DE4228237C2

DE4228237C2 - Verfahren zur Herstellung eines Lagerringes

Info

Publication number: DE4228237C2
Application number: DE4228237A
Authority: DE
Inventors: Yoshinobu Yasuda; Fukuhiro Tsushi; Tohru Mayumi
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 1992-05-25
Filing date: 1992-08-25
Publication date: 1995-10-05
Anticipated expiration: 2012-08-26
Also published as: JPH05318013A; US5340221A; US5261159A; JP3285927B2; DE4228237A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines eine rillenförmige Laufbahn aufweisenden Lagerringes.

Einige Lager großer Abmessung, beispielsweise Drehtischlager, haben einen Lagerring, der mittig in zwei Hälften geteilt ist, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Bei der Herstellung eines solchen geteilten Lagerringes wird entsprechend Fig. 4A zunächst ein Ringrohling 21 gesenkgeschmiedet, der einen parallelen Faserverlauf 22 hat. Dann wird entspre chend Fig. 4B der Ringrohling 21 zwischen einem Dorn 30 und Walzen 31, 32 gewalzt, um im mittleren Teil der Außenumfangsfläche des Ringrohlings eine Ausnehmung 23 für eine Laufbahn 26 auszubilden. Der so bearbeitete Ringrohling 21 wird dann ausein andergeschnitten und bearbeitet, um symmetrische Ringhälften 24 und 25 zu bilden, die in Fig. 4B mit strichpunktierten Linien angedeutet sind. Die Ringhälften 24 und 25 wer den schließlich an ihren gegenüberliegenden Enden zusammengebracht, um den Lager ring zu erhalten. Wenn bei diesem Verfahren die Ausnehmung 23 für eine Laufbahn im mittleren Teil des Ringrohlings 21 durch Walzen hergestellt wird, wird der Faserverlauf im Bereich der Ausnehmung 23 stark zusammengepreßt. Wenn der Ringrohling ausein andergeschnitten und durch maschinelle Bearbeitung in die Form der Ringhälften 24, 25 gemäß Fig. 5 gebracht wird, erstreckt sich der Faserverlauf 22 nahe der Außenumfangs fläche der Laufbahn 26 nicht parallel zu der Laufbahn 26. Infolgedessen wird der Faser verlauf 22 an vielen Stellen unterbrochen. Das hat zur Folge, daß die Dauerfestigkeit der Laufbahn sinkt, wodurch die Lebensdauer des Lagers verkürzt wird.

Die Fig. 6A bis 6C zeigen ein weiteres herkömmliches Verfahren (JP-OS 53-34667), bei dem zuvor an einer Innenumfangsfläche des gesenkgeschmiedeten Ringrohlings 21 eine Entlastungsnut 27 ausgebildet wird. Wenn der Ringrohling 21 mittels einer Walze 31 (Fig. 6C) gewalzt wird, wird der Ringrohling 21 von der Walze 31 nach innen in Rich tung auf die Entlastungsnut 27 gedrückt, wobei im mittleren Teil der Außenumfangsflä che des Ringrohlings eine Ausnehmung 23 als Laufbahn ausgebildet wird. Wenn bei diesem Verfahren der Ringrohling 21 gewalzt wird, erstreckt sich der Faserverlauf 22 parallel zu der als Laufbahn dienenden Ausnehmung 23. Infolgedessen ist der Faser verlauf 22 auch bei den aus dem Ringrohling 21 herausgeschnittenen Ringhälften 24 und 25 im wesentlichen parallel zu der Laufbahn gerichtet. Bei diesem Verfahren muß jedoch der Ringrohling 21 in erheblichem Umfang ausgeschnitten werden, um zunächst die Entlastungsnut 27 in seiner Innenumfangsfläche zu erhalten. Die Werkstoffaus nutzung ist infolgedessen gering. Weil ferner die Ausnehmung zur Bildung der Laufbahn dadurch erhalten wird, daß der Ringrohling 21 in Richtung auf die Entlastungsnut 27 gepreßt und die Außenumfangsfläche des Ringrohlings 21 so verformt wird, daß sie sich allmählich der Form der Walze 31 anpaßt, ist es schwierig, eine tiefe Laufbahn auszubilden. Bei diesem Verfahren sind daher die Form und Größe der erhaltenen Laufbahn beschränkt.

