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Fertigungsverfahren für Ringe von Wälzlagern Die Fertigung von Wälzlagerringen
durch Pressen aus Flachstahl bringt den bisher üblichen Fertigungsmethoden den Vorteil
eines hohen Durchverformungsgrades. Bekannt und angewandt wird bisher die Erzeugung
von Platinen aus kleineren, schnell sich abkühlenden Rohblbcken, so daß die Einschlüsse
gleichmäßig verteilt im ganzen Querschnitt verbleibend Nach dem Umschmieden wird
das Halbzeug allseitig bearbeitet, wodurch die zumeist an der Oberflache sich befindenden
Sandeinschlüsse beseitigt werden.
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Eines der bisher bekannten Fertigungsverfahren von Ringen aus Platinen
beruht auf dem Ausstanzen von Kreisringen und auf deren nachfolgenden Ziehen zu
einer zylinderförmigen Gestaltung, Die Platinendicke gleicht bei diesem Fertigungsverfahren
der Wanddicke des fertigen Ringes einschließlich der erforderlichen Zugaben0 Dieses
Fertigungsverfahren gestattet es nicht, aus einer Platine den AuBen- und auch den
Innenring eines und desselben Lager-Typenmaßes zu pressen, wodurch die
Ausnutzung
des Metalles erniedrigt wird. Durch eine Kombinierung von zwei Ringen von verschiedenen
Typenmaßen würde die Ausnutzung des Metalles erhöht werden, sie ist aber wegen der
unterschiedlichen geforderten Mengen der einzelnen Lagertypen und der erschwerten
Produktionsorganisation nicht immer möglich Eine weitere bekannte Methode beruht
auf dem Schmieden von turmartigen Schmiedestücken aus Platinen einer wesentlich
größeren Dicke als die Wanddicke des fertigen Ringes beträgt. Diese Methode ermöglicht
die Erzeugung von beiden Ringen für e i n Lagertyp aus e i e e r Platine, jedoch
weist sie eine Reihe von Nachteilen auf0 Sie ist anspruchsvoll hinsichtlich der
Gesenke, die zufolge einer Umgruppierung des Materials bei hohen Temperaturen einem
hohen Verschleiß unterliegen. Die Verformungsarbeiten der Maschine muß viel starker
sein, Bei Anwendung von Platinen aus mittelgroßen und großen Rohblöcken, die erhöhte
Homogenität und Reinheit in den Randschichten und einen minder qualitativen, in
der Mitte eingeschlossenen Teil aufweisen, gelangt dieser minder qualitativere Teil
auf die Umlaufbahn (Arbeitsfläche) der Ringe.
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Eine wesentliche Guteverbesserung bei einer gleichzeitigen Erhöhung
der Metallausnutzung erhalt man durch ein neues Fertigungsverfahren der Wdlzlagerringe
aus Platinen, insbesondere aus Platinen, die aus Rohblöcken eines mittleren und
großen Gewichtes, bis zu einigen Tonnen, gewalzt wurden, bei denen der minder qualitative
Teil in der Mitte eingeschlossen ist, und die Oberflache des Rohblockes und auch
der Platine aus einem sehr reinen und homogenen Metall gebildet ist0 Diese werden
dann weiter so verformt, daß der weniger qualitative Teil in der Mitte der Wertigen
Ringe eingeschlossen bleibt.
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Das Wesentliche der neuen Metbode beruht darauf, daß aus dem Flachstahl
einer größeren Dicke als die Dicke des fertigen Ringes einschließlich der Materialzugabe
zur Bearbeitung ist, die konzentrischen Kreisringe gestanzt werden und diese bei
gleichzeitiger Dickenabnahme radial so gearbeitet werden, daß beim äußeren Kreisring
der Innendurchmesser verkleinert und beim inneren Kreisring der Außendurchmesser
vergrößert wird. Dieses Strecken bzw. Prägen wird so durchgefUhrt, daß der ausgestanzte
Kreisring in eine Matrize eingelegt wird, deren Aushöhlung der erforderlichen Endform
des Kreisringes entspricht, worauf durch den Druck des Preßbaren die Dicke des ursprUnglichen
Kreisringes vermindert und sein Außendurchmesser verkleinert wird0 Auf eine ähnliche
Weise kann der Mittelteil-Abfall zur Erzeugung von Preßlingen eines kleineren Durchmessers
und einer kleineren Wanddicke ausgenutzt werden0 FUr eine weitere Metallausnutzung
kann der äußere Umfang des größeren Kreisringes eine achteckige Form haben, da diese
bei der Verformung auf eine kreisrunde Form Ubergeleitet wird. Die erzeugten Ringe
können dann auf eine bekannte Weise so umgeformt erden, daß deren Profil an einem
geeig-0 neten Dorn um 90 gedreht werden. Hierbei ist es entsprechend einem weiteren
Kennzeichen der Erfindung vorteilhaft, daß beim Prägen (Strecken) vor dem Umdrehen
des Profile um 900 dem Kreisring eine solche Form gegeben wird, die das nachfolgende
Drehen erleichtert, daß er zO Bo am Innendurchmesser eine größere Höhe hat als am
Außendurchmesser, so daß beim Umdrehen des Profils, bei dem der Innendurchmesser
wesentlich vergrößert wird, das Material keine so große Umgruppierung erfährt.
