DE2239638B2 - Verfahren zur spanlosen Herstellung einer Kugelkalotte für ein Stützglied eines Spiralrillenlagers - Google Patents

Description

Die Frfindung betrifft ein Verfahren zur spanlosen Herstellung der Kugelkalotte eines Stützglicdes für halbkugelförmige Spiralrillenlager, die- vorwiegend axiale Kräfte, aber auch bedingt radiale Kräfte aufnehmen.

Spiralrillenlager, die eine drehende Welle mit kugeligem Wellenende und ein stillstehendes Stützglied mit einem dem kugeligen Wellenende entsprechenden Gegenglied aufweisen, sind in der Herstellung auf Grund der notwendigen hohen Oberflächengenauigkeit sehr aufwendig und dadurch mit relativ hohen Herstellungskosten verbunden, insbesondere, wenn die Herstellung zerspanend erfolgt.

Es ist in der Fachwelt bekannt (Feinwerktechnik, Ig. 59. Heft 7, 1955. S. 235/23b), durch einen Preßvorgang mittels eines halbkugeligen Werkzeugs eine kalottenförmige Vertiefung in einer massiven Matrize herzustellen. Ferner sind auch für die eingangs genannten Lager bereits Stützglieder bekannt (DT-OS

1 807 758), die aus einem dünnwandigen, schalenförmig ausgebildeten Teil bestehen, von dem das kugelige Wellcnende aufgenommen wird. Diese Stützglieder sind unter Verwendung des genannten Prinzips durch Verformen bei einem Preß- oder Prägevorgang wirtschaftlich günstig herzustellen. In allen Fällen aber ergibt sich beim Pressen oder Prägen der Nachteil, daß die Formgenauigkeit der eingepreßten Kalotte vor allem am Rand ungenau bleibt. Die eingepreßte Einsenkung weist an ihrem Rand einen Übergangsradius auf, durch den bei einer Verwendung der Kugelkalotte als Stützglied für ein Lager die Tragfähigkeit des Lagers in radialer Richtung sehr stark beeinträchtigt ist. Die wirksame Lagergleitfläche wird adurch erheblich verringert. Besonders deutlich wird dieser Nachteil bei Geräten spürbar, die mit sehr hohen Drehzahlen umlaufen. In solchen Fällen ist die radiale Führung in der Kugelkalotte unter Umständen nicht ausreichend, und es können infolgedessen erhebliche Zerstörungen durch die nicht mehr im Lager gehaltenen, schnellaufenden Geräte (z. B. Kreisel oder Zentrifugen) hervorgerufen werden.

Bei einer weiteren bekannten Ausbildung (DT-OS

2 039 352) werden durch Kugeln sphärische Aushöhlungen oder Vertiefungen in ebene Flächen eingepreßt. Nachteilig bei diesem bekannten Herstellungsverfahren ist es aber, daß für die auf einem Ring angeordneten Kugeln erst Zentriervertiefungen auf der Oberfläche der Matrize angebracht werden müssen. Durch Druck werden dann Abdrücke der Kugeln in die ebenen Flächen der Matrize eingeprägt. Abgesehen von dem Aufwand, den die notwendigen Zentriervertiefungen bedingen, ist aber auch hier das Problem der Form· genauigkeit der eingepreßten Aushöhlung nicht gelöst. Für die Lebensdauer und Leistungsfähigkeit der eingangs genannten Lager sind Toleranzgrößen zwischen den Gleitflächen von < 1 μ anzustreben, was vor allem bei Lagerabmessungen von weniger als 5 mm Durchmesser durch mechanische Bearbeitung nur sehr

ίο scnwierig zu erreichen ist.

Nach einem anderen Verfahren (DT-OS 2 131 432) werden kartenförmige Lagerschalen ebenfalls spur, los hergestellt. Hierbei wird ein sphärischer Grundkor per durch Umformen mittels Flammspritzen, Plasm.!

spritzen oder durch ein galvanisches Verfahren in;ι einem Überzug versehen. Der später abgenommene Überzug wird als Lagerschale verwendet. Es handeli sich hier um ein äußerst aufwendiges Herstellung^er fahren, bei dem außer der schon genannten Vorrich- lung für das Flammspritzen usw. auch noch eine besondere Kühlung, z. B. durch flüssige Luft oder durch Beblasen der Oberfläche durch inerte Gase, vorgesehen werden muß. Für eine brauchbare billige Massenfcrii gung ist dieses Verfahren keineswegs geeignet. In ahn

Melier Weise werden auch Lagerschalen aus Kunststoff oder anderen nichtmetallischen Werkstoffen hergestellt. Die Tragfähigkeit und Genauigkeit solcher Lagerschalen oder Stülzglieder aus nichtmetallischen Werkstoffen reicht aber nur für geringe Lagcrbeanspruchungen aus. Die Elastizität solcher nichtmetallischer Lagerwerkstoffe sowie die relativ schlechte Wärmeleitfähigkeit des Matgerials lassen nur einen begrenzten Einsatz solcher Stützkörpcr zu.

