DE1577093A1

DE1577093A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen des einen oder von beiden Stirnflanschen eines Kugellagers od.dgl.

Info

Publication number: DE1577093A1
Application number: DE19661577093
Authority: DE
Inventors: Anderson Howard W
Original assignee: KAYDON ENGINEERING CORP
Current assignee: KAYDON ENGINEERING CORP
Priority date: 1965-09-02
Filing date: 1966-05-11
Publication date: 1970-04-02
Also published as: US3424893A; GB1084459A

Description

THE KAYDOlT ENGINEERING CORPORATION, Muskegon, Staat Michigan, (Y.St.A.)

Verfahren und Vorrichtung sum Herstellen des einen oder von beiden Stirnflansche!! eines Kugellagers ο »dgl»

Die vorliegen*« Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Herstellen von einem oder beiden Stirnflanschen von Kugellagern, Rollenlagern, Nadellagern ©,dgl., die einen Käfig und/oder eine Dichtung aufweisen, und deren Außenring bzw. Gehäuse vor dem Anformen des bzw. der Flansche gehärtet wurde·

Beim Herstellen derartiger Lager ist es erforderlich, den Käfig, die Sollen und/oder die Dichtung von dem einen offenen Ende des vorgefertigten Außenringes bzw« Gehäuses einzusetzen und erst dann den Stirnflansch

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anzuformen, der die Lagereinzelteile zusammenhält. Die Herstellung dieses Stirnflansches ist ein schwieriges Problem, weil der vorgefertigte Außenring bzw. das Gehäuse ohne den Stirnflansch wärmebehandelt, d.h. z.B. nitriert und gehärtet werden muß/ bevor der Plansch angeformt werden kann· Der Außenring bzw. das Gehäuse wird dadurch aber spröde, so daß es nicht möglich ist, einen Stirnflansch ohne Bißbildung der gehärteten Oberflächenschicht des Außenringes Malt anzuformen·

Zur Überwindung dieser Schwierigkeit ist es bereits vorgeschlagen worden, den Außenring im Bereich des noch zu formenden Stirnflansches mit Kupfer zu plattieren, so daß z.B. während des Aufkohlens kein Kohlenstoff an diese Stellen gelangt. Der plattierte Bereich bleibt somit in einem weichen bzw. geglühten Zustand, so daß der Plansch auch nach dem Härten des Außenringes und dem Einsetzen der Bollen unA dgl. kalt angeformt werden kann· Diese Lösung ist jedoch bezüglich der erforderlichen Zeit und der benötigten Ausrüstung kostspielig· Außerdem hat der Stisnflansch des zusammengebauten Lagers dann nicht die gleiche Härte wie der Best des Außenringes bzw· des Gehäuses·

Dt»4MKlI Hiim Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,

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die vorstehenden Schwierigkeiten bei der Herstellung von Kugellagern o*dgl· zuvermeiden und das Herstellen derartiger Lager wirtschaftlicher zu gestalten. Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung Tor, mit denen der Außenring bzw. das Gehäuse eines Lagers mit einem Stirnflansch versehen werden kann, wobei der Außenring gehärtet ist und bei dem An formen des Flansches nicht reißt. Ein gemäß der Erfindung hergestellter Stirnflansch ist im Ergebnis ebenso hart, wie es das Material vor dem Anformen des Flansches war.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß der Stirnflansch (bzw. die Stirnflansche) in einem einzigen Arbeitsgang innerhalb einer Fertigungsstraße hergestellt werden kann, so daß also weitere Arbeitsgänge wie z.B. Aas Plattieren entfallen. Di· Herstellung eines Stirnflansche^ nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erfordert nur eine minimale Zeit· Im Betrieb hat sich gezeigt, daß für das Einbringen der Teile in die Vorrichtung, das An formen des flansche· und Aas Herausnehmen des fertigen Lagers aus der Vorrichtung nor Al» kurze Zelt von etwa 3 Bekunden benStlgt wird·

