DE2207308A1 - Verfahren zur herstellung von waelzlagergehaeusen - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von Wälz lagergehäusen Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Wälzlagergehäusen bestehend aus Wälziagerringen bzw. -scheiben, sowie die gemäB dem Verfahren hergestellten Wälzlagerringe bzw. -scheiben.
• Ein Wälzlager besteht aus Ringen, nämlich dem Außenring und dem Innenring, oder - bei Axiallagern - aus Scheiben. Die Ringe bzw. Scheiben weisen sickenförmige Rollbahnen auf, zwischen denen die Wälzkörper abrollen. Die Wälzkörper sind meist in einem käfig gefaßt, um u.a. eine gegenseitige Berührung zu verhindern.
• Es ist bekannt, die Ringe oder Scneiben von \i(älzlagern aus entsprechend geformten Rohlingen mittels spanabhebender Formung, d.h, insbesondere durch Drehen, in die für die Wälzlager geförderte Form zu bringen. Da bei "wälzlagern hohe Drücke und Belastungen zwischen den Wälzkörpern und den Wälziagerringen auftreten, werden an die Oberflächenbeschaffenheit und Rundlaufgenauigkeit der Ringe hone Anforderungen gestellt.
• Pür viele Verwendungszwecke ist es außerdem notwendig, an den Wälzlagerringen oder -scheiben Flansche an.
• zubringen, die meist aus Blech hergestellt sind, um die Ringe mit kaschinenteilen verbinden zu können.
• Die Herstellung der Wälzlagerringe oder -scheiben nach dem bekannten Verfahren ist relativ kostenaufwendig. Das Ausgangsmaterial, Rundstahl von bestimmten Abmessungen, muß überdies für jede gewünschte Lager.
• form gesondert ausgewählt werden. Durch die Lagerhaltung des Rohmaterials verteuert sich die Herstellung der Wälzlagerringe.
• Um diesen Nachteilen bei der Fertigung von Wälzlagerringen abzuhelfen, stellen sich demnach die ufgaben, das Herstellungsverfanren kostengünstiger zu zu gestalten, die Lagerhaltung des Rohmateriale zu vereinfachen, indem als Ausgangsmaterial kein Stangenmaterial, sondern Stahlblech verwendet wird, und schließlich, das erforderliche Anbringen von Flanschen an den Wälzlagerringen zu erleichtern, die Lagerteile mit hoher Rundlaufgenauigkeit herzustellen, höchste Oberflächengüte zu erzielen und die Kugellaufbahnoberfläche verschleißmindernd zu verdiohten.
• Diese Aufgaben werden durch ein Verfahren zur Herstellung von Walzlagerringen bzw. -scheiben gelöst, das im wesentlichen durch zwei Verfahrensschritte gekennzeichnet ist, nämlich durch die Herstellung eines radialsymmetrischen Ausgangskörpers aus Blech, und die spanlose Formung des Ausgangskörpers zu einem Wälzlagerring oder einer Wälzlagerscbeibe.
• Wie anhand der Ausfiihrungsarten des genannten Verfahrens beschrieben werden wird, läßt sich ein Ausgangskörper entweder in einer Zylinder- oder in einer Scheibenform verwenden. Beide Ausgangsformen sind leicht aus Blech herzustellen, das überall verfügbar ist. Durch spanloe Formung des Ausgangskörpers können auf relativ einfacnen kaseninen, deren Werkzeuge leicht ausgewechselt und jeweils an neue Wälzlagerformen angepaßt werden können, Ringe oder Scheiben hergestellt werden. Je nach wunsch kann bei der spanlosen Formung auch ein Wälzlagerring in einem Stück mit Flansch geformt werden.
• Je nach den Erfordernissen können verschiedene Ausführungsarten des allgemein beschriebenen Verfahrens verwendet werden. Es sei darauf hingewiesen, daß sich das vorliegende Verfahren vor allen Dingen dazu eignet, Wälzlager geringer Belastung mit großen Durchmessern herzustellen. Dadurch, daß ein Befestigungsflanscn direkt in einem stück zusammen mit dem Wälzlagerring hergestellt ist, können diese beiden Teile, die bisher getrennt hergestellt und montiert wurden, zusammen billiger hergestellt werden als bei den bekannten Wälzlagern. berdies ist nicht nur die Hersbilung einfacher, sondern auch die ontage an dem betreffenden Werkstück.
