DE1910691A1

DE1910691A1 - Schleifmaschine zum Formen ringfoermiger Rotationsflaechen irregulaerer Ausbildung

Info

Publication number: DE1910691A1
Application number: DE19691910691
Authority: DE
Inventors: Hohler Frederick Andrew; Wlodyka Edmund Emile
Original assignee: Heald Machine Co
Current assignee: Heald Machine Co
Priority date: 1968-03-04
Filing date: 1969-03-03
Publication date: 1969-10-02
Also published as: GB1253685A

Description

PATENTINGENIEURE F. W. H E M M E R I C H · G E R D M D L L E R · D. G R O S S E 21 526

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The Heald Machine Company, Worcester, Mass. / USA

Schleifmaschine zum Formen ringförmiger Rotationsflächen irregulärer Ausbildung

Die Erfindung betrifft eine Schleifmaschine sowie spezieller eine Maschine zum Formen ringförmiger Rotationsflächen irregulärer Ausbildung.

Bei der Herstellung von Maschinenteilen, die komplexe Rota- " tionsflächen besitzen, wie beispielsweise Kugellagerlaufringe, ist es üblich, die Oberfläche auf einer Fassondrehbank vorzubearbeiten, den Laufring wärmezubehandeln und dann die Kugellagerbahn auszuschleifen. Eine der Schwierigkeiten bei diesem Verfahren liegt darin, daß das Werkstück vielfach transportiert werden muß, das heißt in die Werkzeugmaschine eingesetzt und aus ihr herausgenommen, sowie von einer Maschine zur anderen transportiert. Ferner kann sich das Werkstück durch die Wärmebehandlung leicht verziehen und dadurch das genaue geometrische Verhältnis gestört werden, das zwischen den Teilen der Oberfläche vorhanden gewesen ist. Um diese Verhältnisse wieder herzustellen, ist es notwendig nicht nur den wichtigen Teil der Oberfläche (Kugeliagerbahn) zu schleifen, sondern auch die anderen Oberflächen (Dichtungsnuten). Der vielfache Transport und die Vielzahl der Bearbeitungsgänge bewirken, daß die Fertigkosten für das Werkstück sehr hoch sind. Diese und andere Probleme, die bei den bisher bekannten Vorrichtungen auftraten, sind durch die Erfindung in einer neuartigen Weise vermieden worden.

Es ist daher ein herausragendes Ziel der Erfindung, eine Schleifmaschine zu schaffen, durch welche Form der Rotationsfläche an einem vorbearbeiteten Werkstück ausgebildet werden

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Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt in der Schaffung einer Schleifmaschine, mit welcher die Rollenlagerbahn und die Dichtungsnuten auf einer Lagerlauffläche direkt aus dem Lagerrohling erzeugt werden können.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt in der Schaffung einer Schleifmaschine, durch welche die Kugellagerbahn und die Dichtungsnuten auf einer Kugellagerlauffläche in ununterbrochener Folge durch Einstechschleifen erzeugt werden können.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt in der Schaffung XO einer Schleifmaschine, durch welche eine komplexe Innenrotationsfläche trotz starker Materialabnahme sehr genau durch Einstechschleifen erzeugt werden können.

Eine noch weitere Aufgabe der Erfindung liegt in der Schaffung einer Schleifmaschine zum Schleifen von geformten Rotationsflachen, wobei die Wiederholbarkeit der geometrischen Ausbildung und der Fertigschliff ausgezeichnete Charakteristik ka aufweisen.

Mit diesen und anderen Zielen im Auge, die in Fachkreisen bekannt sind, beruht die Erfindung in der Kombination von W 20 Teilen, wie diese in der Spezifikation niedergelegt und von den anliegenden Ansprüchen erfaßt sind.

