DE1477051B1 - Verfahren und Vorrichtung zum Formen und Kalibrieren von Gleitlagerschalen aus mit Lagermetall belegtem Bandmaterial - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Formen und Kalibrieren von Gleitlagerschalen aus mit Lagermetall belegtem Bandmaterial.
• Für die Serienfertigung von Gleitlagerschalen aus mit Lagermetall belegtem Bandmaterial sind zwei voneinander grundsätzlich verschiedene Verfahrensweisen bekannt.
• Bei dem bisher allgemein üblichen Pressen und Biegen, bei welchem der Lagerrücken seine end- j gültige Form erhält, erfahren die einzelnen Metallschichten, einschließlich der Stahlschicht, eine ungleichmäßige Verdickung. Aus diesem Grund ist nach dem Pressen eine spanabhebende Bearbeitung der Lauffläche der Lagerschale erforderlich. Dies gilt auch bei solchen Herstellungsverfahren, bei welchen das zur Lagerherstellung benutzte Verbundmaterial vor dem Formen der Gleitlagerschale gewalzt wird, wobei die erforderliche spanabhebende Bearbeitung der Lauffläche auch beim Anpassen eines Lagerschalenrohlings an einen Lagerzapfen vorgenommen werden kann. Neben der Notwendigkeit eines besonderen Arbeitsganges liegt bei einer Serienfertigung von Gleitlagerschalen mit spanabhebender Bearbeitung nach dem Pressen die erreichbare minimale Schichtdicke infolge der genannten Verdickungen bei rund 0,1 mm. Zur Erhöhung der Dauerschlagfestigkeit der Gleitlagerschalen sind aber heute dünnere Lagermetallschichten erwünscht. Man war deshalb bisher darauf angewiesen, dünne Metallschichten galvanisch auf das mechanisch fertig bearbeitete Lager aufzubringen, wobei die Schwierigkeit besteht, daß sich nur wenige Lagermetall-Legierungen für das Galvanisieren eignen.
• Um die mit dem Pressen von Gleitlagerschalen auftretenden Schwierigkeiten und Nachteile zu beneben, hat man bereits versucht Gleitlagerschalen aus mit Lagermetall belegtem Bandmaterial zu biegen. Es ist hierzu bekannt, ein System von drei Walzen zu benutzen, von welchen eine Walze auf der belegten Seite des Bandes und zwei Walzen auf der nicht belegten Seite des Bandes arbeiten. Von den auf der nicht belegten Seite des Bandmaterials arbeitenden Walzen ist eine mit der gegenüberliegenden Walze auf die Dicke des Bandmaterials eingestellt und die andere auf einen von Fall zu Fall zu ermittelnden Abstand, der den Biegeradius der so hergestellten Lagerschale bestimmt. Nach dem Biegen wird dann die Halbschale abgesägt und zu diesem Zweck das Bandende eingespannt. Beim Absägen besteht die Gefahr, daß Späne in den Walzenspalt gelangen und beim Biegen in das Band eingedrückt werden. Bei einem Schneiden an Stelle des Sägens müßte das Band noch fester eingespannt werden, um eine unzulässige Verformung der Lagerschale zu vermeiden. Das Einspannen des Bandes sowohl beim Sägen als auch beim Schneiden hinterläßt jedoch Eindrücke in der Lauffläche, so daß bei diesem Biegeverfahren auf jeden Fall eine spanabhebende Bearbeitung der Lauffläche nach dem Biegen erforderlich ist. Dieses bekannte Verfahren macht es auch unmöglich, Platinen vor dem Biegen zuzuschneiden und anschlhießend einzeln in die Gewünschte Form der Lagerschale zu biegen, da hierbei ein untragbar großer Materialverlust entstehen würde, weil die gewünschte Form nur entsteht, wenn Gleichzeitig alle drei Walzen das Band berühren. Das Anfangsstück, das zum »Einfädeln« der Platine dient, müßte dann als Abfall weggeschnitten werden.
