CN114952206A - 一种轴承套圈的加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种轴承套圈的加工方法,其加工工序依次为:锻造、退火、胀形成形、车削加工、热处理、超声辅助振动外圆无心磨削、超声辅助振动沟道磨削、附加回火处理,得到最终的轴承套圈成品;优点是本方法将毛坯先通过胀形成形至接近轴承套圈的形状,并在后续的外圆和沟道磨削中使用超声振动辅助磨削,这极大地提高了轴承套圈的尺寸精度稳定性,并有效改善了轴承套圈的沟道和外圆圆度,减小了轴承套圈的加工变形,提高了轴承套圈的成形质量。
Description
技术领域
本发明涉及轴承的加工制造技术领域,尤其涉及一种轴承套圈的加工方法。
背景技术
轴承是现代机械设备的重要组成部分,被广泛应用于汽车、家电、医疗设备等领域。随着轴承行业的快速发展,对精密度高、噪声低的轴承需求不断增加。轴承套圈作为轴承的主要构件之一,尺寸精度和稳定性要求也随之不断提高。轴承套圈的加工工艺是保证质量的关键,加工工艺参数、热处理工序以及工序流程顺序都会影响轴承套圈的尺寸精度和力学性能。目前,轴承套圈的主要加工工序为:锻造-车削-热处理-磨削,但仍存在锻件易开裂、翘曲,车削成形精度低、热处理后残余应力大、磨削工序复杂、材料利用率低等问题。因此,要提升轴承套圈的尺寸精度,改善套圈的外圆圆度和沟道圆度,必须选择可行的加工手段、制定合理的工艺流程、确定合适的工艺参数,减小轴承套圈加工变形,从而控制套圈的成形质量。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种轴承套圈的加工方法,其可大大提高轴承套圈的尺寸精度稳定性,且可有效改善套圈的沟道圆度和外圆圆度,实现提高轴套套圈的成形质量的目的。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为:一种轴承套圈的加工方法,包括以下具体步骤:
(1)、锻造:下料后将坯料加热,通过冲压机对加热后的坯料进行锻打镦粗、挤压冲盲孔、冲连皮加工,得到初始毛坯;
(2)、退火:将初始毛坯进行球化退火,使得球状珠光体组织均匀分布在铁素体上,球化退火后的初始毛坯硬度低、易于加工;
(3)、胀形成形:将退火后的初始毛坯进行胀形成形,控制胀形温度为860~920℃,且至少胀形2道次,每道次胀形后将初始毛坯旋转,胀形结束时,初始毛坯被旋转一周,得到接近于目标轴承套圈形状的半成品;
(4)、车削加工:将半成品去除加工余量得到轴承套圈;
(5)、热处理:对轴承套圈依次进行淬火、冷处理和回火;
在淬火后进行冷处理能使轴承套圈中残留的不稳定残余奥氏体组织进一步转变为稳定的马氏体组织,起到稳定轴承套圈内部组织、提高轴承套圈精度和外形稳定性的作用;另外,冷处理还能够在韧性允许的范围内略微提高轴承套圈的硬度,进一步减少或消除套圈中的残余应力,也进一步避免套圈产生裂纹、开裂的可能性;
(6)、通过超声辅助振动外圆无心磨削设备对热处理后的轴承套圈进行外圆磨削;
(7)、通过超声辅助振动沟道磨削设备对轴承套圈进行沟道磨削;
(8)、将磨削后的轴承套圈进行附加回火处理,得到最终的成品。
进一步地,所述的步骤(2)中,控制球化退火的温度为790~810℃,退火保温时间为2~4小时,然后缓慢冷却至室温。
进一步地,所述的步骤(5)的淬火工序中,控制淬火炉温为820~830℃,同时采用轴承套圈专用淬火油,油温为90℃。
进一步地,所述的步骤(5)中的冷处理工序中,控制温度为-80℃,保温时间为1~1.5小时。
进一步地,所述的步骤(5)中的回火工序中,控制回火温度160~180℃、保温时间3h。
进一步地,所述的步骤(6)中,对轴承套圈的外圆无心磨削分为3道次,前2道次为粗加工,第3道次为精加工,控制砂轮的转速为600~1000r/min,工件的转速为250r/min,砂轮的振幅为0.8~1.4μm、振动频率为17~20kHz,使得轴套套圈的外圆表面符合加工精度要求。
