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TECHNISCHES
GEBIET
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von äußeren und
inneren Ringen eines Lagers.
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BESCHREIBUNG
DES STANDS DER TECHNIK
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Im
Falle des Stands der Technik werden der äußere und der innere Ring für das Lager
aus eigenen zylindrischen Stangenmaterialien von jeweils unterschiedlichem
Durchmesser gefertigt. Ein Beispiel des Verfahrens wird in 4(a), 4(b) dargestellt.
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In
der Herstellung eines äußeren Rings 31, wie
in 4(a) gezeigt, wird ein zylindrisches
Stangenmaterial 32, welches einen äußeren Durchmesser aufweist,
der im Wesentlichen gleich oder etwas größer ist als jener des äußeren Rings,
der ausgebildet werden soll, geschnitten, um eine kreisförmige Werkstückplatte 33 zu
erhalten, welche eine vorbestimmte Breite (Dicke, hier im nachstehenden
Breite) für
den äußeren Ring
aufweist. Das Werkstück
wird dann spanend bearbeitet, um eine Ringform aufzuweisen. Schließlich wird
ein äußerer Laufring
ausgebildet und die Oberfläche
des Werkstücks
durch Schneid-, Schleif- und/oder Polier-Bearbeitung endbearbeitet,
um den äußeren Ring 31 zu
schaffen.
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Im
Falle der Herstellung eines inneren Rings 34, wie in 4(b) gezeigt, wird ein zylindrisches Stangenmaterial 35,
welches einen äußeren Durchmesser
aufweist, der im Wesentlichen gleich oder etwas größer ist
als jener des inneren Rings, der ausgebildet werden soll, geschnitten,
um eine kreisförmige
Werkstückplatte 36 zu
erhalten, welche eine vorbestimmte Breite für den inneren Ring in dem im
Wesentlichen gleichen Verfahren, wie im Falle der Herstellung des äußeren Rings
beschrieben, aufweist. Das Werkstück wird dann spanend bearbeitet,
um eine Ringform aufzuweisen. Schließlich wird ein innerer Laufring
ausgebildet und die Oberfläche
des Werkstücks
durch Schneid-, Schleif- und/oder Polier-Bearbeitung endbearbeitet,
um den inneren Ring 34 zu schaffen.
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Im
oben erwähnten
Verfahren zum Ausbilden des äußeren und
des inneren Rings wird jeder Ring durch Entfernen seines zentralen
Abschnitts durch spanende Bearbeitung ausgebildet, so dass große Mengen
an Spänen
als Abfall erzeugt werden. Die Menge an abfallendem Material erreicht
ungefähr 70%
des Werkstücks,
um die Ringe zu erzielen. Folglich fallen auch Materialkosten für den Abfall
an.
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Die
Taktzeitspanne, die für
die Herstellung eines Paares von äußerem Ring und innerem Ring getrennt
erforderlich ist, ist die Summe der Verarbeitung jedes Werkstücks.
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In
der anderen Ausführungsform
gemäß dem Stand
der Technik, wie in 5(a), 5(b) dargestellt, ist jedes der vorgeschmiedeten
Werkstücke 37, 38 durch
Kaltmassivumformung aus der ringförmigen Werkstückplatte 33 für den äußeren Ring und
aus der ringförmigen
Werkstückplatte 36 für den inneren
Ring einzeln ausgebildet. Diese ringförmigen vorgeschmiedeten Werkstücke werden
dann spanend durch Schneid-, Schleif- und/oder Polier-Bearbeitung endbearbeitet,
um den äußeren Ring 31 und den
inneren Ring 34 auszubilden. Auch in solch einem Fall müssen der äußere und
der innere Ring durch einzelne Schmiedebearbeitungsschritte von einzelnen
zylindrischen Stangenmaterialien 32, 35 unterschiedlicher
Durchmesser hergestellt werden.
