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DE19815483A1 - Verfahren und Einrichtung für die Oberflächenhärtungsbehandlung von Stahlkugeln für ein Kugellager - Google Patents

Verfahren und Einrichtung für die Oberflächenhärtungsbehandlung von Stahlkugeln für ein Kugellager

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DE19815483A1
DE19815483A1 DE19815483A DE19815483A DE19815483A1 DE 19815483 A1 DE19815483 A1 DE 19815483A1 DE 19815483 A DE19815483 A DE 19815483A DE 19815483 A DE19815483 A DE 19815483A DE 19815483 A1 DE19815483 A1 DE 19815483A1
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balls
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Toshinori Tsuro
Tatsuo Iwai
Isao Fujiwara
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Tsubaki Nakashima Co Ltd
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Tsubaki Nakashima Co Ltd
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Description

Hintergrund der Erfindung 1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung für die Oberflächenhärtung von aus gehärtetem Stahl hergestellten Stahlkugeln.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Die japanische Offenlegungsschrift No. 195069/1993 beschreibt Lösungen für die Oberflächenhärtung von Stahlkugeln (z. B. nach dem Quenchen und Anlassen), die als Lagerkugeln verwendet werden und aus hochkohlenstoffhaltigem Chromlagerstahl (JIS G4805) entsprechend SUJ2, oder einem martensitischen rostfreien Stahl (JIS G4303) entsprechend SUS44OC hergestellt sind. Die oberflächengehärteten Stahlkugeln haben eine Ober­ flächenschicht mit größerer Restdruckspannung und Härte als unbehandelte Stahlkugeln.
JP No. 12813/1989, auf die sich Fig. 8 bezieht, beschreibt eine gleichmäßige achtseitige Stahltrommel 100, durch die Stahlkugeln 101 durch eine Öffnung 103 bis zu höchstens etwa zwei Drittel der inneren Kapazität der Trommel 100 eingegeben werden. Die Trommel 100 wird in Richtung des Pfeiles P um eine zentrale Achse 104 gedreht, die auf einen Rahmen 102 gestützt ist. Bei Drehung der Trommel 100 bewegen sich die Stahlkugeln 101 aufwärts und fallen dann in Richtung des Pfei­ les Q. Die fallenden Stahlkugeln prallen auf die unten liegen­ den Stahlkugeln 101 und auf die innere Wandfläche der Trommel 100. Bei fortlaufender Wiederholung dieses Vorganges wird die gesamte Oberfläche der Stahlkugeln 101 oberflächengehärtet. Die fertigen Stahlkugeln werden durch die Öffnung 103 her­ ausgenommen.
Das vorstehend beschriebene Verfahren hat jedoch die folgenden Nachteile:
  • (1) Wenn die Trommel sich mit einer exzessiv hohen Geschwindigkeit dreht, werden die Stahlkugeln durch Zentrifu­ gal-Kraft an der Innenwand der Trommel gehalten und werden so nicht gegen die innere Wand prallen. Deshalb ist es notwendig, die Anzahl der Umdrehungen der Trommel auf 80 U/min oder weniger herabzusetzen.
    Bei dieser niedrigeren Geschwindigkeit ist die Frequenz, mit welcher die Stahlkugeln gegeneinander oder gegen die innere Wand prallen, geringer, so daß eine längere Zeit notwendig ist, um die gewünschte Oberflächen-Restdruckspannung und Härte zu erreichen.
  • (2) Je kleiner der Durchmesser einer Stahlkugel ist, desto geringer ist die Aufprallkraft per Zeiteinheit. Beispielsweise im Fall einer 25 mm Stahlkugel ist das Nettogewicht der Kugel 0.62 N (63.57 gf), während im Fall einer 3 mm Stahlkugel das Nettogewicht der Kugel 0.001 N (0.11 gf) ist.
    Da die Anzahl der Umdrehungen der Trommel aus den oben genann­ ten Gründen (1) begrenzt ist, ist eine viel längere Zeit für das Oberflächenhärten von Stahlkugeln mit kleinem Durchmesser, z. B. 3 mm, notwendig.
