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Pollerverfahren zur Fertigstellung konischer Rollenlagerteile. Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und Einrichtungen zur Fertigstellung konischer
Rollenlagertelile, insbesondere zur Fertigstellung von Lagerringen.
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Derartige konische Teile haben gewöhnlich eine um den Umfang sich
erstreckende Rippe zur Aufnahme des achsialen Rollenschubes. Die seitlichen Flächen
dieser Rippe und die Stirnfläche des konischen -Teiles sowie die darauf geformten
Rollenbahnen müssen nicht nur bezüglich der einzelnen Flächen, sondern auch bezüglich
des Verhältnisses der einzelnen Flächen zueinander äußerst genau hergestellt sein.
Die Lagerfläche muß nicht nur bestimmte Größe und bestimmte Verjüngung aufweisen,
glatt und widerstandsfähig und genau rund sein, sondern die seitliche Lagerfläche
der Rippe muß gerade die Lage auf dem Ringe einnehmen, die für das -richtige Zusammenarbeiten
mit der Rolle erforderlich ist. Sämtliche durch die Rippe rechtwinklig zur Achse
gelegten Querschnitte müssen genaue Kreise darstellen. Die Stirnfläche des konischen
Ringes muß gleichfalls genau hergestellt und poliert sein und eine ganz bestimmte
Lage zu den anderen Teilen einnehmen.
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Die Erfindung bezweckt, an Stelle -der bisher erforderlichen umständlichen
und kostspieligen Bearbeitung derartiger Teile eine vereinfachte gleichzeitige Bearbeitung
der verschiedenen zusammenwirkenden Flächen des
ungehärteten Werkstücks
in einem Arbeitsgange zu ermöglichen und dadurch gleichzeitig die nach der Härtung
bisher erforderliche Bearbeitung überflüssig zu machen bzw. bedeutend einzuschränken.
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Gemäß der Erfindung «erden die einander parallelen Lagerflächen des
konischen Teiles des Werkstücks, nämlich die untere Fläche an den Rippen sowie die
Konusfläche, gleichzeitig von entsprechend geformten, in Käfigen geführten Kugelrollenkränzen,
von denen der ciue radiale Rollen aufweist, durch Abrollen infolge Verdrehung des
einen der an den Kränzen anliegenden Teile unter Druck bearbeitet. Das Werkstück
wird darauf unter Aufspannen auf einen Dorn nach Erhitzung gehärtet.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, in welcher Abb. i
eine Oberansicht eines für die Ausführung des Verfahrens geeigneten Apparates darstellt.
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Abb.2 ist ein senkrechter Schnitt durch die Abb. i und Abb. 3 ein
Schnitt durch den Rollenkäfig für die obere Rollengruppe.
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Der dargestellte Apparat besteht aus einem Hohlzylinder 4., dessen
- oberes Ende so erweitert ist, daß ein ringförmiger Ansatz 5 entsteht, auf welchem
ein Ring 6 ruht, dessen Umfang gegen die Innenfläche des oberen Teiles des Zylinders
d. stößt. Die innere Fläche des Ringes ist konisch und bildet eine schräge Rollenbahn
7 für eine Gruppe von konischen Rollen B. Diese Rollen sind vorzugsweise mit achsialen
Endzapfen g versehen, die in geeigneten Schlitzen io gelagert sind, welche sich
in einem den Abstand der Rollen bestimmenden Rollenkäfig i i befinden. An dein oberen
Ende des Käfigs i i kann ein abnehmbarer Ring i ia angebracht werden, der dazu dient,
die Rollen herausnehmbar in dem Käfig festzuhalten. Der Ring i ia ist durch eine
Reihe von Schrauben ,,b an dem Käfig befestigt. Die Schrauben gehen durch den Ring
hindurch, und ihre mit Gewinde versehenen Enden passen in Schraubenlöcher der Distanzstucke
i i" des Käfigs hinein. Die Schlitze io sind bezüglich der Achse des Käfigs i i
radial gerichtet und ermöglichen daher das Auseinanderspreizen der Rollen, während
diese von ihrem Lagerring 6 bzw. ihrer Rollenbahn 7 abgehoben werden. Die obere
Rundkante jeder dieser Rollen ist in der Weise abgeschrägt, facettiert, daß die
Facette einen stumpfen Winkel mit der Haupt- und Rollfläche der Rolle 9 bildet,
der der gewünschten Lage der Widerlagefläche an zier Rippe 12 des koni-;chen Ringes
13 entspricht.