Oi* Erfljadaae ist nachstehend anhand eines bevorzugten

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Ausführungsbeispiels erläutert und in den Zeichnungen dargestellt. Bs zeigen:

Fig. 1 einen Teilschnitt durch ein geöffnetes Preßwerkzeug zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens;

Fig. 2 in vergrößertem Maßstab einen Teilschnitt durch das obere Preßwerkzeug gemäß Fig. 1;

Fig. 3 in vergrößertem Maßstab einen Teilschnitt

durch ein Lagergehäuse vor dem Anformen des Stirnflansches;

Fig. 4 in vergrößertem Maßstab ein Schnitt durch das Werkzeug gemäß Fig. 1 in teilweise geschlossener Stellung; und

Fig. 5 in einem weiter vergrößertem Maßstab das werkzeug gemäß den «ig. 1 und 4 in seiner endgültigen Schließstellung.

In Fig. 1 ist ein Preßwerkzeug 10 gezeigt, daß aus einem oberen Preßwerkzeug 12 und einem unteren Preßwerkzeug 14 besteht·

Das obere Preßwerkzeug 12 weist ein in -geei«aet*r an einem Gesenkhalter 18 befestigtes Gesenk 16 auf, wobei der Gesenkhalter 18 mit Hilfe von Haltern 20 und Schrauben 22 an einer Platte 24 befestigt ist. Das obere Gesenk 16, das vorzugsweise aus einem Wolfram-Kabidstahl hergestellt ist, weist eine Ausnehmung 26 (Fig. 2) auf, die eine konisch verlaufende Seitenwand sowie einen abgeschrägtes. Übergang

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zwischen Seitenwand 28 und dem Boden der Ausnehmung hat. Die verschiedenen geometrischen Abmessungen der Ausnehmung 26 sind von der Größe des lagergehäuses bzw_e des Außenringes sowie von der gewünschten Form des Flansches abhängige

Das untere Preßwerkzeug 14 weist beispielsweise ein Gesenk 32 auf, das von einem Kühlring 34 umgeben und auf einer Platte 36 befestigt ist» Im unteren Gesenk 32 sowie im Kühlring 34 i3t eine Ausnehmung 38 vorgesehen, in die das zu verformende Gehäuse bzw· der Außenring 40 eingesetzt wird«, Gesenk 32 und Kühlring 34 können - wie in der Darstellung - aus je einem einteiligen Materialstück hergestellt sein, sie können jedoch auch geschlitzt sein, um den Außenring 40 einspannen zu können· Bei dem dargestellten Außenring 40 handelt es sich um ein vorzugsweise gezogenes, einseitig offenes_/ schüsseiförmiges Gehäuse, das aus Stahl hergestellt und wärmebehandelt sowie gehärtet istβ Die Seitenwände des Außenringes 40 erweitern sich zum offenen Ende des Außenringes hin konisch, wie es beispielsweise in Mg. 3 gezeigt ist· Die Seitenwände der Ausnehmung 38 im unteren Preßwerkzeug 14 haben eine dem Außenring 40 entsprechend konische Form·

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Bas Preßwerkzeug 10 ist so ausgebildet) daß es in eine Widerstands-Schweißmaschine eingebaut werden kann, wobei oberes und unteres Preßwerkzeug 12, 14 die Elektroden der Maschine darstellen. Versuche haben gezeigt, daß die Schweißmaschine NEMA Nr. 2—12 der Firma National Electric Welding Machines Co., Bay City, Michigan, USA für den vorliegenden Zweck besonders geeignet ist· Zum Anbringen des Preßwerkzeuges 10 in einer derartigen Maschime werden die beiden Platten 24 und 36 auf dem oberen bzw. dem unteren Aufspanntisch der Schweißmaschine befestigt. Sa die Schweißmaschine kein Seil der vorli»g*nd«H Erfindung ist, wurde sie auch in den Zeichnungen nicht dargestellt.

Zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden der Außenring 40 mit einem Käfig 42 und den erforderlichen Bollen bzw. Nadeln 44 und einer Dichtung 46 zunächst von oben in die öffnung 38 des unteren Preßwerkzeuges 14 (Fig. 1) eingesetzt· Darauf wird das obere Preßwerkzeug 12 nach unten in die in flg. 4 gezeigte Stellung gefahren, in der die Wände der Ausnehmung 26 in Anlage mit der oberen Kante des Außenringes 40 gelangen und dort einen ausreichenden elektrischen Kontakt aufrechterhalte».· Der erforderliche Druck* wird auoh als Kontaktdruck bezeichnet·

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Darauf wird der Strom eines Schweißtransfonnators über die Preßwerkzeuge 12 und 14 auf den Außenring 40 gegeben, dessen äußere Kante sioh dadurch bis zum Erreichen eines plastischen Zustandes erwärmt«, Das im Strompfad liegende Metall wird erwärmt, weil es dem Strom einen Widerstand entgegensetzt. Die von der Wärmö beeinflußte Zone des Außenringes 40 wird auf ein Minimum begrenzt, weil der Außenring 40 aus der Ausnehmung 38 nur soweit vorsteht, als es für die Bildung des Stirnflansches erforderlich ist_e Außerdem dient auch der Kühlring 34 zum Abführen von Wärme, so daß der Hauptteil des Außenringes 40 nicht überhitzt ' ' wird«,"

Durch das Aufheizen der oberen Kanie des Außenringes 40. bis in den plastischen Zustand hinein sinkt der Kontaktdruck ab* und das Preßwerkzeug 10 wird vollends geschlossen» Zu diesem Zweck wird das obere Preßwerkzeug 12 ausreichend kräftig nach unten gedrückt, wodurch die Wände der Ausnehmung 26 die obere Kante des Außenringes 40 in einen radial nach innen gerichteten Stirnflansch 48 gemäß Hg. 5 umformen· Da der Stirnflansch 48 zunächst aufgeheizt und dann in dem geschlossenen Preßwerkzeug umgeformt wird, wird er sich, beim Abkühlen zusammenziehen. Dieser • Schrumpfvorgäng zieht die Seitenwände des Außenringes

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in eine zylindrische Form· Die zunächst konische Ausbildung des Außenringes 40 dient also als Kompensation für das Schrumpfen des Flansches 48.

Schließlich wird das Preßwerkzeug 10 geöffnet und das fertige Lager herausgenommen. Der erwärmte Bereich des Außenringes 40 härtet bei Außentemperatur nach» so daß der Plansch 48 nach de» Fertigstellung des Lagers ebenso hart ist, wie vor dem Formen des Flansches. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn ein stählerner Käfig oder die Rollen gegen den Flansch stoßen, weil eine gehärtete Oberfläche bekanntlich einen größeren Widerstand gegen Abrieb hat als eine weiche bzw. geglühte Fläche·

Ss leuchtet ohne weiteres ein, daß der Erfindungsgedanke auch das Herstellen von Lagern umfaßt, die an beiden Stirnseiten offen sind, wobei dsrjzusätzliche Stirnflansch entweder bereite vorhanden sein kann, oder aber gleichzeitig mit dem zweiten Stirnflansch angeformt werden kann· Außerdem können die Lagerelemente 42, 44 und 46 gegenüber der Darstellung auoh in anderer fei·· Innerhalb dee Außenringe« 40 angeordnet «eis. und einige dieser feile können auch ganx fehlen» ohne von dem Irfindttngegedanken abzuweichen.

