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Patent Searching and Data


Title:
METHOD FOR PRODUCING RING SEGMENTS, AND RING SEGMENT FOR A SEGMENTED ROLLING BEARING RING HAVING A HARDENED ROLLING BEARING RACEWAY
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/224139
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for producing ring segments (1) for a segmented rolling bearing ring (2) comprising at least one hardened rolling bearing raceway, the method comprising the following steps: a) producing ring segments (1) from rolling bearing steel, which ring segments have a radius of curvature (r) and at least one non-hardened raceway portion each, b) inductively surface-hardening at least the non-hardened raceway portions in order to produce hardened raceway portions (4), c) straightening the ring segments (1) to adjust the radius of curvature (r) to a target radius of the segmented rolling bearing ring (2), and d) machining the ring segments (1) to specified final dimensions. The invention also relates to a ring segment, produced according to this method, for a segmented rolling bearing ring having at least one inductively surface-hardened rolling bearing raceway.

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Inventors:
BURTCHEN MARCO (DE)
TÖFKE MATTHIAS (DE)
CLAUS WOLFGANG (DE)
VOSS BERND (DE)
Application Number:
PCT/EP2021/061458
Publication Date:
November 11, 2021
Filing Date:
April 30, 2021
Export Citation:
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Assignee:
THYSSENKRUPP ROTHE ERDE GERMANY GMBH (DE)
THYSSENKRUPP AG (DE)
International Classes:
F16C17/12; F16C19/24; F16C19/30; F16C19/34; F16C33/60; F16C33/64
Foreign References:
CN109082504A2018-12-25
DE3725027A11989-02-09
DE102017206246A12018-10-11
Attorney, Agent or Firm:
THYSSENKRUPP INTELLECTUAL PROPERTY GMBH (DE)
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Claims:
PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Herstellen von Ringsegmenten (1) für einen segmentierten Wälzlager ring (2) mit mindestens einer gehärteten Wälzlagerlaufbahn, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: a) Herstellen von Ringsegmenten (1) aus Wälzlagerstahl mit einem Krümmungsra dius (r) und jeweils mindestens einem ungehärteten Laufbahnabschnitt (3), b) Induktives Randschichthärten zumindest der ungehärteten Laufbahnabschnitte (3) zur Erzeugung gehärteter Laufbahnabschnitte (4), c) Richten der Ringsegmente (1) zum Anpassen des Krümmungsradius (r) an einen Soll-Radius (R) des segmentierten Wälzlagerrings (2), und d) Spanende Bearbeitung der Ringsegmente (1) auf vorgegebene Endabmessun gen.

2. Verfahren zum Herstellen von Ringsegmenten (1) für einen segmentierten Wälzlager ring (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Richten ein thermi sches Richten umfasst, bei dem zur Anpassung des Krümmungsradius (r) durch stel lenweisen Wärmeeintrag lokale Gefügeveränderungen (10) in die Ringsegmente (1) eingebracht werden.

3. Verfahren zum Herstellen von Ringsegmenten (1) für einen segmentierten Wälzlager ring (2) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem thermischen Rich ten ein mechanisches Richten der Ringsegmente (1) erfolgt.

4. Verfahren zum Herstellen von Ringsegmenten (1) für einen segmentierten Wälzlager ring (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die An passung des Krümmungsradius (r) an den Soll-Radius (R) beim Richten mit einer Tole ranz erfolgt, die es ermöglicht, eine vorgegebene Mindesteinhärtetiefe (t) über den ge samten gehärteten Laufbahnabschnitt (4) des jeweiligen Ringsegments (1) bei der spa nenden Bearbeitung zu erhalten.

5. Verfahren zum Herstellen von Ringsegmenten (1) für einen segmentierten Wälzlager ring (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Krüm mungsradius (r) der Ringsegmente (1) vor dem Randschichthärten unter Berücksichti gung eines zu erwartenden Härteverzuges abweichend von dem Soll-Radius (R) des segmentierten Wälzlagerrings (2) vorgegeben wird. 6. Verfahren zum Herstellen von Ringsegmenten (1) für einen segmentierten Wälzlager ring (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Richten und vor der spanenden Bearbeitung ein Anlassen der Ringsegmente (1) er folgt.