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Iin Innern des Zylinders 4 ist ein hohler Kolben 14 angeordnet, der
aus einem oberen geschlossenen Teil 15 und einem anschiießenden, nach unten sich
erstreckenden Ring 16 besteht. Der Umfang des Kolbens paßt genau in den Zylinder
a hinein. Auf der oberen Fläche des Kolbens ist eine kreisförmige Rollenbahn 17
ausgearbeitet in der Gestalt einer ringförmigen Nut, deren Boden die Fläche eines
Kegels bildet, dessen Spitz natürlicherweise in,die :Mittelachse des Zvlinders 4.
fällt. Auf der genannten Rollenbahn befindet sich eine Gruppe von konischen Rollen
18, deren Achsen radial gerichtet sind. so daß sie ebenfalls die Achse des Zylinders
I schneiden. Diese Rollen sind in einem geeigneten, ihren gegenseitigen Abstand
bestimmenden Käfig angeordnet, der z. B. aus einer kreisrunden Scheibe i9 bestehen
kann, die in eine geignete Vertiefung 2o der oberen I# läche des Zylinders hineinpaßt.
Der Käfig ist mit Löchern bzw. Durchbrechungen 21 versehen. durch welche die Rollen
18 hindurchragen.
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In dem Hohlraum des Kolbens 14. befindet sich eine Spiralfeder 22,
deren oberes Ende gegen den oberen geschlossenen Teil des Kolbens stößt, während
ihr unteres Ende auf einen Schraubenstöpsel 2-3 aufstößt, der in das untere
Ende des Zylinders .f eingeschraubt ist. Dieser Schraubenstöpsel kann mit einer
nach oben ragenden ringförmigen Rippe 2:I versehen sein, die in das Innere des Kolbens
hineinpaßt und als Widerlager für die genannte Feder dient. Durch diese Anordnung
wird der Kolben für gewöhnlich mittels der Feder nach oben gedrückt, und der Druck
der Feder kann durch Hinein- und Herausschrauben des Schraubenstöpsels gerezelt
«-erden. Die Hubbewegung des Kolbens wird durch einen Schraubstift 25 begrenzt,
der durch die Wand des Zylinders .I in einen senkrecht verlaufenden Schlitz 26 bzw.
eine längliche Vertiefung des Kolbens hineinragt. Wenn der Kolben sich nach aufwärts
bewegt, nimmt er nicht nur die Rollen 18, die sich in der in seiner oberen Fläche
vorhandenen Rollenbahn 17 befinden, sondern auch die andere Rollengruppe 8 so weit
nach oben init, daß letztere sich genügend spreizen können, um die Einführung des
Arbeitsstücks, welches die Form eines konischen Ringes 13 mit einer an seinem Ende
befinrllichen Rippe hat, zu gestatten.
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Bei der Verwendung der obenbeschriebenen Vorrichtung wird dieselbe
auf die Arbeitsplatte einer iNlaschine gebettet, die mit einem drehbaren Dorn 28
und einer Einrichtung ausgestattet ist, durch welche ein achsialer Druck auf den
Dorn ausgeübt werden kann.
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Die Arbeitsweise der Vorrichtung gestaltet sich folgendermaßen: Wenn
der Dorn 28 zurückgezogen bzw.