  • (3) Um die Oberfläche von Stahlkugeln von 3 mm Durchmesser in einer vorherbestimmten Zeit zu härten, ist es notwendig, die Höhe, von welcher die Stahlkugel fällt, zu vergrößern. Dies erfordert jedoch eine größere Trommel und dementsprechend eine größer bemessene Oberflächenhärtungsvorrichtung, was eine geringere Betriebsleistung zur Folge hat.
    Demnach ist es äußerst schwierig, die Oberflächen kleiner Stahlkugeln von 1-3 mm Durchmesser zu härten.
  • (4) In jüngerer Zeit werden Stahlkugeln für Kugellager, wie sie beispielsweise für Kraftfahrzeuggetriebe verwendet werden, benötigt, die eine lange Lebensdauer haben und selbst dann brauchbar bleiben, wenn fremde Substanzen in das Schmieröl gelangen. Die dafür benutzten Stahlkugeln müssen eine größere Restdruckspannung und Härte in der Oberflächenschicht auf­ weisen.
    Um Stahlkugeln herzustellen (insbesondere solche mit kleinerem Durchmesser), deren Oberflächen die gewünschte Restdruckspan­ nung und Härte aufweisen, wird es notwendig sein, die Trommel zu vergrößern und/oder die Bearbeitungszeit zu verlängern.
Zusammenfassung der Erfindung
Im allgemeinen Sinne der Erfindung weist eine Vorrichtung zur Oberflächenhärtung von Stahlkugeln einen Behälter mit innen von einer inneren Wandfläche vorstehenden und sich in Längsrichtung entlang derselben erstreckenden Vorsprüngen, eine Tragwelle mit außenseitig sich in Längsrichtung entlang der Tragwelle erstreckenden Vorsprüngen, einen Behälterantrieb, der den Behälter in einer Richtung dreht, und einen Antrieb für die Tragwelle auf, der die Tragwelle in entgegengesetzter Richtung dreht. Im Betrieb bringen die Be­ hältervorsprünge die Kugeln von einem niedrigeren Bereich des Behälters in einen höheren Bereich, von wo aus die Kugeln in den niedrigeren Bereich fallen, während die Vorsprünge der Tragwelle auf die Stahlkugeln auftreffen, wenn die Stahlkugeln in den niedrigen Bereich fallen. Damit zusammenhängende Aspek­ te der Erfindung umfassen auch die eigentliche Vorrichtung und ein Verfahren zur Oberflächenhärtung von Stahlkugeln.
Neben anderen Vorteilen bewirken sowohl die Vorsprünge an dem Behälter als auch die auf der Tragwelle ein häufigeres Aufein­ anderprallen der Stahlkugeln und ein häufigeres Aufprallen derselben auf der Innenwand des Behälters als bei Behältern und Tragwellen, welche keine Vorsprünge aufweisen. Darüber hinaus bewirken die Vorsprünge an dem Behälter ein Durchrühren der Stahlkugeln. Folglich wird die Behandlung zur Herstellung von Stahlkugeln mit einer Oberflächenschicht mit der gewünsch­ ten Restdruckspannung und Härte reduziert. Zudem kann die Kraft, mit welcher die Stahlkugeln durch die Vorsprünge der Tragwelle getroffen werden, durch Änderung der Anzahl der Umdrehungen der Tragwelle und ihrer Vorsprünge reguliert wer­ den. Dies ermöglicht die genaue Steuerung der Größe der Druck­ spannung, die in der Oberflächenschicht der Stahlkugeln er­ zeugt wird.
Ausführungsformen der vorstehenden Aspekte der Erfindung kön­ nen wenigstens eines der folgenden Merkmale einschließen.
Der Behälter kann eine zylindrische Trommel sein, die innen­ seitig von der Innenwand radial vorstehende Vorsprünge auf­ weist.
Die Tragwelle kann mit einer Anzahl von Umdrehungen rotieren, die mehr als 1,5 mal größer ist als die des Behälters. Jeder der Vorsprünge an der Tragwelle kann einen Stahlkugelaufprall­ bereich haben, der durch Quenchen gehärtet ist. Der Aufprall­ bereich kann eine zusätzliche Auflage aufweisen, die an jedem der Vorsprünge der Tragwelle angebracht ist, um die Produk­ tionskosten zu senken, da es wirtschaftlicher ist, die Auflage oberflächenzuhärten als den Vorsprung als solchen. Die Trag­ welle kann mit drei in gleichen Abständen angebrachten Vor­ sprüngen versehen sein, die als flache Schaufeln ausgebildet sein können. Der Behälter kann sechs in gleichen Abständen angeordnete Vorsprünge aufweisen. Das Verfahren zur Oberflä­ chenhärtung von Stahlkugeln kann auch das Beenden der Rotation des Behälters und der Tragwelle umfassen, nachdem das Ober­ flächenhärten der Stahlkugeln abgeschlossen ist.