Aus T. Goguta, "Wälzlager mit erhöhter Lebensdauer", Antriebstechnik 8, 1969, Nr. 10, Seiten 364 bis 366, ist es bekannt, daß die Lebensdauer von Wälzlagern, insbesondere Kugellagern, wesentlich gesteigert werden kann, wenn der Faserverlauf des Stahls der maßen gelenkt wird, daß die Fasern die Laufbahn des Lagerringes nicht schneiden. Ein solcher Faserverlauf soll dadurch erzielt werden, daß als Rohling ein Ring aus kaltgezo genem Stahlrohr verwendet wird und dieser Ring zur Form eines Kugellagerinnenringes in einer Matrize gepreßt wird. Dabei besteht die Matrize aus einem Dorn mit dem Durchmesser entsprechend dem Bohrungsdurchmesser des Innenringes und einer In nenwand, die formgleich mit der Laufbahn des Innenringes ist. Unter entsprechender Axialkraft wird das Rohmaterial plastisch verformt, um den Raum zwischen Dorn und profilierter Innenwand der Matrize zu füllen.

Es ist ferner ein Verfahren zum Herstellen eines Lagerringes bekannt (GB-PS 1 357 526), bei dem zwei Ringelemente ausgebildet werden, die an ihrer einen, an der Stirn fläche liegenden Ecke mit einer bogenförmigen Fläche versehen sind. Die Stirnflächen der beiden Ringelemente werden dann miteinander in Berührung gebracht und mitein ander verschweißt, um einen Lagerring zu erhalten, dessen Laufbahn von den beiden bogenförmigen Flächen gebildet wird. Dabei ist auch ein Ringrohling offenbart, bei dem Ausnehmungen an beiden Enden der Außenumfangsfläche ausgebildet sind. Ein solcher Ringrohling wird beidseits mit jeweils einem weiteren Ringrohling verschweißt, um einen Lagerring für ein zweireihiges Lager zu erhalten.

Aus DE-PS 6 90 802 ist ein Verfahren zur Herstellung von Kugeldrehkränzen bekannt, bei dem die oberen und unteren Ringe der Kugeldrehkränze von I-förmigem Quer schnitt in Form von zwei zu einem Doppel-I-Profil bzw. einem W-Profil vereinigten ein fachen I-Profilen in schraubenförmig aneinanderhängenden Ringen gewalzt werden, die nach dem Walzen und Rollen in Einzelringe zerschnitten und an den Schnittstellen zu Einzelringen zusammengeschweißt werden. Diese Doppelprofile werden dann in zwei Einzelringe zerschnitten bzw. geteilt. Die Einzelringe werden in dieser Form verwendet.

Es ist auch bekannt (DE-OS 19 49 243), einen fertigbearbeiteten Laufring, der mit einer zu einer quer zur Lagerachse liegenden Ebene symmetrischen Kugellaufrille versehen ist, in dieser Ebene zu teilen, so daß zwei Laufringe entstehen, die als Teil eines Schräg kugellagers in dieser Form verwendet werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen eines Lagerringes zu schaffen, das frei von den oben geschilderten Problemen ist, bei dem der Faserverlauf nicht nahe der Laufbahn unterbrochen wird und bei dem auch eine tiefe Laufbahn mit einem Minimum an Werkstoffausschuß leicht gefertigt werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines eine rillenförmige Laufbahn aufweisenden Lagerringes, das gekennzeichnet ist durch folgende Schritte:

- Formen eines Ringrohlings mit zwei Stirnflächen, einer zylindrischen Innen mantelfläche und einer konvex geformten Außenmantelfläche, dessen Faser verlauf radial außen dem Verlauf der konvex geformten Mittelfläche und ra dial innen dem Verlauf der zylinderförmigen inneren Mantelfläche entspricht;
- gleichzeitiges Walzen der Stirnflächen und der äußeren Mantelfläche des Ringrohlings durch zwei Hauptwalzen derart, daß die Stirnflächen parallel zu einander ausgerichtet werden und daß am Übergang jeder Stirnfläche zur Außenmantelfläche eine Ausnehmung in Form einer gekrümmten Oberfläche entsteht, die sich über einen Bogenbereich von etwa 90° erstreckt, wobei der Faserverlauf im Bereich der bogenförmigen Flächen der Kontur dieser Flä chen angepaßt wird;
- Trennen des Ringrohlings in einer Ebene senkrecht zur Achse des Ring rohlings, so daß zwei symmetrische Ringe entstehen;
- Zusammenbauen der Ringe derart, daß die Ausnehmungen aufweisenden En den der Ringe einander zugewendet sind.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden der Bildung einer Laufbahn dienende Ausnehmungen an beiden Enden eines Ringrohlings durch Walzen ausgebildet. Bei die sem Verfahren läßt sich der Faserverlauf so ausrichten, daß er sich im wesentlichen pa rallel zu der Laufbahn des Lagerringes erstreckt, was bei dem konventionellen Verfahren unmöglich war, bei dem eine Ausnehmung als Laufbahn im mittleren Teil der Umfangsfläche des Ringrohlings eingearbeitet wurde. Eine so ausgebildete Laufbahn zeichnet sich durch hohe Dauerfestigkeit aus, und der auf diese Weise erhaltene Lager ring hat eine lange Lebensdauer.

