DE4336441A1

DE4336441A1 - Lapping machine for spheres (balls)

Info

Publication number: DE4336441A1
Application number: DE4336441A
Authority: DE
Inventors: Herbert Pickelmann
Original assignee: Individual
Current assignee: PICKELMANN, HERBERT, 91589 AURACH, DE
Priority date: 1993-10-26
Filing date: 1993-10-26
Publication date: 1995-04-27
Anticipated expiration: 2013-10-27
Also published as: TW272156B; DE4336441C2

Abstract

The invention relates to a lapping machine for spheres which comprises a circular, rotating lapping disk and a second, fixed, frontally opposite and coaxially arranged, non-rotating lapping disk which is segmentally recessed in order to exchange the spheres situated in the lapping gap, both lapping disks being provided on their frontal circular face with concentric grooves in order to receive the spheres to be worked. The non-rotating lapping disk with its segment-like recess underneath the rotating, closed lapping disk is arranged such that the replacement of the spheres situated in the lapping gap by the spheres of a magazine is effected from below.

Description

Die Herstellung von Kugeln, besonders für Kugellager, ist ein Standardproblem der Fertigungstechnik. Der Bedarf des Weltmarktes beläuft sich auf viele Millionen Kugellager täglich, die Menge der dafür benötigten Kugeln ist entsprechend hoch. Diese Größenordnungen veranschaulichen sehr deutlich, daß die Wirtschaftlichkeit der Fertigungsverfahren zur Herstellung von Kugeln von größter Bedeutung sind.The production of balls, especially for ball bearings, is a standard problem Manufacturing engineering. The world market needs millions of ball bearings daily, the amount of balls required for this is correspondingly high. These Magnitudes illustrate very clearly that the economy of the Manufacturing processes for making balls are of paramount importance.

Im Streben nach immer produktiveren Fertigungsverfahren für Wälzlagerkugeln hat sich im Laufe der letzten Jahrzehnte die nachfolgend beschriebene Folge von Fertigungsschritten als ein Optimum herauskristallisiert:In the pursuit of increasingly productive manufacturing processes for rolling bearing balls, the Over the past decades the sequence of manufacturing steps described below as an optimum crystallized out:

Der Halbzeugzustand von Wälzlagerkugeln ist ein entsprechend dimensionierter Draht. Dieser Draht wird von der Rolle abgewickelt und einer Maschine zugeführt, die ihn durch einen zyklisch sich wiederholenden Abschervorgang in entsprechend lange zylindrische Stücke zerteilt. Anschließend wird das zylindrische Drahtstück in ein zweigeteiltes kugelförmiges Gesenk aufgenommen, welches unter hoher Kraftwirkung so zusammengepreßt wird, daß aus dem Werkstück ein annähernd kugelförmiges Gebilde entsteht. Nach der Entnahme aus dem Gesenk weist das Werkstück noch mehrere grobe Geometriefehler auf: Am Äquatorumfang der Kugel befindet sich noch eine wulstförmige Ausbildung, die von der Trennfuge des Gesenks herrührt und an den Polen der Kugel bleibt ein Materialansatz zurück, der dadurch bedingt ist, daß an dieser Stelle das Gesenk zur Aufnahme eines Auswurfstempels ausgespart werden muß.The semi-finished state of rolling bearing balls is a correspondingly dimensioned wire. This Wire is unwound from the roll and fed to a machine, which passes it through a cyclically repeating shearing process into correspondingly long cylindrical pieces divided. Then the cylindrical piece of wire is made into a two-part spherical Die taken, which is so compressed under high force that from the workpiece has an approximately spherical structure. After removal from the The workpiece still has several rough geometry errors on the die: on the equator circumference the ball is still a bulge-shaped formation, which by the parting line of the Die comes from and at the poles of the ball a material approach remains, which is the result it is necessary for the die to be recessed for receiving an ejection stamp at this point must become.

Diese groben Geometriefehler werden am noch weichen Werkstück bei dem nun folgenden Fertigungsschritt grob eingeebnet. Dieser Fertigungsschritt wird Flashen, Entgraten oder auch Schroten genannt. Dazu dient eine Maschine, die im wesentlichen aus zwei kreisrunden Scheiben besteht, die mit ihren Kreisflächen koaxial gegenüberliegend angeordnet sind. Diese gegenüberliegenden Kreisflächen sind mit einer Vielzahl von konzentrischen Rillen versehen, deren Querschnitt halbkreisförmig ausgebildet ist. Dieser Halbkreis ist dem Durchmesser der zu bearbeitenden Kugeln angepaßt. Die zu bearbeitenden kugelförmigen Werkstücke werden nun so zwischen die beiden gegenüberliegenden Scheiben eingebracht, daß sie sich sowohl in der halbkreisförmigen Rille der einen Scheibe als auch in der halbkreisförmigen Rille der gegenüberliegenden anderen Scheibe befinden. Eine dieser beiden koaxialen Scheiben rotiert kontinuierlich um ihre eigene Achse, während die andere Scheibe sich in Ruhe befindet. Die beiden Scheiben werden bei dieser Bewegung axial zusammengepreßt, so daß die zwischen den beiden Scheiben befindlichen Kugeln zu einer Abwälzbewegung innerhalb der jeweiligen Rille gezwungen werden. Bei dieser Abwälzbewegung kommt es zu einer Feilwirkung, die Material an der Oberfläche des kugelförmigen Werkstücks abträgt. Dieser Materialabtrag findet vor allen Dingen an den Stellen des Werkstücks statt, die gegenüber der idealen Kugelform am weitesten nach außen hervorstehen. Aus diesem Grunde werden vor allem die Materialaufwertungen am Äquator und an den Polen der Kugel abgearbeitet.These rough geometrical errors become apparent on the still soft workpiece in the next one Roughly leveled the manufacturing step. This manufacturing step is flashing, deburring or even Called grist. This is done using a machine that essentially consists of two circular There are disks, which are arranged coaxially opposite with their circular surfaces. These opposite circular surfaces are provided with a large number of concentric grooves, whose cross section is semicircular. This semicircle is the diameter of the adapted to machined balls. The spherical workpieces to be machined now inserted between the two opposite panes so that they are both in the semicircular groove of the one disc as well as the semicircular groove of the opposite other disc. One of these two coaxial disks is rotating continuously on its own axis while the other disc is at rest. The two disks are axially compressed during this movement, so that the between balls located on both disks for a rolling motion within the respective groove are forced. During this rolling movement there is a filing effect, the material on the surface of the spherical workpiece. This material removal takes place all things take place at the points of the workpiece that are compared to the ideal spherical shape protrude as far as possible. For this reason, especially the Material enhancements processed on the equator and on the poles of the sphere.

