滚动轴承制造工艺

滚动轴承制造工艺,滚动轴承制造工艺,一、基本概念：滚动轴承是将运转的轴与轴座之间的滑动摩擦改变为滚动摩擦，从而显著减少摩擦损失的一种精密机械元件。其生产特点是:专业性强，批量大，品种规格多，加工质量要求高。为了达到上述要求，轴承生产中广泛采用专用设备，专用量具，专用夹具。本公司专业生产圆锥滚子轴承、圆柱滚子轴承、深沟球轴承及非标、专用轴承等类型的滚动轴承千余个品种，尺寸范围从内径15mm到外径400mm，公差等级从P0（G）级到P5（D）,级。同时还为用户设计制造各种特殊结构或非标准用专用轴承。各类产品广泛用于汽车、工程机械、农机、电机、柴油机、冶矿机械、石化机械、煤炭机械等领域。近年来加大了新产品开发力度，每年有近一百个新产品投产，其中一些替代进口产品填补了国内空白，有较高的技术含量和附加值。出口以英制圆锥滚子轴承为主。圆锥滚子轴承为公司的主导产品，占公司生产总量的80%，占全国圆锥滚子轴承产量的16.75%。圆锥滚子轴承产量连续多年居行业第一、二位，是中国最大、最优秀的圆锥滚子轴承供应商，也,滚动轴承制造工艺,是英制圆锥滚子轴承品种最全、系列最多的生产厂家。公司技术基础雄厚，检测手段精良，工艺装备先进。新增国内先进的十条轴承套圈磨加工自动线、四条保护气氛无氧化热处理理淬回火和产线及一大批数控、高精度、超超磨凸度、新型自动机床。生产中以自动线和数控机床为主，采用双辗毛坯、保护气氛无氧化热处理、三凸磨超加工、磁粉探伤检验及工序现场精密检测等先进工艺手段，使得产出能力和质量水平同步提升，从而以较高质量、较低的成本的产品，保证企业在市场上的较强的竞争力和较好的市场收益。,滚动轴承制造工艺,内圈：通常与轴形成过盈配合，并与轴一起旋转。外圈：通常与轴承座孔形成过渡配合，起支承作用。滚动体（钢球或滚子）：借助保持架均匀地排列基本结构在内圈和外圈之间，它的形状、大小和数量直接影响滚动轴承的使用性能和负荷能力。保持架：除滚动体均匀地分隔开外，还能引导滚动体的旋转及改善轴承内部润滑性能等作用。润滑油：提高轴承使用寿命、可靠性等。,滚动轴承制造工艺,滚动轴承制造工艺,二、轴承代号的构成：1、类型代号：用阿拉伯数字（以下简称数字）或大写拉丁字母（以下简称字母）表示。如下表：,前置代号,基本代号,后置代号,类型代号,尺寸系列代号,内径代号,宽（高）度系列代号,直径系列代号,滚动轴承制造工艺,滚动轴承制造工艺,2、尺寸系列代号：由轴承的宽（高）度系列代号和直径系列代号组成，用数字表示。3、内径代号：表示轴承公称内径尺寸大小，用数字表示。如下表：,滚动轴承制造工艺,滚动轴承制造工艺,、深沟球轴承特点：转速高；精度高；噪声、振动小；主要承受径向载荷；也能承受一定轴向载荷；制造简单，成本低。、圆柱滚子轴承特点：转速比相同外形尺寸的球轴承低；精度较高；噪音、振动较低；主要承受径向载荷；内、外圈均带挡边的可以承受较小的轴向载荷。、圆锥滚子轴承特点：转速高、精度高；刚性大，耐冲击、振动能承受较大的轴向载荷。,；,滚动轴承制造工艺,例1:6204内径代号，表示公称内径d=20mm尺寸系列代号，表示宽度系列代号“0”（“0”可以省略）和直径系列代号“2”类型代号，表示轴承类型是深沟球轴承例2:32324内径d=120mm。尺寸系列代号：表示宽度系列代号“2”和直径系列代号“3”。类型代号：表示轴承类型是调心滚子轴承例3：N2210内径代号：表示公称内径d=50mm。尺寸系列代号：表示宽度系列代号“2”和直径系列代号“2”。类型代号：表示轴承类型是圆柱滚子轴承,滚动轴承制造工艺,滚动轴承制造工艺,滚动轴承制造工艺,滚动轴承制造工艺,三、滚动轴承材料1、常用材料：目前滚动体和套圈用量最大的GCr15和GCr15SiMn。这两种钢的性能基本相同，但GCr15SiMn的淬透性较GCr15好，当套圈壁厚大于或等于12mm，滚子直径大于23mm，钢球直径大于50mm时，采用GCr15SiMn。