7. Verfahren zum Herstellen von Ringsegmenten (1) für einen segmentierten Wälzlager ring (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die spa nende Bearbeitung einen Bearbeitungsschritt des Fräsens des Laufbahnabschnitts (4) des gerichteten Ringsegments (1) umfasst.

8. Verfahren zum Herstellen von Ringsegmenten (1) für einen segmentierten Wälzlager ring (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die spa nende Bearbeitung mit einer computergesteuerten Zerspanungsmaschine (5) anhand eines 3D-Modells erfolgt.

9. Verfahren zum Herstellen von Ringsegmenten (1) für einen segmentierten Wälzlager ring (2) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerspanungsmaschine (5) die Geometrie des gerichteten Ringsegments (1) aufnimmt und ein Koordinatensys tem des 3D-Modells unter Berücksichtigung des Volumens des im Bereich des gehär teten Laufbahnabschnitts (4) abzutragenden Materials ausrichtet.

10. Verfahren zum Herstellen von Ringsegmenten (1) für einen segmentierten Wälzlager ring (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Soll- Radius (R) des Wälzlagerrings mindestens 4 Meter beträgt.

11. Ringsegment (1) für einen segmentierten Wälzlagerring (2) mit mindestens einer ge härteten Wälzlagerlaufbahn, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringsegment (1) durch ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 hergestellt wurde.

12. Ringsegment (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der induktiv ge härtete Laufbahnabschnitt (4) des Ringsegments (1) eine Mindestrandhärtetiefe von größer oder gleich 4 mm aufweist.

Description:
Verfahren zum Herstellen von Ringsegmenten und Ringsegment für einen segmentierten Wälzlagerring mit einer gehärteten Wälzlagerlaufbahn

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Ringsegmenten für einen segmentier ten Wälzlagerring mit mindestens einer gehärteten Wälzlagerlaufbahn nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie ein Ringsegment für einen segmentierten Wälzlagerring mit einer ge härteten Wälzlagerlaufbahn nach dem Oberbegriff des Anspruchs 11.

Für die Tragfähigkeit und Haltbarkeit von Wälzlagern ist die Fertigung der Wälzlagerringe, zwischen denen Wälzkörper auf Wälzlagerlaufbahnen abrollen, von besonderer Bedeutung. Zur Verbesserung der Tragfähigkeit von Wälzlagern ist es üblich, bei der Fertigung der Wälz lagerringe zumindest die daran vorgesehenen Laufbahnen aus gehärtetem Stahl herzustel len.

Bis zu einem Durchmesser von 4 bis ca. 10 Metern können Ringe von Wälzlagern in einem Stück gefertigt, ausgeliefert und montiert werden. Mit zunehmendem Durchmesser der Wälz lagerringe steigt der Aufwand insbesondere für T ransport und Montage allerdings unverhält nismäßig stark an, so dass es für größere Wälzlager bekannt ist, die Wälzlagerringe in Um fangsrichtung zu segmentieren, um Transport und Montage zu vereinfachen.

Für die Herstellung von Ringsegmenten für derartige segmentierte Wälzlagerringe mit min destens einer gehärteten Wälzlagerlaufbahn gibt es im Stand der Technik die folgenden Ver fahren:

Zum einen können die Wälzlageringe in einem Stück hergestellt werden, indem an einem Ringrohling beispielsweise durch zerspanende Bearbeitung mindestens eine Laufbahn aus gebildet wird, welche anschließend gehärtet wird. Der fertige Wälzlagerring mit gehärteter Laufbahn wird dann für Transport und Montage, beispielsweise durch Drahterodieren, in Segmente unterteilt. Bei diesem Verfahren werden Materialspannungen, die beim Härten der Laufbahn in den Ring eingebracht werden, von dem gesamten Ring aufgenommen. Die Form des geschlossenen Rings reduziert daher den dabei auftretenden Härteverzug. Nach- teilig ist, dass die erreichbaren Ringdurchmesser durch die Größe der Herstellungsmaschi nen begrenzt sind und ein verzugarmes Zerteilen der Ringe in Segmente aufwendig ist. Der artig segmentierte Lagerringe sind beispielsweise bekannt aus DE 102017206246 A1.