Die Wärmebehandlung stellt den nächsten Fertigungsschritt dar. Die zuvor weichen Werkstücke werden gehärtet und anschließend angelassen. Die in diesem Stadium vorliegenden Kugeln sind jedoch im allgemeinen Fall sowohl in ihrer Maßhaltigkeit als auch in ihrer Oberflächenbeschaffenheit noch nicht ausreichend. Aus diesem Grunde schließen sich je nach Qualitätsanforderungen noch mehrere Bearbeitungsschritte an.The heat treatment represents the next manufacturing step. The previously soft Workpieces are hardened and then tempered. The present at this stage Balls, however, are in the general case both in their dimensional accuracy and in their Surface quality not yet sufficient. For this reason, depending on Quality requirements still several processing steps.

Das Schleifen ist im kinematischen Ablauf des Bearbeitungsprozesses dem zuvor erwähnten Flashen verwandt. Die gerillten Platten sind hier jedoch als Schleifscheiben mit gebundenem Korn ausgebildet. Aufgrund der beim Prozeß entstehenden Wärme wird i.a. jedoch durch ständige Zufuhr von Flüssigkeit gekühlt.In the kinematic sequence of the machining process, grinding is the same as that mentioned above Flashing related. The grooved plates are here, however, as bonded grinding wheels Grain formed. Due to the heat generated during the process, i.a. however by constant supply of liquid cooled.

Das anschließende Feinschleifen vollzieht sich unter ähnlichen Prozeßbedingungen, allerdings wird hier mit einem feinerem Schleifkorn gearbeitet, welches zwar nur eine verminderte Abtragsleistung zuläßt, aber eine feinere Oberflächengüte erzeugt.The subsequent fine grinding takes place under similar process conditions, however is used here with a finer abrasive grain, which is only a reduced one Removal rate allows, but produces a finer surface quality.

Die abschließende Maßhaltigkeit und Oberflächengüte wird durch ein ein- oder mehrstufiges Läppen erzielt. Dieser Fertigungsschritt, der im folgenden noch detaillierter beschrieben wird, ähnelt im Bewegungsablauf dem vorangegangenen Schleifen, allerdings wird hier das Abrasivmittel nicht fest in die Trägerplatte eingebunden, sondern lose dem Kühlmedium beigegeben, welches man dann korrekterweise als "Läppsuspension" bezeichnet.The final dimensional accuracy and surface quality is achieved by a single or multi-stage Lapping achieved. This manufacturing step, which is described in more detail below, is similar to the previous grinding in terms of movement, but here it is Abrasives are not firmly integrated in the carrier plate, but loose in the cooling medium added, which is then correctly referred to as "lapping suspension".

Die heute gängigen Maschinen zum Läppen von Kugeln lassen sich prinzipiell nach zwei Bauarten differenzieren, deren wesentliches Unterscheidungsmerkmal die räumliche Anordnung der Läppscheibe betrifft. Grundsätzlich lassen sich die Läppscheiben sowohl horizontal als auch vertikal anordnen. Die Fig. 1 und 2 stellen eine Maschine mit horizontal angeordneten Läppscheiben dar, die Fig. 3-5 beziehen sich auf eine vertikale Anordnung. The machines currently used for lapping balls can basically be divided into two types, the main distinguishing feature of which relates to the spatial arrangement of the lapping disk. Basically, the lapping discs can be arranged both horizontally and vertically. Figs. 1 and 2 illustrate a machine is horizontally arranged lapping wheels, Fig. 3-5 refer to a vertical arrangement.

