DE930745C

DE930745C - Method and apparatus for making balls, e.g. B. for ball bearings

Info

Publication number: DE930745C
Application number: DEK5252D
Authority: DE
Inventors: Emil Deussen
Original assignee: FAG Kugelfischer Georg Schaefer KGaA; Kugelfischer Georg Schaefer and Co
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 1944-01-28
Filing date: 1944-01-28
Publication date: 1955-07-25

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Kugeln, z. B. für Kugellager Es ist bereits ein Verfahren zum Herstellen von Kugeln bekannt, bei dem ein Rundstangenabschnitt, dessen Durchmesser kleiner und dessen Länge größer als der Durchmesser der fertigen Kugel ist, in seiner Längsachse durch Pressen in vorzugsweise kaltem Zustand gestaucht wird, wonach der dadurch gewonnene vorgeballte Rohling in die fertige Kugelform gebracht wird. Bei diesem Verfahren ist jedoch das Ausgangsmaterial nur wenig kleiner im Durchmesser als die fertige Kugel, und es wird dem Faserverlauf in der fertigen Kugel keine besondere Beachtung geschenkt. Es tritt daher eine Zerreißung der Faser des Werkstoffes ein. Die Zerreißung der für die Festigkeit und Lebensdauer der Kugeln besonders stark beanspruchten Oberflächenfasern stellt eine erhebliche Schwächung der fertigen Kugeln dar. So hat sich auch in der Praxis gezeigt, daß Schäden nahezu durchweg zwischen den Polen und dem Kugeläquator auftreten, also dort, wo die Fasern mit spitzem Winkel geschnitten werden, was zur Folge hat, daß sich die Oberfläche schalenartig abhebt.Method and apparatus for making balls, e.g. B. for ball bearings A method for producing balls is already known in which a round rod section, whose diameter is smaller and whose length is greater than the diameter of the finished Ball is compressed in its longitudinal axis by pressing, preferably in the cold state after which the pre-balled blank thus obtained is converted into the finished spherical shape is brought. In this process, however, the starting material is only slightly smaller in diameter than the finished ball, and it will follow the grain in the finished one Ball paid no special attention. Therefore, fiber breakage occurs of the material. The rupture of the for the strength and life of the balls Particularly heavily used surface fibers represent a considerable weakening of the finished balls. So it has been shown in practice that damage is almost occur consistently between the poles and the spherical equator, i.e. where the fibers be cut at an acute angle, which has the consequence that the surface lifts off like a shell.

Die Erfindung vermeidet diese Mängel durch ein Verfahren zum Herstellen von Kugeln, z. B. für Kugellager, bei dem gleichfalls ein Rundstangenabschnitt, dessen Durchmesser kleiner und dessen Länge größer als der Durchmesser der fertigen Kugel ist, in seiner Längsachse durch in vorzugsweise kaltem Zustand erfolgendes Pressen gestaucht wird, worauf der dadurch gewonnene vorgeballte Rohling durch Walzen in die fertige Kugelform gebracht wird, das sich jedoch darüber hinaus dadurch auszeichnet, daß der Rohling die Form eines Ellipsoides erhält und in kaltem Zustande ausgewalzt wird. In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das Volumen des Rundstangenabschnittes kleiner als der Hohlraum der die Ellipsoidform pressenden Werkzeuge. Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung beträgt der Durchmesser der fertigen Kugel ungefähr das 4,5 fache des Durchinessers des Rundstangenabschnittes.The invention overcomes these shortcomings by providing a method of manufacture of balls, e.g. B. for ball bearings, which also has a round rod section, whose diameter is smaller and whose length is greater than the diameter of the finished Ball is, in its longitudinal axis by taking place in a preferably cold state Pressing is compressed, whereupon the preballed obtained thereby blank is brought into the finished spherical shape by rolling, which, however, extends beyond that characterized in that the blank has the shape of an ellipsoid and is cold Condition is rolled out. In a further embodiment of the method according to the invention the volume of the round bar section is smaller than the cavity of the ellipsoidal shape pressing tools. In a particularly advantageous embodiment of the method according to the invention, the diameter of the finished ball is approximately 4.5 times the diameter of the round bar section.