• Es ist schließlich auch bekannt, U-Profile zu Bundlagern, also solchen Gleitlagerschalen zu biegen, die an beiden Seiten je einen sich radial nach außen erstreckenden Bund tragen. Es ist bekannt, solche Bundlager durch Pressen mit der Prägestanze herzustellen oder auch solche Bundlager in Walzenspalten zu formen. Im letzteren Fall erfaßt eine Haltekralle den Anfang des U-Profils und preßt ihn gegen die Unterwalze. Die Oberwalze wird so zugestellt, daß eine Höhenabnahme in den Bunden, aber keine Reduktion der Dicke im Mittelteil des Lagers, also im Radiallager, erfolgt. Die U-Profile sind so lang, daß jeweils eine Halbschale daraus gefertigt werden kann. Nach dem Biegen müssen die beiden Enden der Halbschale abgeschnitten werden. Die Lagerschale muß nach dem Biegen und Abschneiden der Enden in einer Presse kalibrierund, vie die mittels Prägestanze hergestellte, an sämtlichen Laufflächen spanabhebend bearbeitet werden. Diese Oberflächenbearbeitung ist bei diesen bekannten Bundlagern zumeist mit dem Anpassen der Lagerschale an den Lagerzapfen verbunden. Die Nachbearbeitung von derartigen Lagerschalen macht es aber notwendig, daß die Lagermetallschicht verhältnismäßig dick ist.
• Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Möglichkeit zu schaffen, auch solche Gleitlagerschalen durch Walzen herzustellen, die nur dünne Lagermetallschichten tragen, wie sie bisher nur durch Galvanisieren nach der Formgebung und der Kalibrierung des Lagers aufgebracht werden konnten. Die dünne Lagermetallschicht soll schon vor dem Formen und Kalibrieren der Lagerschale aufgebracht werden können.
• Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß das Formen in zwei Arbeitsgängen, nämlich einem Vorbiegen und danach einem Fertigwalzen mit Dickenminderung, erfolgt. Während im ersten Arbeitsgang, nämlich dem Vorbiegen, eine Dickenreduktion des Materials nicht erforderlich ist, soll bei dem Fertigwalzen eine merkliche Dickenreduzierung eintreten. Versuche haben ergeben, daß erst durch die beiden genannten Arbeitsgänge, nämlich das Vorbiegen und das Fertigwalzen, die genaue Parallelität der Mantellinien des zylindrischen Lagerrückens erzielt werden kann. Die auf diese Weise hergestellte Gleitlagerschale ist nach dem Fertigwalzen bereits auch fertig kalibriert.
• Das Fertigwalzen kann im gleichen Durchlauf mit dem Vorbiegen erfolgen.
• Für das Verfahren nach der Erfindung ist es besonders zweckmäßig, einzelne Platinen aus dem mit Lagermetall belegten Bandmaterial zuzuschneiden, beim Zuführen zu einem Walzenpaar zwangsweise in einem Winkel von etwa 60 bis 90°, vorzugsweise etwa 80°, zur Walzenebene zu halten, sodann vorzubiegen und fertigzuwalzen.
• Im Gegensatz zu den bekannten Biegeverfahren wird im Verfahren gemäß der Erfindung der Radius der Gleitlagerschale durch den Radius der der belegten Seite des Bandmaterials zugeordneten Walze bestimmt. Es ist daher besonders zweckmäßig, die Werkstücke während des Fertigwalzens an ihrer Vorderkante in fester Auflage an der Oberfläche der der belegten Seite des Bandmaterials zugeordneten Walze zu halten. Es ist aber auch möglich, die Platinen in einem bis auf die Oberflächenbehandlung der Trennflächen genauen Maß, entsprechend den herzustellenden Gleitlagerschalen, zuzuschneiden und beim Fertigwalzen seitlich im Bereich ihrer Vorderkanten an der ihrer belegten Seite zugeordneten Walze zu halten. Die Länge der Platinen kann dabei sehr einfach aus der eingestellten Reduzierung der Materialdicke berechnet werden. Die Dicke der Platine kann während des Fertigwalzens um mindet;".ens 0,5 °/o, vorzugsweise 1. °; o, reduziert :verdeii. Für die Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung eignet sich insbesondere eine Vorrichtung, bei der