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AUFGABE DER
VORLIEGENDEN ERFINDUNG
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Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren
zur Herstellung des äußeren und
des inneren Rings des Lagers aus einem einzelnen Stück zylindrischen
Stangenmaterials bereitzustellen. Dies kann durch Ausbilden von
Werkstücken
für den äußeren und
den inneren Ring aus einer ringförmigen
Werkstückplatte
durch Kaltmassivumformung bei gleichzeitiger Bearbeitung durch Ausstanzen
und bei gleichzeitiger Bearbeitung durch Abschneiden bewirkt werden.
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Folglich
kann die Taktzeit, welche für
die Bearbeitung erforderlich ist, verringert werden und es können auch
die Materialkosten gesenkt werden.
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KURZDARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
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Diese
und andere Aufgaben werden durch ein Verfahren für die Herstellung eines Außen- und eines
Innenrings eines Lagers erfüllt,
wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass es die Schritte
umfasst:
Schneiden eines einzigen zylindrischen Stangenmaterials
in einer Richtung senkrecht zur Längsachse desselben, um eine
kreisförmige
Werkstückplatte 2 von
vorbestimmter Breite durch Kaltabschneider oder Abschneidsäge zu bilden
(siehe <S1>),
Ausbilden auf
beiden ebenen Seiten der Oberfläche der
Werkstückplatte 2 durch
Kaltschmieden (siehe 2(a) und 2(b)) einer zentralen, kreisförmigen Vertiefung, welche um
die Achse des Werkstücks
vorgesehen ist, und einer ringförmigen
Nut, welche konzentrisch in Bezug auf die zentrale, kreisförmige Vertiefung
vorgesehen ist (siehe <S2> und <S3>),
Ausbilden einer
zentralen kreisförmigen Öffnung durch
Ausstanzen des in der zentralen, kreisförmigen Vertiefung verbleibenden
Materials in der axialen Richtung mittels eines Lochstempels (siehe 2(c) und <S4>),
Ausstanzen
des in der ringförmigen
Nut verbleibenden Materials in der axialen Richtung mittels eines Lochstempels
(siehe 2(d)), um ein äußeres Werkstück für den äußeren Ring
und ein inneres Werkstück
für den
inneren Ring auszubilden (siehe <S5>), und
spanabhebendes
Bearbeiten jedes Werkstücks
jeweils durch Schneid-, Schleif- und/oder Poliervorgänge, um
die Ringlaufbahnen auszubilden oder um die Oberfläche derselben
zur Herstellung der äußeren und
inneren Ringe fertig zu bearbeiten (siehe <S6>).
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Des
Weiteren ist ein Verfahren zur Herstellung des Außen- und des Innenrings
eines Lagers bereitgestellt, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet
ist, dass es die Schritte umfasst:
Schneiden eines einzigen
zylindrischen Stangenmaterials in einer Richtung senkrecht zur Längsachse desselben,
um eine kreisförmige
Werkstückplatte 2 von
vorbestimmter Breite durch Kaltabschneider oder Abschneidsäge zu bilden
(siehe <S1>),
Ausbilden auf
beiden ebenen Seiten der Oberfläche der
Werkstückplatte
durch Kaltschmieden (siehe 2(a) und 2(b)) einer zentralen, kreisförmigen Vertiefung, welche um
die Achse des Werkstücks
vorgesehen ist, und einer ringförmigen
Nut, welche konzentrisch in Bezug auf die zentrale, kreisförmige Vertiefung
vorgesehen ist (siehe <S2> und <S3>),
Ausbilden einer
zentralen kreisförmigen Öffnung durch
Ausstanzen des dünnwandigen
Abschnitts, welcher zwischen den zentralen, kreisförmigen Vertiefungen
in der axialen Richtung definiert ist, mittels eines Lochstempels
(siehe 2(c) und <S4>),
Schleifen
der beiden verbleibenden ebenen Seiten der Oberfläche und
der äußeren Durchmesseroberfläche des
Werkstücks,
Ausstanzen
des in der ringförmigen
Nut verbleibenden Materials in der axialen Richtung mittels eines Lochstempels
(siehe 2(d)), um ein äußeres Werkstück für den äußeren Ring
und ein inneres Werkstück
für den
inneren Ring auszubilden, und
spanabhebendes Bearbeiten jedes
Werkstücks
jeweils durch Schneid-, Schleif- und/oder Poliervorgänge, um
die Ringlaufbahnen auszubilden oder um die Oberfläche derselben
zur Herstellung der äußeren und
inneren Ringe fertig zu bearbeiten.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Weitere