Allgemein gesagt Joseteht die Erfindung in einer Schleifmaschine, die einen Werkstücksupport zum Halten und Drehen eines Werk-Stückes besitzt, das einen Teil aufweist, der mit einer Rotationsflache von bestimmter Ausbildung versehen werden soll, sowie einem Schleifscheibensupport zum Halten und Drehen einer Schleifscheibe, die eine Oberfläche in der gleichen ausgebildeten Form besitzt. Ein Vorschub ist vorhanden, um den Werk-

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Stücksupport und den Schleifscheibensupport relativ zueinander zu bewegen und die Schleifscheibe in das Werkstück für den Schleifbetrieb einzuführen mit einer bestimmten Folge von kontrollierten Kräften. Eine Abziehvorrichtung, die eine Betriebsoberflache von der gleichen ausgebildeten Form aufweist, liegt neben dem Werkstücksupport und dem Schleifscheibensupport und es ist eine Vorrichtung vorhanden, durch welche die Schleifscheibe in die Abziehvorrichtung eingeführt wird, und zwar genau entsprechend der genannten ausgebildeten Form nach dem genannten Einstechschleifen. Die Schleifscheibe wird während des Abziehens mit ihrer normalen hohen Schleifgeschwindigkeit gedreht und die Abziehvorrichtung wird in der " entgegengesetzten Richtung gedreht.

Genauer gesagt, trägt der Schleifscheibensupport das erste obengenannte Schleifrad und ein zweites Schleifrad, wobei die beiden Räder in axialer Richtung voneinander getrennt angebracht sind und eine zweite Abziehvorrichtung zum Abziehen der zweiten Schleifscheibe ist in axialer Richtung getrennt von der ersten obengenannten Abziehvorrichtung angebracht. Die erste Abziehvorrichtung ist mit einer Scheibe versehen, welche die genannte Rotationsfläche einer bestimmten Umrißform aufweist, wobei die Scheibe um die größer Achse der Rotationsfläche gedreht wird und die Scheibe aus einem Grundgefüge besteht, in welches eine Anzahl von Diamanten eingebettet ist.

Bei der spezifischen Ausbildungsform ist die Oberfläche des fertigzubearbeitenden Werkstückes eine Innenrotationsschleiffläche und der Werkstücksupport ist mit einer Druckrolle versehen, welche eine radiale Oberfläche des Werkstückes zum Antrieb derselben berührt. Die Spindel wird nur an einem Ende abgestützt durch den Spindelsupport und die Druckrolle ist mit einer großen axialen Eindrehung versehen, die einer der Schleifscheiben aufnimmt, während die andere das Werkstück bearbeitet. g₀g₈40/1032

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Der Charakter der Erfindung dürfte jedoch am besten verstanden werden unter Hinweis auf eine ihrer Ausbildungsformen, wie in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt.

Fig. 1 ist eine perspektivische Darstellung einer Schleifmaschine, bei der die Prinzipien der Erfindung reali

siert sind.

Fig. 2 ist ein Horizontalschnitt eines Teiles der Erfindung.

Fig. 3 ist ein Vertikalschnitt durch die Erfindung in der ™ Ebene III-III der Fig. 2.

Fig. 4 ist ein Diagramm, das einen Bearbeitungszyklus zeigt,

der bei der Erfindung Anwendung findet.

Fig. 5 ist eine perspektivische Darstellung verschiedener wichtiger Teile der Maschine.

Zunächst wird bezug genommen auf Fig. 1, die am besten die Hauptmerkmale der Erfindung darstellt. Die mit der Nummer gekennzeichnete Schleifmaschine besteht aus einer Grundplatte 11, auf der ein Werkstücksupport 12 und ein Schleifscheibenfc support 13 montiert sind. Ebenfalls montiert auf der Grundplatte ist eine erste Abziehvorrichfung 14 und eine zweite Abziehvorrichtung 15.

