CN103821828B - 精密圆锥滚子的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种精密圆锥滚子的生产方法，采用如下步骤：预加工：将轻拉钢丝经过冷镦加工成滚子毛坯；软磨加工：软磨滚子毛坯外径，在两个无心磨床上分两步磨削加工，软磨滚子毛坯端面；热处理，硬磨：将经过表面处理的滚子在无心磨床上进行外径硬磨加工；基面：将经细磨后的滚子在球基面磨床上进行球基面加工；精加工：在无心磨床上进行终磨外径；超精加工：经过精加工的滚子再采用进行超精凸度加工得到成品圆锥滚子。通过本发明加工的圆锥滚子经检测各项指标能稳定达到国标(GB/T25767-2010)Ⅱ级标准，圆锥滚子滚动面粗糙度、球基面跳动SDW、圆度等检测项目能达到国标Ⅰ级标准，滚子外径母线为凸度型。
Description
技术领域
本发明涉及一种精密圆锥滚子的生产方法，属于圆锥滚子生产制造的技术领域。
背景技术
中国圆锥滚子工业自1948年生产出第一批产品已有60多年的历史，从技术进步和行业发展看，改革开放后的发展是最快的阶段，目前中国的圆锥滚子行业已能生产mm，1800多种规格的产品，精度能批量生产Ⅲ级，少量达到Ⅱ级，产品用在轴承中、广泛用也机床船舶、铁路、钻探、工程机械、家用电器、汽车、农业机械等行业，中国已经成为世界上圆锥滚子企业较多的国家，也是产量比较大的国家。
但从中国的圆锥滚子的质量现状看，部分圆锥滚子质量已经接近和达到国际先进水平，但总体仍有差距。由于加工技术的原因，高精度、耐疲劳长寿命圆锥滚子轴承仍需要进口。目前中国圆锥滚子在工艺环节上的差异，导致精度差异较大，同时直接影响到轴承的寿命。随着中国的汽车、铁路、机床行业的大发展，圆锥滚子轴承的精度、可靠性直接影响上述行业采用国产轴承的采购比率，因此研究提高圆锥滚子的精度、抗疲劳性是圆锥滚子行业的重要发展趋势。
传统的圆锥滚子生产一般采用冷镦、软磨、热处理、光饰、粗细磨、磨球基面、终磨、超精加工等工序加工，尚不能大批量生产Ⅱ级、Ⅰ级圆锥滚子。
发明内容
本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种精密圆锥滚子的生产方法。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种精密圆锥滚子的生产方法，步骤如下：
1）、预加工：
将轻拉钢丝经过冷镦加工成滚子毛坯；
2）、软磨加工：
软磨滚子毛坯外径，在两个无心磨床上分两步磨削加工，第一步在第一个无心磨床上磨削量0.20-0.40mm,第二步在第二个无心磨床上磨削量0.10-0.15mm，两步磨削之间滚子传送用轴承滚子连线机输送；软磨滚子毛坯端面，在双端面磨床加工，将经过软磨外径的圆锥滚子通过轴承滚子连线机输送到双端面磨床上进行端面加工，轴承滚子连线机输送速度与磨削速度同步；
3）、热处理：
将经过软磨加工后的滚子毛坯用网带式电炉进行可控保护气氛加热淬火，然后回火热处理，待滚子毛坯冷却到室温后，在表面光饰机上进行表面处理，处理后的滚子凹穴内干净，不存油污；
4）、硬磨：
将经过表面处理的滚子在无心磨床上进行外径硬磨加工，硬磨加工分为粗磨和细磨，粗磨磨削量0.06-0.12mm，细磨磨削量0.03-0.05mm，两步磨削之间滚子传送用轴承滚子连线机输送；
5）球基面
将经细磨后的滚子在球基面磨床上进行球基面加工；
6）、精加工：
在无心磨床上进行终磨外径，终磨外径分两步，第一步磨削量0.01-0.015mm，第二步磨削量0.005-0.008mm；两步磨削之间滚子传送用轴承滚子连线机输送；
7）、超精加工：
经过精加工的滚子再采用进行超精凸度加工得到成品圆锥滚子。
所述步骤3）中淬火加热温度830～860℃，加热时间40～80min：淬火介质为快速淬火油，温度60～80℃。
所述步骤3）中回火加热温度150～170℃，保温时间：200～250min。
所述步骤5）中球基面采用60-120粒度橡胶砂轮，隔离盘转速1.5-3.5r/min进行，加工后球基面端面跳动量2-4μm。