Fig. 1 zeigt die Seitenansicht, Fig. 2 die Draufsicht einer Maschine mit horizontalen Läppscheiben. Die Hauptbestandteile der Maschine sind eine sich nicht drehende Läppscheibe (1) und eine koaxial dazu angeordnete, motorisch angetriebene Läppscheibe (2). Die sich gegenüberliegenden Kreisflächen dieser beiden Scheiben sind mit konzentrischen Rillen (3) versehen, die im Querschnitt kreissegmentförmig ausgebildet sind und damit eine Vielzahl von Kugeln (4) aufnehmen können. Die obere, nicht rotierende Läppscheibe (1) wird mit einer axial gerichteten Kraft beaufschlagt, so daß bei Drehung der unteren Läppscheibe (2) die in den Rillen (3) befindlichen Kugeln (4) zu einer fortwährenden kreisförmigen Abwälzbewegung gezwungen werden, währenddessen sich der Läppvorgang vollzieht. Eine Beschränkung dieses Läppvorganges auf die sich zwischen den Läppscheiben (1) und (2) befindlichen Kugeln ist jedoch aus verschiedenen Gründen nicht sinnvoll, vor allen Dingen würde die dabei zu erzielende Produktivität des Läppvorganges nicht wettbewerbsfähig sein, weil nur relativ kleine Chargen von Kugeln bearbeitet werden können. Aus diesem Grunde ist es erforderlich, eine weitaus größere Anzahl von Kugeln zu einer Bearbeitungscharge zusammenzufassen. Um die Läppscheiben (1) und (2) herum ist deshalb ein Magazin (5) angeordnet, welches wie eine kreisringförmige Wanne ausgebildet ist. Dieses Magazin (5) ist auf dem Maschinenständer (6) gelagert und wird langsam gedreht, wobei die Drehrichtung der Bewegungsrichtung der Läppscheibe (2) entgegengesetzt gerichtet ist. Um einen fortwährenden Austausch der sich im Magazin (5) befindlichen Kugeln mit den zwischen den Läppscheiben befindlichen Kugeln zu ermöglichen, ist die obere Läppscheibe (1) segmentförmig ausgespart. Die im Magazin (5) befindlichen Kugeln werden durch die Eigendrehung des Magazins gegen ein Leitblech (7) geschoben, aus der Magazinrinne herausgehoben und durch nachschiebende Kugeln und unter Zuhilfenahme weiterer, hier nicht dargestellter Leitmechanismen in die segmentförmige Aussparung der oberen Läppscheibe (1) transportiert, wo sie auf die konzentrischen Rillen (3) der unteren Läppscheibe (2) verteilt werden. Die Rotationsbewegung der unteren Läppscheibe (2) zwingt die Kugeln zwischen die beiden Läppscheiben so daß der Läppvorgang stattfinden kann. Nachdem die Kugeln nach einem fast vollständigen Umlauf zwischen den beiden Läppscheiben die segmentartige Aussparung der oberen Läppscheibe (1) wieder erreicht hat, werden sie durch einen speziell geformten, hier nicht im Detail dargestellten Aushebemechanismus (8) aus der Rille (3) der unteren Läppscheibe (2) angehoben und durch nachfolgende Kugeln wieder in das Magazin (5) hinübergeschoben. Dort verbleiben sie bei fortwährend weiterdrehendem Magazin, bis sie wieder auf das Leitblech (7) treffen. Dieser Vorgang wird ohne personelle Überwachung der Maschine so lange fortgesetzt, bis die Kugeln das gewünschte Endmaß erreicht haben. Da die einzelne Kugel nach einem Umlauf im Magazin nicht wieder zwangsläufig in die gleiche Rille (3) zurückkehrt, sondern vielmehr in Folge von Zufälligkeiten die Rille immer wieder wechselt, tritt innerhalb einer Charge kein ausgeprägtes Problem von Sortentoleranz auf. Fig. 1 shows the side view, Fig. 2 shows the top view of a machine with horizontal lapping disks. The main components of the machine are a non-rotating lapping disk ( 1 ) and a motor-driven lapping disk ( 2 ) arranged coaxially with it. The opposite circular surfaces of these two disks are provided with concentric grooves ( 3 ) which are designed in the form of a segment of a circle in cross section and can therefore accommodate a large number of balls ( 4 ). The upper, non-rotating lapping disk ( 1 ) is subjected to an axially directed force, so that when the lower lapping disk ( 2 ) rotates, the balls ( 4 ) located in the grooves ( 3 ) are forced to a continuous circular rolling motion, during which the Lapping process. Limiting this lapping process to the balls located between the lapping disks ( 1 ) and ( 2 ) does not make sense for various reasons. Above all, the productivity of the lapping process to be achieved would not be competitive because only relatively small batches of balls were processed can be. For this reason, it is necessary to combine a much larger number of balls into one processing batch. A magazine ( 5 ) is therefore arranged around the lapping disks ( 1 ) and ( 2 ), which is designed like an annular trough. This magazine ( 5 ) is mounted on the machine stand ( 6 ) and is rotated slowly, the direction of rotation being opposite to the direction of movement of the lapping disk ( 2 ). In order to enable the balls in the magazine ( 5 ) to be continuously exchanged with the balls between the lapping disks, the upper lapping disk ( 1 ) is cut out in segments. The balls in the magazine ( 5 ) are pushed against a guide plate ( 7 ) by the magazine's own rotation, lifted out of the magazine channel and transported by means of subsequent balls and with the help of further guide mechanisms, not shown here, into the segment-shaped recess of the upper lapping disc ( 1 ) where they are distributed over the concentric grooves ( 3 ) of the lower lapping plate ( 2 ). The rotational movement of the lower lapping disk ( 2 ) forces the balls between the two lapping disks so that the lapping process can take place. After the balls have reached the segment-like recess of the upper lapping disk ( 1 ) after an almost complete revolution between the two lapping disks, they are removed from the groove ( 3 ) of the lower lapping disk by a specially shaped lifting mechanism ( 8 ), not shown in detail here ( 2 ) raised and pushed back into the magazine ( 5 ) by subsequent balls. They remain there with the magazine continuously rotating until they meet the guide plate ( 7 ) again. This process is continued without personal monitoring of the machine until the balls have reached the desired final dimensions. Since the single ball does not necessarily return to the same groove ( 3 ) after one revolution in the magazine, but rather changes the groove again and again as a result of randomness, there is no pronounced problem of type tolerance within a batch.