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An Walzlagerringen mit einer ausgedrehten Laufrille fUr die Wdizkörperchen
kann diese Laufrille, insbesondere wenn sie tiefer ist,
bis in den
minderqualitativen Mittelteil eingreifen. Erfindungsgemäß wird deshalb der Vorschlag
gemacht, daß vor dem Umdrehen des 0 Profils um 90 in den Ring die Laufrille fUr
die Wdlzlagerkörper chen vorgepreßt wird. Dadurch wird eine günstige Einlagerung
des minder qualitativen Mittelteiles in allen Ringen, ohne RUcksicht auf die Rillentiefe
erzielt und die Güte der Erzeugnisse wesentlich erhöht, Bei den Walzlagern mit Kreisringen,
die entsprechend diesem Verfahren erzeugt wurden, wird ihre dynamische Tragfähigkeit
und Lebensdauer durchwegs erhöht. Durch die Maßübereinstimmung der Preßlinge und
fertigen Ringe werden die Bearbeitungszugaben herabgesetzt und die Metallausnutzung
gesteigert. Die Bearbeitungskosten werden wesentlich gesenkt, Beim beschriebenen
Fertigungsverfahren der Ringe betrugt die Ausnutzung des Flachmaterials unter Voraussetzung
der gleichzeitigen Ausnutzung des Mittelteil-Abfalls etwa 60%o FUr eine weitere
Metallausnutzung um etwa 10 % kann der äußere Umfang des Kreisringes, wie schon
erwähnt, eine achteckige Form haben, da diese bei der Umformung vor dem Biegen auf
eine Kreisform Ubergeleitet wird. Diese Technologie ist aber an die Einhaltung der
engen Toleranzen der Flachstahlbreite gebundene Die Flachstahl-Maßtoleranzen werden
bei dieser Methode der Vorbereitung des Kreisringes in die erhöhten Bearbeitungszugaben
projiziert.
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Es wurde festgestellt, daß diese Mangel beseitigt werden können, die
Metallausnutzung durchwegs gesteigert und zugleich die Genauigkeit der Preßlinge
erhöht und die Anzahl der spanabhebenden Operationen dadurch herabgesetzt werden
kann, daß der Flach stahl in Quadrate geteilt wird, deren Diagonale im wesentliche
dem Außendurchmesser des
gemeinsamen Kreisringes gleicht,. und die
im Gesenk so gepreßt werden, daß die Quadrat form auf die Kreisform ubergeleitet
wird, wobei gleichzeitig die Dicke des Mittelteil-Abfalles durchschnittlich zumindest
auf ein Drittel erniedrigt wird; der MetaltUberschuß wird in den Randgrat Ubergeleitet,
der zusammen mit dem Mittelteil-Abfall abgeschnitten wird; die gemeinsamen Kreisringe
werden sodann auf die konzentrischen äußeren und inneren Kreisringe unterteilt.
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Die Ecken der erwähnten Quadrate können zum Zwecke einer leichteren
Verformung abgeschragt werden0 Durch dieses Fertigungsverfahren wird die Metallausnutzung
bei der Erzeugung von Preßlingen aus Platinen durchschnitt bis auf 90 % erhöht,
Da der Metalluberschuß, der durch die Toleranzen der Dicke und Breite der Platine
verursacht wird, bei diesem Erzeugungsverfahren in den Grat Ubergeleitet und abgeschnitten
wird, können die Kreisring-Halbfabrikate mit einer derartigen Genauigkeit gepreßt
werden, daß ein Uberwiegender Anteil der spanabhebenden Operationen bei der Herstellung
der fertigen Kreisringe wegfällt, Die parallele Richtung der Fasern mit der Kontaktflöche,
der Einschluß der minder qualitativen Mittelzone in die Mitte der Ringwandung und
der hohe Durchverformungsgrad bleiben erhalten.