• Als besonders einfache möglichkeit zur Durchführung des Verfahrens wird vorgeschlagen, daß zunächst aus dem Ausgangsmaterial, vorzugsweise Stahlblech, ein flacher, radialsymmetrischer Blechring in Form einer durchlochten Scheibe hergestellt wird (Ausgangskörper).
• Dieser wird in der vor ein Drückfutter gespannt, welches entsprechend der gewünschten Form profiliert ist, wobei ein Teil des Becnrings übersteht. Der überstehende Teil des blechring wird auf das Profil des Drückfutters gedrückt. Beispielsweise weist das Drückfutter eine iiut auf, in die das Blech zu einer Sicke eingedrückt wird. Der nicht überstehende Teil des Blechrings kann entweder abgenommen werden, oder, was besonders vorteilhaft ist, gleich als Befestigungsflansch verwendet werden.
• Eine zweite ittöglichkeit, einen Wälzlagerring spanlos zu formen, geht von einem im wesentlichen zylinderförmigen Blecnring aus, der aus Blech gezogen ist.
• Dieser Blechring kann bereits einen Befestigungsflansch aufweisen oder mit glatten Rändern versehen sein.
• Der Blechring wird auf oder in ein Drückfutter eingespannt, wobei das Futter entsprechend der gewunschten Form profiliert ist. in den blechring wird mittels einer Drück- oder Einziehrolle eine Sicke als Rollbahn für die Wälzkörper eingearbeitet. Bei dieser 10glichkeit der Formung ist vorteilhaft, daß relativ breite Milzlagerringe hergestellt werden können und daß die Beanspruenung des blechs nicht so groß ist wie bei der ersten iviög lichkeit, da kein winkel von 900 gebogen zu werden braucht.
• Schließlich erscheint noch eine dritte Verfahrensmöglichkeit vorteilhaft, bei der nicht von einem gezogenen Blechring ausgegangen wird, sondern bei der ein zylinderförmiger Ring aus einem rechteckigem Blechstück hergestellt wird, beispielsweise durch Rundbiegen, Schweißen an den Stoßstellen und anschließende ufweiten. Der zylinderförmige Blechring wird in oder auf ein Drückfutter gespannt und dann ähnlich. wie bei der zweiten Au£führungsmöglichkeit mit einer eingedrückten oder eingezogenen Sicke als Rollbahn für die Wälzkörper versehen. Außerdem kann im letzten Fall ein Flansch aus dem material des ringes ausgeformt werden.
• Trotz der Herstellung aus einem relativ billigen Ausgangsmaterial können die erforderlichen Belastungen für Wälzlager erreicht werden, da durch starke Zustellung des Drückwerkzeugs während der Bewegung über den Ausgangskörper zusätzliches material in den Bereich der Sicke gebracht und eine Ausdünnung des Materials in diesem Bereich vermieden wird. Durch die hohen Umformkräfte wird im Bereich der Sicke die Oberfläche wesentlicn verdichtet und es werden vorzugsweise für leichte und normale Beanspruchung Wälziagerringe mit exaktem rundlauf, glatter Lauffläche und geringen Durchmessertoleranzen erreicht. Diese zuletzt genannten Sigenschaften können noch verbessert werden, wenn zusätzlich als letzter Verfahrensschritt der geformte Wälziagerring bzw.
• die Wälzlagerscheibe auf der die Wälzkörper tragenden Seite mit einer Profilierrolle überfahren wird. Derartig hergestellte Wälziagerringe stehen in Bezug auf Maßgenauigkeit und Lebensdauer entsprecnenden, die in spanabhebender Formung hergestellt wurden, in nichX nach.
• Im Vergleich zu diesen lassen sie sich jedoch mit geringe Werkzeug- und íaseninenaufwand herstellen, wobei sich diese wirtschaftlichen Uberlegungen insbesondere bei kleinen Serien, die fisr gröbere srälzlagerabmessunGen hufi sind, günstig auwirken.