Die besonderen Vorzüge des erfindungsgemäßen Verfahrens liegen darin, daß Kugeln . mit großer Oberflächenfestigkeit erzeugt werden. Darüber hinaus beansprucht das Verfahren nur einen Bruchteil der Zeit, die_ für das bisher bekannte Verfahren erforderlich ist. Die wirtschaftliche Leistung ist somit außerordentlich gesteigert.The particular advantages of the method according to the invention are that bullets. can be produced with great surface strength. In addition, claimed the procedure only takes a fraction of the time it takes for the previously known procedure is required. The economic performance is thus extraordinarily increased.

Weitere Merkmale der Erfindung sind aus der nachstehenden Beschreibung an Hand der Zeichnung ersichtlich. In den Abb. i bis 3 ist das bekannte Verfahren veranschaulicht. Die Abb. q. bis 9 zeigen das erfindungsgemäße Verfahren sowie eine Vorrichtung zu dessen Durchführung.Further features of the invention are from the description below can be seen from the drawing. In Figs. I to 3 is the known method illustrated. Fig.q. to 9 show the method according to the invention as well as a Device for its implementation.

Nach dem bekannten Verfahren werden zur Herstellung von Kugeln für Kugellager od. dgl. als Rohlinge Abschnitte a (Abb. i) eines Drahtes oder Stabes von kreisförmigem Querschnitt verwendet. Dabei ist der Durchmesser des Rohlings nur um etwa 2o bis a5 % kleiner als die aus diesem Rundstangenabschnitt zu fertigende Kugel b (vgl. Abb. i). Die Rundstangenabschnitte a werden bei kleinen Kugeln in kaltem Zustand und bei größeren Kugeln in warmem Zustand in Richtung ihrer Längsachse entsprechend den in Abb. i gezeichneten Pfeilen in die Kugelform b gestaucht.According to the known method for the production of balls for Ball bearings or the like as blanks, sections a (Fig. I) of a wire or rod of circular cross-section is used. Where is the diameter of the blank only about 2o to a5% smaller than the one to be produced from this round bar section Ball b (see Fig. I). For small balls, the round rod sections a are in in the cold state and in the case of larger balls in the warm state in the direction of their longitudinal axis compressed into spherical shape b according to the arrows drawn in Fig. i.

Durch die Stauchung in Richtung der eingezeichneten Pfeile, die in der Längsachse des ursprünglich stabförmigen Rohlings liegen, entsteht in der zu der Stauchrichtung senkrecht liegenden Ebene, die gewisserrnaßen den Äquator der Kugel darstellt, also bei c (vgl. Abb. a), ein runder umlaufender Wulst oder eine Schwellung, die über die mathematische Kugeloberfläche hinausragt. Diese Schwellung c muß im Verlauf der Fertigbearbeitung der Kugel bis zur endgültigen mathematischen Form abgeschliffen werden.By compressing in the direction of the arrows drawn in the longitudinal axis of the originally rod-shaped blank is created in the to the direction of compression perpendicularly lying plane, which to a certain extent the equator of the Represents a sphere, i.e. at c (see Fig. A), a round circumferential bead or a Swelling protruding beyond the mathematical surface of the sphere. This swelling c must be in the course of finishing the ball up to the final mathematical Shape to be sanded off.