Bei einem alternativen Herstellungsverfahren von Ringsegmenten für Wälzlagerringe, insbe sondere für solche mit besonders großem Durchmesser von beispielsweise über 10 Metern, werden die Segmente einzeln hergestellt und mit gefrästen Aufnahmen für Laufbahnplatten versehen. Anschließend werden durchgehärtete Laufbahnplatten (für Axialbahnen) bzw. durchgehärtete, rechteckig profilierte Laufbahndrähte (für Radialbahnen) in die vorgefrästen Aufnahmen eingesetzt, auf denen im zusammengebauten Zustand des Wälzlagers die Wälz körper abrollen.

Zum Schutz der Wälzkörper und der Laufbahnplatten sind die Wälzkörper an den Stößen der Laufbahnplatten und -drähte aus der Last zu nehmen. Dazu werden die Laufbahnplatten und -drähte im Bereich der Stöße tiefergelegt. Bei breiten Radialbahnen müssen zudem mehrere Laufbahndrähte in axialer Richtung übereinander angeordnet werden, da diese nur bis zu ei ner begrenzten Höhe verformungsarm durchgehärtet werden können. Nachteilig bei großen Lagern mit Laufbahnplatten und -drähten ist, dass die Lastaufnahme insbesondere in radia ler Richtung durch die vielen Stöße derart eingeschränkt ist, dass sich hieraus eine deutliche Grenze für die Auslegung des Lagers ergibt.

Nachteilig ist ferner, dass die Platten- und Drahtbetten in den Ringsegmenten sehr genau gefertigt werden müssen, um möglichst geringe Abweichungen in den Laufbahnen von Seg ment zu Segment zu erhalten. Auch die Fertigung der Platten muss hohen Präzisionsanfor derungen genügen, damit aus diesen Elementen keine Höhenabweichungen der Laufbahn resultieren. Da Ringsegmente und Laufbahnplatten/-drähte aufgrund ihrer Größe jeweils ein zeln auf der jeweiligen Maschine gefertigt werden, bringen die zwei Baugruppen voneinander unabhängig Abweichungen in das Laufsystem ein.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Herstellen von Ringsegmenten und ein Ringsegment für einen segmentierten Wälzlagerring mit mindestens einer gehärteten Wälzlagerlaufbahn anzugeben, die in einfacher Weise für größere Ringdurchmesser skalier bar sind und zugleich eine erhöhte Tragfähigkeit des segmentierten Wälzlagerrings erzeu gen. Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Herstellen von Ringsegmenten für einen segmentierten Wälzlagerring mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Hierdurch wird ein Verfahren zum Herstellen von Ringsegmenten für einen segmentierten Wälzlagerring mit mindestens einer gehärteten Wälzlagerlaufbahn angegeben, bei dem die folgenden Schritte durchgeführt werden: a) Herstellen von Ringsegmenten aus Wälzlagerstahl mit einem Krümmungsradius und jeweils mindestens einem ungehärteten Laufbahnabschnitt, b) Induktives Randschichthärten zumindest der ungehärteten Laufbahnabschnitte zur Er zeugung gehärteter Laufbahnabschnitte, c) Richten der Ringsegmente zum Anpassen des Krümmungsradius an einen Soll-Radius des segmentierten Wälzlagerrings, und d) Spanende Bearbeitung der Ringsegmente auf vorgegebene Endabmessungen.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich demnach durch ein segmentweises Rand schichthärten der Laufbahnabschnitte mit einem anschließenden Richten und einer das Ver fahren vorzugsweise abschließenden spanenden Bearbeitung der Ringsegmente aus. Durch die segmentweise Bearbeitung der Ringsegmente während des Herstellungsprozesses ist das Verfahren einfach auf größere Ringdurchmesser skalierbar. Zur Durchführung des Ver fahrens werden nämlich nur solche Maschinen benötigt, die für die Bearbeitung einzelner Ringsegmente ausgelegt sind.