Bei dem Verfahren nach der Erfindung braucht ferner nicht Werkstoff zur Bildung einer Entlastungsnut herausgeschnitten zu werden, um den Ringrohling in entgegengesetzter Weise verformen zu können, wie dies bei dem Verfahren gemäß den Fig. 6A bis 6C der Fall ist. Der Werkstoffausschuß ist daher minimal; die Werkstoffausbeute ist hoch.

Weil ferner Ausnehmungen als Laufbahn an beiden Enden des Ringrohlings ausgebildet werden, kann selbst eine tiefe Laufbahn mit Leichtigkeit erzeugt werden.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der Zeich nungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt, der schematisch die Form eines Ringrohlings nach dem Gesenkschmieden und den Faserverlauf bei der Ausführungsform ge mäß der Erfindung erkennen läßt;

Fig. 2 einen Schnitt, in dem veranschaulicht ist, wie der Ringrohling gewalzt wird;

Fig. 3 einen Schnitt des zusammengebauten Lagerinnenringes;

Fig. 4A und 4B Schnittdarstellungen, die schematisch die Form des Ringrohlings und die Art des Walzens gemäß dem konventionellen Herstellungsverfah ren erkennen lassen;

Fig. 5 einen Schnitt, in dem der Faserverlauf der entsprechend dem konven tionellen Verfahren hergestellten Ringhälften veranschaulicht ist; und

Fig. 6A bis 6C Schnittdarstellungen, die schematisch die Form des Ringrohlings und dessen Walzen entsprechend einem anderen bekannten Herstellungs verfahren erkennen lassen.

Die Fig. 1 bis 3 zeigen ein Verfahren zur Herstellung eines Innenringes eines Schräg kugellagers gemäß der Erfindung.

Bei diesem Verfahren wird ein Rundstab in Stücke geschnitten, preßgeschmiedet und gebohrt, um einen Ringrohling 1 zu erhalten, dessen Faserverlauf 2 sich im wesentlichen parallel zu der Ringachse erstreckt, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist.

Dann wird gemäß Fig. 2 der Ringrohling 1 gewalzt, wobei ein Dorn 10 in die Öffnung des Ringrohlings eingeführt wird und zwei Hauptwalzen 11 und 12 gegen die Außenum fangsfläche des Ringrohlings angepreßt werden. Jede der Hauptwalzen 11 und 12 weist einen Kopf 13 zum Walzen der Außenumfangsfläche des Ringrohlings 1, einen ge krümmten vorspringenden Teil 14 zur Ausbildung einer Ausnehmung für eine Laufbahn und einen Flansch 15 zur Begrenzung der Stirnfläche des Ringrohlings 1 auf. Die Wal zen 11, 12 werden um geneigte Achsen A bzw. B gedreht, wobei ihre Flansche 15 einan der parallel gegenüberliegend ausgerichtet sind. Die gekrümmten vorspringenden Teile 14 sind nicht in Form von halbkreisförmig gekrümmten Oberflächen ausgebildet, son dern in Form von gekrümmten Flächen, die sich über einen Bogenbereich von etwa 90° erstrecken. Mit diesen gekrümmten vorspringenden Teilen 14 werden Ausnehmungen 3 erhalten, aus denen Laufbahnhälften 6 und 7 einer im Querschnitt halbkreisförmigen Laufbahn gebildet werden, wenn die Ringhälften 4 und 5 entsprechend Fig. 3 zu einem Innenring 8 zusammengesetzt werden.