Alle vorgenannten Aspekte weisen zusätzliche Vorteile für eine große Vielfalt von Anwendungsmöglichkeiten einschließlich jener in der Automobil- und Raumfahrtindustrie auf.
Andere Merkmale und Vorteile ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und den Ansprüchen.
Beschreibung der Zeichnungen
Fig. 1 zeigt eine Querschnittansicht einer zylindrischen Trommel;
Fig. 2 zeigt eine Vorderansicht einer Oberflächenhärtungs- Vorrichtung für Stahlkugeln von 3 bis 17 mm Durchmesser,
Fig. 3 zeigt eine linke Seitenansicht der Vorrichtung gemäß Fig. 2;
Fig. 4 zeigt eine obere hälftige Seitenansicht der Trommel gemäß Fig. 1;
Fig. 5 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie 5-5 der Fig. 4;
Fig. 6 zeigt eine seitliche Schnittansicht der Oberflächen­ härtungs-Vorrichung für Stahlkugeln von 1 bis 3 mm Durchmesser,
Fig. 7 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie 7-7 der Fig. 6; und
Fig. 8 zeigt eine Schnittansicht einer bekannten Oberflächen­ härtungs-Vorrichtung.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Gemäß Fig. 1 ist eine zylindrische Trommel mit sechs in glei­ chen Abständen voneinander an der Innenwand der Trommel an­ geordnete Vorsprüngen 4 versehen, von denen sich jeder von der Innenwand parallel zu der Längsachse der Trommel erstreckt. Die Trommel 1 enthält auch eine Öffnung 8 zum Ein­ füllen und Entleeren von Stahlkugeln 3 und eine Abdeckung 9, die lösbar an der Öffnung 8 angebracht ist. Eine Tragwelle 2 ist koaxial an der zylindrischen Trommel 1 angebracht. Die Tragwelle 2 weist drei flache Schaufeln 5 auf, die sich in Längsrichtung innerhalb der zylindrischen Trommel 1 erstrecken, wobei die Schaufeln in gleichen Abständen um die Tragwel­ le 2 herum angebracht und mit einer Platte 7 versteift sind. Jede Schaufel 5 enthält einen fest angebrachte oberflächen­ gehärtete Schlag- (oder Aufprall-)Bereich 6 zum Schlagbe­ handeln von Stahlkugeln 3, wobei der Schlagbereich 6 eine durch Quenchen gehärtete Oberfläche aufweist. Vorsprünge 4 und Schaufeln 5 sind so angebracht, daß ein vorher bestimmter Abstand zwischen Vorsprüngen und Schaufeln besteht. Weiterhin sind die longitudinalen Enden der Schaufeln 5 in einem Abstand von den Endwänden (nicht gezeigt) der zylindrischen Trommel angeordnet. Bei anderen Ausführungsformen können unterschied­ lich geformte Tragwellenvorsprünge verwendet werden, die an­ ders als flache Schaufeln 5 ausgebildet sind. Auch nicht­ zylindrisch geformte Behälter können anstelle der zylindri­ schen Trommel 1 verwendet werden.
Während des Betriebs werden Stahlkugeln 3 aus gehärtetem Stahl in den unteren Teil der zylindrischen Trommel 1 bis zu einer Füllung von einem Drittel oder weniger des inneren Volumens der Trommel 1 eingeführt. Beim Rotieren der zylindrischen Trommel in Richtung des Pfeils A heben die Vorsprünge 4 die Stahlkugeln 3 aus dem unteren Bereich der Trommel 1 bis zu einem Punkt, von dem sie wieder in den unteren Bereich der Trommel 1 zurückfallen. Während der Rotation der zylindrischen Trommel 1 werden die Stahlkugeln 1 ständig durch die Vor­ sprünge 4 im unteren Teil durchgerührt. Gleichzeitig rotiert die Tragwelle 2 mit Schaufeln 5 in einer Richtung (entspre­ chend Pfeil B) entgegengesetzt zu jener der Trommel 1 und mit einer Anzahl von Umdrehungen, die 1,5 mal (oder mehr) höher ist als jene der Trommel 1. Die von den Vorsprüngen 4 fallen­ den Stahlkugeln 3 werden von Schlagabschnitten 6 der Schaufeln 5 getroffen und so in Richtung des Pfeiles C ge­ streut, während sie gleichzeitig auf andere Stahlkugeln 3 aufprallen, die sich in Richtung C und/oder gegen die innere Wand der zylindrischen Trommel 1 bewegen.