Im Stand der Technik wurde von einem segmentweisen Randschichthärten der Wälzlager laufbahn bisher Abstand genommen, weil die, vorzugsweise geschmiedeten, Ringsegmente beim segmentweisen Härten eine Änderung der geometrischen Form (Härteverzug) ausbil den, durch die die Ringsegmente nach dem Härten nicht mehr zu einem Ring zusammenfüg- bar sind. Insbesondere bei großen Ringsegmenten führt das segmentweise Härten zu einem Härteverzug, der im Bereich der Segmentränder die Größenordnung der beim Randschicht härten erreichbaren Einhärtetiefe erreicht oder sogar übersteigt.

Erst durch die erfindungsgemäße Kombination des Richtens und der spanenden Bearbei tung wird eine präzise Formgebung der Ringsegmente auf vorgegebene Endabmessungen erreicht, bei der die während des Randschichthärtens erreichte Einhärtetiefe über den ge samten Laufbahnabschnitt zumindest zu einem Großteil nutzbar bleibt. Die Tragfähigkeit des Wälzlagerrings wird dadurch erhöht. Insbesondere würde eine reine spanende Nachbearbei tung zu einem zu hohen Abtrag vor allem im Bereich der Segmentränder der gehärteten Laufbahnsegmente führen, wodurch die Tragfähigkeit des gesamten Lagers eingeschränkt wäre.

Durch die induktive Härtung der Laufbahnabschnitte direkt am Segment entfällt eine sepa rate Anfertigung von Laufbahnplatten und -drähten. Da die Laufbahnabschnitte erfindungs gemäß in das Ringsegment integriert sind, reduziert sich die Anzahl der Baugruppen, die ei nen Einfluss auf Abweichungen der späteren Laufbahn haben. Die dadurch erhöhte Präzi sion der Laufbahngeometrie trägt zur verbesserten Haltbarkeit und Tragfähigkeit des seg mentierten Lagerrings und somit des gesamten Lagers bei.

Vorzugsweise umfasst das Richten ein thermisches Richten, bei dem zur Anpassung des Krümmungsradius durch stellenweisen Wärmeeintrag lokale Gefügeveränderungen in die Ringsegmente eingebracht werden. Die lokalen Gefügeveränderungen führen zu einer Ver formung des Ringsegments. Durch geeignete Positionierung der Stellen des Wärmeeintrags (Thermospots) auf dem Ringsegment wird die Anpassung des Krümmungsradius an den Soll-Radius erreicht.

Vorzugsweise wird das thermische Richten iterativ in mehreren Schritten ausgeführt, wobei eine Auskühlung des Ringsegmentes auf Raumtemperatur abgewartet wird, bevor das Ring segment erneut an einer oder mehreren weiteren Stellen erwärmt wird. Auf diese Weise kann eine sehr feine Justierung der Verformung des Ringsegments vorgenommen werden. Durch beispielsweise 3 bis 5-malige iterative Ausführung des thermischen Richtens kann das Ringsegment schon nahe an die vorgegebenen Endabmessungen gebracht werden, wodurch sich der erforderliche Abtrag bei der nachfolgenden spanenden Bearbeitung verrin gert.

In einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt vor dem thermischen Richten ein mechani sches Richten der Ringsegmente. Das mechanische Richten erfolgt vorzugsweise in großen Pressen. Beim mechanischen Richten wird das Ringsegment über die Streckgrenze des Wälzlagerstahls hinaus verbogen (plastische Verformung). Nach dem Entlasten von der Bie gekraft verbleibt das Ringsegment dann in einer veränderten gebogenen Form. Durch die Kombination des thermischen Richtens mit einem vorangehenden mechanischen Richten kann die für den Richtprozess erforderliche Zeit deutlich reduziert werden. Durch das mecha nische Richten kann beispielsweise eine Grobeinstellung des Krümmungsradius auf den Soll-Radius erreicht werden, während eine Feineinstellung, insbesondere lokaler Radiusab weichungen durch das thermische Richten erfolgt. Aufgrund der beim mechanischen Richten auftretenden Materialbelastungen kann es aber auch, insbesondere bei dünneren Lagerrin gen, vorteilhaft sein auf das mechanische Richten zu verzichten, um mögliches Reißen zu verhindern.