• Das Verfahren in einen Ausführungsmöglichkeiten läßt sich im wesentlichen auf bekannten Drückmaschinen durchführen. nine besonders exakte und wirtschaftliche Fertigung ist darüber hinaus auf einer Drückmaschine gegeben, die mit einer Drückrolle versehen ist, die einen Quersennitt hat, der senkrecht zu ihrer Achse außen verjüngt ist und deren Außenrand der Form der einzuziehenden Sicke angepaßt ist, d.h. deren Krämmungshalbmesser gleich oder etwas kleiner als der Krümmungshalbmesser der Sicke ist. Die Beziehung zwischen der Form aer Druckrolle und der Form der Sicke ist aus der Zeichnung ersichtlich, auf die ausdrücklich verwiesen wird.
• ber nach dem Verfahren hergestellte Wälzlagerring ist an folgenden merkmalen erken¢bar: a) nahtlos und spanlos geformter Blechkörper, b) eine verdichtete Oberfläche im Bereich der rollbahnen, auf denen die Wälzkörper abrollen.
• Schließlich wird noch für einen fiälzlagerring bzw. eine Wälzlagerscheibe Schutz begehrt, bei der der vorhandene seitliche Flansch und der eigentliche Ring aus einem Stück bestehen.
• Die Verfahrensscilritte, die Vorrichtung und das Produkt werden anhand der zeichnung beschrieben. Die Figuren zeigen: Fig. 1 einen Schnitt durch ein Wälzlager; Fig. 2 einen vor ein Drückfutter gespannten Wälzlagerinnenring bei der Herstellung; Fig. 3 ein in ein Drückfutter gespannten Wälzlageraußenring bei der derstellung und Fig. 4 schnitte durch einen Wälzlagerring in verschiedenen Phasen seiner Herstellung.
• Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch ein Wälzlager, welches aus einem Außenring 1 und einem Innenring 2 besteht, zwischen denen in einem Käfig 3 gefaßte Wälzkörper 4 abrollbar eingesetzt sind. Außenring 1 und Innenring 2 sind mit abstehenden Flanschen 5 und 6 versehen, die -nur allgemein angedeutet - mit weiteren lvlaschinenelementen verbindbar sind. Die Ringe 1 und 2 haben in dem Bereich, auf dem die Wälzkörper 4 ablaufen, eine Sicke 7 bzw. 8 ausgeformt, die torusförmig um den g;mten Umkreis des Ringes herumläuft. Im Bereich der Sicke 7, 8 ist die Oberfläche des Ringes verdichtet, was durch ein im weiteren beschriebenes Verfahren erfolgt.Die Herstellung der in der Fig. 1 dargestellten Ringe erfolgt in Drückverfahren, die anhand der Fig. 2 bis 4 erläutert werden.
• i. 2 zeigt ein Drückfutter 10 einer Druckmaschine (nicht dargestellt) mit einern KeAtstodk 11, der sich gegen die Stirnseite des Drückfutters 10 anlegt. Zwischen Reitstock 11 und Drückfutter 10 wird zu Beginn des rbei,svorganges ein Ausgangskörper 12 (Ereisr ng) aus Blech eingelegt und zentriert, der die Form einer scheibe mit einer großen mittelöffnung hat. Beim Einklemmen zwischen Drückfutter und Reitstock steht ein Teil 15 des Ausgangskörpers über; ein Teil 5. , der später den Flansch des Walzlagerringes bilden wird, ist zwischen Drückfutter und Reitstock eingeklemmt. Eine besonders ausgeformte Drückrolle 15, die gegenüber der Achse des Drückfutters schräg gestellt sein kann, überfährt nun in mehreren @rbeitsgängen den überstehenden Teil 13 des Ausgangskörpers 12 und formt diesen in mehreren Phasen (siehe Oberteil der Fig. 2), so daß ein rechter Winkel zwischen dem eingeklemmten Teil 5 und dem überstehenden Teil 13 gebildet wird! Der Teil 13 paßt sich der vorgegeben en Profilierung des Druckfutters an.
• Dabei ist durch die Verjüngung des zur Achse senkrechten Quersennittes der Drückrolle 15 und durch die in ihrem Krümmungshalbmesser an den Krümmungshalbmesser der zu formenden Sicke 7 angepaßte Begrenzungsfläche eine besonders gute ölichkeit geschaffen, eine Sicke über die gesamte Vertiefungsfläche mit nochwertigen Ob erflächeneigenschaften herzustellen. Wird die Drückrolle vorzugsweise am Ende der Formung - mit starker Zustellung gegen das zu formende Blech des Ausgangskörpers gedrückt, so kann in den Bereich der Sicke zu sätzliches Material aus dem Wandbereich des Ringes gebracht werden, wodurch verhindert wird, daß im Bereich der Sicke beim Ausformen derselben das Blech des Ausgangskörpers verdünnt wird. Im Gegenteil wird durch diese besonderen Drückvorgänge erreicht, daß im Bereich der Sicke eine verstärkte Oberflächenverdichtung eintritt, wodurch ersichtlicherweise die Laufgüte und Lebensdauer de.s Wälzlagers erhöht wird.