Merkmale der vorliegenden Erfindung werden für Fachleute auf dem Gebiet
der Technik, auf das sich die vorliegende Erfindung bezieht, aus
dem Durchlesen der folgenden Beschreibung mit Bezugnahme auf die
begleitenden Zeichnungen offensichtlich, in denen:
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1 eine
perspektivische Querschnittansicht ist, welche ein Herstellungsverfahren
der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 eine Querschnittansicht ist, welche das
Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung im Detail zeigt;
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3 eine
Querschnittansicht ist, welche ein Beispiel des Lagers zeigt;
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4(a) eine Ansicht ist, welche ein Beispiel des
Herstellungsverfahrens des Stands der Technik zeigt, das ein Verfahren
zur Herstellung eines äußeren Rings
darstellt;
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4(b) eine Ansicht ist, welche ein Beispiel des
Herstellungsverfahrens des Stands der Technik zeigt, das ein Verfahren
zur Herstellung eines inneren Rings darstellt;
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5(a) eine Ansicht ist, welche ein anderes Beispiel
des Herstellungsverfahrens des Stands der Technik zeigt, das ein
Verfahren zur Herstellung eines äußeren Rings
darstellt; und
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5(b) eine Ansicht ist, welche einanderes Beispiel
des Herstellungsverfahrens des Stands der Technik zeigt, das ein
Verfahren zur Herstellung eines inneren Rings darstellt.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
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Ein
Verfahren zur Herstellung eines äußeren und
eines inneren Rings eines Kugellagers wird mit Bezugnahme auf die
angeschlossenen Zeichnungen erklärt,
in denen ein Beispiel der vorliegenden Erfindung dargestellt wird.
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Zuerst
wird eine kreisförmige
Werkstückplatte 2 durch
Schneiden eines zylindrischen Stangenmaterials 1, welches
aus Metall hergestellt ist, für
den inneren und den äußeren Ring
in einer Richtung senkrecht zur Längsachse der Stange bereitgestellt (siehe <S1>).
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Das
zylindrische Stangenmaterial 1 ist aus Lagerstahl (wie
JIS SUJ2 MD) hergestellt. Der Außendurchmesser des zylindrischen
Stangenmaterials kann im Wesentlichen gleich oder etwas kleiner als
der Außendurchmesser
des äußeren Rings
sein, der ausgebildet werden soll. Die Breite des Werkstücks 2 kann
im Wesentlichen gleich oder etwas größer als die Breite des inneren
und des äußeren Rings
sein, welche ausgebildet werden sollen.
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Anschließend kann
das Werkstück 2 auf
einem ebenen Prägestempelamboss 3 angeordnet werden
und der erste Kaltschmiedevorgang wird auf der einen ebenen Seitenfläche 2a des
Werkstücks mittels
eines Schmiedegesenks 4 ausgeführt, um eine zentrale kreisförmige Vertiefung 5 um
die Achse des Werkstücks
und eine ringförmige
Nut 6 konzentrisch zur zentralen kreisförmigen Vertiefung auszubilden
(siehe <S2>). Auf diese Weise
weisen sowohl die ausgebildete kreisförmige Vertiefung 5 und
die ringförmige
Nut 6 eine Tiefe auf, die kleiner ist als eine Hälfte der
Breite des Werkstücks.
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Dann
wird das Werkstück
umgekehrt aufgelegt und der zweite Kaltschmiedevorgang wird auf der
anderen ebenen Seitenfläche 2b des
Werkstücks mittels
des Prägestempels 4 ausgeübt, um eine
zentrale kreisförmige
Vertiefung 5 und eine ringförmige Nut 6 konzentrisch
zur zentralen Vertiefung darauf bereitzustellen (siehe <S3>). Ein Prägestempelamboss 7 für den zweiten
Kaltschmiedevorgang wird mit Fortsätzen 7a und 7b zum
Aufnehmen der zentralen kreisförmigen
Vertiefung 5 und der ringförmigen Nut 6, welche
durch den ersten Kaltschmiedevorgang ausgebildet wurden, bereitgestellt,
um das Werkstück
genau vor dem zweiten Kaltschmiedevorgang zu positionieren und um
zu verhindern, dass die zentrale kreisförmige Vertiefung 5 und
die ringförmige Nut 6 während des
zweiten Schmiedevorgangs verformt werden.