Bevorzugt erfolgt die Anpassung des Krümmungsradius an den Soll-Radius beim Richten mit einer Toleranz, die es ermöglicht, eine vorgegebene Mindesteinhärtetiefe über den gesam ten gehärteten Laufbahnabschnitt des jeweiligen Ringsegments bei der spanenden Bearbei tung zu erhalten. Die Toleranz beim Richten ist demnach vorzugsweise so gewählt, dass sie höchstens der Differenz zwischen einer beim Randschichthärten erzeugten Einhärtetiefe und der vorgegebenen Mindesteinhärtetiefe entspricht. Die Mindesteinhärtetiefe kann dabei durch die Auslegung des Wälzlagerrings vorgegeben sein. Auf diese Weise kann eine vorge gebene Mindesttragfähigkeit des Wälzlagerrings sichergestellt werden.

Weiterhin ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass der Krümmungs radius der Ringsegmente vor dem Randschichthärten unter Berücksichtigung eines zu er wartenden Härteverzuges abweichend von dem Soll-Radius des segmentierten Wälzlager rings vorgegeben wird. Bei der Herstellung der Ringsegmente aus Wälzlagerstahl werden diese in einem Formgebungsprozess durch Walzen und/oder Schmieden mit einem Krüm mungsradius versehen. Beim Randschichthärten wird das Material des Ringsegments zu mindest teilweise wieder erwärmt, wodurch sich im Formgebungsprozess eingebrachte Ei genspannungen unter Verformung des Ringsegments wieder abbauen können. Typischer weise verformt sich das Material wieder in Richtung seiner ursprünglichen, beispielsweise geraden Form, so dass der Krümmungsradius beim Randschichthärten zunehmen kann. Es kann daher vorteilhaft sein, den Krümmungsradius insbesondere kleiner als den Soll-Radius des segmentierten Wälzlagerrings vorzugeben. Dadurch kann der Aufwand beim nachfol genden Richten und der spanenden Bearbeitung reduziert werden.

Bevorzugt erfolgt nach dem Richten und vor der spanenden Bearbeitung ein Anlassen der Ringsegmente. Das Anlassen dient dem Zweck innere Spannungen, die durch den Härtepro zess entstanden sind, zu reduzieren. Durch das Anlassen kann die Härte, Zugfähigkeit und Zähigkeit der gehärteten Laufbahnabschnitte eingestellt werden.

Während der spanenden Bearbeitung kann bevorzugt ein Bearbeitungsschritt des Fräsens ausgeführt werden. Durch das Fräsen kann das Ringsegment auf die vorgegebenen Endab messungen gebracht werden und es werden Laufflächen auf den gehärteten Laufbahnab schnitten hergestellt, auf denen die Wälzkörper abrollen können. Bei erhöhten Ansprüchen an die Oberflächengüte können die Flächen, vorzugsweise auf der gleichen Maschine, noch geschliffen werden. Eine Nachbearbeitung von radialen Laufbahnflächen ist gegebenenfalls mit einer Topfschleifscheibe möglich.

Vorzugsweise erfolgt die spanende Bearbeitung mit einer computergesteuerten Zer spanungsmaschine anhand eines 3D-Modells. Mittels computergesteuerter CNC-Maschinen lassen sich besonders einfach die durch das 3D-Modell vorgegebenen Endabmessungen des Ringsegments erreichen. Auch wird die Gleichförmigkeit der nacheinander hergestellten Einzelsegmente verbessert, so dass sich die einzelnen Laufbahnabschnitte zu einem gleich mäßigen Laufbahnsystem zusammenfügen lassen.

Bevorzugt nimmt die Zerspanungsmaschine zunächst die Geometrie des gerichteten Ring segments auf und richtet ein Koordinatensystem des 3D-Modells unter Berücksichtigung des Volumens des im Bereich des gehärteten Laufbahnabschnitts abzutragenden Materials aus. Dazu umfasst die Zerspanungsmaschine vorzugsweise ein maschinenintegriertes Messsys tem, das die Geometrie des Ringsystems beispielsweise optisch oder über einen Messtaster erfassen kann. Die Ausrichtung des Koordinatensystems erfolgt vorzugsweise so, dass das Volumen des im Bereich des gehärteten Laufbahnabschnitts abzutragenden Materials durch den Ausrichtungsprozess verringert und bevorzugt minimiert wird.

Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens kommen besonders bei großen Großwälzla gern zum Tragen, bei denen die segmentierte Herstellungsweise die erforderliche Größe der Herstellungsmaschinen reduziert. Der Soll-Radius des Wälzlagerrings beträgt daher vor zugsweise mindestens 4 Meter. Das Herstellungsverfahren ist geeignet für nahezu beliebig große Wälzlagerringe, beispielsweise mit Durchmessern von über 20 Metern.

Vorrichtungsmäßig wird die Aufgabe gelöst durch ein Ringsegment für einen segmentierten Wälzlagerring mit mindestens einer induktiv randschichtgehärteten Wälzlagerlaufbahn, das durch das zuvor beschriebene erfindungsgemäße Verfahren hergestellt wurde. Durch das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren kann sichergestellt werden, dass der induktiv ge härtete Laufbahnabschnitt des Ringsegments über die gesamte Erstreckung des Ringseg ments eine Mindestrandhärte von mehreren Millimetern aufweist. Vorzugsweise weist der in duktiv gehärtete Laufbahnabschnitt des Ringsegments eine Mindestrandhärtetiefe von grö ßer gleich 4 mm auf. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen sind der nachfolgenden Beschreibung und den Un teransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in den beigefügten Abbildungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1a bis 1c zeigen schematisch den Herstellungsprozess von Ringsegmenten mit ei nem Krümmungsradius und einem ungehärteten Laufbahnabschnitt,

Fig. 2a zeigt schematisch ein induktives Randschichthärten eines ungehärteten Laufbahnabschnitts,

Fig. 2b zeigt schematisch zu einem Ring zusammengelegte Ringsegmente mit Härteverzug nach der Laufbahnhärtung,

Fig. 3a zeigt schematisch ein mechanisches Richten eines oberflächengehärteten Ringsegments,

Fig. 3b zeigt schematisch ein Ringsegment nach dem thermischen Richten, und

Fig. 4 zeigt schematisch eine spanende Bearbeitung eines gerichteten Ringseg ments mit einer computergesteuerten Zerspanungsmaschine.

Ausführungsformen der Erfindung

In den verschiedenen Figuren sind gleiche Teile stets mit den gleichen Bezugszeichen ver sehen und werden daher in der Regel auch jeweils nur einmal benannt bzw. erwähnt.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen von Ringsegmenten 1 für einen segmen tierten Wälzlagerring 2 mit mindestens einer gehärteten Wälzlagerlaufbahn ist in einem Aus führungsbeispiel in den Figuren 1 bis 4 schematisch dargestellt. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte: a) Herstellen von Ringsegmenten 1 aus Wälzlagerstahl mit einem Krümmungsradius r und jeweils mindestens einem ungehärteten Laufbahnabschnitt 3 (Fig. 1a bis 1c), b) Induktives Randschichthärten zumindest der ungehärteten Laufbahnabschnitte 3 zur Erzeugung gehärteter Laufbahnabschnitte 4 (Fig. 2a und 2b), c) Richten der Ringsegmente 1 zum Anpassen des Krümmungsradius r an einen Soll-Ra dius R des segmentierten Wälzlagerrings 2 (Fig. 3a), und d) Spanende Bearbeitung der Ringsegmente 1 auf vorgegebene Endabmessungen (Fig. 4).

In Fig. 1a ist schematisch das Rohmaterial für die Herstellung der Ringsegmente gezeigt.

Als Rohmaterial kann beispielsweise Stangenmaterial 6 in Form von Vierkantstählen oder anderen Profilstangen gewählt werden, die zu Ringsegmenten 1 mit einem vorgebbaren Krümmungsradius r gebogen werden.

Alternativ kann ein - vorzugsweise nahtlos gewalzter - Ringrohling 7 Verwendung finden, der in eine Anzahl von Ringsegmenten 1 zerschnitten wird. In diesem Fall weist der Ringroh ling vorzugsweise bereits den Soll-Radius R des fertigen segmentierten Wälzlagerrings 2 auf, so dass der Krümmungsradius r der entstehenden Ringsegmente 1 dem Soll-Radius R entspricht. Der Soll-Radius R des Wälzlagerrings beträgt vorzugsweise mindestens 4 Meter.