• Um die dem Verschleiß ausgesetzten Teile des Drückfutters rasch ersetzen und die geformten Ringe leicht entnehmen zu können, ist dieses im Bereich der Biege- und Verdünnungs stellen mit Teilfuttersegmenten 18 ausgestattet. Da das Drückfutter im Bereich der Hinterschneidung als Teilfutter ausgeführt ist, verbleiben die Segmente nach dem Abnehmen des Werkstücks im Werkstück und werden anschließend herausgenommen.
• In Fig. 3 ist ebenfalls ein Drückfutter mit Werkstück dargestellt. Im Gegensatz zum Futter 1U (Fig. 2) handelt es sich hier um ein sog. Innenfutter 24. Der kreisrlngsförmige Ausgangskörper 12 wird gegen eine als Bajonettscüeibe ausgebildete Gegenscheibe 20 gedrückt. Der Andruck geschieht durch eine in der Hohlwelle des Futters 24 laufende Spannvorrichtung 21 und über einen Umformung 22 mit anliegende Teilfuttersegmenten 23. Die vorbeschriebenen Teile werden im Innenfutter 24 gehalten.
• Die Druckrolle 15 fährt in den Hohlraum des Futters 24 ein und formt den überstehenden Teil des Ausgangskörpers 12 in mehreren Phasen (s. unteren Teil der Fig. 3). Anschiieend wird in die so gebildete Ronde die Sicke 7 durch einen Aufweitprozeß mithilfe der Druckrolle 10 eingedrückt. Durch starke Umstellung wird bei dem Verfahren, das anhand der Fig. 2 beschrieben wurde, zusätzliches Material in den Bereich der Sicke gebracht und dadurch deren Oberfläche verdichtet und verhärtet. Der Teil 5, der im Futter eingeklemmt ist, bildet nach Fertigstellung wiederum den Flansch 5.
• Zwei weitere Möglichkeiten der spanlosen Formung von Wälzlagerringen sollen anhand der Fig. 4 erläutert werden. Fig. 4 zeigt in skizzenhafter Form die Herstellung eines Wälzlagerringes. Ausgegangen wird bei dieser Verfahrensausgestaltung von einem rechteckigerl Blechstück, das zu einem Zylinder 30 geformt wird (Fig. 4.1) und an den aufeinanderstoßenden Rändern geschweißt wird (Schweißnaht 31). Fig. 4.2 zeigt den Zylinder im Querschnitt, der auf ein Drückfutter aufgespannt wird. Anschließend werden die Handteile 32 nach außen umgebogen und ergeben einen Flansch 5 (Fig. 4.3). Mit einer Drückrolle, ähnlich wie in den htig. 2 und 3, wird dann im Laufbereich des Rings eine Sicke 7 eingezogen, so daß schließlich ein Wälzlagerring ähnlich wie der in Fig. 2 oder 3 dargestellte entstanden ist.
• Bei einer weiteren möglichkeit der spanlosen Formung wird von einem gezogenen zylinderförmigen Körper 40 ausgegangen, der etwa die Porm des Körpers der Fig. 4.3 hat, d.h. den Flansch von dem Ziehprozeß her schon aufweist. Im Unterschied zum Körper des vorher beschriebenen Verfahrens besitz#er keine Schweißnaht. Auch dieser Körper kann auf ein Drückfutter aufgespannt und mit den für den Wälzlagerring erforderlichen zecken 7 ausgestattet werden.
• boll eine besonders hohe iiundl. uufgenauigke it und Oberflächengüte erreicht werden, so werden bei allen drei Verfahrensmöglichkeiten die Wälzlagerringe in den Bereichen der Abrollfläche noch einmal mit einer Profilierrolle überfanren, mit der die Oberflache und iundlaufgenauigkeit noch einmal verbessert wird.
• Schließlich sei noch erwähnt, daß die Ausgangsringrohlinge auch durch einen Preßprozeß hergestellt werden können. Allerdings sind bei einer Herstellung auf einer Presse nicht die Toleranzen erreichbar, wie sie beim Ziehen erreicht werden können.