Die Fig. 3-5 geben eine Maschine wieder, bei der die Läppscheiben im Gegensatz zur oben vorgestellten Ausführungsform nicht horizontal, sondern vertikal angeordnet sind. Fig. 3 zeigt die Seitenansicht, Fig. 4 die Draufsicht einer solchen Maschine. Durch die vertikale Anordnung ergibt sich die Konfiguration einer im Maschinengestell (9) motorisch angetriebenen Läppscheibe (10) und einer nicht rotierenden Läppscheibe (11). Die segmentförmige Aussparung der nicht rotierenden Läppscheibe (11) ist waagerecht orientiert, um den Kugelaustausch mit einem nachfolgend beschriebenen Magazin zu erleichtern. Die im Magazin (12) befindlichen Kugeln werden durch die Eigendrehung des Magazins (12) gegen ein Leitblech (13) geschoben, aus der Magazinrinne herausgehoben und durch nachschiebende Kugeln und unter Zuhilfenahme weiterer, hier nicht dargestellter Leitmechanismen in die segmentförmige Aussparung der nicht rotierenden Läppscheibe (11) transportiert, wo sie auf die konzentrischen Rillen (14) der rotierenden Läppscheibe (10) verteilt werden. Die Rotationsbewegung der rotierenden Läppscheibe (10) zwingt die Kugeln zwischen die beiden Läppscheiben so daß der Läppvorgang stattfinden kann. Nachdem die Kugeln nach einem fast vollständigen Umlauf zwischen den beiden Läppscheiben (10) und (11) die segmentartige Aussparung der nicht rotierenden Läppscheibe (11) wieder erreicht hat, werden sie durch ein speziell geformtes Leitblech (15) wieder in das Magazin (12) zurückgeführt. Dort verbleiben sie bei fortwährend weiterdrehendem Magazin, bis sie wieder auf das Leitblech (13) treffen. Dieser Vorgang wird so lange fortgesetzt, bis die Kugeln das gewünschte Endmaß erreicht haben. Da die einzelne Kugel nach einem Umlauf im Magazin nicht wieder zwangsläufig in die gleiche Läpprille zurückkehrt, sondern vielmehr in Folge von Zufälligkeiten die Rille immer wieder wechselt, tritt innerhalb einer Charge kein ausgeprägtes Problem von Sortentoleranz auf. Fig. 3-5 provide a machine again, wherein the lapping wheels in contrast to the above presented embodiment, not horizontally, but are arranged vertically. Fig. 3 shows the side view, Fig. 4 shows the top view of such a machine. The vertical arrangement results in the configuration of a lapping disk ( 10 ) which is motor-driven in the machine frame ( 9 ) and a non-rotating lapping disk ( 11 ). The segment-shaped recess of the non-rotating lapping disk ( 11 ) is oriented horizontally in order to facilitate the exchange of balls with a magazine described below. The balls in the magazine ( 12 ) are pushed against a guide plate ( 13 ) by the self-rotation of the magazine ( 12 ), lifted out of the magazine trough and into the segment-shaped recess of the non-rotating lapping disk with the help of further balls and with the help of further guide mechanisms, not shown here ( 11 ) transported where they are distributed over the concentric grooves ( 14 ) of the rotating lapping disk ( 10 ). The rotational movement of the rotating lapping disk ( 10 ) forces the balls between the two lapping disks so that the lapping process can take place. After the balls have reached the segment-like recess of the non-rotating lapping disk ( 11 ) again after an almost complete revolution between the two lapping disks ( 10 ) and ( 11 ), they are returned to the magazine ( 12 ) by a specially shaped guide plate ( 15 ). returned. There they remain with the magazine rotating continuously until they meet the guide plate ( 13 ) again. This process continues until the balls have reached the desired final dimension. Since the individual ball does not necessarily return to the same lapping groove after one revolution in the magazine, but rather the groove changes again and again as a result of randomness, there is no pronounced problem of sort tolerance within a batch.