Die Rotation der Trommel 1 und der Tragwelle 2 wird fortge­ setzt, bis die gesamte Oberfläche jeder Stahlkugel 3 eine gewünschte spezifische Restdruckspannung und Härte angenommen hat.
Anzahl und Anordnung der Schaufeln 5 und der Vorsprünge 4 wurden experimentell ermittelt und die Anordnung der drei in gleichen Abständen angeordneten Schaufeln 5 auf der Tragwelle 2 und die sechs in gleichen Abständen angeordneten Vorsprünge 4 auf der inneren Wandfläche der zylindrischen Trommel 1 haben sich als derzeit besonders bevorzugte Ausführung herausgestellt.
Fig. 2 bis 5 zeigen eine Oberflächenhärtungs-Vorrichtung 10, die bei Stahlkugeln mit 3 bis 17 mm Durchmesser angewendet wird.
Die Oberflächenhärtungs-Vorrichtung 10 weist eine zylindrische Trommel 20, eine die zylindrische Trommel 20 tragende Tragwel­ le 30, einen Antrieb 40 für die zylindrische Trommel zum Ro­ tieren der Trommel in der einen Richtung und einen Antrieb 50 für die Tragwelle zum Rotieren der Welle in zur zylindrischen Trommel 20 entgegengesetzter Richtung.
Die zylindrische Trommel 20 wird durch Befestigen einer Sei­ tenplatte 22 mittels Schraubenbolzen 23 an einem hohlzylin­ drischen Körper 21 zusammengesetzt. Der zylindrische Körper 21 hat einen äußeren Durchmesser von etwa 1200 mm, eine Wanddicke von 16 mm und eine Breite von 1300 mm. An der Innenwand des hohlzylindrischen Körpers 21 sind sechs Vorsprünge 24 in gleich großen Abständen um den Umfang des Körpers 21 sich in Längsrichtung erstreckend angeordnet. Die zylindrische Trommel 20 wird auf der Tragwelle durch Lagerstützen 26 abgestützt. Der hohlzylindrische Körper 21 weist eine Öffnung (nicht gezeigt) zum Einfüllen und Herausnehmen von Stahlkugeln auf.
Die Tragwelle 30 ist auf einem Rahmen 60 durch Lagerstützen 36 abgestützt. An dem Außenumfang der Tragwelle 30 sind drei in gleichen Abständen angeordnete flache Schaufeln 32 angebracht, die sich in Längsrichtung innerhalb der zylindrischen Trommel 20 erstrecken. An jeder Schaufel 32 ist durch Schraubenbolzen 35 ein gehärteter Schlagbereich 34 zur Schlagbehandlung von Stahlkugeln angebracht. Die Schaufeln 32 weisen einen Abstand von den Vorsprüngen 24 auf, die sie in einem Abstand von etwa 100 mm passieren, und einen Abstand von der Seitenplatte 22 von etwa 40 mm auf. Eine Platte 33 bewirkt eine mechanische Versteifung der Schaufeln 32.
Der Antrieb für die zylindrische Trommel weist einen Elektro­ motor 41, eine Riemen-Kraftübertragung 42 und eine Rollenket­ ten-Kraftübertragung 43 auf, die mit einem an der Lagerstütze 26 und der zylindrischen Trommel 20 durch Schraubenbolzen 46 befestigten Kettenzahnrad 44 versehen ist.
Der Antrieb 50 für die Tragwelle weist einen Elektromotor 51, eine Riemen-Kraftübertragung 52 und eine Rollenketten-Kraft­ übertragung 53 mit einem an der Tragwelle 30 angebrachten Kettenzahnrad 54 auf.
