DD222671A1

DD222671A1 - Verfahren zur herstellung einer genau-lagersitzflaeche fuer ein waelzlager

Info

Publication number: DD222671A1
Application number: DD84261543A
Authority: DD
Inventors: Eberhard Flach; Franz Scharnweber
Original assignee: Werkzeugmasch Forschzent
Priority date: 1984-04-02
Filing date: 1984-04-02
Publication date: 1985-05-22

Abstract

Verfahren zur Herstellung einer Genau-Lagersitzflaeche fuer ein Waelzlager/Praezisionswaelzlager in bzw. auf einem Lageraufnahmekoerper im Maschinenbau/Werkzeugmaschinenbau mit Qualitaetsanspruechen an den Lagersitz, die Fuehrung der Lagertemperatur sowie einem fortdauernd achsgenauen Festhalten des Waelzlagers im Lagersitz auch bei Axialverschiebung und radialer Lagerdehnung durch Temperatureinfluss. Ziel ist es, die vorhandenen Maengel im Ergebnis der Herstellung von Lagersitzflaechen aus kalthaertenden Fluessigharzmodifikationen zu eleminieren bei unkompliziert anzuwendenden technischen Mitteln und technologischem Aufwand. Das Waermeleitvermoegen der zwischen dem Waelzlager und dem Lageraufnahmekoerper eingebrachten modifizierten kalthaertenden Fluessigharzschicht wird durch technische Mittel verbessert; hier durch ein Festhaltemittel fuer das Waelzlager, das im mehrfach beruehrenden Kontakt zwischen einem Funktionsteil des Waelzlagers und jeweils einer Haftzylinderflaeche im/am Lageraufnahmekoerper als Waermeleitbruecke durch eine Kunststoffschicht hindurch wirkt, die sowohl die Genau-Lagersitzflaeche abbildet als auch zusammen mit dem Festhaltemittel das Waelzlager achsfluchtend zur Lagerungsachse festhaelt, dabei Axialbelastungen der Waelzlagerung axial verschieblich und radiale Temperaturspannungen federnd aufgenommen werden. Fig. 1

Description

Titel der Erfindung *

Verfahren zur Herstellung einer Genau-Lagersitzfläche für ein Wälzlager

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung einer f orm- und lagegenauen Lagersitzflache für ein Wälzlager, insbesondere Präzisionswälzlager einer Wälzlagerung in bzw. auf einem Lageraufnahmekörper in der Einbauanordnung der Wälzlager. Zweckmäßig ist die Erfindung anzuwenden für Wälzlagerungen 'im Maschinenbau, vorzugsweise Werkzeugmaschinenbau, mit hohen Qualitätsansprüchen an den Lagersitz, wesentlich in Bezug auf die Führung der Lagertemperatur sowie einem fortdauernd achsgenauen Pesthalten des Wälzlagers im Lagersitz auch bei Axialverschiebung und radialer Lagerdehnung desselben durch Temperatureinfluß.

Charakteristik der, bekannten technischen Lösungen

Bekannt sind Lösungen, wobei Lagersitzflachen als Kunststoffgleitschicht in einem Lageraufnähmekörper durch Einbringen von .flüssigem kalthärtenden Kunststoff über einen Passungsdorn bzw. dergleichen in eine Passungsbuchse hergestellt werden, desweiteren die Herstellung von Lagersitzflächen beispielsweise für zwei oder mehrere Lager in Flucht zueinander dadurch erreicht wird, daß die Lager in ihrer Position zu

einem lägeraufnähmekörper gehalten und dort eingeklebt herden, ". / · . . .

Die vorgenannten Lösungen beziehen sich vorrangig. auf Gleitlagerungen für Wellen, in verallgemeinerter Art und Weise sind diese Verfahren zur Herstellung von Kunststofflager- . sitzen in Relevanz auch für Wälzlagerungen anzuwenden. So sind im Einzelnen bekannt und für die Erhöhung der Genauigkeit und Funktionsfähigkeit von Maschinenelementen durch kalthärtende Flüssigharze (siehe hierzu auch Pitschugin: "Erhöhung der Genauigkeit.. .",^ Plast und Kautschuk, 25 (1978) 2, Seite 170 bis 173 0 isi wesentlichen für die Herstellung von Lagersitzen die folgenden Schutzrechtsschriften relevant.

