DE2239638C3

DE2239638C3 - Verfahren zur spanlosen Herstellung einer Kugelkalotte für ein Stützglied eines Spiralrillenlagers

Info

Publication number: DE2239638C3
Application number: DE2239638A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl.-Ing. Dr. 7759 Immenstadt Hepp; Klaus 7990 Friedrichshafen Pimiskern; Herbert Dipl.-Ing. 7778 Markdorf Werner
Original assignee: Dornier System GmbH
Current assignee: Dornier GmbH
Priority date: 1972-08-11
Filing date: 1972-08-11
Publication date: 1975-03-06
Also published as: JPS4946039A; NL173551C; NL7309312A; JPS5238184B2; DE2239638A1; GB1382380A; DE2239638B2; NL173551B; FR2196030A5; US3833981A; IT989877B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur spanlosen Herstellung der Kugclkaloite eines Siützgliedcs für halbkugellormige Spiralrillenlager, die vorwiegend axiale Kräfte, aber auch bedingt radiale Kräfte aufnehmen.

Spiralrillenlager, die eine drehende Welle mit kugeligern Wellenende und ein stillstehendes Stüt/glied mil einem dem kugeligen Wellenende entsprechenden de genglied aufweisen, sind in der Herstellung auf Grund der notwendigen hohen Überflächengenauigkeit sehr üulwendig und dadurch mi¹ lelativ hohen Hcrstellungskosten verbunden, insbesondere, wenn die Hei stellung zerspanend erfolgt.

Ls ist in der Fachwelt bekannt (Feinwerktechnik. Ig. 54. Heft 7. 1955, S. 235/23b). durch einen Preüvor gang mittels eines halbkugeligen Werkzeugs eine kalottenförmige Vertiefung in einer massiven Matrize herzustellen. Ferner sind auch für die eingangs genannten Lager bereits Stützglieder bekannt (DI-OS

1 807 758). die aus einem dünnwandigen, schalenförmig ausgebildeten Teil bestehen, '.on dem das kugelige Wellenende aufgenommen wird. Diese Suiizglieder sind unter Verwendung des genannten Prinzips durch Verformen bei einem Preß- oder Prägevorgang wirtschaftlich günstig herzustellen. In allen Fallen aber ergibt sich beim Pressen oder Prägen der Nachteil, daß die Formgcnauigkcil der eingepreßten Kalotte vor allem am Rand ungenau bleibt. Die eingepreßte I inseiiknng weist an ihrem Rand einen Übergangsradius auf. durch den bei einer Verwendung der Kugelkalotie 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 /.cm* ιγίτ" durch die nicht mehr im Lager gehaltenen, sl'"h.!laufenden Geräte (z. B. Kreisel oder Zentrifugen) hervoi gerufen werden.

Hei einer weiteren bekannten Ausbildung (DT-OS

2 0 34 352) wiT(len dt: r. ¹Ii Kugeln sphärische Aushöhlungen oder Verneint¹.;.·. .' ·;: ebene Flächen eingepreßt. Nachteilig bei diesem bekannten Herstellungsverfahren isi es aber, daß für die auf einem Ring angeordnelen Kugeln erst /.entriervertiefungen auf der Oberfläche der Matrize angebracht weiden müssen. Durch Druck werden dann Abdrucke der Kugeln in die ebenen Flächen der Matrize eingeprägt. Abgesehen um dem Aufwand, den die notwendigen Zcnirierveriiclungen bedingen, ist aber auch hier das Problem der F'ornigenauigkeit der eingepreßten Aushöhlung nicht gelöst.

Für die Lebensdauer und Leistungsfähigkeit der eingangs genannten Lager sind Toierunzgrößen zwischen den Gleitfläche!! von <. 1 u anzustreben, was vor allem bei Lagcrabmessungen von weniger als 5 mm Durchmesser durch mechanische Bearbeitung nur sehr schwierig zu erreichen ist.

Nach "einem anderen Verfahren (DT-OS 2 Ii! -4 32) werden kartenförmige Lagerschalen ebenfalls spanlos hergestellt. Hierbei wird ein sphäiischer Grundkurper durch Umformen mittels Flammspritzen. Plasmaspritzen odei durch ein galvanisches \erlahren mit einem Überzug versehen. Der spater abgenommene Überzug wird als Lagerschale verwendet. Ls handelt sich hier um ein äußerst aufwendiges Herstellungsvcr fahren, bei dem außjr der schon genannten Vurrichlurtg fur das Flammspritzen usw. auch noch eine besondere Kühlung, z. B. durch llussige LuIt oder durch Beblasen der Oberfläche durch inerte Gase, vorgesehen werden muß. Für eine brauchbare billige Ma-<scnlenigung ist dieses Verfahren keineswegs geeignet. In ähnlicher Weise werden auch l.agerschalen aus kunstsioli oder anderen nichtmetallischen Werksiotlen hergestellt. Die Tragfähigkeit und Genauigkeit solche;· l.ageischalen oder Siützglieder aus nichtmetallischen Werkstoffen reicht aber nur für geringe l.agerbean spruchungen aus. Die Llastiznäi solcher iuchinieiailischer LagerwcrkstnHe sowie die relativ schlechte War meleiil'ähigkeit des Matgerials lassen nur einen begrenzten Lmsatz solcher Stützkörper zu.

