DE4007780A1

DE4007780A1 - Verfahren zum bearbeiten von kugeln

Info

Publication number: DE4007780A1
Application number: DE19904007780
Authority: DE
Inventors: Guenther Werner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-03-12
Filing date: 1990-03-12
Publication date: 1991-09-26

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und die zur Durchführung des Verfahrens notwendigen Vorrichtungen zur Verbesserung der Qualitätswerte bei der Bearbeitung von Kugeln, insbesondere von Wälzlagerkugeln, durch Flashen, Schleifen und Läppen.

Die Bearbeitung von Kugeln als Massenteile erfolgt in der Regel zwischen zwei Bearbeitungsscheiben, in die jeweils eine oder mehrere konzentrische, deckungsgleiche Rillen eingearbeitet sind. Die Mehrzahl der bekannten Bearbeitungssysteme hat eine drehende und eine stillstehende Scheibe, wobei die letztgenannte eine Öffnung aufweist, in die eine Entnahme- und Zuführeinrichtung eingesetzt ist. Da, wie Untersuchungen gezeigt haben, die Kugeln ihre Eigendrehachse beim Durchgang durch die Bearbeitungsscheiben systembedingt nicht ändern, erfolgt der Materialabtrag auf einem Band, dessen Ausformung durch die Rillengeometrie bestimmt wird. Der erzielte Abtrag pro Durchgang bestimmt die Genauigkeit der Bearbeitung. Zur Erzielung einer guten Qualität sind deshalb viele Durchgänge mit geringem Abtrag erforderlich, auch aus dem Grund, da bei den bisher angewandten Verfahren eine Änderung der Kugeldrehachse nur beim Neueintritt in die Werkzeuge erfolgen kann und diese Änderung nach statistischen Gesetzen zufälliger Art ist. Die Ausformung der die Kugelqualität bestimmenden Rillen in den Werkzeugen ist aus diesen Gründen nicht exakt kreisförmig.

In der Offenlegungsschrift 17 52 499 sind diese Nachteile erkannt. Es wird ein Lösungsvorschlag beschrieben und zum Patent angemeldet. Das dabei angegebene Verfahren bringt den gewünschten Effekt, ist für einen wirtschaftlichen Einsatz, insbesondere bei mehrrilligen Werkzeugen, kaum geeignet.

Die vorliegende Erfindung beseitigt die beschriebenen Nachteile und gestattet es zugleich, die zur gesetzmäßigen, zwangsweisen Veränderung der Kugeleigendrehachse notwendige Ausformung der Bearbeitungswerkzeuge wirtschaftlich herzustellen. Dabei ist es, wie die Versuche gezeigt haben, nicht notwendig, die Werkzeuge so zu gestalten, daß eine kontinuierliche Veränderung der Drehachse erreicht wird. Es ist vielmehr ausreichend für das Arbeitsergebnis, wenn die Lage der Drehachse beim Durchgang der Kugeln durch die Werkzeuge mehrfach plötzlich geändert wird. Dabei ist darauf zu achten, daß die Auslenkung der Kugeleigendrehachse immer im gleichen Drehsinn erfolgt.

Dies wird dadurch erreicht, daß beim Durchgang der Kugeln durch das System die Berührungslinie zwischen Kugel und Rille mehrfach teilweise unterbrochen wird. Dadurch wird das Kräftegleichgewicht, das die Kugeln in ihrer Lage hält, kurzzeitig gestört. Die Kugel wird dadurch gezwungen, aufgrund der geänderten Berührungsverhältnisse, eine neue Drehachse einzunehmen, die von der ursprünglichen verschieden ist. Beim Wiedereintritt erfolgt erneut eine Drehachsenänderung, so daß die Kugel im weiteren Verlauf auf einer zur ursprünglichen Bearbeitungsfläche verlagerten Fläche bearbeitet wird. Dieser Vorgang wiederholt sich bei jeder Unterbrechung am Rillenumfang.

Kugeln, die mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung bearbeitet worden sind, weisen, gegenüber herkömmlich bearbeiteten, wesentlich verbesserte Qualitätswerte, insbesondere bei der Formabweichung, auf.

