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Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Ringen, beispielsweise
für Wälzlager Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen beispielsweise
für Wälzlager von unterschiedlicher Tragfähigkeit und Größe bestimmter profilierter
Ringe von unterschiedlichem Durchmesser und Querschnitt aus bearbeiteten, ringförmigen,
starkwandigen und hinsichtlich ihres Einsatzgewichtes im wesentlichen dem Gewicht
des herzustellenden Ringes entsprechenden Vorwerkstücken, die unter Aufweiten ihrer
Bohrung in die fertige oder gegebenenfalls mit einem Schleifaufmaß versehene Ringform
kalt ausgewalzt werden, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
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Es ist unter anderem bekannt, solche Ringe auf Automaten von der Stange
zu arbeiten. Dabei tritt jedoch ein Zerspannungsverlust ein, welcher mehr als das
Gewicht des fertigen Stückes beträgt. An Stelle von Stangen werden solche Ringe
aber auch @.,on präzisionsgewalzten Rohren gearbeitet. Diese Ringe haben zwar nur
einen verhältnismäßig geringen Werkstoffverlust, sind aber durch den hohen Rohrpreis
gleichfalls sehr teuer.
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Derartige Ringe werden deshalb auch durch Kalt- oder Warmwalzen einfach
aus einem gelochten Werkstüc4c durch radialen Abwälzdruck hergestellt, wodurch jeder
Materialverlust vermieden wird. Beim Kaltwalzen derartiger Ringe ergibt sich der
weitere Vorteil, daß keine entkohlte Zone am Umfang besteht, während sich beim Warmwalzen
dort bekanntlich eine entkohlte Zone entwickelt, die ein Härten an dieser Stelle
nicht zuläßt. Es ist daher erforderlich, diese entkohlte Zone beim Warmwalzverfahren
nachträglich abzudrehen.
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Eines dieser Walzverfahren zum Herstellen von profilierten Rollbahnringen
geht von Formstücken aus gelochten flachen oder hohlen Vorwerkstücken
aus,
die entweder kapselartig vorgeformt oder mit runden Biegungskanten und einem Loch
versehen sind. Derartige Vorwerkstücke sind jedoch bereits so weitgehend vorgeformt,
daß es nicht möglich ist, aus einem bestimmten Vorwerkstück Ringe verschiedener
Abmessungen auszuwalzen.
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Gleichfalls ist es bekannt, beim Herstellen profilierter Rollbahnringe
von ringartigen, gegenüber dem fertigen Werkstück in der Bohrung kleineren Vorwerkstücken
auszugehen und diese in einem einzigen Walzvorgang mittels Profilwalzen auf diebeabsichtigte
Breite kalt auszuwalzen und gleichzeitig zu profilieren.
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Bei einem anderen bekannten Verfahren zum Herstellen von Vorwerkstücken
zum Auswalzen von Ringen für Kugellager werden Stangenabschnitte mit axial verlaufender
Faserrichtung durch Einpressen von axialen Vertiefungen und Ausstanzen der stehenbleibenden
Zwischenwand zu Ringen mit im wesentlichen - wie im vorliegenden Fall - in axialer
Richtung liegenden Fasern geformt. Das Vorwerkstück ist dabei so stark gehalten,
daß aus ihm ein Innenring herausgestanzt werden kann, worauf der verbleibende Teil
als Kugellageraußenring und der kleinere Teil als Kugellagerinnenring ausgewalzt
wird. Diese Ringe können - ähnlich wie im vorliegenden Fall - durch Schmieden, Walzen
oder Auf dornen auf gewichtsgleiche Ringe mit beliebigen Außen- und Innendurchmessern
sowie Breiten warm gestreckt werden.
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Dieses bekannte Verfahren ist im wesentlichen auf die Herstellung
gleicher Ringe aus einem bestimmten Vorwerkstück gerichtet. Es entsteht deshalb
zwangläufig eine sehr umfangreiche Lagerhaltung an Vorwerkstücken und Einrichtungen
zu deren Herstellung, die unwirtschaftlich ist. Darüber hinaus sind Beeinträchtigungen
des Faserverlaufs beim Auslochen des Innenrings unvermeidbar, zumal der axiale Verlauf
der Fasern durch das Einpressen der axialen Vertiefungen gestört ist und die Stanzkante
gerade dort verläuft, wo die Rollbahnen für die Wälzlager eingearbeitet werden müssen.