Riemen-Kraftübertragungseinrichtung 42 und Rollenketten-Kraft­ übertragungseinrichtung 43 sind nur als Beispiele für Kraft­ übertragungseinrichtungen anzusehen. Die Erfindung ist nicht auf diese Arten von Einrichtungen beschränkt. Es können z. B. Getriebe oder Drahtseile für denselben Zweck verwendet werden.
Im folgenden wird der Betrieb der Oberflächenhärtungs-Vor­ richtung 10 beschrieben. Nachdem eine vorher bestimmte Menge von gequenchten und temperierten Stahlkugeln in die zylin­ drische Trommel 20 durch die Öffnung für die Stahlkugeln ein­ gegeben worden ist, wird die Öffnung verschlossen. Zylin­ drische Trommel 20 und Tragwelle 30 werden dann über eine bestimmte Anzahl von Umdrehungen in den Richtungen, wie durch die Pfeile D bzw. E angegeben, gedreht. Ein äußerer Ring 28a eines Kugellagers 28, der in jeder Lagerstütze 26 angebracht ist, dreht sich in Richtung D, während ein innerer Ring 28b sich in Richtung E dreht.
Nachdem der Oberflächenhärtungsvorgang vollständig abge­ schlossen ist, wird die Öffnung für die Stahlkugeln geöffnet; zylindrische Trommel 20 und Tragwelle 30 werden manuell ge­ dreht, um das Entladen der Stahlkugeln in eine Kugelaufnahme­ abdeckung 62 zu ermöglichen. Die Kugelaufnahmeabdeckung 62 ist, wie in Fig. 3 gezeigt, geneigt, so daß die Stahlkugeln in ein Aufnahmegefäß rollen. Danach werden die Stahlkugeln einer Polierbehandlung unterzogen.
Die jeweilige Anzahl der Umdrehungen d. h., Umdrehungsge­ schwindigkeiten) der zylindrischen Trommel 20 und der Tragwel­ le 30 und die Behandlungszeit für die Oberflächenhärtung sind abhängig von den Ergebnissen, die durch Messungen der Härte der Oberflächenschicht, Röntgenmessungen der restlichen Druck­ spannung und das Ausmaß an Abschreckaustenit sowie durch Versuche bezüglich der Standzeit bis zur Wälzermüdung erhalten worden sind.
Im folgenden wird ein Vergleich der verfahrentechnischen Be­ dingungen und Parameter zwischen dem Stand der Technik gemäß Fig. 8 und der vorliegenden Erfindung (gemäß Fig. 2-5) be­ schrieben, die bei der Herstellung von Stahlkugeln mit einem Nenndurchmesser von 7,8 mm (5/16 Inch) angewendet werden, welche eine restliche Druckspannung innerhalb eines bevor­ zugten Bereichs von 400 MPa bis 800 MPa (von der Oberfläche bis 200 µm Tiefe) aufweisen.
Die Parameter für die herkömmliche und regelmäßige achtseitige Trommel, die in Fig. 8 dargestellt ist, sind folgende:
Trommelgröße: 1000 mm zwischen gegenüberliegenden Flachseiten;
1200 mm in der Breite
Gewichtsmäßige Stahlkugelaufnahmekapazität: 480 kp (kgf)
Umdrehungszahl der Trommel: 65 U/min
Bearbeitungszeit: 2,5 Stunden.
Die Parameter der in den Fig. 2-5 gezeigten Vorrichtung sind folgende:
Trommelgröße: 1200 mm Außendurchmesser;
16 mm Wanddicke;
1300 mm Breite
Gewichtsmäßige Stahlkugelaufnahmekapazität: 480 kp (kgf)
Umdrehungszahl der Trommel: 20 U/min
Umdrehungszahl der Schaufeln: 65 U/min
Bearbeitungszeit: 1,5 Stunden.
Die Bearbeitungszeit der in den Fig. 2-5 gezeigten Vorrich­ tung beträgt somit 40% weniger als jene der in Fig. 8 ge­ zeigten Vorrichtung. Wie vorstehend erläutert, kann die vor­ liegende Erfindung die Oberflächenschicht der Stahlkugeln mit einer spezifischen einheitlichen Restdruckspannung und einer Härte in einer kürzeren Zeit versehen als die bekannte konven­ tionelle Vorrichtung.