进一步地,所述的步骤(7)中,对轴承套圈的沟道磨削分为2道次,第1道次为粗加工,第2道次为精加工,控制砂轮的转速为6000~10000r/min,工件的转速为250r/min,砂轮的振幅为1~1.7μm、振动频率为30~36Hz,使得轴套套圈的沟道符合加工精度要求。
进一步地,所述的步骤(8)中,控制附加回火时的保温温度130~150℃,保温时间3h。
与现有技术相比,本发明的优点是:
(1)、本方法将毛坯先通过胀形成形至接近轴承套圈的形状,并在后续的外圆和沟道磨削中使用超声振动辅助磨削,最后再进行附加回火处理,整个加工过程消除了轴承套圈磨削后产生的内部磨削应力,极大地提高了轴承套圈的尺寸精度稳定性,并有效改善了轴承套圈的沟道和外圆圆度,减小了轴承套圈的加工变形,提高了轴承套圈的成形质量。
(2)、由于本方法中对毛坯进行胀形成形,减小了毛坯锻造件的余量,从而减少了材料的消耗,提高了利用率,同时减小了毛坯内部的残余应力以及减少了毛坯的开裂、翘曲、端面不平等变形现象,改善了毛坯锻造件的尺寸误差和圆度误差,提高了尺寸精度。
(3)、通过超声辅助振动磨削对轴承套圈进行外圆和沟道的磨削,其磨削温度低、磨削力小、且不易烧伤套圈表面,同时磨削效率高于常规的砂轮磨削,加工后工件表面的粗糙度小,使套圈的外圆表面、沟道表面的形状误差和尺寸精度超过相应的技术要求标准。
附图说明
图1为本发明的轴承套圈在硬度检测时,在纵断面上的三个检测点的位置示意图;
图2为本发明的轴承套圈在硬度检测时,在横纵断面上的三个检测点的位置示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例一:一种轴承套圈的加工方法,包括以下具体步骤:
(1)、锻造:下料后将坯料加热,通过冲压机对加热后的坯料进行锻打镦粗、挤压冲盲孔、冲连皮加工,得到初始毛坯;
(2)、退火:将初始毛坯进行球化退火,控制球化退火的温度为790℃,退火保温时间为4小时,然后缓慢冷却至室温,使得球状珠光体组织均匀分布在铁素体上;
(3)、胀形成形:将退火后的初始毛坯进行胀形成形,控制胀形温度为860℃,且胀形3道次,每道次胀形后将初始毛坯旋转,胀形结束时,初始毛坯被旋转一周,保证了初始毛坯的胀形均匀性,得到接近于目标轴承套圈形状的半成品;
(4)、车削加工:将半成品去除加工余量得到轴承套圈;
(5)、热处理:对轴承套圈依次进行淬火、冷处理和回火;淬火工序中,控制淬火炉温为820℃,同时采用轴承套圈专用淬火油,油温为90℃;冷处理工序中,控制温度为-80℃,保温时间为1小时;回火工序中,控制回火温度160℃、保温时间3h;
(6)、通过超声辅助振动外圆无心磨削设备对热处理后的轴承套圈进行外圆磨削:具体为:对轴承套圈进行3道次的外圆无心磨削,前2道次为粗加工,第3道次为精加工,其中:控制砂轮的转速为600r/min,工件的转速为250r/min,砂轮的振幅为0.8μm、振动频率为17kHz,使得轴套套圈的外圆表面的圆度、尺寸、粗糙度等符合加工精度要求;
(7)、通过超声辅助振动沟道磨削设备对轴承套圈进行沟道磨削,具体为:对轴承套圈进行2道次的沟道磨削,第1道次为粗加工,第2道次为精加工,其中:控制砂轮的转速为6000r/min,工件的转速为250r/min,砂轮的振幅为1μm、振动频率为30Hz,使得轴套套圈的沟道的圆度、尺寸、粗糙度等符合加工精度要求;
(8)、将磨削后的轴承套圈进行附加回火处理,控制附加回火时的保温温度150℃,保温时间3h,得到最终的成品。
实施例二:一种轴承套圈的加工方法,包括以下具体步骤:
(1)、锻造:下料后将坯料加热,通过冲压机对加热后的坯料进行锻打镦粗、挤压冲盲孔、冲连皮加工,得到初始毛坯;