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Der
zweifach ausgeführte
Kaltschmiedevorgang, oben erwähnt,
hinterlässt
einen dünnwandigen Abschnitt 8 zwischen
den zentralen kreisförmigen Vertiefungen 5, 5 und
einen dünnwandigen
Abschnitt 9 zwischen den ringförmigen Nuten 6, 6.
Diese dünnwandigen
Abschnitte 8 und 9 werden durch Stanzen durch
den folgenden Vorgang ausgestanzt.
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Das
Werkstück 2 wird
dann auf einem Amboss 10 angeordnet, welcher ein Aufnahmeloch 10a umfasst,
wie in 2(c) gezeigt, und der dünnwandige
Abschnitt 8, welcher zwischen den zentralen kreisförmigen Vertiefungen 5, 5 definiert
ist, wird durch einen Lochstempel 11 ausgestanzt, um eine zentrale
kreisförmige Öffnung 12 für einen
Innendurchmesser auszubilden, welcher den inneren Ring auf eine
Welle passen lässt
(siehe <S4>).
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Die
verbleibenden ebenen Seitenflächen 2a, 2d und
eine Außendurchmesserfläche 2c des
Werkstücks 2,
welches die zentrale Öffnung 12 aufweist, werden
auf die vorbestimmten Abmessungen der Breite für den äußeren und den inneren Ring
und den Außendurchmesser
des äußeren Rings
geschliffen.
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Die
verbleibenden ebenen Seitenflächen
sowohl für
den inneren als auch für
den äußeren Ring werden
gleichzeitig geschliffen, wenn die Seitenflächen 2a, 2b geschliffen
werden. Folglich können
die einzelnen Schleifvorgänge,
die auf beiden Seitenflächen
des äußeren und
des inneren Rings erforderlich sind, mit dem gleichen Schleifvorgang
erledigt werden. Des Weiteren werden die Breiten beider Ringe genau
gleich hergestellt.
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Das
Arbeitsstück
wird auf einem Prägeamboss 13 angeordnet,
welcher eine Aufnahmenut 13a auf seiner obersten Fläche einsetzt,
wobei die ringförmige
Nut 6 des Werkstücks
auf der Aufnahmenut 13a positioniert wird und der dünnwandige
Abschnitt 9, welcher zwischen den ringförmigen Nuten 6, 6 verblieben
ist, durch den Lochstempel 14 ausgestanzt wird, um das
Werkstück
in ein äußeres Werkstück 15 für den äußeren Ring
und ein inneres Werkstück 16 für den inneren
Ring zu trennen (siehe <S5>).
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Die
solcherart erzielten Werkstücke 15, 16 für den inneren
und für
den äußeren Ring
werden dann jeweils durch Schneid- Schleif- und/oder Poliervorgänge spanend
bearbeitet, um die Ringlaufbahnen auszubilden, oder ihre Oberfläche zur
Herstellung eines äußeren Rings 17 und
eines inneren Rings 18 endzubehandeln (siehe <S6>).
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Der äußere und
der innere Ring 17 und 18, welche gemäß dem Verfahren
der Erfindung, wie oben erwähnt,
ausgebildet wurden, werden zu einem Kugellager 20, gezeigt
in 3, durch Einbau einer Mehrzahl von Kugeln 19 zwischen
einer äußeren Ringlaufbahn 17a,
die auf der inneren Umfangsfläche
des äußeren Rings
ausgebildet ist, und einer inneren Ringlaufbahn 18a, welche
auf der äußeren Umfangsfläche des
inneren Rings ausgebildet ist, zusammengefügt. Bauteil 21 in 3 ist
ein Kugellagerkäfig.