目前广泛采用的保持架材料有优质低碳钢（08、10、08F、10F钢）、黄铜、青铜、不锈钢、弹簧钢、铝合金、酚醛胶布管、塑料等。,滚动轴承制造工艺,2、滚动轴承用钢基本性能要求：（1）、具有较高的接触疲劳强度；（2）、具有较高的硬度和好的耐磨性；（3）、具有较高的弹性极限；（4）、具有较好的韧性；（5）、具有较好的尺寸稳定性；（6）、具有较好的防锈性能；（7）、具有较好的加工性能。,滚动轴承制造工艺,四、滚动轴承零件的生产特点：1、结构特点：（1）轴承零件的工作表面大都是回转体表面；（2）轴向短而壁薄，受力易变形。2、加工特点：（1）精密加工；（2）多工序加工；（3）成型加工；（4）生产批量。,滚动轴承制造工艺,五、滚动轴承零件的生产过程：1、内、外圈的生产过程：棒料锻造退火棒料车加工热处理管料磨超加工零件终检防锈入库2、圆锥滚子的生产过程：,滚动轴承制造工艺,棒料冲压成形串环带选料头棒料车加工选料头软磨外径软磨端面热处理串氧化皮及清洗初磨外径初磨端面终磨球基面退磁显示脱碳层及目检细磨外径终磨外径超精外径外观选别终检防锈包装入库,滚动轴承制造工艺,3、圆锥保持架的生产过程：板料剪切冲压成形冲定位孔冲窗孔切底车边压坡扩张清理终检涂油、包装入库4、滚动轴承的装配过程：零件退磁、清洗内、外滚（沟）道尺寸分组选别检查游隙铆合保持架终检退磁、清洗涂油、包装入成品库（装箱、发运）,滚动轴承制造工艺,六、轴承套圈毛坯的锻造：1、轴承的套圈毛坯采用的主要原材料有棒料和管料。采用棒料锻造时，根据金属加热温度的不同分为热锻、冷锻和温锻三大类。热锻是将金属加热到相变温度以上的锻造加工；冷锻（又称冷挤压）是指金属在常温下的锻造变形；温锻（又称温挤压）是指金属加热温度控制在金属相变以下、金属蓝脆温度以上的锻造加工。2、套圈锻造的目的：通过锻造加工，获得与产品形状相近的毛坯，从而提高金属材料利用率,滚动轴承制造工艺,，节约材料，减少机械加工量，降低成本；通过锻造加工，消除金属内在缺陷，改善金属组织，使金属流线分布合理，金属紧密度好，从而提高轴承使用寿命。3、锻造加工的典型工艺过程为：轴承钢棒料材质检验加热下料二次加热锻造成形辗扩冷却退火清理入库加热：轴承钢棒料或料段的加热通常采用煤、煤气、天然气和电加热（感应加热和接触加热），个别情况下采用重油加热。锻造主要控制始锻,滚动轴承制造工艺,温度（10501100）和终锻温度（850左右），不能高于始锻温度，也不低于终锻温度，如果高于始锻温度，锻件会产生过热甚至过烧现象；如果低于终锻温度，因为随着温度的下降，钢的塑性差，变形抗力增大，变形困难，锻件上可能出现裂纹，也可能损坏模具或锻压设备。下料：根据棒料剪切时温度的不同分为冷剪切、温剪切和热剁，还有采用弓锯、圆盘锯或带锯床切断等，它们适用于：,滚动轴承制造工艺,棒料在32以下的退火料采用单点普通压力机或切断机下料；棒料在3585之间的热轧料采用中温精密剪切下料；棒料在90以上的采用带锯、圆盘锯或弓锯下料；棒料在180以上的采用锯床切口加热锤上剁断下料。,滚动轴承制造工艺,锻造：a、锤上自由冲孔辗扩工艺（如图1）：加热镦粗镦坯冲半孔冲穿孔涨孔平端面辗扩（或马架扩孔）整径b、挤压成形工艺(如图2)：加热镦粗挤压成形冲孔压平整径c、挤压辗扩工艺(如图3)：加热镦粗挤压成形冲孔压平辗扩整径,滚动轴承制造工艺,滚动轴承制造工艺,滚动轴承制造工艺,滚动轴承制造工艺,d、套锻辗扩工艺(如图4)：外圈：挤压成形压平加热镦粗分套辗扩整径内圈：料芯镦粗挤压成形冲孔压平辗扩整径,滚动轴承制造工艺,滚动轴承制造工艺,清理：毛刺、氧化皮等。退火：降低硬度，便于车加工。4、锻造设备：（1）燃料：固体燃料：煤；液体燃料：汽油、煤油、柴油、重油；气体燃料：天然气、煤气、石油气等。（2）加热炉：燃煤加热炉；燃气加热炉；燃油加热炉；电加热炉；感应加热炉（工频50Hz、中频5010000Hz、高频10000以上）,滚动轴承制造工艺,（3）目前轴承行业常用的锻压设备有：空气锤、蒸汽空气锤、曲柄压力机、平锻机和扩孔机等。