Beide Bauformen weisen jeweils charakteristische Vorteile auf. Die Horizontalanordnung gewährleistet eine relativ gleichmäßige Abwälzbewegung aller beiteiligten Kugeln, da das Eigengewicht der Kugel diese weder beschleunigt noch bremst. Dieser Umstand erlaubt sogar die Bearbeitung von Kugeln, die untereinander geringfügig unterschiedliche Durchmesser aufweisen. In diesem Fall werden die geringfügig kleineren Kugeln zwar nicht bearbeitet, werden aber von den geringfügig größeren Kugeln durch die Maschine hindurchgeschoben und nehmen erst dann wieder an der spanenden Bearbeitung teil, wenn sich die Durchmesser wieder angeglichen haben. Die Maschine mit horizontaler Läppscheibenanordnung hat wegen der konzentrischen Anordnung des Magazins einen geringen Platzbedarf. Die Vertikalanordnung der Läppscheiben hingegen erleichtert sowohl die Zuführung als auch die Entnahme der Kugeln, da in beiden Fällen die Schwerkraft der Kugel zu Hilfe genommen werden kann. Dadurch wird zwar eine Beschädigung der Kugel durch Zuführ- und Aushebevorrichtungen reduziert, grundsätzlich bleibt aber deren Notwendigkeit.Both designs have characteristic advantages. The horizontal arrangement ensures a relatively even rolling motion of all balls involved, since that The ball's own weight neither accelerates nor brakes it. This fact even allows machining balls that have slightly different diameters from each other exhibit. In this case, the slightly smaller balls are not processed, are pushed through the machine by the slightly larger balls and only take part in machining again when the diameters change have adjusted again. The machine with a horizontal lapping wheel arrangement has because the concentric arrangement of the magazine requires little space. The Vertical arrangement of the lapping disks, on the other hand, facilitates both feeding and Removal of the balls, since in both cases the gravity of the ball was used as an aid can be. This will damage the ball by feeding and Lifting devices are reduced, but their necessity remains in principle.

Diesen bauartspezifischen Vorteilen der beiden Ausführungsformen stehen jedoch auch charakteristische Nachteile gegenüber. Die Horizontalanordnung der Läppscheiben erfordert die Ausübung einer gewissen Kraft auf die Kugel sowohl bei der Einführung in die Läpprille als auch bei der Entnahme der Kugel aus dieser Rille durch ein Aushebewerkzeug. Dadurch kommt es immer wieder zu feinsten Beschädigungen der Kugeloberfläche, die sich bei den immer weiter steigenden Qualitätsanforderungen an hochwertige Kugellager nachteilig auswirken. Besonders Kugeln für geräuscharme Kugellager erfordern die Vermeidung aller möglichen Oberflächenbeschädigungen. Eine Qualitätskontrolle aller bearbeiteten Kugeln ist jedoch wirtschaftlich nicht vertretbar, so daß alle Bemühungen darauf zu richten sind, Beschädigungen der Kugeloberfläche während der Bearbeitung gänzlich auszuschließen. Außerdem ist die Reinigung der Maschine bei horizontaler Anordnung der Läppscheiben schwierig, da sich sowohl die Läppflüssigkeit als auch die Abriebpartikel aufgrund ihrer Schwerkraft in den Rillen der unteren Läppscheibe ansammeln.However, these design-specific advantages of the two embodiments also stand out characteristic disadvantages compared. The horizontal arrangement of the lapping discs requires exerting a certain force on the ball both when introducing it into the lapping groove as well even when the ball is removed from this groove using a removal tool. Thereby there is always the finest damage to the spherical surface, which can be seen in the ever increasing quality requirements for high quality ball bearings disadvantageous impact. Balls for low-noise ball bearings in particular require that everyone be avoided possible surface damage. A quality control of all machined balls is However, it is not economically justifiable, so that all efforts are directed towards Eliminate any damage to the surface of the sphere during machining. The machine is also cleaned when the lapping disks are arranged horizontally difficult because both the lapping liquid and the abrasion particles are due to their Collect gravity in the grooves of the lower lapping wheel.

Der wesentliche Nachteil der vertikalen Anordnung der Läppscheiben besteht darin, daß während der Bearbeitung die Schwerkraft der Kugeln die kinematisch aufgezwungene Bewegung sowohl bremsen als auch beschleunigen können. Dieser Effekt macht sich besonders dann nachteilig bemerkbar wenn die zu bearbeitenden Kugeln im Durchmesser geringfügig voneinander abweichen. Die geringfügig kleineren Kugeln kommen nicht mit den Läppscheiben in Kontakt und entziehen sich daher der kinematisch vorgesehenen Abwälzbewegung. Aus diesem Grunde müssen sie von nachfolgenden, geringfügig größeren Kugeln geschoben werden. Dies wird besonders dann problematisch, wenn die Kugel nach dem Eintritt in den Läppspalt den unteren Totpunkt der kreisförmigen Läpprille erreicht hat und anschließend auf dem Weg zum oberen Totpunkt der nachfolgenden Kugel einen Bewegungswiderstand entgegensetzt. Dadurch kommt es zu Zwangskräften im Bewegungsablauf, was dazu führen kann, daß es zu übermäßiger Reibung im Kontakt der Kugeln untereinander kommt. Nicht selten hat dies Freßerscheinungen zur Folge, die die Oberfläche der Kugeln derart beeinträchtigen, daß sie als qualitativ minderwertig eingestuft werden müssen oder gänzlich unbrauchbar werden. Auch bei der vertikalen Anordnung der Läppscheiben ist ein Aushebewerkzeug erforderlich, welches jede einzelne Kugel nach ihrem Umlauf im Läppspalt aus diesem heraushebt, um sie ins Magazin zu befördern. Auch dabei besteht die Gefahr, der Kugel geringste Oberflächenbeschädigungen zuzufügen.The main disadvantage of the vertical arrangement of the lapping disks is that during machining the gravity of the balls the kinematically forced Can both brake and accelerate movement. This effect is special then disadvantageously noticeable if the balls to be machined are slightly in diameter differ from each other. The slightly smaller balls do not come with the lapping disks in contact and therefore escape the kinematically provided rolling motion. Out for this reason they have to be pushed by subsequent, slightly larger balls become. This is particularly problematic if the ball after entering the Lapping gap has reached the bottom dead center of the circular lapping groove and then on the path to the top dead center of the subsequent ball a movement resistance opposed. This leads to constraining forces in the movement, which lead to it may cause excessive friction between the balls. Not Rarely does this result in seizure symptoms that affect the surface of the balls impair that they have to be classified as inferior or entirely become unusable. There is also a vertical arrangement of the lapping disks Extraction tool required, which each individual ball after its circulation in Lapping gap out of this in order to convey them into the magazine. Here too there is Danger of causing minimal surface damage to the ball.

