Was sind Kugellager?
Kugellager, auch als Wälzlager bekannt, sind kleine Metall- oder Keramikkugeln, die in einer Reihe von Anwendungen zur Verringerung der Reibung zwischen Wellen und Achsen eingesetzt werden. Sie werden häufig in einer Reihe verwendet, um das auf ein bewegliches Teil aufgebrachte Gewicht zu absorbieren, oder in einzelnen Käfigen, um die Reibung in Achsbaugruppen zu verringern. Die meisten werden nach sehr hohen Rundheitsstandards gefertigt, da bei Verformungen die beweglichen Teile unerwartet ausfallen können.
Das Konzept der Kugellager lässt sich bis ins Römische Reich zurückverfolgen, aber viele Quellen schreiben Leonardo da Vinci die ersten praktischen Entwürfe zu. Es war jedoch nicht bis 1791, als ein walisischer Wagenbauer und Erfinder namens Philip Vaughan die erste Achsgruppe patentierte, die sie verwendete. Bisherige Schlittenachsen würden sich durch Reibungseffekte abnutzen, aber die Verwendung von Kugellagern durch Vaughan beseitigte den direkten Kontakt zwischen Antriebswelle und Achse.
Nach ihrem frühen Einsatz in Antriebswellen fanden Fabrikingenieure andere Anwendungen im Bereich der Fertigung. Einzelteile können problemlos über mit diesen Lagern ausgestattete Rampen gefahren werden. Motorgetriebene Maschinen wurden effizienter, da sie die Reibung zwischen den Teilen verringerten. Im Gegensatz zu anderen Lagertypen ermöglichen Kugellager sowohl Dreh- als auch Axialbewegungen, was die Vielseitigkeit der Maschinenkonstruktion erhöht.
Eines der häufigsten Beispiele für Kugellager in Aktion ist der Rollschuh. Vier Räder sind an zwei Achsen am Boden eines Kofferraums befestigt. Eine genauere Betrachtung dieser Räder zeigt eine Ansammlung kleiner Metallkugeln, die die Achse umgeben. Wenn der Skater sein gesamtes Gewicht auf die Räder legt, nimmt jeder Ball die Last vorübergehend auf. Während der Schlittschuhläufer vorwärts schiebt, rollen sie in einer Spur um die Achse. Da die Kugellager perfekt rund und glatt sind, entsteht zwischen ihnen nur sehr wenig Reibung. Sie ermöglichen es dem Skater, sich mit geringem Widerstand in einer geraden Linie zu bewegen.
Die Herstellung von Kugellagern ähnelt überraschenderweise der Herstellung von Teigkugeln. Ein Vorrat an Metalldraht mit ungefähr demselben Durchmesser wie die Lager wird in eine Maschine mit zwei als Halbkugeln ausgebildeten Platten gegeben. Wenn die beiden Hälften kraftvoll zusammengebracht werden, entsteht eine raue Metallkugel. Das Problem ist, dass noch einige zusätzliche Metallteile, die als Blinken bezeichnet werden, übrig bleiben. Die Kugeln werden dann in eine andere Maschine gelegt, die das Blitzen entfernt, um einen perfekten Rundheitszustand zu erzeugen.
Diese zweite Maschine besteht aus zwei Rillenplatten, von denen eine eine offene Kerbe zur Aufnahme der Kugellager aufweist. Während sich diese Maschine mit unfertigen Kugeln füllt, beginnt sich die obere Rillenplatte über der unbeweglichen Bodenplatte in verschiedene Richtungen zu drehen. Diese Aktion ähnelt einem Koch, der mit den Händen Teigbällchen formt. Beim ersten Durchlauf dieser Maschine werden die Grate entfernt und die Lager relativ gleichmäßig dimensioniert.
Ein zweiter Durchlauf durch dieselbe Maschine fügt der Mischung eine Schmierflüssigkeit und Schleifmittel hinzu. Die Kugellager werden durch die Einwirkung der Schleifmittel auf eine genaue Größe geschliffen. Sobald die Kugeln eine akzeptable Größe und Gleichmäßigkeit erreicht haben, verwendet ein dritter Durchgang ein Poliermittel, um ihnen einen reibungsreduzierenden Glanz zu verleihen. Alle Lager werden einer Endkontrolle unterzogen, um auf Fehler zu prüfen, bevor sie für die Verwendung in anderen Anwendungen zugelassen werden.