Durch Ätzen wird die Faserstruktur. der Kugel deutlich sichtbar. Der Faserverlauf ist in Abb. 3 schematisch dargestellt. Beim Zusammengehen von Patrize und Matrize entsteht aus dem abgeschnittenen Rohling eine durch das Gesenk gegebene Form. die Fasern verlaufen an den beiden Polen senkrecht zur Kugeloberfläche und werden zum Äquator hin nach außen umgelenkt, wobei sie sich an die Kugeloberfläche anlegen. Am Äquator tritt jedoch durch das Herausquetschen der Fasern eine Faltung auf, wodurch der gleichmäßige Verlauf in der äußeren Randzone gestört wird. Wie aus Abb. 3 ersichtlich ist, läuft die Faser von der Oberfläche der Kugel in den Wulst parallel zur Polachse und wieder zurück in die Kugeloberfläche. Wird bei der Weiterbehandlung der Kugel der Wulst weggeschliffen (vgl. Abb. 3), so bleiben schließlich zwei Zonen am Äquator zurück, bei denen die Fasern geschnitten sind und aus der Kugeloberfläche austreten. Dadurch ist bei d eine Zerreißung der Fasern des Werkstoffes eingetreten.Etching creates the fiber structure. of the sphere clearly visible. Of the The fiber flow is shown schematically in Fig. 3. When the patrix comes together and the die is created from the cut blank to form a die that is given by the die Shape. the fibers run at both poles perpendicular to the surface of the sphere and are deflected outwards towards the equator, whereby they are attached to the surface of the sphere invest. At the equator, however, a fold occurs when the fibers are squeezed out on, whereby the uniform course in the outer edge zone is disturbed. As As can be seen from Fig. 3, the fiber runs from the surface of the sphere into the Bulge parallel to the polar axis and back into the spherical surface. Will be used in the Further treatment of the ball the bead is ground away (see Fig. 3), so ultimately remain two zones back at the equator where the fibers are cut and from the Emerge spherical surface. This causes the fibers of the material to tear at d occurred.

Die Abb. q. bis 9 zeigen zwei Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie einer Vorrichtung zu dessen Durchführung, bei welchen wie in den Abb. i bis 3 von einem Rohling ausgegangen wird, welcher ein Abschnitt eines Drahtes oder Stabes von kreisförmigem Querschnitt (Rundstangenabschnitt) ist. Der Rundstangenabschnitt wird zunächst zu einerRundscheibevonelliptischem Querschnitt e (vgl. Abb. q.) in kaltem Zustand verformt. Wesentlich ist hierbei, daß der Rohling k im Gegensatz zu dem zuerst beschriebenen bekannten Verfahren bedeutend kleiner im Durchmesser als die fertige Kugel ist. Der so in die Form eines Ellipsoides gebrachte Rohling wird anschließend in kaltem Zustande ausgewalzt.Fig.q. to 9 show two embodiments of the invention Method and a device for its implementation, in which as in the Fig. I to 3 assume a blank, which is a section of a wire or rod of circular cross-section (round rod section). The round bar section becomes a circular disk with an elliptical cross-section e (see Fig. q.) in deformed when cold. It is essential here that the blank k is in contrast significantly smaller in diameter compared to the known method described first than the finished ball is. The blank thus brought into the shape of an ellipsoid is then rolled out in a cold state.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind `an sich die bekannten Vorrichtungen geeignet, die auch zur Durchführung des eingangs geschilderten bekannten Verfahrens dienen, in welchen der Rohling in dem halbkreisförmigen Rillenkaliber von zwei in gleichem Drehsinn umlaufenden, gegeneinandergepreßten und parallelachsigen Walzen ausgewalzt wird, wobei die auszuwalzende Kugel auf einer Unterlage ruht, die ein Heraustreten derselben aus dem Kaliber verhindert. Diese bekannten Vorrichtungen werden jedoch erfindungsgemäß dadurch verbessert, daß die auszuwalzende Kugel von der Unterlage so gestützt wird, daß ihr Mittelpunkt etwas unterhalb der Verbindungslinie der Walzenmitten liegt.To carry out the method according to the invention, the known devices suitable, which are also used to carry out the aforementioned known method are used in which the blank in the semicircular groove caliber of two rotating in the same direction of rotation, pressed against one another and axially parallel Rolling is rolled out, with the ball to be rolled resting on a base, which prevents the same from coming out of the caliber. These known devices are, however, improved according to the invention in that the ball to be rolled from the base is supported so that its center is slightly below the connecting line the roller center lies.