Uach DD-WP 140 378 "Verfahren zur Herstellung von Kunststoffgleitschichten" wird ein Verfahren zum passungsgerechten Gießen von Kunststoffschichten über erwärmte oder unterkühlte Passungsdorne oder in dergleichen Passungsbuchsen dargestellt, wobei unterschiedliche Punktionsspiele für die Paarung Lager/ Welle erzielbar sind durch bearbeitungslose Anpassung eines einzigen Pas sungs domes oder einer -buchse als Gießnormal zur Überdeckung eines Toleranzfeldes für einen Henndurchmesser. Sach DD-WP 73 682 "Verfahren zur Herstellung von zwei oder mehreren miteinander fluchtenden Lagern" werden in den bzw, die Lageraufnahmekörper Buchsen in Aussparungen eingeführt, deren Außendurchmesser mindestens um den Betrag, der auszugleichenden Toleranz zwischen den Lagern kleiner ist als der Innendurchmesser der Aussparungen im Lageraufnahmekörper und die Lager auf einer Welle-aufgeschoben gehalten, werden-die Preiräume dazwischen mit einem l?lüssigharzkleber₉ z, B. Epoxidharz, ausgefüllt.

Hach DE-AS 2519 878 "Verfahren zur Herstellung einer zylindrischen Sitzfläche für ein Lagerelement", wird, insbesondere für den Laufring eines Wälzlagers z. B, in einem Lageraufnahmekörper aus Gußwerkstoff mit einem gegenüber dem Lagerelement unterschiedlichen ?/ärmeausdehnungskoeffizienten, bei dem in das die Lager sitzfläche aufweisende Te il*, eine ,Rundstahlwendel mit eingegossen. In der Paßfuge Wälzlagerring/ Lägersitzfläche treffen damit Werkstoffe aufeinander mit an-

genähert gleicher Wärmedehnung und während der Betriebszeit der Wälzlagerung entsteht kein veränderliches Passungsspiel der Maschinenelementenpaarung.

Diese vorgestellten technischen Lösungen zur Herstellung von' Lagersitzflächen haben jede für sich den gravierenden Vorteil, daß vielfache Fertigungsfehler kompensiert werden. Gleichzeitig sind mit den eingebrachten Flüssigharzen aber auch Isolierschichten hinsichtlich der Wärmeleitung geschaffen. Auch die technische Lösung nach DE-AS 2519 878 bietet nur die>Möglichkeit, daß WärmeSchwankungen in der Paßfuge sich ohne bedeutende Spieländerung auf die Laufgenauigkeit auswirken· Im übrigen zeigt keine der Lösungen einen erfolgversprechenden Weg um einen Wärmestau aufgrund mangelnder Reibungswärmeableitung des Plastlagersitzes zu verhindern. Auch für. eine wirkungsvolle Dämpfung .der ansonsten wirtschaftlichen Wälzlagerungen sind in keiner der Lösungen Aktivitäten integriert. ' -.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung ist es die aufgezeigten Mangel an Lagersitzflächen kalthart ender Flussigharzmodifikation zu eleminieren bei wesentlich unkompliziert anzuwendenden sowie erforderlichen technischen Mitteln und technologischen Aufwand.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Die technische Ursache des hauptsächlichen Mangels der bekannten Lösungen der Herstellung von Lagersitzflächen in der Ausführungsform kalthärtender Flüssigharze liegt in dem, ungenügenden bzw. unvollkommenen Wärmeleitvermögen der in den Freiraum· zwischen einem Lagerelement und dem Lageraufnahmekörper eingebrachten modifizierten kalthärtenden Flüssigharzen, Desweiteren in der für eine gute Dämpfung des Lagerelementes nicht ausreichenden Elastizität dieser ausge-

härteten Kunststoffschicht· Der unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizient der benachbarten Werkstoffanordnungen in der Paßfuge an der< Lagersitzfläche -sowohl,-als auch an der Stelle des Verbundes der Kunststoffschicht mit der Haftfläche in Lageraufnahmekörper birgt zur letzteren die Gefahr der Abhebung der Kunststoffschicht vom Werkstoff des ' LageraufnahmekSrpers in sich und eine .Erweiterung des Paarungsspieles in der PaBfuge läßt gegebenenfalls eine Verlagerung der Laufachse der Wälzlagerung zur Lagerungsachse derselben zu· , .

Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Genau-Lagersitzfläche für ein Wälzlager, insbesondere Präzisionswälzlager einer Wälzlagerung _v in bzw· auf einem Lageraufnahmekörper vorzuschlagen, wobei für eine ausreichende Wärmeableitung durch die, die Lager-· sitzfläche abbildende Kunststoffschicht hindurch Vorsorge getroffen ist und weiteres auch für eine Erweiterung des Elastizitätsbereiches dieser Kunststoffschicht als Mittel zur Verbesserung der Dämpfung der Wälzlagerung· Letztlich soll die Lagersitzfläche trotz innerer und/oder äußerer Temperatur einwirkungen bzw· dergleichen Schwankungen unabhängig davon radiale Druckspannungen sicher aufnehmen und Axialbelastungen nachgebend das Lagerungselement fortdauernd achsgenau zur Lagerungsachse verschieblich festhalten· Das mit der herzustellenden Lager sitzfläche in eine feste bzw· lösbar feste Verbindung zu bringende.Punktionsteil des Wälzlagers, der Wälzlageraußenring bzw· -innenring desselben soll dabei mit seiner Außenringsitzfläche bzw· Innenringsitzflache unmittelbar als Gießnormal für die durch Eingießen von vorzugsweise kalthärtenden Plüssigharzen herzustellende konträre Lagersitzfläche angewendet werden· Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein vorbereiteter Preiraum, dessen gegenüber der herzustellenden Lagersitzfläche befindlicher raumangrenzender Durchmesser wesentlich, größer bzw· kleiner gehalten ist, außenperipher bzw· innenperipher dem dort angeordneten Wälzlager im bzw» auf dem Lageraufnahmekörper vorhanden ist und sich jeweilig mit der Wälzlager-Außenringsitzfläche'bzw· Wälz-

lager-Innenringsitzflache konzentrisch zur Haftzylinderfläche hin abgrenzt, mit einem Entfettungsmittel gereinigt und/oder mit einem Trennmittel benetzt wird. In diesen Freiraum wird ein vorgearbeitetes'Pesthalteelement für das Wälzlager angebracht, das den Freiraum in mehrere zur entsprechenden Wälzlagerringsitzfläche radial angeordnete Gießhohlräume gliedert und trennt und das Wälzlager in seiner Einbauordnung festhält· In die Gießhohlräume in einer ersten Anordnung zwischen einer Haft zylinder fläche in einem Lageraufnahmekörper und der Wälzlager-Außenringsitzfläche bzw. in einer anderen Anordnung zwischen einer Kaftzylinderflache auf einem Lageraufnahmekörper und der Wälzlager-Innenringsitzf lache modifizierter Kunststoff vorzugsweise kalthärtendes Plüssigharz im flüssigen Zustand eingebracht wird. Dabei jeweils in die Gießhohlräume beginnend, die unmittel-· bar der Wälzlager-Außenringsitzfläche bzw. der Wälzlager-Innenringsitzflache anliegen und dann erst in der Folge, zeitverschoben um eine Aushärteperiode des Kunststoffes, in die noch offenen Gießhohlräume des jeweiligen Freiraumes der Kunststoff in flüssigem Zustand eingebracht wird und 'diesen aushärten lassen. · .

Weiteres, wenn die eine mit der anderen Anordnung kombiniert angewendet ist, somit für ein und dasselbe ?/älzlager je in einen Freiraum, also in den Freiraum der ersten sowie desgleichen der'anderen Anordnung je ein Festhalteelement gebracht wird, und mit Bezug auf die zwei herzustellenden Genau-Lagersitzflächen eines Wälzlagers in die Gießhohlräume, beginnend mit jeweils in die Gießhohlräume, die unmittelbar der Wälzlager-Außenringsitzfläche bzw. der Wälzlager-Innenringsitzf lache anliegen, und dann erst in der Folge in die noch offenen Gießhohlräume der kalthärtende Kunststoff eingebracht wird·

Außerdem, als Festhalteelement vorzugsweise eine das Wälzlager radial stützend vorspannende Wellbandfederbuchse angewendet wird .

Dieses Pesthalteelement in der Porm der'Wellbandfederbuchse oberflächehgerauht und frei von Trennmittel angewendet wird.