Werden nach diesem Verfahren aus einem Vorlverkstück nicht Innen- und Außenring,
sondern nur Außenringe hergestellt, so gelten die aufgezeigten Nachteile in verstärktem
Maße. Denn dann kommt die Rollbahn dort zu liegen, wo der Faserverlauf einmal durch
das Einpressen der axialen Vertiefungen und zum anderen durch das Ausstanzen der
stehengebliebenen Zwischenwand gestört ist.
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Der Irrfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die im bekannten Fall bisher
benötigte Unzahl von Vorwerkstücken, d. h. Vorwerkstückgröfen, und damit der zu
ihrer Herstellung dienenden Fertigungseinrichtungen sowie die Lagerhaltung an Vorwerkstücken
zu vermindern. Die Erfindung besteht darin, daß beim Herstellen beispielsweise für
Wälzlager von unterschiedlicher -Tragfähigkeit und Größe bestimmter, profilierter
Ringe von unterschiedlichem Durchmesser und Querschnitt aus bearbeiteten, ringförmigen,
starkwandigen und hinsichtlich ihres Einsatzge-tvichtes im wesentlichen dem Gewicht
des herzustellenden Ringes entsprechenden Vorwerkstücken, die unter Aufweiten ihrer
Bohrung in die fertige oder gegebenenfalls mit einem Schleifaufmaß versehene Ringform
kalt ausgewalzt werden, erfindungsgemäß für eine bestimmte Ringreihe, d. h. für
gewichtsgleiche, aber im Durchmesser und im Querschnitt unterschiedliche Ringe für
Lager der leichten, mittleren und schweren Klasse, dasselbe Vorwerkstück Verwendung
findet, wobei diesem ein Außendurchmesser gegeben wird, der kleiner als derAußendurchmesser
des kleinsten Ringes der betreffenden Reihe ist.
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Erfindungsgemäß werden also die ringartigen Vorwerkstücke unter dem
Gesichtspunkt ausgewählt und angefertigt, daß aus gleichen Vorwerkstückgrößen gewichtsgleiche
Wälzlagerringe ganz verschiedener Typen und Arten, z. B. Ringe für Lager der leichten
Reihe mit großem Außendurchmesser und geringem Ringquerschnitt oder Ringe für Lager
der mittleren oder schweren Reihe mit kleinem Außendurchmesser und großem Ringquerschnitt,
hergestellt werden können. Hierdurch wird die bisher erforderliche umfangreicheLagerhaltung
von in ihren Abmessungen allen verschiedenen Vorwerkstücken auf ein erträgliches
Maß reduziert. Es kann mit 25 bis 30% der Vorratshaltung an Vorwerkstücken ausgekommen
werden, wodurch auch die Kosten für die Vorwerkzeuge gesenkt werden und die Wirtschaftlichkeit
des Maschinenparks erhöht wird. Hier ist zu bemerken, daß man zwar bereits vor dem
Anmeldetag - wie bereits ausgeführt - Wälzlagerringe auf einen beliebigen Außen-
und Innendurchmesser spanlos und auf warmem Weg aufweitete, trotz Bekanntsein dieser
Maßnahmen die Fachwelt jedoch achtlos an der Möglichkeit vorbeiging, durch die hier
beanspruchte Maßnahme die Lagerherstellung durch entsprechende Wahl der Vorwerkstücke
wesentlich zu vereinfachen und zu verbilligen. -in der nachstehenden Beschreibung
sind an Hand der Zeichnung in den Abb. i bis d. eine spanabhebende Fertigung, in
den Abb.5 bis 9 die spanlose Fertigung von Rollbahnringen unter Verwendung erfindungsgemäßer
Vorwerkstücke erläutert.
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Bei der spanabhebenden Fertigung dienen als Ausgangsmaterialien Rohlinge
nach Abb. i, die entweder von der Stange oder vom Rohr oder auf der Schmiedepresse
hergestellt sind. Diese Rohlinge werden auf spanabhebenden Maschinen bearbeitet,
und zwar in folgenden Arbeitsgängen: Vordrehen der Bohrung i, Vordrehen der Seitenflächen
2, Vordrehen des Manteldurchmessers 3 (Abb. i) ; alsdann Fertigdrehen der Bohrung
q., Fertigdrehen der Seitenflächen 5, Fertigdrehen des Manteldurchmessers 6 (Abb.