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Im
Verfahren der vorliegenden Erfindung wird der Schmiedevorgang zum
Ausbilden der zentralen kreisförmigen
Vertiefung 5 und der ringförmigen Nut 6 auf beiden
ebenen Seitenflächen
des Werkstücks 2 auf
beiden Seiten einzeln durch zwei Schmiedevorgänge ausgeführt. Wohingegen die zweimaligen
Schmiedevorgänge
durch einen einzigen Schmiedevorgang erzielt werden können, indem der
gleiche Schmiedestempel starr auf dem Prägeamboss angeordnet wird. Die
dünnwandigen
Abschnitte, welche am Boden der zentralen kreisförmigen Vertiefung 5 und
der ringförmigen
Nut 6 verbleiben, werden dann durch den Lochstempel ausgestanzt.
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Des
Weiteren können
die zentrale kreisförmige
Vertiefung 5 und die ringförmige Nut 6, welche
tiefer sind als jene, die in den oben erwähnten Schritten (<S2> und <S3>) ausgebildet werden,
durch einen Schmiedevorgang auf nur einer Seitenfläche des Werkstücks 2 ausgebildet
werden. Die dünnwandigen
Abschnitte, welche am Boden der zentralen kreisförmigen Vertiefung 5 und
der ringförmigen
Nut 6 verbleiben, werden dann durch den Lochstempel ausgestanzt.
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Die
Materialien für
die zylindrische Stange können
Metall, Kunststoff und Keramik sein.
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Gemäß dem Verfahren
der vorliegenden Erfindung ist es anstatt des Vorbereitens zweier
Arten von zylindrischen Materialstangen unterschiedlicher Durchmesser
für den äußeren und
den inneren Ring, wie gemäß dem Stand
der Technik, nur notwendig, ein einziges zylindrisches Stangenmaterial
vorzubereiten, welches einen äußeren Durchmesser
aufweist, welcher im Wesentlichen gleich oder etwas kleiner ist
als der äußere Durchmesser
des äußeren Rings,
der ausgebildet werden soll. Folglich können die Materialkosten für das Lager
durch Verringern der Menge an Abfallspänen und durch Vereinfachen
der Standardbetriebsabläufe
wie Einkauf, Eingangswarenprüfung
und Lagerstandskontrolle verringert werden.
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Die
Werkstücke
für den äußeren und
den inneren Ring, an denen die Schneid-, Schleif- und/oder Poliervorgänge ausgeübt werden,
werden von der einen kreisförmigen
Werkstückplatte
durch Kaltschmieden in gleichzeitiger Durchführung, durch Ausstanzen in
gleichzeitiger Durchführung
und Abschneiden in gleichzeitiger Durchführung hergestellt.
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Insbesondere
wird das Werkstück
für den
inneren Ring aus dem zentralen Abschnitt für den äußeren Ring gemäß dem Stand
der Technik hergestellt, welcher zum Abfall durch Bearbeitungsspäne im Verfahren
gemäß dem Stand
der Technik wurde. Daher können
die Materialkosten im Vergleich zum Verfahren gemäß dem Stand
der Technik deutlich verringert werden.
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Die
Taktzeit, welche für
die Herstellung des äußeren und
des inneren Rings erforderlich ist, kann ebenfalls verringert werden,
da die Werkstücke
des äußeren und
des inneren Rings gleichzeitig hergestellt werden können.
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Folglich
können
der äußere und
der innere Ring des Lagers mit im Vergleich zum Stand der Technik
niedrigeren Kosten hergestellt werden.
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Da
die vorliegende Erfindung die Hersteller von einzelnen Schleifvorgängen der
ebenen Seitenflächen
des äußeren und
des inneren Rings befreit, kann die Zeit, die zur Herstellung erforderlich
ist, verringert werden und die Breite der beiden Ringe ist genau
gleich gefertigt.
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Während besondere
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung dargestellt und beschrieben worden sind,
sollte es sich für
die Fachleute auf diesem Gebiet der Technik von selbst verstehen,
dass verschiedene Veränderungen
und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne den Umfang der Erfindung
zu verlassen.