Desweiteren als Lageraiifnahmekörper ein Lagergehäuse bzw, eine Welle, vorzugsweise eine stehende\Welle. (Achse) ange- · wendet wird, ,

In einer AusführungsVariante jeweils nur in die der Wälzlager-Außenringsitzflache bzw, der Wälzlager-Innenringsitzflache unmittelbar anliegenden Gießhohlräume kalthärtender Kunststoff eingebracht wird und die anderen Gießhohlräume frei bleiben oder für den Durchgang von Kühlflüssigkeit genutzt werdenj

Dazu als kait hart ender Kunststoff ein modifiziertes Plüssig-Gießharz bzw, eine Gießharzmischung auf Epoxidharzbasis verwendet wird. Letztlich für ein Wälzlager in Achsflucht zu einer.anderen Lagerung bzw. mehrere Wälzlager dergleichen untereinander oder in einer Lagerkombination, die Herstellungder Genau-Lagersitzflachen der Wälzlager in ihrer endmontierten Anordnung ausgeführt wird.

Ausführungsbeispiel · .

nachstehend ist das erfindungsgemäße Verfahren im Ergebnis, anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Auf der zugehörigen Zeichnung ist nach Pig, i auf der oberen Zeichnungshälfte das Wälzlager dargestellt, das in einem Preiraum im Lageraufnahmekörper 1 (Lagergehäuse) begrenzt von der Haftzylinderfläche 5 und der Wälzlager-Außenringsitzfläche 3 von dem Pesthalteelement 7 radial gestützt vorgespannt gehalten ist,-Im Preiraum, der durch das Pesthalteelement 7 in der Porm einer Wellbandfederbuchse in mehrere radial um das Wälzlager entstandene Gießhohlräume 8 sovvi* 9 gegliedert ist, sind diese Gießhohlräume 8; 9 mit kalthärtendem, Kunststoff ausgefüllt und ausgehärtet. Der Innenring des Wälzlagers ist hier im Beispiel mit seiner Wälzlager- Innenringsitzf lache 4 und dem Lageraufnahmekörper 2, :

der Welle, mittels einer Kunststoffgießschicht verbunden. Auf der unteren Zeichnungshälfte ist in Pig· 1 das Wälzlager im Freiraum im Lageraufnahmekörper 1 sowohl als auch in einem Freiraum begrenzt von der- Haftzylinderflache β auf dein Lageraufnahniekörper 2 (Welle) von je einem Festhalteelement 7 gehalten. Von den entstandenen Gießhohlräumen 8 sowie 9 sind nur die Gießhohlräume 8 mit kalthärtendem Kunststoff ausgefüllt; die freien Gießhohlräume 9 sind für den Durchgang eines Kühlmediums nutzbar.

In Funktion leitet jeweils das Festhalteelement 7 zufolge des mehrfachen direkten Kontaktes zwischen der Haftzylinderfläche 5 bzw· 6 und dem Wälzlager in der Form der Außenrings itzflache 3 und/oder Innenringsitzfläche 4 die im Lager entstehende Temperatur in den Lageraufnahmekörper 1 bzw· 2 . ab· Die schlecht wärmeleitende, die Genau-Lagersitzfläche abbildende ausgehärtete Flüssiggießharzschicht in den Gieß— hohlräumen 8 und/oder 9 wird durch das Festhalteelement 7, der Wellbandfederbuchse, überbrückt· Zugleich hält dieses Festhalteelement 7 das Wälzlager, insbesondere Präzisionswälzlager, unabhängig von den durch eventuelle Temperaturschwankungen entstehende radiale Druckspannungen fortdauernd achsgenau zur eingerichteten Lagerungsachse fest· Dabei axial verschieblich fest-, so daß auftretenden Axialspannungen in der Lagerung, das Wälzlager achsparallel der Genau-Lagersitzflache nachfolgen kann. Außerdem erbringt die Federwirkung der Festhalteelemente 7 in der Form der WeIlbandfederbuchse eine zusätzliche Elastizität zur ausgehärteten Kunststoffschicht und erzielt, damit eine verbesserte Dämpfung der Wälzlagerung·

Claims

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Erfindungsanspruch ,

T, Verfahren zur Herstellung einer Genau-Lagersitzfläche für ein Wälzlager, insbesondere Präzisionswälzlager, einer Wälzlagerung in bzw· auf einem Lageraufnähmekörper in der Einbauanordnung in einer.,Werkzeugmaschine,' wobei ein mit ./ der herzustellenden Lagersitzfläche in eine feste bzw, /lösbar feste Verbindung zu bringende Punktionsteil des _rWälzlagers, der Wälzlageraußenring bzw· Wälzlagerinnenring desselben mit seiner Außenringsitzfläche bzw, Innenringsitzflache unmittelbar als Gießnormal für die durch Eingießen von vorzugsweise modifizierten kalthärtenden