Bei einigen Anwendungsformen werden Lager (z. B. Automobil- Getriebelager) verlangt, die über einen längeren Zeitraum einsetzbar sind, wenn sie in durch fremde Substanzen verunrei­ nigtem Schmiermittel benutzt werden. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, müssen die Stahlkugeln dieser Lager eine Oberflächenschicht mit einer höheren Restdruckspannung haben. So können z. B. Stahlkugeln mit einem Nenndurchmesser von 7,8 mm (5/16 Inch) und einer Restdruckspannung von 1000 MPa mit der Vorrichtung mit den vorstehend beschriebenen Vorrichtungs­ parametern gemäß den Fig. 2-5 hergestellt werden, die unter den folgenden Verfahrensbedingungen arbeitet:
Umdrehungszahl der Trommel: 20 U/min
Umdrehungszahl der Schaufeln: 80 U/min
Bearbeitungszeit: 3 Stunden.
Eine alternative Ausführungsform ist in den Fig. 6 und 7 ge­ zeigt, in denen eine Obeflächenhärtungs-Vorrichtung 70 verwendet wird, um sehr kleine Stahlkugeln zu bearbeiten, z. B. solche mit einem Durchmesser von 1-3 mm. Im folgenden werden die verschiedenen Kennzeichen dieser Ausführungsform im Vergleich mit jenen gemäß den Fig. 2-5 angeführt.
  • (1) Die zylindrische Trommel 72 ist kleiner und hat einen Außendurchmesser von etwa 400 mm und eine Breite von etwa 750 mm.
  • (2) Es ist ein etwa 20 mm betragender Abstand zwischen Vor­ sprüngen 73 und Schaufeln 74 vorhanden.
  • (3) Eine Stahlkugel-Schlagoberfläche 74a der Schaufeln 74 ist oberflächengehärtet worden anstelle eines angebrachten gehär­ teten Schlagbereiches.
  • (4) Kugellager 76 werden anstatt Lagerstützen verwendet.
Elemente in den Fig. 6 und 7, die jenen in den Fig. 2-5 entsprechen, sind mit gleichen Bezugszeichen versehen ohne beschrieben zu werden.
Kleine Stahlkugeln mit einer gewünschten Restdruckspannung werden mit der Vorrichtung gemäß den Fig. 6 und 7 hergestellt, wobei die folgenden Vorrichtungsparameter verwendet werden:
Trommelgröße: 400 mm Außendurchmesser;
750 mm Breite
Gewichtsmäßige Stahlkugelaufnahmekapazität: 12 kp (kgf)
Umdrehungszahl der Trommel: 400 U/min
Umdrehungszahl der Schaufeln: 65 U/min
Bearbeitungszeit: 4 Stunden.
Es wird darauf hingewiesen, daß die durch die Schaufeln auf die Stahlkugeln ausgeübte Schlagkraft durch Änderung der Um­ drehungszahl der Schaufeln eingestellt werden kann; dadurch
  • (1) ist es möglich, Stahlkugeln von 1-3 mm Durchmesser, die nach den bisher bekannten Methoden schwierig zu behandeln waren, oberflächenzuhärten und
  • (2) ist es möglich, der Oberflächenschicht der Stahlkugeln eine Restdruckspannung und Härte entsprechend der gewünschten Verwendung der Stahlkugeln zu verleihen.