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Claims

Ansprüche

1. Verfahren zum Herstellen eines Stirnflansches an dem gehärteten Außenring eines Kugellagers q^dgl*» da« durch gekennzeichnet, daß der Außenring (40) zunächst in ein Preßwerkzeug (12, 14-) eingesetzt wird) daß das mit dem Stirnflansch (46) zu versehende Snde des Außenringes (40) dann erwärmt wirif daß das Preßwerkzeug (12, 14-) darauf geschlossen wird und das genannte Snde des Außenringes (40) in einen radial nach innen gerichteten Stirnflansch (46) umformt; und daß der erwärmte und geformte Stirnflansch (48) darauf an der luft gehärtet wird·

2· Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Preß werkzeug (12, 14-) vor de« Aufheizen zunächst nur soweit geschlossen wird, daß der Außenring (40) in

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Berührung mit beiden Preßwerkzeugen gelangt; dafl dann ein Strom von den einen Preßwerkzeug über den Außenring (40) sue anderen Preßwerkzeug fließt und die zu verformende Kante des Außenringes (40) bis zum Erreichen eines plastischen Zustandes erwärmt j daß darauf das Preßwerkzeug geschlossen wird und die erwärmte Kante des Außenringes in einen radial nach innen gerichteten Flansch (48) umformt; und daß der erwärmte flansch dann an der Luft gehärtet wird.

3· Terfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwand« des Außenringes (40) vordem Einbringen in das Preßwerkzeug (12, 14) konisch nach außen erweitert werden) und daß der erwärmte, angeformte flansch die Seitenwände beim Abküh%n in ein« zylindrische form zieht·

4-· Terfahren nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenring (40) in das ami·*· Gee.enk (32) dee Preßwerkzeuges (14) eingesetzt wird; daß darauf das obere Gesenk (16t &*s oberen Preßwerkzeuges (12) bis zum Berühren der oben liegenden Kant« des Außenringes (40) nach unten bewegt wird und in der lerührungsβteilung

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einen elektrischen Kontakt aufrechterhält; daß dann ein Strom angelegt wird, der durch die als Elektroden dienenden Gesenke (16, 32) fließt und die obere Kante des Außenringes bis zu einem plastischen Zustand erwärmt} daß das obere Gesenk (16) darauf nach unten mit genügendem Druck bewegt wird und die obere Kante des Außenringes in einen radM. nach innen gerichteten Flansch (48) umformt; und daß dieser erwärmte Flansch (48) schließlich abgekühlt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Außenring ί^>Λ) mit seiner einen, offenen Stirnseite nach oben in «ine in dem unteren Gesenk (32) vorgesehene Ausnehmung (38) eingesetzt wird; und daß sich das obere Gesenk (16) mittels einer in diesem Gesenk vorgesehenen Ausnehmung (26) gegen die obere Kante des Außenringes (40) legt und das Anformen des Flansches (48J bewirkt.

6« Terfahren nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daS der Außenring (40) soweit in dft« unter· Gesenk (32) eingesetzt wird, daß der Hauptteil des Außenringes umschlosseil ist und daß während des elektrischen

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Aufheizens über das untere Gesenk (32) soviel Wärme von dem Hauptteil des Außenringes abgezogen wird, daß ein Überhitzen des Außenringes vermieden wird«

7. Vorrichtung zum Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1-6 gekennzeichnet durch ein, zur Aufnahme des Außenringes (40) eingerichtetes Preßwerkzeug (12, 14), dessen oberes und unteres Gesenk (16,32) als Elektroden zum Übertragen eines Heizstromes auf den Außenring dienen und das schließbar ausgeführt ist, um das erwärmte Ende des Außenringes (40) in einen radial nach innen gerichteten Flansch 4fc8) umzuformen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Preßwerkzeug (12, 14) ein unteres Gesenk (32) zur Aufnahme des Außenringes und ein oberes Gesenk (16) aufweist, das in zwei Stufen in Richtung des unteren Gesenkes bewegbar ist·

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß im unteren ffesenk (32) eine Ausnehmung (38) mit sioh nach oben konisch erweiternden Seitenwänden vorgesehen ist, die den Außenring (40)

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aufnimmt; und daß im oberen Gesenk (16) eine Ausnehmung (26) vorgesehen ist, die bei der Abwärtsbewegung des oberen Gesenkes (16) die oben liegende Kante des Außenringes überfaßt und zum Flansch (48) umformte

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