所述步骤6）中终磨采用100粒度橡胶砂轮，导轮加工速度50～130r/min。
所述步骤7）中滚子超精加工采用W14油石、W10油石、W5油石或W3.5油石中的几种与石墨及塑料板排列组合（根据圆锥滚子不同规格，选择相应的油石和石墨及其排列方式，如下表所示），在圆锥滚子外径加工表面上，以低压即0.5～3.5kg/cm2并做短促的振动即1200～2700次/分，振幅1～5mm；同时，超精辊以20～140粒/分加工速度进行贯穿磨削，磨削液为ZYS-998精研液。
本发明有如下的有益效果：通过本发明加工的滚子批直径变动量1-2.5μm，单一滚子圆度误差、直径变动量0.5～1.2μm，批角度变动量1～2.5μm，圆锥角偏差±1～±2.5μm，滚动面粗糙度Ra0.08～0.12μm，球基面粗糙度Ra0.10～0.16μm，球基面半径散差小于5mm，球基面跳动2-4μm。
圆锥滚子经检测各项指标能稳定达到国标(GB/T25767-2010)Ⅱ级标准，圆锥滚子滚动面粗糙度、球基面跳动、圆度等检测项目能达到国标Ⅰ级标准，达到《滚动轴承精品圆锥滚子国标》要求。采用本发明所提供的方法，对于滚子精度的提高具有较大的潜在能力且可批量生产。
本发明的预处理是将轻拉钢丝采用多工位冷镦机加工成滚子毛坯，毛坯加工余量为0.30～0.50mm,位移偏差0.06～0.15mm；将上述滚子毛坯采用无心磨床加工，导轮加工速度50～130r/min；经软磨加工后的滚子毛坯磨削量为0.15～0.20mm，无心磨床之间用连线机连线加工。
滚子在软磨加工后再利用双端面磨床进行端面加工，端面磨削量为0.3-0.4mm，双端面机床采用陶瓷砂轮（大头直径小于18mm）、树脂砂轮（大头直径大于18mm）加工，送料盘转速2-5r/min，软磨和双端面之间采用连线机连线加工，节省了劳动力，提高了生产效率，有效避免磕碰伤，质量稳定。
本发明所采用的工艺方法是在现有的滚子加工工艺的基础上，通过分析影响滚子精度、寿命相关因素，选择可靠、合理的工艺方法，对磨削、研磨的砂轮及辅助材料做到合理的选择，选择合理的工艺装备及工艺参数来提高滚子制造精度、表面粗糙度、金相组织及表面硬度等，从而提高滚子精度。
附图说明
图1是实施例1实际产品加工图；
图2是实施例2实际产品加工图；
图3是实施例3实际产品加工图；
图4实施例中软磨加工流程图；
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
实施例1：以（32207）滚子生产工艺为例，滚子材质GCr15，步骤如下：
1）、预加工：
将轻拉钢丝采用冷镦机加工成毛坯，加工余量0.30～0.50mm，位移偏差小于0.06～0.15mm;毛坯尺寸
2）、软磨加工：
软磨滚子毛坯外径，在无心磨床上加工，两步磨削，第一步磨削量0.20mm,第二步磨削量0.10mm，两步磨削之间滚子传送用轴承滚子连线机输送；采用60～80粒度陶瓷砂轮，导轮加工速度50-130r/min；
软磨滚子毛坯端面，在双端面磨床加工。将经过软磨外径的圆锥滚子通过轴承滚子连线机输送到双端面磨床上进行端面加工。两端面采用60粒度陶瓷砂轮，轴承滚子连线机输送速度与磨削速度同步；
3）、热处理：
将经过软磨加工后的滚子毛坯用网带式电炉进行可控保护气氛加热淬火，淬火加热温度840℃，加热时间50min：淬火介质为快速淬火油，温度65℃。然后回火热处理，回火加热温度155℃，保温时间：215min。待滚子冷却到室温后，在表面光饰机上进行表面处理：处理后的滚子凹穴内干净，不存油污；
4）、硬磨：
将经过表面处理的滚子在无心磨床上进行外径硬磨加工。硬磨加工分为粗磨和细磨，粗磨磨削量0.06mm，细磨磨削量0.03mm。两步磨削之间滚子传送用轴承滚子连线机输送；
5）球基面
将经细磨后的滚子在球基面磨床上进行球基面加工，球基面采用80粒度橡胶砂轮，隔离盘转速3.5r/min进行，加工后球基面端面跳动量不超过2μm。
6）精加工