Claims (21)

1. Vorrichtung zur Oberflächenhärtung von Stahlkugeln mit
einem Behälter mit ersten, an einer Innenwand des Behäl­ ters angebrachten Vorsprüngen, die nach innen von der Wand vorstehen und sich in Längsrichtung derselben erstrecken,
einer Tragwelle mit zweiten innerhalb des Behälters an­ geordneten und sich nach außen von und in Längsrichtung der Tragwelle erstreckenden Vorsprüngen,
einem Behälterantrieb, der den Behälter in einer ersten Richtung rotiert, so daß die ersten Vorsprünge die Stahlkugeln aus einem niedrigeren Bereich des Behälters in einen höheren Bereich bringen und die Kugeln aus letzterem in den niedrigeren Bereich fallen, und
einem Antrieb für die Tragwelle, der die Tragwelle in eine zweite Richtung entgegengesetzt zu der ersten Richtung ro­ tiert, so daß die zweiten Vorsprünge auf die Stahlkugeln auf­ treffen, wenn diese in den unteren Bereich fallen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher der Behälter als zylindrische Trommel ausgebildet ist und die ersten Vorsprünge radial nach innen von der inneren Wand vorstehen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Tragwelle so ausgebildet ist, daß sie mit einer Anzahl von Umdrehungen rotiert, die mehr als 1.5 mal höher ist als die des Behälters.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher jeder dieser zwei­ ten Vorsprünge einen Stahlkugelauftreffbereich aufweist, der eine Oberflächenhärtung durch Quenchen erfahren hat.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Tragwelle drei in gleichen Abständen angeordnete zweite Vorsprünge aufweist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher der Behälter sechs in gleichen Abständen angeordnete erste Vorsprünge aufweist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 3, bei welcher jeder der zweiten Vorsprünge einen Stahlkugelauftreffbereich aufweist, der eine Oberflächenhärtung durch Quenchen erfahren hat.
8. Vorrichtung nach Anspruch 3, bei welcher die Tragwelle drei in gleichen Abständen angeordnete zweite Vorsprünge aufweist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 3, bei welcher der Behälter sechs in gleichen Abständen angeordnete erste Vorsprünge aufweist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die zweiten Vorsprünge als flache Schaufeln ausgebildet sind.
11. Verfahren zur Oberflächenhärtung von Stahlkugeln unter Verwendung einer Vorrichtung gemäß Anspruch 1, welches folgen­ de Maßnahmen umfaßt:
Einfüllen der Stahlkugeln in den Behälter,
Drehen des Behälters in der ersten Richtung, wodurch die Stahlkugeln aufwärts bewegt werden, bis sie von den Vorsprün­ gen herunterfallen,
Drehen der Tragwelle in der zweiten Richtung, wobei die fallenden Stahlkugeln von den zweiten Vorsprünge getroffen werden, damit diese auf andere Stahlkugeln auftreffen und gegen die innere Wand der zylindrischen Trommel prallen.
12. Verfahren nach Anspruch 11, bei welchem die Drehbewegung des Behälters und der Tragwelle beendet wird, nachdem die Oberflächenhärtung der Stahlkugeln abgeschlossen ist.
13. Verfahren nach Anspruch 11, bei welcher der Behälter als zylindrische Trommel ausgebildet ist und die ersten Vorsprünge radial nach innen von der Innenwand vorstehen.
14. Verfahren nach Anspruch 11, bei welchem die Tragwelle mit einer Anzahl von Umdrehungen rotiert wird, die mehr als 1,5mal höher ist als die des Behälters.
15. Verfahren nach Anspruch 11, bei welchem die zweiten Vor­ sprünge mit einem Stahlkugelauftreffbereich versehen sind, der eine durch Quenchen gehärtete Oberfläche aufweist.
16. Verfahren nach Anspruch 11, bei welchem die Tragwelle mit drei in gleichen Abständen voneinander angeordneten zweiten Vorsprüngen versehen ist.
17. Verfahren nach Anspruch 11, bei welchem der Behälter mit sechs in gleichen Abständen voneinander angeordneten ersten Vorsprüngen versehen ist.
18. Verfahren nach Anspruch 14, bei welchem jeder der zweiten Vorsprünge mit einem Stahlkugelauftreffbereich versehen ist, der eine durch Quenchen gehärtete Oberfläche aufweist.
19. Verfahren nach Anspruch 14, bei welchem die Tragwelle mit drei in gleichen Abständen voneinander angeordneten zweiten Vorsprüngen versehen ist.
20. Verfahren nach Anspruch 14, bei welchem der Behälter mit sechs in gleichen Abständen voneinander angeordneten ersten Vorsprüngen versehen ist.
