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Was ist das Wälzlager-Superfinishing-Verfahren?

Das Superfinishing-Verfahren wird nicht nur in der Wälzlagerindustrie eingesetzt, sondern auch bei Motoren und anderen Präzisionsmaschinen und -instrumenten.

Was versteht man unter Lagersuperpräzision?

Die Wälzlager-Superfinishing-Methode ist ein Glättungsverfahren, bei dem durch eine Vorschubbewegung ein Mikroschleifen erreicht wird.

Die Oberfläche vor dem Superfinish wird in der Regel präzisionsgedreht und geschliffen. Konkret handelt es sich dabei um ein Glättungsverfahren, bei dem unter guten Schmier- und Kühlbedingungen mit einem feinkörnigen Schleifwerkzeug (Ölstein) geringer Druck auf das Werkstück ausgeübt wird. Dabei wird eine schnelle, kurze, oszillierende Bewegung auf dem mit einer bestimmten Geschwindigkeit in vertikaler Drehrichtung rotierenden Werkstück ausgeführt.

Welche Rolle spielt die Lager-Superfinishing-Methode?

Bei der Herstellung von Wälzlagern ist das Superfinishing der letzte Bearbeitungsschritt der Lagerringe. Es spielt eine wichtige Rolle bei der Reduzierung oder Beseitigung der durch das Schleifen entstandenen Rundlaufabweichung, der Behebung von Formfehlern in der Nut, der Verfeinerung der Oberflächenrauheit, der Verbesserung der physikalischen und mechanischen Eigenschaften der Oberfläche, der Reduzierung von Vibrationen und Geräuschen des Lagers und der Verbesserung der Lagerleistung.

Es kann in den folgenden drei Aspekten verkörpert werden

1. Es kann die Welligkeit wirksam reduzieren. Beim Superfinishing wird sichergestellt, dass der Ölstein stets auf den Wellenbergen aufliegt und nicht mit den Wellentälern in Berührung kommt. Der Bogen des Ölsteins, der das Werkstück berührt, muss mindestens der Wellenlänge der Welligkeit auf der Werkstückoberfläche entsprechen. Dadurch wird der Kontaktdruck auf den Wellenbergen erhöht, die konvexe Spitze abgetragen und somit die Welligkeit reduziert.

2. Verbesserung der Rillengenauigkeit der Kugellagerlaufbahn. Durch Superfinishing lässt sich die Rillengenauigkeit bei etwa 30 % der Laufbahnen effektiv verbessern.

3. Es kann zu Druckspannungen an der Oberfläche des Feinschleifens führen. Beim Feinschleifen entsteht hauptsächlich Kaltverformung, sodass nach dem Feinschleifen Druckeigenspannungen an der Werkstückoberfläche verbleiben.

4. Dadurch kann die Kontaktfläche der Arbeitsfläche der Hülse vergrößert werden. Nach dem Superfinish kann die Kontaktfläche der Arbeitsfläche der Hülse von 15–40 % nach dem Schleifen auf 80–95 % erhöht werden.

Lager-Superfinish-Prozess:

1. Schneiden von Lagern

Wenn die Oberfläche des Schleifsteins mit der Erhebung der rauen Laufbahnoberfläche in Kontakt kommt, wird der Schleifstein aufgrund der geringen Kontaktfläche und der hohen Kraft pro Flächeneinheit unter Einwirkung eines bestimmten Drucks zunächst einer „Rückwärtsschneide“-Bewegung des Werkstücks ausgesetzt. Dabei lösen sich Teile der Schleifpartikel von der Oberfläche des Schleifsteins und zerbrechen, wodurch neue, scharfe Schleifkörner und Schneidkanten freigelegt werden. Gleichzeitig wird die Oberflächenerhebung des Werkstücks schnell abgetragen, und die Erhebung sowie die Schleifverschleißschicht werden durch Schneiden und Rückwärtsschneiden entfernt. Diese Phase wird als Schneidphase bezeichnet; in dieser Phase wird der größte Teil des Aufmaßes abgetragen.

2. Halbierung der Lager

Während der Bearbeitung wird die Oberfläche des Lagerwerkstücks schrittweise geglättet. Dabei vergrößert sich die Kontaktfläche zwischen Schleifstein und Werkstückoberfläche, der Anpressdruck pro Flächeneinheit, die Schnitttiefe und die Zerspanungsleistung nehmen ab. Gleichzeitig verstopfen die Poren auf der Oberfläche des Schleifsteins, und der Schleifstein befindet sich im Halbschnittzustand. Dieses Stadium wird als Halbschnittstadium der Lagerbearbeitung bezeichnet. In diesem Stadium werden die Schnittspuren auf der Oberfläche des Lagerwerkstücks heller und weisen einen dunkleren Glanz auf.

3. Abschlussphase

Diese Phase lässt sich in zwei Schritte unterteilen: die Übergangsphase des Schleifens und die Schleifphase nach dem Stoppen des Schneidvorgangs.

Übergangsphase beim Schleifen:

Das Schleifkorn schärft sich selbst, die Kante des Schleifkorns wird geglättet, das Späneoxid beginnt sich in den Hohlräumen des Ölsteins einzulagern, das Schleifpulver verstopft die Poren des Ölsteins, sodass das Schleifkorn nur noch schwach schneiden kann, begleitet von Extrusion und Schleifen, dann wird die Oberflächenrauheit des Werkstücks schnell reduziert, und die Oberfläche des Ölsteins ist mit schwarzem Späneoxid bedeckt.

Stoppen Sie die Schneid- und Schleifphase:

Die Reibung zwischen Ölstein und Werkstück ist sehr gering, die Kontaktfläche vergrößert sich erheblich, der Druck sinkt, das Schleifkorn dringt in den Ölfilm ein und berührt das Werkstück. Sobald der Öldruck auf der Auflagefläche dem Druck des Ölsteins entspricht, schwebt der Ölstein. Während der Ölfilmbildung findet kein Schneidvorgang statt. Dieses Stadium ist charakteristisch für das Superfinishing.