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Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt
und werden im folgenden näher beschrieben0 Es zeigen: Figur 1 einen Schnitt durch
zwei konzentrische Ringe, gestanzt aus Flachstahl, Figur 2 einen Schnitt durch beide
Ringe nach dem Prägen,
Figur 3 einen Schnitt durch zwei Ringe nach
dem Prägen, bei dem gleichzeitig die Laufrille für die Wälzkörperchen vorgepreßt
wurde; am Innendurchmesser erhielten die Ringe eine größere Höhe als am Außendurchmesser,
Figur 4 einen Schnitt durch beide Ringe nabh dem Umdrehen der Profile um 900, Figur
5 und 6 den Auf- und Grundriß des Quadratausschnitts, aus de die kreisrunde Form,
wie im Schnitt in Figur 7 angedeutet, gepreßt wird0 Die Lage des minder qualitativen
Mittelteiles ist an allen Abbildungen durch zwei schwache volle Linien dargestellt.
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Als Beispiel sei das Auswalzen der Platine einer Breite von 93 mm
und einer Dicke von 9 mm aus einem Rohblock von 1,7 t und einer Abmessung von 460
mm angeführt. Aus dieser Platine werden zwei Kreisringe 1, 2 (Bild 1) eines Durchmessers
von 93/66 und 66/36 mm ausgeschnitten. Diese werden zu Kreisringen la, 2a der Durchmesser
93/57 und 73/36 mm und einer Dicke von 7 mm geformt, deren Profile dann weiter an
einem geeigneten Werkzeug um 900 gedreht (durch Pfeile angedeutet), in die Lage,
die der Figur 4 entspricht. Aus diesen Preßlingen werden Ringe zum Wälzlager des
Typenmaßes 6010 erzeugt, Bei der Erzeugung der Walzlagerringe ist es vorteilhaft,
wenn die Laufrille vor dem Drehen des Profiles um 900 vorgepreßt wird Bei der Endbearbeitung
des Ringes kann es dann nicht geschehen, daß die minder qualitative Mittelschicht
des Ringes entblößt wird0 Ein solches Beispiel zeigt Figur 3, wo die Laufrille fur
die Kugeln
vorgepreßt ist,-FUr das einreihige Kugellager des Typenmaßes
6307 ist zO B. in den Kreisring 1 b fUr den Außenring, der die Durchmesser von 84/62
mm aufweist, eine Laufrille von 4 mm Tiefe desselben Halbmessers wie der Radius
der Laufrille des Wälzlagers ist, vorgepreßt0 Mit RUcksicht auf die nachfolgende
Biegung des Kreisringprofils um 900 befindet sich die Rille nicht in der Mitte des
Kreisringes, sondern sie ist um etwa 4 mm in der Richtung nach seinem Außenrand
verschoben. Nach dem Drehen des Ring profils und der Kalibrierung wird die Rille
in die Mitte des Ringes verschoben0 Die Schicht des qualitativen Metalles1 die bei
der nachfolgenden Bearbeitung abgenommen wird, ist an der Stelle der Rille nicht
dicker als 1 mm. Aus Figur 4 ist die Form der beiden Ringe nach dem Drehen des Profils
um 900 ersichtlich. Figur 3 zeigt außerdem die vorteilhafte Gestaltung vor diesem
Drehen, wenn der Ring am Innendurchmesser eine größere Dicke als am Außendurchmesser
aufweist. Bei Drehen des Pro-0 fils um 90 muß das Material aus dem Innendurchmesser
auf den grö~ -en Durchmesser gelangen, so daß es gestreckt wird. Bei der Form entsprechend
der Figur 2 würde das Material an Innendurchmesser beim 0 Drehen, des Profils um
90 dünner werden und deshalb muß-das Material im Gesenk vom Äußeren in der Richtung
nach dem Inneren zu umgruppiert werden. Bei der Gestaltung entsprechend Figur 3
entfällt diese Material-Umgruppierung.
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Eine vollkommene Ausnutzung des Materials wird beim Vorgang nach Figur
5 bis 7 erzielt. Die Platine oder der Flachstahl wird in Quadrate 3 (Figur 5, 6)
geteilt, z. B. Lagerringe des Typenmaßes 6210 in Quadrat von 74 x 74 x 16 mm. Diese
werden im Gesenk zu gemeinsamen Kreisringen 4 (Figur 7) eines Außendurchmessers
von 105 mm, Innendurchmessers von 35 mm und einer Dicke von 11 mm gestreckt. Die
Dicke des
Mittelteil-Abfalls 6 beträgt 4 mm. Nach dem Abschneiden
des Grates 5 und dem Ausstanzen des Mittelteil-Abfalls 6 durch die Schnitte A werden
die gemeinsamen Kreisringe 7, 8 durch den Schnitt B zu Kreisringen des äußeren Ringes
eines Außendurchmessers von 105 mm, eines Innendurchmessers von 71 mm und einer
Dicke von 11 mm zur Kreisringen des inneren Ringes eines Avßendruchmessers von 71
mm, eines Innendurchmessers von 35 mm und einer Dicke von 11 mm zerschnitten.
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Diese Kreisringe werden getrennt noch weiter gestreckt (geprägt) und
deren Profile um 900 gedreht.