In den Fig. 1-8 sind praktische Ausführungsbeispiele dargestellt: Im einzelnen zeigt die

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer einrilligen herkömmlichen Fertigungseinrichtung

Fig. 2 die Berührungsverhältnisse zwischen Kugel und Rillen bei einer üblichen Werkzeugausführung

Fig. 3 a-c einen Querschnitt zur erfindungsgemäßen Werkzeugausführung mit einer vereinfachten Darstellung der Lageveränderung der Kugeleigendrehachse

Fig. 4 einen Aufriß eines Ausschnittes der erfindungsgemäßen Werkzeugausführung mit abgebohrten Stegen

Fig. 5 einen Querschnitt der erfindungsgemäßen Werkzeugausführung mit abgebohrten Stegen

Fig. 6 einen Aufriß der erfindungsgemäßen Werkzeugausführung mit eingearbeiteten Taschen

Fig. 7 einen Querschnitt der erfindungsgemäßen Werkzeugausführung mit eingearbeiteten Taschen

Fig. 8 einen Aufriß der erfindungsgemäßen Werkzeugausführung mit einer schematischen Darstellung der Aufteilung der Bohrungen bzw. Taschen zur Veränderung der Drehachse.

Mit diesen vereinfachten Darstellungen läßt sich der erfindungsgemäße Gedanke wie folgt beschreiben:

Wie in Fig. 1 dargestellt, besteht das Bearbeitungssystem aus den Bearbeitungsscheiben 1 und 2, von denen mindestens eine um die Drehachse 7 rotiert, wodurch die Kugeln 3 in der Laufbahn 4 der drehenden Scheibe 2 bzw. in der Laufbahn 5 stillstehenden Scheibe 1 abrollen und sich dabei um die Achse 6 drehen.

In Fig. 2 sind die Berührungsverhältnisse so dargestellt, daß zu erkennen ist, daß zwischen Kugeln und Läppscheiben nur auf den gedachten Kugelscheiben 8 u. 9 keine Relationsbewegungen vorliegen, sondern daß die Umfangsgeschwindigkeiten von Kugeloberfläche und Läppscheiben, bezogen auf die Kugeldrehachse 6, gleich sind, wobei ausgehend von diesen Linien die Relativbewegungen zwischen Kugeln 3 und Läppscheiben 1, 2 kontinuierlich zunehmen. Die Kugelscheiben 8, 9 haben unterschiedliche Durchmesser, deren gedachte Verbindungslinien 13, 14 sich in der Plattendrehachse 7 schneiden, sodaß sich die Kugeln wie Kegelrollen verhalten, wobei sich die Lage der Scheiben 8, 9 so einstellt, daß, bezogen auf die Hochachse 10 eine Drehung um die Hochachse 10 theoretisch ausgeschlossen ist und eine Bearbeitung der Polkappen 11 und 12 nicht erfolgt.

Die Fig. 3a, b, c stellen die erfindungsgemäße Lösung schematisch dar, wobei zunächst in Fig. 3a die gedachten Kugelscheiben 8, 9 mit ihren Berührungspunkten a, d bzw. b, c mit den Laufbahnen 4, 5 gezeigt werden.

In der Fig. 3b ist dargestellt, wie durch die Unterbrechung 11 der Berührungslinie 5 der Angriffspunkt 15 der Last P verlagert wird, wodurch sich eine neue Kugeldrehachse 6′ einstellt, die von der vorherigen Achse 6 um den Winkel α geschwenkt ist und wodurch gleichzeitig die Berührungspunkte a, b, c, d zwischen der Kugel 3 und den Laufbahnen 4, 5 in die Position a′, b′, c′, d′ gebracht werden, wo sich auf den gedachten Kugelscheiben a-a′, b-b′, c-c′ und d-d′ um die, um den Winkel α geschwenkte Achse 6′ rotieren, wobei sich bei einem erneuten Eintritt in die volle Laufbahn die neue Achse 6′′ einstellt, um die die Kugelscheiben a′-a′′, b′-b′′, c′-c′′ und d′-d′′ drehen.