Die spezifischen Nachteile dieser beiden Bauformen sind hinlänglich bekannt und es hat immer wieder Versuche gegeben, sie abzumildern. Trotz bescheidener Erfolge im Detail ist es jedoch bisher nicht gelungen, die Vorteile beider Bauformen durch eine wirkungsvolle Synthese miteinander zu verbinden.The specific disadvantages of these two designs are well known and always have attempts have been made to mitigate them. Despite modest success in details, it is So far, the advantages of both designs have not been achieved through effective synthesis connect with each other.

Die dieser Schrift zugrundeliegende Erfindung vereinigt die Vorteile der beiden vorgenannten Bauformen in idealer Weise: Die Anordnung der Läppscheiben ist im wesentlichen horizontal, so daß das Gewicht der Kugeln die kinematisch aufgezwungene Abwälzbewegung des Läppens nicht stört, also vor allen Dingen den nachfolgenden Kugeln keinen Bewegungswiderstand entgegensetzt. Dadurch wird die Reibung der Kugeln untereinander so reduziert, daß es nicht zu den oberflächenzerstörenden Freßerscheinungen kommen kann. Andererseits verzichtet die Erfindung gänzlich auf die Verwendung von Werkzeugen zum Einführen der Kugeln in die Läpprille bzw. zum Ausheben der Kugeln aus der Läpprille. Sämtliche Einführ- und Aushebevorgänge vollziehen sich erfindungsgemäß ausschließlich mit der Schwerkraft der Kugel, so daß die Kugel keinerlei Zwangskräften ausgesetzt ist, die deren Oberfläche beeinträchtigen könnten.The invention on which this document is based combines the advantages of the two aforementioned Designs in an ideal way: The arrangement of the lapping disks is essentially horizontal, so that the weight of the balls the kinematically forced rolling movement of the lapping does not bother, especially the following balls no movement resistance opposed. This reduces the friction between the balls so that it does not can lead to the surface-destructive eating phenomena. On the other hand, the Invention entirely based on the use of tools for inserting the balls into the Lapping groove or for lifting the balls out of the lapping groove. All introductory and Lifting operations are carried out according to the invention exclusively with the force of gravity Ball, so that the ball is not subjected to any constraining forces on its surface could affect.

Kennzeichnendes Merkmal der Erfindung ist die im wesentlichen horizontale, aus konstruktiven Gründen nur leicht geneigte Anordnung der Läppscheiben, wobei die segmentförmig ausgesparte, nicht rotierende Läppscheibe unterhalb der geschlossenen, rotierenden Läppscheibe angeordnet ist.Characteristic feature of the invention is the substantially horizontal, from constructive reasons only slightly inclined arrangement of the lapping disks, the recessed, non-rotating lapping disc under the closed, rotating lapping disc is arranged.

Die Fig. 6-10 verdeutlichen die Erfindung. Fig. 6 zeigt die Anordnung der beiden Läppscheiben ohne das Magazin der Maschine in einer Ansicht von unten. Fig. 7 zeigt eine Seitenansicht, Fig. 8 die perspektivische Ansicht der wesentlichen Bestandteile einer solchen Maschine einschließlich des Magazins. Fig. 9 zeigt eine weitere Ausführungsform des Kugelmagazins. In Fig. 10 sind wesentliche Details der Kugelzuführung dargestellt. FIGS. 6-10 illustrate the invention. Fig. 6 shows the arrangement of the two lapping disks without the magazine of the machine in a view from below. Fig. 7 shows a side view, Fig. 8 is a perspective view of the essential components of such a machine including the magazine. Fig. 9 shows another embodiment of the ball magazine. In Fig. 10 essential details of the ball feed are shown.

Die Ansicht von unten in Fig. 6 verdeutlicht zunächst die untere, nicht rotierende Läppscheibe (16), durch deren segmentförmige Aussparung, die darüberliegende, rotierende Läppscheibe (17) teilweise sichtbar wird. Beide Läppscheiben sind auf den zueinander gerichteten Kreisflächen in bekannter Weise mit Rillen zur Aufnahme der zu bearbeitenden Kugeln versehen. Die obere Läppscheibe rotiert in der dargestellten Drehrichtung. Die zu bearbeitenden Kugeln müssen also an der Einlaufkante (18) dem Läppspalt zugeführt werden und verlassen ihn dann wieder an der Auslaufkante (19).The view from below in FIG. 6 first illustrates the lower, non-rotating lapping disk ( 16 ), through the segment-shaped recess of which the rotating lapping disk ( 17 ) lying above is partially visible. Both lapping disks are provided on the circular surfaces facing each other in a known manner with grooves for receiving the balls to be machined. The upper lapping disk rotates in the direction of rotation shown. The balls to be processed must therefore be fed to the lapping gap at the inlet edge ( 18 ) and then leave it again at the outlet edge ( 19 ).