Der Schleifscheibensupport 13 ist mit einer rotierenden Spindel 16 versehen, auf der eine erste Schleifscheibe 17 und eine zweite Schleifscheibe 18 montiert ist. Der Schleifscheibensupport ist auf einem querfahrenden Tisch 19 befestigt, der seinerseits transfersal gleitbar (senkrecht zur Spindelachse) auf einem Verschiebetisch 21 befestigt ist. Dieser Tisch kann in Längsrichtung der Spindel 16 auf der Grundplatte

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fahren. Der Schleifscheibensupport ist transfersal bewegbar durch einen Zylinder 22, der zwischen dem Tisch 19 und Tisch 21 liegt, und zwar in der in der Patentanmeldung von Uhtenwoldt Serial Number 451.712, eingereicht am 29. April 1965, dargestellten und beschriebenen Form.

Ein Zylinder 23 zwischen Tisch 21 und Grundplatte 11 bewegt den Schleifscheibensupport in Längsrichtung der Spindel. Nicht dargestellte, geeignete, bekannte Steuerungen sind vorhanden, um die Zylinder zu betätigen und dadurch die Quer- und Längsbewegung der Spindel und Schleifscheiben im Schleifzyklus zu bewirken, wie nachstehend noch beschrieben wird. "

Der Werkstücksupport 12 umspannt ein Werkstück 24 drehbar und es ist eine automatische Ladevorrichtung 25 vorhanden, durch welche die Werkstücke in den Bearbeitungsbereich gebracht und nach Bearbeitung aus diesem herausgefahren werden. Die Werkstücke kommen nacheinander entlang einer Einlaufrutsche 26 an.

Die erste Abziehvorrichtung 14 hat einen länglichen Körper 27, der drehbar montiert ist auf der Grundplatte mittels des Drehzapfens 28 für eine Schwenkbewegung um eine Achse, die parallel zu der Werkstückachse verläuft. Ein Betätiger 30 ist vorhanden, durch den diese Bewegung zustande gebracht v/ird. Eine Abziehscheibe 29 am inneren Ende der Abziehvorrichtung ist drehbar angetrieben durch einen Motor 31, der am äußeren Ende untergebracht ist. Die zweite Abziehvorrichtung bewegt einen Diamanten 32 in einem Bogen um eine Scheibe und erzeugt eine ringförmige Oberfläche. Eine solche Abziehvorrichtung ist in der gleichfalls schwebenden Patentanmeldung von Uhtenwoldt Serial Number 590.884 vom 31. Oktober 1966 dargestellt und beschrieben.

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Fig. 2 und 3 zeigen das geometrische Verhältnis zwischen den Elementen der Maschine 10. Der Werkstücksupport 12 besitzt eine Antriebsdruckrolle 33 mit einer Eindrehung 34, die eine axial verlaufende Lippe 35 einschließt, welche das Werkstück 24 erfaßt und die Drehenergie auf dieses überträgt. Die äussere Peripherie des Werkstückes liegt auf dem konventionellen Spannhalter 36. Befestigt an der Maschine neben dem Werkstücksupport ist ein Vorstoß 37 mit einem Einzelfinger. Der Schleifscheibensupport ist in Richtung der Achse des Werkstückes und der Aohse der Spindel 16 beweglich, um die Schleifscheiben und 18 in die verschiedenen Lagen zu bringen. Darüberhinaus ist eine Vorrichtung vorhanden, durch welche eine relative Seitenbewegung zwischen den Schleifscheiben 17 und 18 einerseits und dem Werkstücksupport 12, Werkstück 24, Abziehvorrichtung 14 und Abziehvorrichtung 15 andererseits zustande gebracht wird. Beispielsweise zeigt Fig. 2, daß das zweite Schleifrad 18 in einer Lage ist, um die Kugellagerbahn 33 des Werkstückes fertigzuschleifen, das beispielhaft dargestellt ist als der äußere Laufring eines Kugellagers. In dieser Bedingung liegt die Vorschleif- oder erste Schleifscheibe 13 in der Eindrehung 34. Wie aus der Zeichnung hervorgeht, besteht die erste Scheibe aus einem zentralen Teil 39 und zwei Dichtungsnutenteilen 41 und 42. In der Schraffierten Darstellung auf der rechten Seite liegt die erste Scheibe 18 so,, daß die Abziehscheibe 29 erfaßt wird, währen die zweite Scheibe den Abziehdiamanten 32 berührt.