vor einem auf die endgültige Wandstärke der Gleitlagerschalen einzustellenden Walzenpaar ein bis an den Spalt des Walzenpaares ragender Zuführungsschuh angeordnet ist, der an seiner in den Walzenspalt führenden Fläche als Gleitfläche für die Rückseite des zu verarbeitenden Bandmaterials ausgebildet und gegenüber der Senkrechten zur Walzenebene um einen Winkel von etwa 0 bis 30'=, vorzugsweise 10°, nach der Seite der der belegten Seite des Bandmaterials zugeordneten Walze geneigt angebracht ist, und bei der die der belegten Seite des Bandmaterials zugeordnete Walze in ihrem Durchmesser dem lichten Durchmesser der herzustellenden Lagerschalen entspricht. Zur Verarbeitung von vorher zugeschnittenen Platinen kann der der belegten Seite der Platinen zugeordneten Walze des Walzenpaares mind°-stens eine Haltekralle für die zu verarbeitende Platine im Bereich ihrer vorderen Kante zugeordnet sein. Diese Haltekrallen-Einrichtung kann beispielsweise zwei seitlich in den Walzenspalt eingreifende Haltekrallen vorsehen, die mit der Drehzahl ihrer Walze mitlaufen und mit einer sich axial zur Walze gegen diese zusammendrückenden Andrückvorrichtung versehen sind. In anderer Ausführungsform kann in der Walze eine über ihre Walzenfläche vorstehende, annähernd radial zurückziehbare Haltekralle gelagert sein, während die Gegenwalze eine diese vorstehende Haltekralle aufnehmende Ausnehmung in ihrer Walzenfläche aufweist. Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 schematisch den grundsätzlichen Ablauf des Verfahrens gemäß der Erfindung, F i g. 2 die Anordnung einer Haltekralle in einer Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung, F i g. 3 schematisch die Anordnung eines Paares seitlicher Haltekrallen in einer zweiten Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der Erfindung und F i g. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der Fig.3.
• Bei den in der Zeichnung dargestellten Beispielen wird zunächst eine Platine 1 aus mit Lagermetall belegtem Bandmaterial zugeschnitten. Das Zuschnittmaß läßt sich dabei, entsprechend der herzustellenden Lagerschale und der bei der Herstellung erfolgenden Reduzierung der Materialdicke, berechnen.
• Die so zugeschnittenen Platinen 1 werden mit einem Zuführungsschuh 2 dem Spalt eines Walzenpaares 3, 4 zugeführt. Die in F i g. 1 unten dargestellte Fläche des Zuführungsschuhes 2 ist dabei zur Führung der Rückseite, d. h. der nicht belegten Seite der Platine 1, ausgebildet und gegenüber der Senkrechten 5 zur Walzenebene 6 um den Winkel , nach der Seite der der belegten Seite der Platine 1 zugeordneten Walze 3 geneigt. Der Winkel a kann, wie Versuche ergeben haben, zwischen 0 und 30':" liegen. Besonders zweckmäßig hat sich ein Winkel @ von etwa 10° herausgestellt. Durch den Zuführungsschuh ergibt sich zwischen dessen Ende und dem eigentlichen Walzenspalt eine Zone A, in der die Platine vorgebogen wird. An diesen ersten Arbeitsgang schließt sich unmittelbar im Walzenspalt die Walzzone B an. Während im dargestellten Beispiel der Biegevorgang in der Zone A ohne Dickenreduzierung der Platine 1 erfolgt, wird beim Fertigwalzen der Platine in der Zone B ihre Dicke um mindestens 0,50;'o reduziert. Versuche haben ergeben, daß bei einer Gesamtdickenreduzierung von etwa 10.'o beste Parallelität der Mantellinien des zylindrischen Lagerrückens erzielt wird. Die nach dem Verfahren gemäß der Erfindung hergestellten Lagerschalen bedürfen keiner spanabhebenden Bearbeitung der Lageroberfläche mehr. Es ist lediglich noch eine Nachbearbeitung an den Trennflächen 7 vorzunehmen, die aber durch vorher berechnetes, genaues Zuschneiden der Platinen 1 praktisch nur noch eine Oberflächenbehandlung ohne nennenswerten Materialverlust darstellen kann.