在无心磨床上进行终磨外径，终磨外径分两步，终磨一磨削量0.010mm，终磨二磨削量0.005mm。终磨采用100粒度橡胶砂轮，导轮加工速度130r/min。两步磨削之间滚子传送用轴承滚子连线机输送；
7）、超精加工：
经过精加工的滚子采用超精机进行超精凸度加工。超精加工采用W14油石、W10油石、W5油石、W3.5油石和石墨及塑料板按下表所示排列组合，在圆锥滚子外径加工表面上，以低压即1.0kg/cm2并做短促的振动即1800次/分，振幅2.0mm；同时，超精辊以140粒/分加工速度进行贯穿磨削，磨削液为ZYS-998精研液。
经过上述工艺加工的滚子直径变动量0.5μm，球基面跳动2μm，圆度0.5μm表面粗糙度Ra0.08μm，滚子外径母线为确定的凸度型。
实施例2：以（30216）滚子生产工艺为例，滚子材质GCr15，
1）、预加工：
将轻拉钢丝经过冷镦加工成滚子毛坯，毛坯尺寸
2）、软磨加工：
软磨滚子毛坯外径，在无心磨床上加工，两步磨削，第一步磨削量0.30mm,第二步磨削量0.12mm，两步磨削之间滚子传送用轴承滚子连线机输送；
软磨滚子毛坯端面，在双端面磨床加工。将经过软磨外径的圆锥滚子通过轴承滚子连线机输送到双端面磨床上进行端面加工。轴承滚子连线机输送速度与磨削速度同步；
3）、热处理：
将经过软磨加工后的滚子毛坯用网带式电炉进行可控保护气氛加热淬火，淬火加热温度845℃，加热时间55min：淬火介质为快速淬火油，温度65℃。然后回火热处理，回火加热温度160℃，保温时间：220min。待滚子冷却到室温后，在表面光饰机上进行表面处理：处理后的滚子凹穴内干净，不存油污；
4）、硬磨：
将经过表面处理的滚子在无心磨床上进行外径硬磨加工。硬磨加工分为粗磨和细磨，粗磨磨削量0.08mm，细磨磨削量0.04mm。两步磨削之间滚子传送用轴承滚子连线机输送；
5）球基面
将经细磨后的滚子在球基面磨床上进行球基面加工，球基面采用80粒度橡胶砂轮，隔离盘转速2.5r/min进行，加工后球基面端面跳动量不超过3μm。
6）精加工
在无心磨床上进行终磨外径，终磨外径分两步，终磨一磨削量0.012mm，终磨二磨削量0.006mm。终磨采用100粒度橡胶砂轮，导轮加工速度100r/min。两步磨削之间滚子传送用轴承滚子连线机输送；
7）、超精加工：
经过精加工的滚子采用超精机进行超精凸度加工。超精加工采用W14油石、W10油石、W5油石、W3.5油石和石墨及塑料板按下表所示排列组合，在圆锥滚子外径加工表面上，以低压即2.0kg/cm2并做短促的振动即2000次/分，振幅2.5mm；同时，超精辊以110粒/分加工速度进行贯穿磨削，磨削液为ZYS-998精研液。
经过上述工艺加工的滚子直径变动量0.8μm，球基面跳动3μm，圆度0.8μm表面粗糙度Ra0.10μm，滚子外径母线为确定的凸度型。
实施例3：以（32313）滚子生产工艺为例，滚子材质GCr15，
1）、预加工：
将轻拉钢丝经过冷镦加工成滚子毛坯，毛坯尺寸
2）、软磨加工：
软磨滚子毛坯外径，在无心磨床上加工，两步磨削，第一步磨削量0.40mm,第二步磨削量0.15mm，两步磨削之间滚子传送用轴承滚子连线机输送；
软磨滚子毛坯端面，在双端面磨床加工。将经过软磨外径的圆锥滚子通过轴承滚子连线机输送到双端面磨床上进行端面加工。轴承滚子连线机输送速度与磨削速度同步；
3）、热处理：
将经过软磨加工后的滚子毛坯用网带式电炉进行可控保护气氛加热淬火，淬火加热温度845℃，加热时间65min：淬火介质为快速淬火油，温度65℃。然后回火热处理，回火加热温度160℃，保温时间：240min。待滚子冷却到室温后，在表面光饰机上进行表面处理：处理后的滚子凹穴内干净，不存油污；
4）、硬磨：
将经过表面处理的滚子在无心磨床上进行外径硬磨加工。硬磨加工分为粗磨和细磨，粗磨磨削量0.12mm，细磨磨削量0.05mm。两步磨削之间滚子传送用轴承滚子连线机输送；
5）球基面
将经细磨后的滚子在球基面磨床上进行球基面加工，球基面采用80粒度橡胶砂轮，隔离盘转速1.5r/min进行，加工后球基面端面跳动量不超过4μm。
6）精加工