Die Erfindung geht von dem bekannten Einpressen von kugeligen oder halbkugeligen Werkzeugen in massive Körper aus, wobei die Körper aus einer aushärtbaren Legierung bestehen und eine ebene Stirnfläche aufweisen. Die Aufgabe besteht darin, die aufgezählten Nachteile der bekannten Herstellungsverfahren zu vermeiden und ein Stützglied zu schaffen, dessen eingepreßte Kugelkalotte eine hohe Formgenauigkeit und Oberflächengüte aufweist und das wcitestgehend auch radiale Kräfte aufnimmt. Eine hohe Formgenauigkeit und Oberflächengüte ist außerdordentlich wichtig für die Sicherheit und Lebensdauer von Lagern, bei denen ein kuge'iges Wellenende in einer Kugelkalotte liegt und nicht nur axiale, sondern zu einem Teil auch radiale Kräfte aufnehmen muß. Um möglichst hohe radiale Kräfte aufnehmen zu können, muß der Umschließungswinkel der Lagerkalottc um das kugelige Wcllenende möglichst groß sein, d. h., es muß angestrebt werden, daß die Kalotte formgenau praktisch bis zum Kugel-Äquator bleibt und daß am Rand der Kalotte kein schädlicher Übergangsradius auftritt.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in einem ersten Schritt eine Kugelkalolte mit gegenüber der fertigen Kugelkalotte größerem Radius etwa bis zur halben Tiefe und nahezu dem Durchmesser der fertigen Kalotte vorgepreßt und dann die Kugelkalotte auf Fertigabmessung gepreßt wird. Der Prägevorgang erfolgt also in zwei nacheinander durchzuführenden Schritten, wobei als Werkzeug Kugeln unterschiedlicher Größe verwendet werden und den Kugeln jeweils bestimmte Einpreßtiefen in den Stützkörpern des Lagers zugeordnet sind. Die Erfindung bietet erhebliche Vorteile, denn die zur Durchführung des Verfahrens erforderlichen Schritte sind einfach und leicht durchführbar, so daß ein billiges Herstcllungsver-

fahren für cine Massenfertigung gegeben is·.. Dabei ist die Kormgenauigkeil der Kalotte außerordentlich hoch. Am Rand der Kalotte ist praktisch kein Übergangsradius vorhanden, so daß die Formgenauigkeii praktisch bis zum Kugel-Äquator gewährleistet ist. Dieser scharfkantige Rand mit dem großen llmschlingungswin'i-el für das kugelige Welleneniie vergrößert die tragenden Gleitflüchen des Lagers und stellt somit sicher, daß auch relativ hohe radiale Kräfte aufgenommen werden können. Ein weiterer wesentlicher Voiteil der Erfindung liegt in der Oberflächengenauigkeii der Gleufiäcnen, die ohne weiteres < als I μ ist. Auch in einer .Serienherstellung lassen sich diese genannten Toleranzen ohne weiteres einhalten.

Ein AusFührungsbeispiel der Erfindung sei nächstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert.

F i g. 1 zeigt den ersten Schritt des Prägevorgauges für ein Stützglied mit einer konkaven Prägung;

F i g. 2 zeigt den zweiten Schritt des Prägevorganges, »ο

In F i g. I ist ein roiationssyrnmctrischer Massivkörper I und ein Prägewerkzeug 3. das zu dem ersten Schritt des Prägevorganges verwendet wird, dargestellt. In gestrichelter Linie ist die angestrebte, endgültige Kugelkalotte 6 gezeigt, wie sie nach dem zweiten as Schritt des Prägevorganges erreicht werden soll. Das Prägewerkzeug 3 hat kugelige Form mit einem Radius, der etwas größer ist als der Radius der endgültigen Kugelkalotte 6. Es wird in den rotationssymmetrischen Massivkörper 1, der aus einer aushäribaren Legierung CuBc besteht. /. B. von der ebenen Oberfläche 2 her so weit in den Massivkörper eingedrückt daß der Durchmesser am Äquator der fertigen Kugelkalotte 6 nahezu erreicht ist. Bei diesem ersten Schritt des Prägevorganges ist die Tiefe der Kugelkalotte 5 etwa zur Hälfte der Tiefe der fertigen Kugelkalotte 6 erre.chi. D.e Abnahme des Massivkörpers 1 während des Prägevorganges sowie die Vorrichtung zur Aufnahme des Pragewerkzeuges ist nicht Gegenstand der Erfindung und .s. aus diesem Grunde nicht dargestellt.

In Fig ⁷ ist der rotationssymmetrisch^ Massivkörper 1 und das Fertigprägewerkzeug 4 das z. B. aus einer Kugellagcrkugcl bestehen kann, aargestellt D.e Verwendung von Kugellagerkugeln als Prägewerkzeug hat den Vorteil, daß die Kugel nach jedem Pragevor- »ang durch eine neue, in den Abmessungen gleiche Kugellagerkugel, ersetzt werden kann. Das wesentliche an diesem zweistufigen Prägevorgang ist, daß beim zweiten Arbeitsgang die Kalottenfläche in der Nahe der, Äquators lediglich kalibriert wird, so daß der MatenalfluO in diesem Bereich nur noch gering ist. Dieser gerinne Materialfluß hat zur Folge, daß kein abgerundeter Übergang von ebener Oberfläche 2 zur Kugelkalotle 6 hin entsteht und sich ein großer tragender Umschlicßungswinkcl zum kugeligen Wellenende ergibt. Der relativ große Umschließungswinkel bewirkt eine erhöhte Tragfähigkeit des Spiralrillenlagers in radialer Richtung Ein weiterer Vorteil dieses genannter, lierstellungsverfahrens ergibt sich aus der hohen Oberflächengüte und -genauigkeit.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur spanlosen Herstellung einer Kugelkaiotte für ein Lagerstützglied eines Spiralrillenlager mit kugeligem Wellenende in einem aus einer aushärtbaren Legierung bestehenden, massiven Rotationskörper mit ebener Stirnfläche, durch Einpressen mittels eines kugeligen Werkzeugs, d a durch gekennzeichnet, daß in einem ersten Schritt eine Kugelkalotte (5) mit gegenüber der fertigen Kugelkalotte (6) größerem Radius etwa bis zur halben Tiefe und nahezu dem Durchmesser der fertigen Kugeikaloiie (6) vorgepreßt und dann die Kugelkalotte (5) auf Fertigabmessung gepreßt wird.