Claims (9)

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Verfahren zur Herstellung von Wälzlagerringen bzw.

-scheiben, gekennzeichnet durch Herstellung eines radialsymmetrischen ;susgangskörpers (12) aus blech, spanlose Formung des Ausgangskörpers zu einem Wälzlagerring (1,2) oder einer Wälzlagerscheibe durch Drücken.

2, Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch a) Herstellung einer radialsymmetrischen Blechringscheibe in Form einer durchlochten Scheibe, b) Einspannen der Scheibe in oder vor ein Drückfutter (10), das entsprechend der gewünschten Form profiliert ist, wobei ein Teil (13) des Blechrings übersteht, c) Drücken des überstehenden Teils (13) auf das Profil des Drückfutters und d) einziehen der umlaufenden Sicke (7).

3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch a) Ziehen oder fressen eines im wesentlichen æylinderfcrmigeri Blecnrings (40), b) Aufspannen in oder auf ein Drückfutter, wobei vorzugsweise ein Teil des Blechrings @bersteht, c) Drücken bzw.

Einzienen eines Flansches (5) und/oder einer Sicke (7) aus dem @aterial des Ringes.

5, Verfahren nach Anseruch 1 und 2 oder 3 oder 4, gekennzeichnet durch Einziehen einer Sicke (7), wobei durch starke Zustellung des Drückwerkzeugs (15) während seiner Bewegung zusätzliches Material in den Bereich der Sicke gebracht wird.

6. Verfahren nacii einen der vorhergehenden ansprüche, dadurch gekennzeichnet, d zusätzlich als letzter Verfanrenssenritt der geformte Wälzlagerring bzw. die Wälzlagerscheibe auf der die Wälzkörper tragenden weite mit einer Profilierrolle überfahren wird.

7. Vorrichtung zur burchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet durch eine Druckrolle (15), deren Querschnitt senkrecht zu ihrer Achse nach außen verjüngt ist und deren Außenrand der Form der einzuziehenden sicke angepaßt ist.

8. Wälzlagerring oder -scheibe, hergestellt nach dem Verfahren gemäß den Ansprüchen 2 oder 3, erkennbar an folgenden @erkmalen: a) nahtlos und spanlos geformter Blechkörper, t) verdichtete Oberflache im Bereich der Rollbahnen, auf denen die Wälzkörper abrollen.

9. Wälzlagerring oder -scheibe nach Anspruch 8 mit seitlichem Flanscn, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Flansch (5) und eigentlicher Ring aus einem ttück bestehen.