(2)、退火:将初始毛坯进行球化退火,控制球化退火的温度为800℃,退火保温时间为3小时,然后缓慢冷却至室温,使得球状珠光体组织均匀分布在铁素体上;
(3)、胀形成形:将退火后的初始毛坯进行胀形成形,控制胀形温度为890℃,且胀形4道次,每道次胀形后将初始毛坯旋转,胀形结束时,初始毛坯被旋转一周,保证了初始毛坯的胀形均匀性,得到接近于目标轴承套圈形状的半成品;
(4)、车削加工:将半成品去除加工余量得到轴承套圈;
(5)、热处理:对轴承套圈依次进行淬火、冷处理和回火;淬火工序中,控制淬火炉温为825℃,同时采用轴承套圈专用淬火油,油温为90℃;冷处理工序中,控制温度为-80℃,保温时间为1.5小时;回火工序中,控制回火温度170℃、保温时间3h;
(6)、通过超声辅助振动外圆无心磨削设备对热处理后的轴承套圈进行外圆磨削:具体为:对轴承套圈进行3道次的外圆无心磨削,前2道次为粗加工,第3道次为精加工,其中:控制砂轮的转速为800r/min,工件的转速为250r/min,砂轮的振幅为1.1μm、振动频率为19kHz,使得轴套套圈的外圆表面的圆度、尺寸、粗糙度等符合加工精度要求;
(7)、通过超声辅助振动沟道磨削设备对轴承套圈进行沟道磨削,具体为:对轴承套圈进行2道次的沟道磨削,第1道次为粗加工,第2道次为精加工,其中:控制砂轮的转速为8000r/min,工件的转速为250r/min,砂轮的振幅为1.3μm、振动频率为33Hz,使得轴套套圈的沟道的圆度、尺寸、粗糙度等符合加工精度要求;
(8)、将磨削后的轴承套圈进行附加回火处理,控制附加回火时的保温温度140℃,保温时间3h,得到最终的成品。
实施例三:一种轴承套圈的加工方法,包括以下具体步骤:
(1)、锻造:下料后将坯料加热,通过冲压机对加热后的坯料进行锻打镦粗、挤压冲盲孔、冲连皮加工,得到初始毛坯;
(2)、退火:将初始毛坯进行球化退火,控制球化退火的温度为810℃,退火保温时间为2小时,然后缓慢冷却至室温,使得球状珠光体组织均匀分布在铁素体上;
(3)、胀形成形:将退火后的初始毛坯进行胀形成形,控制胀形温度为920℃,且胀形5道次,每道次胀形后将初始毛坯旋转,胀形结束时,初始毛坯被旋转一周,保证了初始毛坯的胀形均匀性,得到接近于目标轴承套圈形状的半成品;
(4)、车削加工:将半成品去除加工余量得到轴承套圈;
(5)、热处理:对轴承套圈依次进行淬火、冷处理和回火;淬火工序中,控制淬火炉温为830℃,同时采用轴承套圈专用淬火油,油温为90℃;冷处理工序中,控制温度为-80℃,保温时间为1.5小时;回火工序中,控制回火温度180℃、保温时间3h;
(6)、通过超声辅助振动外圆无心磨削设备对热处理后的轴承套圈进行外圆磨削:具体为:对轴承套圈进行3道次的外圆无心磨削,前2道次为粗加工,第3道次为精加工,其中:控制砂轮的转速为1000r/min,工件的转速为250r/min,砂轮的振幅为1.4μm、振动频率为20kHz,使得轴套套圈的外圆表面的圆度、尺寸、粗糙度等符合加工精度要求;
(7)、通过超声辅助振动沟道磨削设备对轴承套圈进行沟道磨削,具体为:对轴承套圈进行2道次的沟道磨削,第1道次为粗加工,第2道次为精加工,其中:控制砂轮的转速为10000r/min,工件的转速为250r/min,砂轮的振幅为1.7μm、振动频率为36Hz,使得轴套套圈的沟道的圆度、尺寸、粗糙度等符合加工精度要求;
(8)、将磨削后的轴承套圈进行附加回火处理,控制附加回火时的保温温度130℃,保温时间3h,得到最终的成品。
以下是对通过上述加工方法得到的轴承套圈的成形质量的试验验证。
在同一批统一规格的轴承套圈毛料中随机选取3组,每组各20个,分别采用上述实施例一~三的加工方法对3组毛料样品进行加工,得到3组轴承套圈并进行检测。先对3组轴承套圈的外圆圆度和沟道圆度进行检测,结果检表1。
表1