2) ; endlich Eindrehen der Rollbahnen 7 für die Rollkörper, Vorschleifen und Fertigschleifen
von Bohrung, Manteldurchmesser, Seitenflächen und Rollbahnen (Abb.3). Wesentlich
ist, daß die Form des Rohlings bzw. des abgestochenen Rohrstückes (Abb. i) von größerem
Volumen als das fertige Erzeugnis (Abb.3) ist. Von dem Rohstück wird also bis zu
dem Fertigstück Material abgenommen.
Die Herstellung der Laufringe
erfordert also eine große Anzahl von Arbeitsgängen und damit große Zeitverluste.
Dazu kommt als Nachteil der Materialaufwand, der durch die spanabhebende Verformung
bedingt ist. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß schon zur Herstellung des
Rohstückes ein großer Werkzeugaufwand erforderlich ist, da jeder Rohling nur für
eine einzige Ringgröße bestimmt ist. Auch die vom Rohr abgestochenen Rohstücke können
jeweils nur für eine Ringgröße verwendet werden. Dazu kommt, daß für die Fertigbearbeitung
der Ringe ein großer Maschinenpark für die verschiedenen Ringgrößen, zum mindesten
jedoch die Umstellung des Maschinenparks auf die Fertigung verschiedener Größen,
erforderlich ist. Zudem werden durch das Eindrehen der Rollbahnen 7 (Abb.3) in die
Ringe die Fasern zerschnitten, so daß sie in die Oberfläche austreten. Die Widerstandsfähigkeit
der Rollbahnen wird dadurch beeinträchtigt. Der Faserverlauf ist aus Abb. q. ersichtlich.
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Nach der Erfindung wird ein Vorwerkstück von einem bestimmten Materialvolumen
und einer bestimmten Vorform, auf die im folgenden noch näher eingegangen wird,
kalt in die jeweils in Aussicht genommene Größe und Form gewalzt. Das Fertigfabrikat
ist dabei - wie bereits bekanntgrößer als das Vorwerkstück, aber diesem volumengleich.
Beim Auswalzen des Vorwerkstücks zum fertigen Ring werden die Rollbahnen für die
Rollkörper mit eingewalzt. Der Faserverlauf des fertigen Werkstucks ist in Abb.
5 dargestellt. Die Faser wird an der Rollbahn 8 nicht geschnitten, sondern abgelenkt.
Die Rollkörper laufen also - wie bereits bekannt - nicht über in die Rollbahn auslaufende
Fasern.
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Das Einwalzen der Rollbahnen erfolgt in einer Genauigkeit, die eine
nachträgliche spanabhebende Verformung nicht mehr erforderlich macht. Dazu kommt,
daß durch dieses Einwalzen der Vorform eine Verdichtung bzw. Verfestigung des Materials
in der Rollbahn erfolgt, die für bestimmte Anwenelungsgebiete das Härten der Rollbahn
erübrigt.
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Das Vorwerkstück 9 (A11.6) oder io (Abb.8) wird kalt frei ausgewalzt,
so daß das Material in das in Aussicht genommene Wälzlagerprofil i i (Abb. 7) bzw.
12 (Abb. 9) fließt. Gleichzeitig erfolgt das Einwalzen der Rollbahn 13 bzw. 14.
Die endgültige Form wird hierbei fast vollkommen erreicht, d. h. die Bearbeitungsgenauigkeit
entspricht dem Feinstdrehen bei der spanabhebenden Verformung. Die Nachbearbeitung
besteht lediglich in einem überschleifen der Außenflächen. Für bestimmte Anwendungsfälle
genügt jedoch als endgültige Bearbeitungsform das reine Walzverfahren.
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Der Vorteil der Erfindung besteht, wie bereits teilweise erwähnt,
darin, daß der Aufwand im Maschinenpark und die notwendigen Einstellzeiten geringer
werden, da die gleichen Vorwerkstücke in großen Mengen auf gleichen Maschinen hergestellt
werden können. Die Wirtschaftlichkeit des Maschinenparkes wird damit erhöht.
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Die Herstellung eines Rollbahnringes aus dem neuen Vorwerkstück beträgt
nur wenige Sekunden bis zur Fertigstellung. In gleicher Weise können Rollbahnringe
für Kugeln, Tonnenrollen, Zylinderrollen und Kegelrollen als Rollkörper ausgewalzt
werden.
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Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist in Abb. 5 schematisch
dargestellt. Sie besteht beispielsweise aus den beiden Kaliberwalzen a und
b, von denen die eine, a, innen und die andere außen am Vorwerkstück
9, io angreift.
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Die Ansprüche 2 bis 4. gelten nur in Zusammenhang mit Anspruch i.