21. Verfahren nach Anspruch 11, bei welchem die zweiten Vor­ sprünge als flache Schaufeln ausgebildet sind.
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Publications (2)

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DE (1) DE19815483B4 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6478893B1 (en) 1999-02-22 2002-11-12 Nsk Ltd. Rolling bearing and method of machining rolling element of the bearing
DE10312228B4 (de) * 2002-03-19 2010-07-22 Nsk Ltd. Kugelumlaufspindelvorrichtung
EP3162493A1 (de) * 2015-10-30 2017-05-03 Aktiebolaget SKF Verfahren zur aktivierung von kompressiver restspannung für kugeln

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2814099B1 (fr) * 2000-09-21 2002-12-20 Snecma Moteurs Grenaillage transversal par ultrassons des aubes sur un rotor
RU2200652C2 (ru) * 2000-12-04 2003-03-20 Ростовский вертолетный производственный комплекс Устройство для поверхностного упрочнения деталей
CN100365137C (zh) * 2004-02-18 2008-01-30 大连隆正光饰机制造有限公司 离心抛射式钢球互撞强化机
JP5160316B2 (ja) 2008-06-09 2013-03-13 本田技研工業株式会社 等速ジョイント用ボール及びその製造方法
DE102009009254A1 (de) * 2008-12-19 2010-07-01 Schaeffler Technologies Gmbh & Co. Kg Verfahren zur Herstellung der Wälzkörper einer Kugelrollenlagers
CN102653048A (zh) * 2012-05-28 2012-09-05 安顺市虹翼特种钢球制造有限公司 乳头式饮水器用钢球的加工方法
JP5912916B2 (ja) * 2012-06-27 2016-04-27 日立Geニュークリア・エナジー株式会社 ショットピーニング方法
CN103008994B (zh) * 2012-12-12 2015-03-11 山东东阿钢球集团有限公司 高速高精数控机床轴承专用钢球生产方法
KR101691176B1 (ko) * 2014-08-06 2016-12-30 김경조 쇼트성형장치
CN105400950B (zh) * 2015-12-17 2017-08-08 北京科技大学 一种大直径斜轧球磨钢球热处理生产线控制系统
US10906083B1 (en) * 2017-09-29 2021-02-02 The United States Of America, As Represented By The Secretary Of The Navy Apparatus and method for outer surface enhancement and compaction of a spherical structure using glass failure generated pulse
CN111644986A (zh) * 2020-06-10 2020-09-11 宣祖道 一种抛丸机
CN112605899B (zh) * 2021-01-19 2022-02-22 杭州小小铁业有限公司 一种金属制品加工用抛丸机
CN113265525B (zh) * 2021-05-26 2022-03-11 山东东阿钢球集团有限公司 钢球表面强化用强化机
CN117683973A (zh) * 2023-12-22 2024-03-12 浙江巴顿焊接技术研究院 一种滚动轴承钢球硬化装置和硬化方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2946115A (en) * 1957-03-13 1960-07-26 Honeywell Regulator Co Method of producing round metal pellets
US3316748A (en) * 1960-12-01 1967-05-02 Reynolds Metals Co Method of producing propping agent
US3204320A (en) * 1962-08-29 1965-09-07 Remington Arms Co Inc Ball and shot manufacture by impacting process
US4034585A (en) * 1975-08-25 1977-07-12 Straub John C Process of compression stressing metals to increase the fatigue strength thereof
JPS62112780A (ja) * 1985-11-08 1987-05-23 Canon Inc 光導電部材用基体の製造装置
JPS6412813A (en) * 1987-07-07 1989-01-17 Mitsubishi Electric Corp Power device for dc stabilization
JP3486753B2 (ja) * 1992-01-24 2004-01-13 光洋精工株式会社 軸受部品の製造方法
JP3379824B2 (ja) * 1994-06-14 2003-02-24 株式会社不二機販 表面硬化金属ショットの製造方法

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6478893B1 (en) 1999-02-22 2002-11-12 Nsk Ltd. Rolling bearing and method of machining rolling element of the bearing
DE10080396B4 (de) * 1999-02-22 2005-12-22 Nsk Ltd. Verfahren zum Herstellen von Wälzelementen und nach diesem Verfaren hergestelltes Wälzlager
DE10312228B4 (de) * 2002-03-19 2010-07-22 Nsk Ltd. Kugelumlaufspindelvorrichtung
EP3162493A1 (de) * 2015-10-30 2017-05-03 Aktiebolaget SKF Verfahren zur aktivierung von kompressiver restspannung für kugeln
US10480578B2 (en) 2015-10-30 2019-11-19 Aktiebolaget Skf Method of imparting compressive residual stress to balls

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