• Da die Platine zur Bildung der Lagerschale auf den Umfang der ihrer belegten Seite zugeordneten Walze 3 geformt werden soll, ist es zweckmäßig, die vordere Kante der Platine 1 fest auf dem Umfang der der belegten Seite zugeordneten Walze 3 zu halten.
• Nach F i g. 2 kann dies beispielsweise mittels einer Haltekralle 8 erfolgen, die im Inneren der Walze 3 annähernd radial zurfickziehbar gelagert ist und über die vordere Stirnfläche der Platine 1 greift. Um eine hohe Präzision zu erreichen, ist es aber notwendig, bei der Benutzung einer solchen Haltekralle 8 in der Gegenwalze eine entsprechende Ausnehmung 9 anzubringen. Dies macht allerdings erforderlich, die beiden Walzen 3 und 4 des Paares synchron anzutreiben. Durch die Ausnehmung 9 können dann beide Walzen 3 und 4 des Paares ununterbrochen laufen und in ihrem Abstand unverändert bleiben. Allerdings wird durch die Ausnehmung 9 ein Bereich an der Stirnseite der Platine 1 nicht von der Walzwirkung erfaßt und muß deshalb abgeschnitten werden. Dieser Materialverlust ist aber im Vergleich zu dem durch diese Ausführungsform der Erfindung für besondere Fälle erzielbaren Vorteil unbedeutend.
• Die Ausführungsform nach F i g. 2 eignet sich besonders für die Herstellung von Lagern in kleineren Stückzahlen. Vor allem ist es in dieser Ausführungsform der Erfindung günstig, daß die Haltekralle 8 von der Breite der herzustellenden Lagerschale unabhängig ist und außerdem mit dieser Haltekralle 8 sehr große Kräfte auf die Vorderkante der Platine 1 ausgeübt werden können.
• Für dünne Lagerschalen, die in sehr großen Stückzahlen hergestellt werden sollen, eignet sich besonders die in F i g. 3 wiedergegebene Ausführungsform der Erfindung. Hier sind zwei seitliche Haltekrallen 10 vorgesehen, die mit je einem ringförmigen Halter 11 seitlich neben der der belegten Seite der Platine 1 zugeordneten Walze 3 auf deren Achse 12 sitzen. Zwischen den ringförmigen Haltern 11 und dem die Walzenachse 12 tragenden Maschinengestell 13 sind Andrückvorrichtungen 14 angeordnet, die dazu ausgebildet sind, die Haltekrallen 10 axial zur Walze 3 in den Walzenspalt zu drücken. Die Haltekrallen 10 tragen am Ende ihrer in den Walzenspalt ragenden eigentlichen Kralle eine nach der Walze 3 hin erweiterte und nach der Walze 4 hin in eine Schneide auslaufende Schrägfläche 15, durch die die seitlich erfaßte Platine 1 fest gegen die Oberfläche der Walze 3 gehalten wird.
• Durch die Haltekrallen 10 wird der Walzvorgang nicht behindert. Diese Anordnung und Ausbildung der Haltekrallen 10 hat ferner den Vorteil, daß die ganze Platine für die Lagerschale ausgenutzt werden kann, abgesehen von einer geringfügigen spanabhebenden Bearbeitung der Trennflächen, etwa durch Räumen, um die genaue Umfangslänge und die geforderte Oberflächengüte der Trennflächen einzustellen.