hochgehoben ist und der Kolben 14
infolge Druckes der Feder 28 seine höchste Stellung einnimmt, dann wird auch der
zu bearbeitende Ring 13 sowie der Käfig ii zum Zylinder 4 und Ring 6 mit
Zahn 7 seine höchste Stellung einnehmen, und es werden die Rollen 8 des oberen Rollensatzes
in radialer Richtung so weit auseinandergehen, daß die untere Rippe 27, die sich
an dem Ende des urigehärteten konischen Ringes 12 befindet und deren Durchmesser
kleiner ist als der mittlere Teil - des Ringes, an den unteren Kanten der genannten
Rollengruppe vorbei kann. Wenn -das Werkstück 13 eingelegt ist, ruht seine Rippe
12 auf den abgeschrägten oberen Kanten der Rollen 8 der oberen Rollengruppe. _ Der
Dorn wird dann in die zviindrische Bohrung des konischen Ringes herabgelassen, und
da das Ende des Dornes als Kegel ausgebildet ist, dessen Spitze mit der Achse des
Dornes und mit der Achse des Zylinders 4. zusammenfällt, und da ferner die .ochse
des Dornes und die des Zylinders eine gerade Linie bilden, stellt der Dorn den konischen
Ring so ein, daß seine Achse mit den genannten Achsen ebenfalls zusammenfällt. Durch
die weitere Abwärtsbewegung des Dornes wird der Kolben entgegen dem Drucke der Kompressionsfeder
22 nach unten bewegt und die obere Rollengruppe 8 wird fest gegen die Rollenhahn
7 gedrückt, wodurch die Rollen 8 bezüglich der genannten Achse genau konzentrisch
eingestellt werden. Während,der nach unten gerichtete Druck des Dornes aufrecht
erhalten wird, wird der Dorn gleichzeitig gedreht, und durch seine Reibung gegen
den konischen Werkstückring veranlaßt er letzteren, sich mitzubewegen, während der
Ring seinerseits durch Reibung die Rollen beider Rollengruppen 8 und 18 in Drehung
versetzt, so daß diese auf ihren Widerlagern bzw. Rollenbahnen in rollende Bewegung
geraten. Durch diese Drehung des konischen Ringes um seine eigene Achse unter achsialem
Druck werden die Flächen desselben, die mit den Rollen in Berührung kommen, geglättet
bzw. »geplättet«, in einer Weise, die als Polierart bzw. -verfahren mit »Präge«polieren
bezeichnet worden ist. Die so behandelten Flächen des Ringes, die untere Stirnfläche,
die die auf nachgiebiger Unterlage ruhenden Rollen 18 berühren und die -gegen die
Rollen 8 der oberen Rollengruppe stoßende i untere Fläche -der Rippe 12, 'die mit
den abgeschrägten oberen Ringkanten der oberen Rollengruppe in Berührung ist, sind
die beiden Hauptlagerflächen des Ringes: Der Arbeitsvorgang stellt einen Poliervorgang
dar, bei welchem an jeder einzelnen Stelle zu irgendeiner Zeit eine sehr geringe
Bearbeitung geschieht, wobei aber die Gesamtfläche einer großen Reihe von Arbeitsvorgängen
unterzogen wird, dadurch, .daß jede Rolle fortlaufend arbeitet. Ist der Arbeits-@-organg
beendet, so weist das Arbeitsstück äußerst glatte und hochglanzpolierte Flächen
auf.
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Es ist zu bemerken, daß die Rollenbahn 7 für die obere Rollengruppe
8 als Matrize dient, die die Größe und den Grad der Verjüngung des konischen Ringes
bestimmt, während dadurch, daß die Hauptlagerfläche des Ringes und die Seitenfläche
seiner Rippe 12 gleichzeitig durch dieselben Rollen poliert werden, die richtige
Gestaltung der genannten Rippe und der Rollenbahn des Ringes in bezug aufeinander
gesichert wind. -'Lit anderen Worten erhält dadurch die Rippe nicht nur ihre richtige
Lage auf dem Ringe, sondern ihre Seitenfläche bildet auch eine um die Achse des
konischen Ringes beschriebene -Rotationsfläche. Dadurch, daß die Stirnfläche und
die Hauptlagerfläche des Ringes gleichzeitig poliert werden und daß besondere Vorkehrungen
getroffen sind, um die zylindrische Lage des Kolbens in allen senkrechten Stellungen
beizubehalten, wird auch, das richtige geometrische Verhältnis zwischen der Stirnfläche
und der Hauptlagerfläche bzw. Rollenbahn des konischen Ringes gesichert.
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Bei konischen Ringen, die sich nach beiden Enden hin verjüngen, wie
der in der Abb. 2 dargestellte, und bei welchem zwei Rollenbahnen und eine mit zwei
polierten Seitenflächen vorgesehene Rippe 12 vorhanden sind, wird zuerst die eine
Rollenbahn mit der ihr zugeordneten Rippenfläche bearbeitet, worauf das obere Ende
des Ringes nach unten gedreht und die andere Rollenbahn des konisehen Ringes entweder
in demselben Apparat oder, falls die Größenverhältnisse und der Grad der Verjüngung
abweichen, in einem anderen Apparat bearbeitet werden.