In Fig. 1b ist ein zu einem segmentierten Wälzlagerring 2 zusammengelegter Satz von Ring segmenten 1 schematisch dargestellt. Fig. 1c zeigt ein weiter bearbeitetes Ringsegment 1, an dem - beispielsweise durch Fräsen - ein ungehärteter Laufbahnabschnitt 3 ausgebildet wurde. Denkbar ist aber auch, dass der Laufbahnabschnitt 3 bereits vor dem Biegen bzw. segmentieren des Rohmaterial eingebracht wird.

In Fig. 2a ist der Schritt des induktiven Randschichthärtens schematisch dargestellt. Ein In duktor 8 wird in Bewegungsrichtung B über den ungehärteten Laufbahnabschnitt 3 des Ring segmentes 1 geführt. Das Ringsegment 1 wird dabei im Bereich der Laufbahn 3 stark erhitzt und danach durch eine mitgeführte Brause abgeschreckt. Dadurch wird das Material im Be reich der Laufbahn gehärtet. Es wird ein gehärteter Laufbahnabschnitt 4 mit einer Einhärte tiefe T erzeugt. Alternativ kann das Ringsegment auch gegenüber einem feststehenden In duktor bewegt werden.

Fig. 2b zeigt schematisch die Ringsegmente 1 nach der Randschichthärtung der Laufbahn abschnitte 4. Aufgrund des eingetretenen Härteverzugs lassen sich die Ringsegmente 1 nicht mehr zu einem gleichmäßigen Wälzlagerring 2 Zusammenlegen. Der Krümmungsradius r der Ringsegmente 1 hat bei der Härtung zugenommen, so dass beim Zusammenlegen Kni cke an den Segmenträndern entstehen und die Stöße nicht mehr aneinander anliegen.

Um diesem Effekt entgegenzuwirken kann vorgesehen sein den Krümmungsradius r der Ringsegmente 1 vor dem Randschichthärten unter Berücksichtigung eines zu erwartenden Härteverzuges abweichend von dem Soll-Radius R des segmentierten Wälzlagerrings 2, ins besondere kleiner als der Soll-Radius R, vorzugeben.

Fig. 3a und 3b zeigen den Schritt des Richtens nach dem Randschichthärten. In dem ge zeigten Ausführungsbeispiel findet vor einem thermischen Richten (Fig. 3b) ein mechani sches Richten (Fig. 3a) statt. Für das mechanische Richten wird das Ringsegment 1 in eine Presse eingebracht, die eine Biegekraft F auf das Ringsegment ausübt. Die Biegekraft F kann beispielsweise über Rollen 9 in einem nicht dargestellten Walzengerüst aufgebracht werden. Das Segment 1 wird durch die Biegekraft F überbogen (plastisch verformt), so dass es beim Loslassen der Biegekraft F eine veränderte Form behält. Hierdurch kann der Krüm mungsradius r des Ringsegments mit relativ geringem Zeitaufwand an den Soll-Radius R zu mindest grob angepasst werden.

Im Anschluss an das mechanische Richten findet ein thermisches Richten statt (Fig. 3b). Bei dem thermischen Richten werden zur Anpassung des Krümmungsradius r durch stellenwei sen Wärmeeintrag lokale Gefügeveränderungen 10 in die Ringsegmente 1 eingebracht. Der Wärmeeintrag erfolgt vorzugsweise durch das zeitweise Aufbringen von Heizeinrichtungen, sogenannten Thermospots. Durch das umgebende kalte Ringmaterial wird die Wärmeaus dehnung im Bereich des Thermospots verhindert bzw. zumindest behindert, und es kommt zu einem Staucheffekt. Der Staucheffekt begründet die lokale Gefügeveränderung 10, die beim anschließenden Abkühlen erhalten bleibt, wodurch eine lokale Schrumpfung des Mate rials bestehen bleibt. Führt man das thermische Verfahren iterativ an mehreren unterschiedli chen Stellen aus, kann der Krümmungsradius r des Ringsegments 1 sehr genau an den Soll- Radius R herangeführt werden.