Als besonders günstig hat es sich herausgestellt, wenn, wie in den Fig. 4 und 5 dargestellt, die Unterbrechung 11 der Laufbahn 5 dadurch hergestellt wird, daß in der stillstehenden Scheibe 1 jeder zweite, der durch die Laufbahnen 5 gebildeten Stege 16 durch eine Bohrung 11 unterbrochen wird, die im Durchmesser so groß sein muß, daß sie um ca. 20% des Kugeldurchmessers über die Laufbahnmitte 17 hinaus ragt, wodurch sichergestellt wird, daß die Kugel 3 in ihrem größten Rollendurchmesser frei wird, so daß der Lastangriffspunkt 15 kurzzeitig außerhalb der Laufbahnmitte 17 zu liegen kommt, wodurch eine Veränderung der Drehachse 6 der Kugel 3 erzwungen wird.

Eine weitere Ausführung des erfindungsgemäßen Gedankens, die hauptsächlich bei horizontal liegenden Bearbeitungsscheiben 1 u. 2 zur Anwendung kommt, ist in den Fig. 6 und 7 dargestellt. Dabei hat es sich als vorteilhaft gezeigt, wenn an den Außenflanken der Laufbahnen 5 der stillstehenden Scheibe 1 Taschen eingearbeitet sind, die als Bohrungen 14 oder als Langlöcher 18 ausgebildet sein können, wobei der Durchmesser der Bohrung 14 bzw. die Breite des Langloches 18 so groß zu wählen ist, daß sowohl ein Stück des Steges 16 entfernt wird, als auch die Laufbahnmitte 17 um ca. 20% des Kugeldurchmessers überschritten wird, wodurch sichergestellt wird, daß die Kugel in ihrem größten Rolldurchmesser frei wird, so daß der Lastangriffspunkt 15 kurzzeitig außerhalb der Laufbahnmitte 17 zu liegen kommt, wodurch eine Veränderung der Drehachse 6 der Kugel 3 erzwungen wird.

In Fig. 8a und 8b ist in einer Draufsicht die Anordnung der Bohrungen 11 bzw. Taschen 18 dargestellt, wobei in der Praxis der Abstand zwischen zwei Unterbrechungen so groß gewählt werden sollte, daß im Mittel ca. 6÷10 Achswechsel pro Rille erfolgen können.

Claims

1. Verfahren zum Bearbeiten von Kugeln, insbesondere von hochgenauen Wälzlagerkugeln, durch Flashen, Schleifen und Läppen, wobei die Kugeln in einer oder mehreren konzentrischen Führungsrillen zwischen den Bearbeitungsscheiben abrollen, dadurch gekennzeichnet, daß in einer der Bearbeitungsscheiben, vorzugsweise in der stillstehenden, die Berührungsrille zwischen Kugel und Rille mehrfach kurzzeitig so unterbrochen wird, daß zwangsweise eine durch die Länge der Unterbrechung bestimmte Veränderung der Lage der momentanen Kugeldrehachse erfolgt.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen zwei konzentrischen Rillen liegenden Stege mehrfach am Umfang abgebohrt werden.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den inneren oder äußeren Rillenflanken mehrfach am Umfang jeder Rille Taschen eingearbeitet werden.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer gleichsinnigen Änderung der Kugeldrehachse nur jeder zweite Steg abgebohrt wird, wobei zur Erreichung einer ausreichenden Verlagerung der momentanen Kugeldrehachse der Bohrungsdurchmesser so groß gewählt werden muß, daß der Bohrungsrand ca. 20% des Kugeldurchmessers über die Rillenmitte hinausragt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer gleichsinnigen Änderung der Kugeldrehachse bei jeder Rille in eine Flanke, vorzugsweise in die äußere, mehrfach in gleichen Abständen Taschen eingearbeitet werden, deren Länge so zu bemessen sind, daß eine ausreichende Veränderung der momentanen Kugeldrehachse erfolgt, wobei die Breite der Taschen so groß gewählt werden muß, daß deren Rand ca. 20% des Kugeldurchmessers über die Rillenmitte hinausragt.