Die Lriindung geht von dem bekannten Impressen von kugeligen oder halbkugeligen Werkzeugen 111 massive Körper aus, wobei die Körper aus einer aiishärtbaren Legierung bestehen und eine ebene Stirnfläche aulweisen. Die Aufgabe bestellt darin, die angezählten Nachteile der bekannten Herstellungsverfahren zu \er meiden und cm Stutzglied zu schallen. Jessen eingepreßte Kugelkaiotte eine hohe l'ormgenaiiigkeit und Oberflächengüte aulweist und das weiiesiüehend auch radiale Kralle aufnimmt. Fine hohe Formgenaiiigkeii und Oberflächengüte ist aiißerd< >rdemlieh wicht.g Im die Sicherheit Lind Lebensdauer von Lagern, bei denen ein kugeliges Wellenende in einer Kugelkalotie liegt und nicht nur axiale, sondern /\\ einem Teil auch radiale Kralle aufnehmen muß. I Im möglichst hohe radiale Kralle aufnehmen zu können, muß Ί'"· Umschließungswinkel der LagerkaloUe um das kugelige Wellenende möglichst groß sein. d.h.. es muß angestrebt werden, daß die Kalotte formgenau praktisch bis zum Kugel-Äqualor bleibt und daß am Rand der Kaloitc kein schädlicher Übergangsradius auftritt.

Die Aufgabe wird eriindungsgcmäß dadurch gelöst, daß in einem ersten Schritt eine Kugelkalotte mit gegenüber der fertigen Kugelkalotte größerem Ratlins etwa bis zur halben Tiefe und nahezu dem Durchmesser der fertigen Kalotte vorgepreßt und dann die Kugelkaloite auf Fertigabmessung gepreßt wird. Der Prägevorgang erfolgt also in zwei nacheinander durchzuführenden Schrillen, wobei als Werkzeug Kugeln unterschiedlicher Größe verwendet werden und den Kugeln jeweils bestimmte Lmpreßtiefen in den Siützkörpern des Lagers zugeordnet sind. Die Lrfindung bietet erhebliche Vorteile, denn die zur Durchführung des Verfahrens erforderlichen Schritte sind einfach und leicht durchlührhar, so daß ein billiges Herstellungsvei -

fahren für cmc Massenfertigung gegeben isl. !Dabei lsi die Formgenauigkcit der Kalotte außerordentlich hoch. Am Rand der Kalotte ist praktisch kein Übergaiigsra dins vorhanden, so daß die Formgenauigkeil praktisch bis /tun Kugel-Äquator gewahrleistet ist. Dieser scharf kantige Rand mil dem großen Umschlingungsw inkel für das kugelige Wellenende vergrößert die tragenden Gleitflüchen des Lagers und stellt somit sicher, daß auch relativ hohe radiale Kräfte aufgenommen werden können. F.in weiterer wesentlicher Vorteil der Lrf'indung liegt in der Oberflächengenauigkeii der Cileitflächen, die -..'line weiteres ·. ais 1 μ ist. Auch in einer Serienherstellung lassen sich diese genannten Toleranzen ohne weiteres einhalten.

[•"in AuslührupgsL'eispiel der F.ifindung sei nächstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert.

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

F i g. 2 zeigt den zweiten Schritt des Prägevorganges.

In Fig. I isi ein roiaiions.symmeinseher Massivkörper 1 und ein Prägewerkzeug 3. das zu dem ersten Schrill c'es Pragevorganges verwendet wird, dargestellt. In gestrichelter Linie ist die angestrebte, endgültige Kugelkaloite β gezeigi. wie sie nach dem zweiten Schritt des Prägevorganges erreicht werden soll. Das Prägew erk/eug 5 hai kugelige !'orm mit einem Radius, der etwas größer ist als der Radius der endgültigen Kugelkalotte 6. Ls wird in den roiationssymmetrischeii Massivkörper I. de; aus einer aushänbaren Legierung CuBe besteht, z. B. von der ebenen Oberfläche 2 her so weit in den Massivkörper eingedrückt, dall der Durchmesser am Äquator der fertigen Kugelkalotte 6 nahezu erreicht ist. Bei diesem ersien Schritt des Prägevorgan ges isl die Tiefe der Kugelkalotte 5 etwa zur Hälfte der Liefe der fertigen Kugelkaioiie 6 erreicht. Die A^:ifnah nie des Massivkörners 1 wahrend des Prägevorganges sowie die Vorrichtung zur Aufnahme des Prägewerkzeuges ist nicht Gegenstand der Lriindung und ist aus diesem Grunde nicht dargestellt.

In F i g. 2 'im der rotationssymmetrische Massiv korper 1 und das Fertigprägew erkz.eug 4. das z. B. aus einer Kugellagerkugel bestehen kann, dargestellt. Die Verwendung von Kugeliagerkugeln als Prägewerkzeug hat den Vorteil, daß die Kugel nach jedem Prägevorgang durch eine neue, in den Abmessungen gleiche Kugellagerkugel, ersetzt werden kann. Das wesentliche an diesem zweistufigen Prägevorgang ist. daß beim zweiten Arbeitsgang die Kaloiienllache in der Nähe des Äquators lediglich kalibriert wird, so daß der Material-Hull in diesem Bereich nur noch gering isl. Dieser geringe Maienalflull hat zur folge, dall kein abgerundeter I ibergang von ebener Oberfläche 2 zur Kugelkalotle b hin entsteht und sich ein großer !ragender Umschlk-liungsw inke! zum Kugeligen Wellenende ergibt. Der relativ große I :msch!tellungswinke! bewirkt eine erhöhte 'tragfähigkeit des Spiralrillenlayers in radialer Richtung I.in weiterer Vorteil dieses genannten Her-Melinügsvei lahrens ergibt sich aus tier hohen Oberflächengüte und -gcnauigkeii.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Pulentanspruch:

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