In einer derartigen Vorrichtung wird der Rohling, sobald er in die Form eines Ellipsoides gebracht ist, alsdann zwischen zwei Rollen oder Walzen f gebracht, wobei er auf einer Unterlage g aufruht (vgl. Abb. 6). Die Lage der Pole z geht ebenfalls aus dieser Abbildung hervor. Die Walzen haben an ihren Umfangsmänteln je eine rundumlaufende Rille 7a von halbkreisförmigem Profil. Die beiden Walzen oder Rollen werden entsprechend den eingezeichneten Pfeilen x gegeneinandergepreßt und entsprechend den Pfeilen y in gleicher Richtung in Drehung versetzt. Der Rohling e wird somit gerollt und in kaltem Zustand verformt. Der Vorgang dauert so lange, bis der Rohling die beiden Rillen h vollständig ausfüllt und infolgedessen Kugelgestalt angenommen hat.In such a device, once the blank is inserted into the Is brought the shape of an ellipsoid, then between two rollers or cylinders f brought, where he rests on a base g (see. Fig. 6). The location of the poles z can also be seen from this figure. The rollers have shells on their peripheral shells one circumferential groove 7a each with a semicircular profile. The two reels or rollers are pressed against one another according to the arrows x shown and rotated according to the arrows y in the same direction. The blank e is thus rolled and deformed when cold. The process takes so long until the blank completely fills the two grooves h and is consequently spherical has accepted.

Bei dem in den Abb. 5 und 6 dargestellten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung wurde eine solche mit umlaufenden Walzen oder Rollen f gezeigt. Eine andere Ausführungsform der Vorrichtung bedient sich ebener und flacher Backen, die an den einander zugekehrten Oberflächen mit den Rillen von halbkreisförmigem Profil versehen sind. und die senkrecht zu diesen Oberflächen gegeneinandergepreßt und im Sinne der Rollen gegeneinander hin und her bewegt werden (vgl. Abb. 7 und 8).In the embodiment shown in Figs. 5 and 6 of Apparatus was shown with revolving rollers or rollers f. One Another embodiment of the device uses flat and flat jaws, the on the facing surfaces with the grooves of semicircular profile are provided. and which are pressed against each other perpendicular to these surfaces and be moved back and forth in the sense of the roles against each other (see. Fig. 7 and 8).

Die Annäherung der Werkzeugrollen oder Flachbacken erfolgt zweckmäßig hydraulisch. Vorteilhaft ist es ferner, der Unterlage g (Abb. 4) eine solche Höhe zu geben, daß der Mittelpunkt der auszuwalzenden Kugel etwas unterhalb der Verbindungslinie der Walzenmitten liegt. Dadurch wird die auszuwalzende Kugel beim Rollvorgang auf die Unterlage g angedrückt und sicher geführt.The approach of the tool rolls or flat jaws he follows expediently hydraulic. It is also advantageous, the base g (Fig. 4) a to give such a height that the center of the ball to be rolled is slightly below the line connecting the centers of the rolls. This will make the ball to be rolled out pressed against the surface g during the rolling process and guided safely.

Bei dem gezeichneten Ausführungsbeispiel erfolgt die Stauchung des Rohlings in Richtung ihrer Längsachse als Längsrichtung der Fasern. Es wäre auch eine Anordnung möglich, bei der die Stauchung senkrecht zu den Fasern verläuft, also Abb. 4 senkrecht zu der durch die Pfeile x angedeuteten Achse. Es würden sich auch in diesem Fall die erfindungsgemäßen Vorteile ergeben.In the illustrated embodiment, the compression takes place Blank in the direction of its longitudinal axis as the longitudinal direction of the fibers. It would also be an arrangement is possible in which the compression is perpendicular to the fibers, thus Fig. 4 perpendicular to the axis indicated by the arrows x. It would the advantages according to the invention also result in this case.