:. Plüssigharzen herzustellende konträre Lagersitzfläche angewendet wird,
dadurch gekennzeichnet,

daß ein vorbereiteter Freiraum, dessen eine gegenüber der herzustellenden Lagersitzfläche befindliche raumangrenzende Haftzylinderfläche im Durchmesser wesentlich größer bzw·" kleiner, gehalten ist, außenperipher bzw. innenperipher dem dort angeordneten Wälzlager im' bzw. auf dem Lageraufnahmekörper (1;2) vorhanden ist und sich jeweilig mit der Wälzlager-Außenringsitzfläche (3) bzw· der Wälz- , lager-Innenringsitzflache (4) konzentrisch zur Haftzylinderfläche (5;6) abgrenzt, mit einem Entfettungsmittel gereinigt und/oder mit' einem Trennmittel benetzt wird, in diesen Preiraum ein vorgearbeitetes Pesthalteelement (7)

- für das Wälzlager gebracht wird, das den Preiraum in mehrere zur entsprechenden Wälzlagerringsitzfläche (3;4) radial angeordnete Gießhohlräume (8;9) gliedert und trennt und das Wälzlager in seiner Sin'bauanordnung festhält, in " die.Gießhohlräume (S;9) in einer ersten Anordnung zwischen einer Haftzylinderfläche (5) in einem Lageraufnahmekörper (1) und der Wälzlager-AußenringsitzfläjChe (3) bzw. in einer anderen Anordnung^zwischen einer Haft zylinderfläche (6) auf einem Lager auf nähme kör per (2) und der Wälzl'ager- - 'Innenringsitzflache (4) modifizierter Kunststoff, vorzugsweise kalthärtendes Plüssigharz im flüssigen Zustand eingebracht wird, dabei jeweils in die Gießhohlräume (8)

beginnend, die unmittelbar der Wälzlager-Außenringsitzfläche (3) bzw. der Wälzlager-Innenringsitzflache (4) anliegen und dann erst in der Folge, zeitverschoben um eine Aushärteperiode des Kunststoffes, in die noch offenen anderen Gießhohlräume (9) des jeweiligen Preiraumes der Kunststoff eingebracht wird und diesen aushärten lassen,
2. Verfahren nach Punkt 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß die eine mit der anderen Anordnung kombiniert angewendet ist, somit für ein und dasselbe Wälzlager -je in einen Freiraum, also in den Freiraum der ersten sowie desgleichen der anderen Anordnung je ein Pesthalteelement (7) gebracht wird, und mit Bezug auf die zwei herzustel-/ landen Genau-Lagersitzflächen einejs Wälzlagers in die Gießhohlraume (8;9), beginnend mit jeweils in die Gießhohlräume (8) und dann erst in der Folge in die Gießhohlräume (9) der kalthärtende Kunststoff eingebracht wird·
3. Verfahren nach Punkt 1 und 2,

dadurch gekennzeichnet, ·

daß als Festhalteelement (7) vorzugsweise eine das Wälzlager radial stützend vorspannende Wellbandfederbuchse angewendet wird,
4, Verfahren nach Punkt 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,

daß das Festhalteelement (7) in der Form der Wellbandfederbuchse oberflächengerauht und frei von Trennmittel angewendet wird, '
5, Verfahren nach Punkt 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,

daß als Lageraufnahmekörper (1) ein Lagergehäuse und als Lageraufnahmekörper (2) eine Welle, vorzugsweise eine stehende Welle (Achse) angewendet wird.

β.
Verfahren nach Punkt 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,

daß jeweils nur in die Gießhohlräume (8) kalthärtender Kunststoff eingebracht wird, die Gießhohlräuine (9) frei bleiben und/oder für den Durchgang von Kühlflüssigkeit genutzt werden, ·
7. Verfahren nach Punkt 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,

daß als kalthartender-Kunststoff ein modifiziertes Flüssig-Gießharz bzw. eine Gießharzmischung auf Eposid- . harzbasis verwendet wird·
8· Verfahren nach Punkt 1 bis 6, . ^

dadurch gekennzeichnet,

daß für ein Wälzlager in Achsflucht zu einer anderen · . Lagerung bzw» mehrere Wälzlager dergleichen untereinander oder in einer lagerkombination, die Herstellung der Genau-Iagersitzflächen der Wälzlager in ihrer endmontierten Anordnung ausgeführt wird, ':

- Hierzu 1 Blatt Zeichnung - ·