In Fig. 3 kann man erkennen, daß das Werkstück 24 in der Dreiuhr- und Sechsuhrlage durch die Halter 36 abgestützt wird und in Lage gehalten wird durch eine Werkstückhalterung 43. Eine Ausstoßvorrichtung 44 ist vorhanden, und wirkt etwa in der Vieruhrlage zwischen den Auflagen,um das Werkstück aus der Halterung nach Beendigung des Schleifvorganges zu entfernen. Geeignete Stellvorrichtung lokalisieren das Werkstück

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in dem richtigen exzentrischen Verhältnis zur Druckrolle 33 damit das Werkstück fest irxüen Halterungen in der üblichen Weise während des Schleifens angetrieben wird.

Fig. 4 zeigt den Zyklus der Relativbewegung zwischen der Spindel 16 und deren Schleifscheiben 17 und 18 einerseits und dem ~,7erkstück, Werkstücksupport und Abziehvorrichtungen andererseits, "tfenn die Schleifscheiben zurückgefahren sind zur äußersten rechten und äußersten Vorwärtslage, liegen sie in Punkt A. Der Schleifscheibensupport bewegt sich in axialer Richtung auf das Werkstück, um eine Distanz, die dem extremen Hub eines Zylinders (lange Einstellung) entspricht zu einem Punkt B. An diesem Punkt liegt der zentrale Teil 39 der Scheibe 17 in einer Ebene mit der Kugellagernute 38 des Werkstückes. Der Schleifscheibensupport wird zur Seite gefahren, um das Einstechschleifen durchzuführen. Der erste Teil des Quervorschubs (zu Punkt C) findet statt bei hoher Gesclwindigkeit mit einem hydraulischen Niedrigdruck in dem Quervorschubzylinder, wobei bei der Bewegung keine Drossel Verwendung findet . Die zweite Stufe des Quervorschubs von Punkt C zu Punkt D erfolgt bei niedrigerer Kraft mit einer Drossel und schließlich der Vorschub von Punkt D bis Punkt E mit hoher Kraft, gefolgt von einem Schleifen ohne Funken am Punkt F. Zur gleichen Zeit, in der die Kugellagernute 38 vorgeschliffen wird, erzeugen die Dichtungsnutenscheiben die Dichtungsnuten 45 und

46. Dieses Einstechschleifen an den Dichtungsnuten ist ausreichend genau in Größe und Geometrie und in der Glätte der Fertigbearbeitung, um den für solche Nuten erforderlichen Toleranzen zu eiisprechen. Der Schleifscheibensupport und die Schleifscheiben werden seitlich zurückgefahren zu Punkt G, der weiter nach vorne (in Richtung auf das Vorderteil der Maschine) liegt, und zwar um eine Distanz, die "Querrückverfahren" genannt wird. Die nächste Bewegung des Schleifscheibensupportes erfolgt axial zum Werkstück bis zu einem Punkt H.

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Die Länge dieser Bewegung wird durch einen Zylinder mit kurzer Einstellung bestimmt und die Fertigschleifscheibe 18 wird in Deckung gebracht zu der Kugellagernute. An.dieser Stelle des Zyklus liegt die Schleifscheibe 17 in der Eindrehung 34, welches die in Fig. 2 dargestellte Bedingung ist. Die Schleifscheibe wird dann mit geringer Kraft seitlich zu dem Punkt I bewegt und dann mit hoher Kraft zu dem Punkt J, gefolgt von einem Schleifen ohne Funken am Punkt K. Damit ist der Fertigschliff der Kugellagerbahn oder Nute beendet. Die Schleif-Scheibe wird seitlich zu dem Punkt L zurückgefahren und&ann

axial wieder zu dem Punkt A. Die Bewegung von dem Punkt L zum ™ Punkt A stellt die Summe der Extrembewegurigen dar, die von

den.zwei Zylindern erzeugt wird, das heißt lange Einstellung plus kurze Einstellung.