Diese sind deutlich aus Abb.9 ersichtlich, in welcher der Faserverlauf des fertigen Erzeugnisses Schematisch dargestellt ist. Die Pfeile x deuten die Richtung der Stauchung an, die mit der Längsachse des ursprünglichen zylindrischen Stabes zusammenfällt. In der Gegend des Äquators, also bei i, ist im Gegensatz zu dem bekannten Verfahren der Zusammenhang der Werkstoffasern gewahrt geblieben. Es ist also nicht, wie in Abb, a, ein Wulst am Äquator entstanden, der abgeschliffen werden muß. Das Erzeugnis des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vielmehr eine vollkommene Kugel mit am Äquator völlig unzerrissenen Fasern. Bei der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Kugel treten die Fasern somit nur noch an den Polen z aus der Oberfläche aus.These can be clearly seen from Fig. 9, in which the fiber orientation of the finished product is shown schematically. The arrows x indicate the direction the upset that coincides with the long axis of the original cylindrical rod coincides. In the area of the equator, i.e. at i, is in contrast to the known Process the connection of the material fibers has been preserved. So it's not As in Fig, a, a bulge was created on the equator, which has to be ground off. That Rather, the product of the method according to the invention is a perfect sphere with completely unbroken fibers at the equator. In the case of the method according to the invention The fibers thus only emerge from the surface at the poles z the end.

Im Gegensatz zu dem bekannten Verfahren, bei welchem der Faserverlauf am Äquator eine Faltung aufweist, schmiegen sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Fasern gut an die Oberfläche an. Geschnittene Fasern werden somit am Äquator vermieden und ein gleichmäßig dichtes Gefüge erzielt. Die Oberflächenfestigkeit ist damit außerordentlich erhöht. Die Fasern laufen gebündelt an den beiden Polen aus, wo sie ebenfalls eine hohe Festigkeit der Oberfläche erzeugen. Dabei ist das Faserbündel kleiner als bei den bekannten Verfahren, da auch der Ausgangsdurchmesser des Rohlings kleiner ist.In contrast to the known method, in which the fiber orientation has a fold at the equator, nestle in the method according to the invention the fibers adhere well to the surface. Chopped fibers are thus at the equator avoided and a uniformly dense structure achieved. The surface strength is thus extraordinarily increased. The fibers run bundled at the two poles from where they also create a high level of surface strength. Here is that The bundle of fibers is smaller than with the known method, as this is also the initial diameter of the blank is smaller.

Mit dem Stauchverhältnis bis zum 4,5fachen des Außendurchmessers des als Rohling verwendeten Rundstangenabschnittes läßt sich durch geeignete Wahl des Stangendurchmessers zum Kugeldurchmesser die Größe der Polfläche mit geschnittenen Faserenden auf ein Minimum reduzieren, wodurch eine weitere Erhöhung der Lebensdauer der Kugel bewirkt wird. Kleine Abweichungen nach oben oder unten sind zulässig.With the upsetting ratio up to 4.5 times the outer diameter of the Round bar section used as a blank can be selected by a suitable choice of Rod diameter to ball diameter the size of the pole face with cut Reduce fiber ends to a minimum, thereby further increasing the service life the ball is effected. Small deviations upwards or downwards are permissible.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for making spheres, e.g. B. for Ball bearing, in which a round rod section, whose diameter is smaller and whose Length is greater than the diameter of the finished ball, in its longitudinal axis through pressing, which is preferably carried out in the cold state, is upset, whereupon the thereby The pre-balled blank obtained is brought into the finished spherical shape by rolling, characterized in that the blank is given the shape of an ellipsoid and in is rolled out in a cold state.

2. The method according to claim i, characterized in that that the volume of the round rod section is smaller than the cavity of the Ellipsoidal shape pressing tools.

3. The method according to claims i and z, characterized by the ratio Diameter of the round bar section _ _z Diameter of the finished ball - 4.5-

4. Apparatus for performing the method according to claims i to 3, in which the blank in the semicircular groove caliber of two in the same direction of rotation rotating, pressed against one another and parallel-axis rollers is rolled out, wherein the ball to be rolled rests on a base that prevents it from stepping out prevented from the caliber, characterized in that the ball to be rolled is supported by the pad so that its center is slightly below the connecting line the roller center lies. Attached publications: German patent specifications No. 485 767, 488 359, 513 939, 541 623.