组号 | 平均外圆圆度/(μm) | 平均沟道圆度/(μm) |
1 | 0.21 | 0.38 |
2 | 0.18 | 0.33 |
3 | 0.25 | 0.40 |
然后对轴承套圈的硬度进行检测,具体方法为:a、将轴承套圈纵向切开,取纵断面,如图1所示,在距离沟道0.5mm处检测三个点,如图1中三个圆圈所示位置;b、沿轴承套圈的宽度中心面整圈切开,取横断面,如图2所示,在距离沟道0.5mm处检测三点,如图2中三个圆圈所示位置,结果见表2。
表2
从表2可以***性得出,通过本发明的方法加工得到的轴承套圈,其硬度数值在标准范围之内(61~65HRC),证明轴承套圈的硬度合格。同时,对3组试验样品的外圆圆度和沟道圆度进行了测量,从表1可以看出,轴承套圈的外圆圆度大大小于0.7μm,沟道圆度大大小于1μm,均符合技术标准。证明了本发明的加工方法对轴承套圈的成形质量进行了很大提升。
本发明的保护范围包括但不限于以上实施方式,其保护范围以权利要求书为准,任何对本技术做出的本领域的技术人员容易想到的替换、变形、改进均落入本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种轴承套圈的加工方法,其特征在于包括以下具体步骤:
(1)、锻造:下料后将坯料加热,通过冲压机对加热后的坯料进行锻打镦粗、挤压冲盲孔、冲连皮加工,得到初始毛坯;
(2)、退火:将初始毛坯进行球化退火,使得球状珠光体组织均匀分布在铁素体上;
(3)、胀形成形:将退火后的初始毛坯进行胀形成形,控制胀形温度为860~920℃,且至少胀形2道次,每道次胀形后将初始毛坯旋转,胀形结束时,初始毛坯被旋转一周,得到接近于目标轴承套圈形状的半成品;
(4)、车削加工:将半成品去除加工余量得到轴承套圈;
(5)、热处理:对轴承套圈依次进行淬火、冷处理和回火;
(6)、通过超声辅助振动外圆无心磨削设备对热处理后的轴承套圈进行外圆磨削;
(7)、通过超声辅助振动沟道磨削设备对轴承套圈进行沟道磨削;
(8)、将磨削后的轴承套圈进行附加回火处理,得到最终的成品。
2.如权利要求1所述的一种轴承套圈的加工方法,其特征在于:所述的步骤(2)中,控制球化退火的温度为790~810℃,退火保温时间为2~4小时,然后缓慢冷却至室温。
3.如权利要求1所述的一种轴承套圈的加工方法,其特征在于:所述的步骤(5)的淬火工序中,控制淬火炉温为820~830℃,同时采用轴承套圈专用淬火油,油温为90℃。
4.如权利要求1所述的一种轴承套圈的加工方法,其特征在于:所述的步骤(5)中的冷处理工序中,控制温度为-80℃,保温时间为1~1.5小时。
5.如权利要求1所述的一种轴承套圈的加工方法,其特征在于:所述的步骤(5)中的回火工序中,控制回火温度160~180℃、保温时间3h。
6.如权利要求1所述的一种轴承套圈的加工方法,其特征在于:所述的步骤(6)中,对轴承套圈的外圆无心磨削分为3道次,前2道次为粗加工,第3道次为精加工,控制砂轮的转速为600~1000r/min,工件的转速为250r/min,砂轮的振幅为0.8~1.4μm、振动频率为17~20kHz,使得轴套套圈的外圆表面符合加工精度要求。
7.如权利要求1所述的一种轴承套圈的加工方法,其特征在于:所述的步骤(7)中,对轴承套圈的沟道磨削分为2道次,第1道次为粗加工,第2道次为精加工,控制砂轮的转速为6000~10000r/min,工件的转速为250r/min,砂轮的振幅为1~1.7μm、振动频率为30~36Hz,使得轴套套圈的沟道符合加工精度要求。
8.如权利要求1所述的一种轴承套圈的加工方法,其特征在于:所述的步骤(8)中,控制附加回火时的保温温度130~150℃,保温时间3h。
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