Mit Hilfe der Seitenansicht in Fig. 7 und der perspektivischer Darstellung in Fig. 8 läßt sich der Lauf der Kugeln durch die Maschine einschließlich des Magazins vollständig beschreiben: Eine einzelne betrachtete Kugel befindet sich an der Einlaufkante (18) und wird durch die Drehung der oberen Läppscheibe (17) in die Läpprille befördert, wo sie aufgrund der Abwälzkinematik weitertransportiert wird, bis sie die Läpprille an der Auslaufkante (19) wieder verläßt. Ihrer eigenen Schwerkraft folgend fällt sie anschließend in die Rinne des Magazins (20), wobei sie möglicherweise noch zuvor vom Leitblech (21) in ihrer Fallbewegung korrigiert wird. Da die Kugel den Läppspalt nur aufgrund ihrer eigenen Schwerkraft verläßt, kann auf ein spezielles Aushebewerkzeug gänzlich verzichtet werden. Dadurch wird prinzipiell die Gefahr von feinen Oberflächenbeschädigungen durch ein solches Werkzeug eliminiert. Die Kugel wird nun durch die langsame Eigendrehung des Magazins (20) weitertransportiert, wobei sie an Höhe gewinnt. Das Magazin (20) besteht aus einem sich langsam drehenden Boden- und Außenteil (22) und ein feststehenden Innenteil (23), die gemeinsam eine ringförmige Rinne ergeben. In der Nähe des oberen Totpunktes passieren die im Magazin (20) befindlichen Kugeln eine Öffnung (24) im stillstehenden Innenteil (23), so daß sie durch die eigene Schwerkraft aus dem Magazin (20) nach innen herausfallen. Dabei fallen die Kugeln auf ein Leitblech (25), welches so gerichtet und leicht geneigt ist, daß die Kugeln wieder an die Einlaufkante (18) zurückgeführt werden. .. Using the side view in Figure 7 and the perspective view in Figure 8 can be the passage of balls through the machine including the magazine fully describe: A single regarded sphere is located at the inlet edge (18) and by the rotation of the upper Lapping disk ( 17 ) is conveyed into the lapping groove, where it is transported further due to the rolling kinematics until it leaves the lapping groove at the leading edge ( 19 ) again. Following its own gravity, it then falls into the trough of the magazine ( 20 ), whereby it may be corrected beforehand in its falling movement by the guide plate ( 21 ). Since the ball leaves the lapping gap only due to its own gravity, a special lifting tool can be dispensed with entirely. In principle, this eliminates the risk of fine surface damage from such a tool. The ball is now transported further by the slow rotation of the magazine ( 20 ), whereby it increases in height. The magazine ( 20 ) consists of a slowly rotating bottom and outer part ( 22 ) and a fixed inner part ( 23 ), which together form an annular groove. In the vicinity of the top dead center, the balls in the magazine ( 20 ) pass through an opening ( 24 ) in the stationary inner part ( 23 ), so that they fall out of the magazine ( 20 ) towards the inside due to their own gravity. The balls fall onto a guide plate ( 25 ) which is oriented and slightly inclined so that the balls are returned to the leading edge ( 18 ).

Fig. 9 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Kugelmagazins. In diesem Fall besteht das Kugelmagazin (26) aus einer einteiligen, ringförmigen Rinne, bei der sowohl der Boden als auch beiden Seitenwänden gleichermaßen umlaufen. In diesem Fall verbleiben die Kugeln für eine Dreivierteldrehung im Magazin, wodurch die Füllmenge des Magazins noch deutlich erhöht wird. Das Kugelleitblech (27) wird konstruktiv so ausgebildet, daß es in das kreisringförmige Magazin eintaucht, so daß die im Magazin befindlichen Kugeln durch die Eigendrehung des Magazins auf das Kugelleitblech (27) geschoben werden, von wo aus sie dann unter dem Einfluß ihrer eigenen Schwerkraft in den Läppspalt rollen. Fig. 9 shows a further embodiment of the ball magazine. In this case, the ball magazine ( 26 ) consists of a one-piece, annular groove, in which both the bottom and both side walls rotate equally. In this case, the balls remain in the magazine for a three-quarter turn, which significantly increases the magazine's filling capacity. The ball guide plate ( 27 ) is constructed so that it dips into the annular magazine, so that the balls in the magazine are pushed by the self-rotation of the magazine onto the ball guide plate ( 27 ), from where they then under the influence of their own gravity roll into the lapping gap.