Am Punkt A werden die Schleifscheiben abgezogen. Da die

Schleifscheiben 17 und 13 beträchtlich auseinander liegen, können die Abziehvorrichtungen 14 und 15 an ihren Schleifscheiben 17 und 18 jeweils arbeiten, ohne daß der Schleifscheibensupport axial verfahren wird. Zunächst schwenkt die Abziehvorrichtung 14 um ihren Zapfen 28 durch die Einschaltung des Betätigers 30 und bringt die Abziehscheibe 29 herabin Berührung mit der Scheibe 17, wobei gleichzeitig ein Kühlfc mittel unter hohem Druck aufgebracht wird. Die Abziehscheibe

wird in einer ersten Richtung durch ihren Motor 31 gedreht und die Scheibe 17 wird mit ihrer normal hohen Geschwindigkeit in der entgegengesetzten Richtung,gedreht. Die relative Oberflächengeschwindigkeit zwischen den beiden Scheiben bewirkt die Wiederherstellung der Form und Schärfe des zentralen Teile! 39 der Scheibe 17 sowie der Dichtungsnutenscheiben 41 und Nach diesem Abziehvorgang wird die Abziehvorrichtung 1 5 herab' geschwenkt, um den Diamanten 32 in Betriebslage zu der Fertigschleifscheibe 18 zu bringen. Der Diamant wird in einem Bogen \im die Schleifscheibe geführt und erzeugt die gewünschte Geometrie und !'Wiederherstellung der Schärfe. Gewöhnlich ist

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die gewünschte Form ein Hing von kreisförmigem Querschnitt und zu diesem Zwecke wird der Diamant durch einen Kreisförmigen Bogen in einer Ebene bewegt, die durch die Achse der Spimdel verläuft. Normalerweise findet das Wechseln der Werkstücke statt, während dieses Abziehens, so daß der effektive Schleifbetrieb den größtmöglichen Teil des Maschinenzyklus einnimmt.

Fig. 5 zeigt in perspektivischer Darstellung einen typischen Satz von Werkzeugen zur Herstellung der Kugellagerbahn 38 und der Dichtungsnuten für ein Werkstück 24 in der Art einer äußeren Lagerlauffläche. Die Schleifscheibe 17 Jst auf ihrer eigenen Spindel 18 befestigt zusammen mit der Fertigschleifscheibe 13. Die Schleifscheibe 17 hat einen ringförmigen zentralen Teil 39 auf den Dichtungsnutenteilen 41 und 42. Die spezielle Abziehschleifscheibe 29 hat eine äußere Peripherie, die genau geformt ist, um die Geometrie und Schärfe der Schleifscheibe 17 wieder herzustellen. Diese Abziehschleifscheibe besteht aus einer Einbettung (möglicherweise aus gesintertem Kupferpulver), in dem eine große Anzahl von Diamanten eingebettet sind. Sie bildet eine praktisch unzerstörbare Oberfläche, die ihre geometrische Form und ihre Fähigkeit erhält, die geformte Oberfläche der Schleifscheibe über eine beträchtliche Zeitdauer hinweg genau abzuziehen (oder zu bearbeiten). Selbstverständlich können geringfügigere Anderungen in Form und Konstruktion der Erfindung erfolgen, ohne daß damit von der wesentlichen erfinderischen Idee abgewichen wird. Die Erfindung soll jedoch nicht auf die genau hierin dargestellte und beschriebene Form beschränkt werden, sondern alles das, was bei richtiger Betrachtungsweise in den beanspruchten ilahmen fällt, soll eingeschlossen werden.

