) der mindestens einen Regelscheibe (8) mittels der mindestens einen Abrichteinrichtung (10) bearbeitet und/oder konvex profiliert wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinrichtung (11) die mindestens eine Abrichteinrichtung (10) dazu ansteuert, die Umfangszuführfläche (9) der mindestens einen Regelscheibe (8) konvex zu profilieren.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Umfangszuführfläche (8) der mindestens einen Regelscheibe (8) durch Drahterodieren bearbeitet und/oder konvex profiliert wird.