Wenn bei dem Walzvorgang die Hauptwalzen 11, 12 gedreht werden, werden der Ring rohling 1 und der Dorn 10 durch die Reibkraft gleichfalls gedreht, so daß die Außenum fangsfläche und beide Stirnflächen des Ringrohlings 1 von den Köpfen 13 und den Flan schen 15 der Hauptwalzen 11 und 12 gleichzeitig gewalzt werden, wobei die Ausneh mungen 3 an beiden Enden der Außenumfangsfläche des Ringrohlings 1 mittels der ge krümmten vorspringenden Teile 14 ausgebildet werden, die zwischen den Köpfen 13 und den Flanschen 15 liegen.

Da in diesem Fall der Ringrohling 1 mittels der gekrümmten vorspringenden Teile 14 von beiden Enden der Außenumfangsfläche aus allmählich nach innen gewalzt wird, wird der Faserverlauf 2 an der Außenumfangsfläche des Ringrohlings wesentlich weni ger verformt als bei den konventionellen Herstellungsverfahren gemäß den Fig. 4 und 6, bei denen die Ausnehmung 23 für eine im Querschnitt halbkreisförmige Lauf bahn erhalten wird, indem Druck auf den mittleren Teil der Außenumfangsfläche des Ringrohlings 21 ausgeübt wird. Der Faserverlauf 2 des Ringrohlings 1 ist im wesentli chen parallel zu den Walzflächen der Hauptwalzen 11 und 12, so daß in dem in Fig. 2 veranschaulichten gewalzten Zustand der Faserverlauf 2 sich auf der Außenumfangsflä che im wesentlichen parallel zu den Oberflächen der Ausnehmungen 3 erstreckt.

Der so geformte Ringrohling 1 wird dann in seiner Mitte, bezogen auf die Breitenrich tung, durchschnitten, um die beiden spiegelsymmetrischen Ringhälften 4 und 5 zu erhal ten, wie dies in Fig. 2 mit strichpunktierten Linien angedeutet ist.

Die Ringhälften 4 und 5 werden dann derart zusammengebracht, daß ihre mit den Laufbahnhälften 6 und 7 versehenen Stirnflächen einander zugewendet sind, wie dies in Fig. 3 veranschaulicht ist. Der auf diese Weise zusammengebaute Innenring 8 weist einen Faserverlauf 2 auf, der sich im wesentlichen parallel zu den Laufbahnhälften 6 und 7 erstreckt. Selbst wenn daher die Laufbahnhälften 6 und 7 weiter geschliffen wer den, werden die Enden des Faserverlaufs 2 nie an der Laufbahn freigelegt. Der Innen ring hat daher eine hohe Dauerfestigkeit.

Bei der vorstehend erläuterten Ausführungsform wird der Ringrohling vor dem Walzen gesenkgeschmiedet. Das Gesenkschmieden stellt jedoch keinen Zwangsbestandteil des vorliegenden Verfahrens dar.

Anhand des vorstehenden Beispiels wurde die Herstellung eines Innenringes eines Schrägkugellagers erläutert. Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich jedoch auch für die Fertigung der Innenringe von anderen geteilten Wälzlagern (insbesondere Ku gellagern und Rollenlagern) sowie für die Fertigung von geteilten Außenringen.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines eine rillenförmige Laufbahn aufweisenden Lagerringes (8) gekennzeichnet durch folgende Schritte:
- - Formen eines Ringrohlings (1) mit zwei Stirnflächen, einer zylindrischen Innenman telfläche und einer konvex geformten Außenmantelfläche, dessen Faserverlauf (2) radial außen dem Verlauf der konvex geformten Mantelfläche und radial innen dem Verlauf der zylinderförmigen inneren Mantelfläche entspricht;
- - gleichzeitiges Walzen der Stirnflächen und der äußeren Mantelfläche des Ring rohlings (1) durch zwei Hauptwalzen (11,12) derart, daß die Stirnflächen parallel zueinander ausgerichtet werden und daß am Übergang jeder Stirnfläche Außenmantelfläche eine Ausnehmung in Form einer gekrümmten Oberfläche (3) entsteht, die sich über einen Bogenbereich von etwa 90° erstreckt, wobei der Faser verlauf (2) im Bereich der bogenförmigen Flächen (3) der Kontur dieser Flächen angepaßt wird;
- - Trennen des Ringrohlings (1) in einer Ebene senkrecht zur Achse des Ringrohlings (1), so daß zwei symmetrische Ringe (4, 5) entstehen;
- - Zusammenbauen der Ringe (4, 5) derart, daß die Ausnehmungen aufweisenden Enden der Ringe (4, 5) einander zugewendet sind.