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Claims

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Patentansprüche

l.lEine Schleifmaschine mit einem Ferkstücksupport zum V_/ Halten und Drehen eines Werkstückes, das einen Teil

besitzt, der mit einer Rotationsfläche bestimmter Umrißform ausgebildet werden soll, einen Schleifscheibensupport W 5 zum Halten und Drehen einer Schleifscheibe, die eine Oberfläche der gleichen irregulären Form besitzt und einer Vorschubvorrichtung zur Bewegung des Werkstücksupportes und des Schleifscheibensupportes relativ zueinander, um die Schleifscheibe in das Werkstück zum Einstechschleifen mit einer vorbestimmten kontrollierten Kraft einzuführen,

dadurch gekennzeichnet ,

daß eine Abziehvorrichtung vorhanden ist, die eine Betriebsoberfläche der gleichen irregulären Form besitzt und die neben dem Werkstücksupport und Schleifscheibensupport angeordnet ist und eine Vorrichtung vorhanden ist, durch welche die Schleifscheibe der Abziehvorrichtung zu-

W geführt wird, um bei der Schleifscheibe genau die genann

te irreguläre Form nach deiu genannten Einstechschleifen wieder herzustellen.

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2. Eine Schleifmaschine gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß der Schleifscheibensupport eine SpindeVbesitzt, auf der die genannte Schleifscheibe befestigt ist, wobei die Scheibe aus einer Vielzahl von Einzelscheiben besteht,

die dicht zueinander befestigt sind, unter Einschluß einer großen Scheibe für ringförmige Kugellagerbahnen zwischen zwei dünnen Scheiben für Dichtungsnuten.
3. Eine Schleifmaschine gemäß Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, |

daß der Schleifscheibensupport die erste vorgenannten Schleifscheibe und eine zweite Schleifscheibe trägt, wobei die zwei Scheiben in axialer Richtung voneinander getrennt liegen und wobei eine zweite Abziehvorrichtung in axialer Richtung getrennt von der ersten vorgenannten Abziehvorrichtung zum Abziehen der zweiten Schleifscheibe vorhanden ist.
4. Eine Schleifmaschine gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,

daß die Oberfläche der zweiten Schleifscheibe einen speziellen Teil der Oberfläche der ersten Schleifscheibe genau nachgeformt ist, wobei dieser Teil mit einer besseren Qualität als der Restteil fertigbearbeitet werden soll.
5. Eine Schleifmaschine gemäß Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet,

daß die erste Abziehvorrichtung mit einer Scheibe versehen ist, welche die genannte Rotationsoberfläche irregulärer Form aufweist, wobei die Scheibe um die größere Achse der Rotationsoberflache gedreht wird und wobei die Ccheibe aus ^O einer Einbettung besteht, in welcher eine Anzahl von Dia- roton eingebettet sind. _eomo/1„_B2

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6. Eine Schleifmaschine gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,

daß die Oberfläche des fertigzubearbeitenden Werkstückes eine Innenrotationsoberflache ist, der Werkstücksupport mit einer Druckrolle versehen ist, die eine radiale Oberfläche des Werkstückes zum Antrieb des selben berührt, die Spindeln nur an einem Ende durch den Spindelsupport abgestützt -wird und die Druckrolle mit einer großen axialen Eindrehung vorsehen ist, die eines der Schleifscheiben aufnimmt, während die andere am Werkstück tätig ist.
7. Eine Schleifmaschine gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet ,

daß die zweite Schleifscheibe auf der Spindel dichter zum Schleifscheibensupport angebracht ist, als die erste Schleifscheibe und die genannte erste Schleifscheibe gelegentlich in der Eindrehung in der Druckrolle ruht.
8. Eine Schleifmaschine geiaäß Anspruch 7, dadurch, gekennzeichnet ,

daß die genannte zweite Abziehvorrichtung eine Radiusab-

fc 20 ziehvorrichtung ist und die zwei Abziehvorrichtungen nebeneinander befestigt sind und individuell rückfahrbar sind aus der Bahn der Longitudinal-Bewegung der Schleifscheiben.
9. Eine Schleifmaschine geraäß Anspruch Q,

d adurch gekennzeichnet,

daß ein wesentlicher Teil der ersten Schleifscheibe einen

Teil eines Ringes von kreisförmigem Querschnitt für das Vorformen einer Kugellagerbahn auf einem Kugellagerlaufring darstellt und die zweite Schleifscheibe die gleiche Form für das Fertigbearbeiten der Kugellagerbahn aufweist.

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