• Die Verwendung von Platinen 1, deren Länge nur unwesentlich länger als der halbe Lagerumfang ist, hat neben der Materialersparnis und der Vermeidung eines weiteren Arbeitsganges zum Schneiden oder Sägen noch einen zusätzlichen Vorteil. Bei Gleitlagerschalen sieht man im allgemeinen eine sogenannte Freiräumung vor, die darin besteht, daß die Wandstärke in unmittelbarer Nähe der Trennflächen etwas geringer als im übrigen Teil des Lagers ist. Dadurch wird verhindert, daß während des Betriebes des Gleitlagers ein Abstreifen des Ölfilms infolge eines geringen und meistens unvermeidbaren Einbaufehlers erfolgt. Durch die Erfindung wird die Tatsache ausgenutzt, daß beim Einlauf der Platine in den Walzenspalt der spezifische Druck höher ist, als wenn der ganze Spalt mit Material ausgefüllt ist. Dadurch ist die Wandstärke des Lagers ganz zu Anfang geringer als im Mittelteil des Lagers. Die gleiche Erscheinung tritt auch am Ende der Platine ein und wird durch die Erfindung ebenso ausgenutzt. Durch die Verwendung von Platinen, die nur unwesentlich länger als der Umfang einer Lagerschale sind, ist es daher möglich, die Lagerschalen auf fertige Wandstärke einschließlich der Wandstärkenabnahme an den Trennflächen zu walzen. Außerdem ist es möglich, durch eine entsprechende Formgebung in Querrichtung des Bandes, aus dem die Platinen quer geschnitten werden, eine verlaufende Wandstärke der Lagerschale für Lager mit sogenannter Zitronenbohrung zu erzeugen, da sich die von der Formgebung des Bandes übernommene Stärkenprofilierung in Längsrichtung der Platine zu einem vorher berechenbaren Grad beim Fertigwalzen im Verfahren nach der Erfindung erhält.

Claims (9)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zum Formen und Kalibrieren von Gleitlagerschalen aus mit Lagermetall belegtem Bandmaterial, dadurch gekennzeichnet, daß das Formen in zwei Arbeitsgängen, nämlich einem Vorbiegen und danach einem Fertigwalzen mit Dickenminderung, erfolgt.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fertigwalzen im gleichen Durchlauf mit dem Vorbiegen erfolgt.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß einzelne Platinen (1) aus dem mit Lagermetall belegten Bandmaterial zugeschnitten, beim Zuführen zu einem Walzenpaar (3, 4) zwangsweise in einem Winkel von etwa 60 bis 90°, vorzugsweise etwa 80°, zur Walzenebene gehalten, sodann vorgebogen und fertiggewalzt werden.
4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Werkstücke während des Fertigwalzens an ihrer Vorderkante in fester Auflage an der Oberfläche der der belegten Seite des Bandmaterials zugeordneten Walze (3) gehalten werden.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Platinen (1) in einem bis auf die Oberflächenbehandlung der Trennflächen genauen Maß, entsprechend den herzustellenden Gleitlagerschalen, zugeschnitten und beim Fertigwalzen seitlich im Bereich ihrer Vorderkante an der ihrer belegten Seite zugeordneten Walze (3) gehalten werden.
6. 6. Vorrichtung zum Formen und Kalibrieren von Gleitlagerschalen aus mit Lagermetall belegtem Bandmaterial im Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß vor einem auf die endgültige Wandstärke der Gleitlagerschalen einzustellenden Walzenpaar (3, 4) ein bis an den Spalt des Walzenpaares ragender Zuführungsschuh (2) angeordnet ist, der an seiner in den Walzenspalt führenden Fläche als Gleitfläche für die Rückseite des zu verarbeitenden Bandmaterials ausgebildet und gegenüber der Senkrechten (5) zur Walzenebene (6) um einen Winkel (1) von etwa 0 bis 30°, vorzugsweise 10°, nach der Seite der der belegten Seite des Bandmaterials zugeordneten Walze (3) geneigt angebracht ist, und daß die der belegten Seite des Bandmaterials zugeordnete Walze in ihrem Durchmesser dem lichten Durchmesser der herzustellenden Lagerschalen entspricht.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verarbeitung von vorher zugeschnittenen Platinen (1) der der belegten Seite der Platinen zugeordneten Walze (3) des Walzenpaares (3, 4) mindestens eine Haltekralle (8, 10) für die zu verarbeitende Platine im Bereich ihrer vorderen Kante zugeordnet ist. B.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwei seitlich in den Walzenspalt eingreifende Haltekrallen (10) vorgesehen sind, die mit der Drehzahl ihrer Walze (3) mitlaufen und mit einer sich axial zur Walze gegen diese zusammendrückenden Andrückvorrichtung (14) versehen sind.
9. 9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in der Walze (3) eine über ihre Walzenfläche vorstehende, annähernd radial zurückziehbare Haltekralle (8) gelagert ist und die Gegenwalze (4) eine diese vorstehende Haltekralle aufnehmende Ausnehmung (9) in ihrer Walzenfläche aufweist.