Die Anpassung des Krümmungsradius r an den Soll-Radius R erfolgt beim Richten vorzugs weise mit einer Toleranz, die es ermöglicht, eine vorgegebene Mindesteinhärtetiefe t (vgl.

Fig. 4) über den gesamten gehärteten Laufbahnabschnitt 4 des jeweiligen Ringsegments 1 bei der spanenden Bearbeitung zu erhalten.

Nach dem in Fig. 3a und 3b dargestellten Richten können die Ringsegmente 1 in einem opti onalen Verfahrensschritt vor der spanenden Bearbeitung angelassen werden. Das Anlassen erfolgt bevorzugt im Bereich des gehärteten Laufbahnabschnitts 4. Durch das Anlassen kön nen die Materialeigenschaften der Laufbahn an den Einsatzzweck des Wälzlagers weiter an gepasst werden. io

In Fig. 4 ist die das Verfahren vorzugsweise abschließende spanende Bearbeitung des Ring segments 1 gezeigt. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Bearbeitung mit ei ner computergesteuerten Zerspanungsmaschine 5 anhand eines 3D-Modells. Die spanende Bearbeitung kann einen Bearbeitungsschritt des Fräsens umfassen. Die Zerspanungsma schine 5 kann beispielsweise ein Fräszentrum sein, das als Portalfräsmaschine mit einem an einem Portal 14 geführten Fräskopf 11 ausgebildet ist.

Für die Bearbeitung wird das Ringsegment 1 auf einen Tisch 12 der Maschine 5 aufgelegt und beispielsweise gegen Anschläge verspannt. Anschließend wird das Ringsegment 1 ein gemessen, beispielsweise mit einem maschinenintegrierten Messsystem. Die Realkontur des Ringsegments 1 weicht aufgrund der induktiven Härtung noch von der vorzugsweise durch ein 3D-Modell vorgegebenen Sollkontur ab. Auf Basis der Messwerte werden die Be arbeitungskoordinaten so gewählt, dass mit möglichst wenig Abtrag im gehärteten Bereich die Sollkontur erreicht wird. Im Bereich der induktiv gehärteten Laufbahnabschnitte 4 wird die Oberfläche hartgefräst, insbesondere hartfeingefräst.

Nach der Bearbeitung einer ersten Seite des Ringsegments 1 , der Bearbeitung der Stoßen den und dem Einbringen von Befestigungsbohrungen 13 kann es erforderlich sein, das Ring segment zu wenden und für die Bearbeitung der anderen Seite wieder erneut auf den Ma schinentisch 12 aufzulegen. Dabei erfolgt die Ausrichtung des Ringsegments vorzugsweise gemäß der ersten Seite.

Sofern die durch das Fräsen erreichte Oberflächenqualität den Vorgaben entspricht, kann die Bearbeitung nach dem Fräsen beendet werden. Bei höheren Anforderungen an die Ober flächengüte können die Oberflächen, vorzugsweise auf der gleichen Maschine, noch weiter bearbeitet, beispielsweise geschliffen, werden.

Das Folgesegment wird in der gleichen Art und Weise bearbeitet, wobei darauf zu achten ist, dass die Anschlussmaße von Segment zu Segment nahezu keine Abweichungen aufweisen, um im zusammengebauten Zustand eine im Wesentlichen störstellenfreie Funktionsgeomet rie zu erhalten.

Die erfindungsgemäß hergestellten Ringsegmente können neben induktiv randschichtgehär teten Laufbahnabschnitten auch weitere Laufbahnsysteme aufweisen, bei denen durchge härtete Laufbahnplatten oder Laufbahndrähte eingesetzt werden. Bezugszeichenliste

1 Ringsegment

2 segmentierter Wälzlagerring 3 ungehärteter Laufbahnabschnitt

4 gehärteter Laufbahnabschnitt

5 Zerspanungsmaschine

6 Stangenmaterial 7 Ringrohling 8 Induktor

9 Rollen

10 lokale Gefügeveränderung 11 Fräskopf 12 Maschinentisch 13 Befestigungsbohrung

14 Portal r Krümmungsradius R Soll-Radius T Einhärtetiefe t Mindesteinhärtetiefe B Bewegungsrichtung