Fig. 10 zeigt im besonderen den Übergang der Kugeln vom Leitblech (25) bzw. (27) in die Läpprillen der unteren Läppscheibe (16). Im unteren Bereich ist dieses Leitblech so ausgebildet, daß die Kugeln in sich fächerförmig ausbreitende Laufrillen geleitet werden, so daß sie an der Einlaufkante (18) direkt vor eine Läpprille plaziert werden, ohne daß sie zuvor gegen den Steg zwischen zwei Läpprillen stößt und sich den Weg in eine Längsrille unter Einwirkung von Kräften, die von der oberen, rotierenden Läppscheibe (17) aufgezwungen werden, suchen muß. Zu diesem Zweck sind Elemente zur Auffächerung des Kugelfußes (28) auf dem Leitblech aufgebracht. Eine weitere Ausführungsform sieht vor, den unteren Teil des Leitbleches räumlich so auszuformen, daß der ebene, obere Bereich in einen aufgefächerten unteren Bereich übergeht, der abschließend nur noch diskrete Laufrinnen aufweist, die nur noch einzelne Kugeln hintereinander aufnehmen können, wobei der Fluß der einzeln hintereinander sich bewegenden Kugeln dann direkt auf eine Läpprille gerichtet ist. Damit wird sichergestellt, daß die Kugeln von oberflächenzerstörenden Einflüssen ferngehalten werden. Fig. 10 shows in particular the transition of the balls from the guide plate ( 25 ) or ( 27 ) into the lapping grooves of the lower lapping disk ( 16 ). In the lower area, this baffle is designed so that the balls are guided into running grooves which spread out in a fan shape, so that they are placed on the leading edge ( 18 ) directly in front of a lapping groove without first bumping against the web between two lapping grooves and the Must search in a longitudinal groove under the action of forces which are forced by the upper, rotating lapping disc ( 17 ). For this purpose, elements for fanning out the ball foot ( 28 ) are applied to the guide plate. A further embodiment provides for the lower part of the guide plate to be shaped spatially in such a way that the flat, upper region merges into a fanned out lower region, which finally has only discrete troughs which can only accommodate individual balls one after the other, the flow of which is individual balls in succession is then directed directly onto a lapping groove. This ensures that the balls are kept away from surface-destroying influences.

Die Fig. 7 bis 9 zeigen nur eine bevorzugte Ausführungsform des Zusammenspiels von Magazin und Kugeltransportmechanismus. Es sind noch vielerlei andere konstruktiv sinnvolle Mechanismen denkbar, auf deren Darstellung an dieser Stelle jedoch verzichtet wird. FIGS. 7 to 9 show only a preferred embodiment of the interplay of ball magazine and the transport mechanism. There are many other constructively useful mechanisms conceivable, but we will not describe them here.

Um den systembedingten Vorteil des weitgehenden Anschlusses der Schwerkraft der Kugeln während des Läppvorganges optimal auszunutzen, wird ein möglichst geringer Neigungswinkel der Läppscheiben gegenüber der Horizontalen angestrebt. Die in den Fig. 6-9 angedeutete Neigung ist nur der darstellerischen Klarheit wegen deutlich übertrieben worden. Die Neigungswinkel der Rotationsachsen von Läppscheibe und Magazin müssen keineswegs identisch sein, wie es in den Fig. 6-9 angedeutet ist. Allerdings bringt eine identische Neigung dieser Rotationsachsen Vorteile bei der Herstellung der Maschine mit sich.In order to optimally utilize the system-related advantage of largely connecting the gravity of the balls during the lapping process, the aim is to minimize the angle of inclination of the lapping disks with respect to the horizontal. The inclination indicated in FIGS. 6-9 has been exaggerated only for the sake of clarity. The angles of inclination of the axes of rotation of the lapping disk and the magazine do not have to be identical, as is indicated in FIGS . 6-9. However, an identical inclination of these axes of rotation has advantages in the manufacture of the machine.

Die Erfindung wird in den Fig. 6-10 mit einem Öffnungswinkel der feststehenden Läppscheibe von 90° dargestellt. Dieser Zahlenwert ist jedoch nur als ein Beispiel zu verstehen, wovon je nach konstruktiven Erfordernissen auch deutlich abgewichen werden kann. Prinzipiell wird man bestrebt sein, den Öffnungswinkel möglichst klein zu gestalten, um einen möglichst langen Läppweg und damit einen möglichst wirkungsvollen Läppvorgang zu realisieren.The invention is shown in FIGS . 6-10 with an opening angle of the fixed lapping disk of 90 °. However, this numerical value is only to be understood as an example, from which, depending on the design requirements, there can also be significant deviations. In principle, efforts will be made to make the opening angle as small as possible in order to achieve the longest possible lapping path and thus the most effective lapping process.

Claims

1. Lapping machine for balls, consisting of a circular, rotating lapping disk and a second, stationary, opposite and coaxially arranged, non-rotating lapping disk, which is segmented for exchanging the balls in the lapping gap, with both lapping disks on their front circular surface for receiving of the balls to be machined are provided with concentric grooves, characterized in that the non-rotating lapping disk is arranged with its segment-like recess below the rotating, closed lapping disk, so that the balls in the lapping gap are exchanged with the balls of a magazine from below.

2. Lapping machine according to claim 1, characterized in that the axis of rotation of the rotating lapping disk is inclined to the vertical.

3. lapping machine according to claim 1 or 2, wherein are located in the lapping gap of the machine Balls are constantly exchanged with the balls in a magazine, as a result characterized in that this exchange takes place solely by using the gravity of the Bullets and without using a ball extraction tool, the from balls emerging from the lapping gap fall into a magazine by their own movement Magazine gain height, eventually fall out of this magazine and back into the lapping gap using a ball trough that uses gravity to be led back.

4. lapping machine according to claim 3, characterized in that the balls by a appropriately shaped baffle is conveyed out of the annular ball magazine to feed them back to the lapping gap via a baffle.

5. lapping machine according to claim 3 or 4, characterized in that the guide mechanisms that feed the balls to the lapping gap, fan out into individual ball troughs, each single groove guides the balls in it exactly into a lapping groove without the Ball to avoid surface damage beforehand on a web between two Lapping grooves encountered.