在无心磨床上进行终磨外径，终磨外径分两步，终磨一磨削量0.015mm，终磨二磨削量0.008mm。终磨采用100粒度橡胶砂轮，导轮加工速度50r/min。两步磨削之间滚子传送用轴承滚子连线机输送；
7）、超精加工：
经过精加工的滚子采用超精机进行超精凸度加工。超精加工采用W14油石、W5油石和石墨及塑料板按下表所示排列组合，在圆锥滚子外径加工表面上，以低压即3.5kg/cm2并做短促的振动即2500次/分，振幅3.0mm；同时，超精辊以110粒/分加工速度进行贯穿磨削，磨削液为ZYS-998精研液。
经过上述工艺加工的滚子直径变动量1.0μm，球基面跳动4μm，圆度1.0μm表面粗糙度Ra0.12μm，滚子外径母线为确定的凸度型。
主要技术精度达到国家Ⅰ级滚子的要求。疲劳寿命经用户对原工艺制作的滚子轴承和本发明工艺方法制作的滚子合套后的轴承样品再实际使用中进行比较，本发明制作的滚子轴承使用寿命可提高1.5～2倍，达到了国外轴承的先进疲劳寿命的要求。
本发明技术可以应用于圆锥滚子生产行业，可以大批量生产Ⅱ级精度和小批量生产Ⅰ级精度的圆锥滚子。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (8)
1.一种精密圆锥滚子的生产方法，其特征是，步骤如下：
1)、预加工：
将轻拉钢丝经过冷镦加工成滚子毛坯；
2)、软磨加工：
软磨滚子毛坯外径，在两个无心磨床上分两步磨削加工，两步磨削之间滚子传送用轴承滚子连线机输送；
软磨滚子毛坯端面，在双端面磨床加工，将经过软磨外径的圆锥滚子通过轴承滚子连线机输送到双端面磨床上进行端面加工，轴承滚子连线机输送速度与磨削速度同步；
3)、热处理：
将经过软磨加工后的滚子毛坯用网带式电炉进行可控保护气氛加热淬火，然后回火热处理，待滚子毛坯冷却到室温后，在表面光饰机上进行表面处理，处理后的滚子凹穴内干净，不存油污；
4)、硬磨：
将经过表面处理的滚子在无心磨床上进行外径硬磨加工，硬磨加工分为粗磨和细磨，两步磨削之间滚子传送用轴承滚子连线机输送；
5)、球基面：
将经细磨后的滚子在球基面磨床上进行球基面加工；
6)、精加工：
在无心磨床上进行终磨外径，终磨外径分两步，两步磨削之间滚子传送用轴承滚子连线机输送；
7)、超精加工：
经过精加工的滚子再采用进行超精凸度加工得到成品圆锥滚子；
所述步骤2)中两步磨削的第一步在第一个无心磨床上磨削量0.20-0.40mm，第二步在第二个无心磨床上磨削量0.10-0.15mm。
2.如权利要求1所述的方法，其特征是，所述步骤3)中淬火加热温度830～860℃，加热时间：40～80min，淬火介质为快速淬火油，温度60～80℃。
3.如权利要求1所述的方法，其特征是，所述步骤3)中回火加热温度150～170℃，保温时间：200～250min。
4.如权利要求1所述的方法，其特征是，所述步骤4)中粗磨磨削量0.06-0.12mm，细磨磨削量0.03-0.05mm。
5.如权利要求1所述的方法，其特征是，所述步骤5)中球基面采用60-120粒度橡胶砂轮，隔离盘转速1.5-3.5r/min进行，加工后球基面端面跳动量2-4μm。
6.如权利要求1所述的方法，其特征是，所述步骤6)中终磨外径的第一步磨削量0.01-0.015mm，第二步磨削量0.005-0.008mm。
7.如权利要求1所述的方法，其特征是，所述步骤6)中终磨采用100粒度橡胶砂轮，导轮加工速度50～130r/min。
8.如权利要求1所述的方法，其特征是，所述步骤7)中滚子超精加工采用W14油石、W10油石、W5油石或W3.5油石中的几种与石墨及塑料板排列组合，在圆锥滚子外径加工表面上，以低压即0.5～3.5kg/cm2并做短促的振动即1200～2700次/分，振幅1～5mm；同时，超精辊以20～140粒/分加工速度进行贯穿磨削，磨削液为ZYS-998精研液。
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20160413 Termination date: 20190221 |