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Ist der üngehärtete konische Teil bzw. der Ring in der beschriebenen
Weise poliert worden, so wird er geglüht und in beliebiger Weise gehärtet, wobei
Vorsorge zu treffen ist, daß Verziehungen des Materials, die bei dem Glühen und
Abschrecken vorkommen, vermieden werden. Zu diesem Zwecke wird in den erhitzten
konischen Ring 13 ein Stöpsel eingetrieben und er dann so schnell wie irgend möglich
abgeschreckt. Die Bohrung des außen konischen Ringes 13 ist für gewöhnlich zylindrisch,
und der hereingetriebene Stöpsel müßte auch ebenfalls zylindrisch sein und zum Erweitern
des Ringes einen Durchmesser haben, der den der Ringbohrung um einen ganz kleinen
Betrag übersteigt. Mit geeigneten Vorrichtungen können die mit dem Ringe vorzunehmenden
Handhabungen so rasch ausgeführt werden, daß sehr wenig
Zeit zwischen
dem Zurechtlegen des Ringes und Hineintreiben des Dornes und dem Eintauchen in die
Abschreckflüssigkeit vergeht. Auf diese Weise werden die Verziehungen, die früher
dadurch entstanden, daß ein Teil des Konusses früher rnit dein kalten Metall oder
mit der Abschreckflüssigkeit in Berührung kam, als andere Teile in der beschriebenen
Weise vermieden. Der durch den Dorn geleistete Widerstand und die mechanischen Spannungen,
die dadurch in dein heißen Ring entstehen, daß der Dorn etwas größer ist als (He
Bohrung des Ringes, wirken der Neigung des Ringes, sich während des Abschrecke organges
zu verziehen, wirksam entgegen. Da durch die obenbeschriebenen Vorgänge un-:;lehärtete
Ringe, deren Rollenlagerflächen äußerst genau dimensioniert und fein poliert sind
und deren End- und Rippenflächen in einem absolut richtigen Verhältnis zueinander
stehen, geschaffen werden, und da durch (las rasche Abschrecken des auf einem Dorn
aufgespannten Ringes keine oder doch nur eine sehr kleine Verziehung verursacht
wird, braucht der Ring nicht erst -durch Formschleifen gebrauchsfähig gemacht zu
werden. Im schlimmsten Falle brauchen die Ringe nur sehr wenig nachgeschliffen zu
«-erden. Durch das Verfahren gemäß der Erfindung bleibt die gehärtete Haut bis zur
vollen Tiefe oder beinahe bis zur vollen Tiefe erhalten (kein Verlust durch Nachschleifen),
und die gute Lagerfläche wird nicht durch -Nachschleifen herabgesetzt. Da sehr viele
gemäß der Erfindung hergestellte Teile kein Nachschleifen erfordern und bei den
übrigen so wenig Nachschleifen erforderlich ist, werden die Kosten sowie der Ausschuß,
die durch das Nachschleifen entstehen, vermieden. Die Fertigfabrikate sind dann
auch im wesentlichen von kleinen Unvollkommenheiten frei, die sonst zwar der Beobachtung
entgehen, aber hei Ingebrauchnahme der Teile sich später herausstellen und Unannehmlichkeiten
verursachen.
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Außer den erzielten Ersparnissen und der durch die Ausschaltung bzw.
Einschränkung des Schleifvorganges erzielten gr(*ißeren Güte der fertigen Teile
ergibt sich noch der Vorteil, daß durch das >?Plätten« oder Prägepolieren der Lagerflächen
in der geschilderten Weise sämtliche Einzelflächen, wie Hauptlagerfläche, Rippenfläche
und Stirniläche des konischen Ringes, alle gleichzeitig so behandelt werden, (-laß
sich ein Verlauf irder einzelnen Fläche in bezug auf die übrigen ergibt, der genau
dein gewünschten Verlauf entspricht.
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Die beschriebene Vorrichtung kann natürlich so abgeändert werden,
daß die die einzelnen Flächen polierenden Rollen sich in einem sich drehenden Träger
befinden, der um die Achse des Ringes rotiert. Bei einer solchen Anordnung kann
der Ring stillstehen oder auch sich in entgegengesetzter Richtung drehen.