5、发展状况（1）轴承套圈冷辗扩技术近年在国内得到应用，国内轴承套圈冷辗扩技术主要来自日本精工株式会社和德国巴特杜本公司。轴承套圈冷辗扩加工可以利用精锻毛坯进行辗扩，也可以利用锻件或管料经过车削达到一定精度以后进行辗扩。,滚动轴承制造工艺,（2）代表我国锻造技术水平的是高速镦锻。其工艺采用感应加热至始锻温度，在高速镦锻机上完成切料、镦饼、成形、切底分离等工序。一般适应与外径30105mm的大批量生产，生产效率高，尺寸精度高，表面质量好，其留量为：外径11.5mm、内径1.22mm、高度1.22mm，公差：内径0.40.6mm外径0.30.4mm高度0.40.6mm，材料利用率可达60%以上。,滚动轴承制造工艺,七、轴承套圈车加工1、轴承套圈车削加工是机械加工的开始，即套圈的成形切削工序。经过车削加工后的套圈或其它零件，不仅要达到成形的要求，而且要为以后的加工创造条件，它既有过渡性的技术要求，又有最后成品的要求。车削加工质量的好坏，直接影响着磨削加工的质量和效率，若留量大，磨削费时，会增加各种材料的消耗，若留量小，则可能因热处理后的质量差或变形而导致废品。因此轴承套圈车削加工对轴承的成品质量、减少后工序的废品、提高加工质量和,滚动轴承制造工艺,降低劳动强度等都有重要的影响。2、轴承套圈车削加工的目的和任务：对一般锻件毛坯，去除表面坚硬的氧化变质层（黑皮）；对棒料、管料，去除多余的金属量；经济取得车加工的形状、尺寸和位置精度；对待加工表面均匀地留有一定深度的流量；加工好辅助表面（倒角、沟、槽等）；3、轴承套圈毛坯的类型：,滚动轴承制造工艺,退火棒料：材料利用率低（26%以下），车削工作量大，只适用于小型套圈；管料：材料利用率比较高（50%以上），车削工作量小，生产效率高，只适用于大批量生产中小型轴承套圈的自动线上；锻件：目前车削套圈的主要毛坯，材料利用率比较高（40%以上），适用于大批量生产中大型轴承套圈。板料：适用于小型推力球轴承的活圈和紧圈。温挤压件、冷挤压件：材料利用率比较高（,滚动轴承制造工艺,50%以上），适用于大批量中小型轴承套圈生产，是毛坯的发展方向之一。精密辗扩件和高速镦锻件：材料利用率高（70%以上），适用于大批量中大型轴承套圈生产，是毛坯的发展方向之一。型钢：适用于复杂外轮廓形状的套圈。4、套圈的车削加工具体内容：指车削外径、内径、外内径、内外径、端面、滚道（沟道）、挡边、斜坡、圆倒角、45度倒角、止动槽和油沟等。依产品的结构类型和尺寸，毛坯的制造,滚动轴承制造工艺,方法和形状，加工设备的类型、性能和精度，生产批量的大小和生产工艺能力的不同，其车加工的工作的繁简程度是不同的。其一般过程为：外圈：粗车外滚道、端面、倒角车外径、端面、倒角软磨端面软磨外径精车外滚道车大端内外倒角车小端内外倒角。内圈：车内径、端面、倒角粗仿外形、端面、倒角、精车内径软磨端面车内滚道车大端面内外倒角车小端面内外倒角车油沟及挡边倒角。,滚动轴承制造工艺,5、车削加工的方法：集中工序车削法和分散工序车削法。6、套圈的车削加工主要刀具类型：按加工的表面性质分主要有外径车刀、内径车刀、端面车刀、外沟（滚）道车刀、内沟（滚）道车刀、45倒角刀、圆倒角刀、油沟车刀、切断车刀、钻孔刀、铰孔刀等。7、轴承套圈车削加工主要的夹具以下几类：动力卡盘（加卡盘爪）类；弹簧卡盘类；,滚动轴承制造工艺,滑块夹具类；自动车床棒料用弹簧夹料头与送料头。8、轴承套圈车削加工用夹具主要要求是：夹持牢固、可靠；套圈变形小；定位精度高；动作迅速、操作省力；装卸、调整方便；使用寿命长；,滚动轴承制造工艺,结构简单、制造容易。9、切削液的作用：冷却作用；润滑作用；清洗作用；防锈作用。10、轴承套圈车削加工的主要机床：普通车床：C620、C630等。半自动车床：C7201、C7301、CA7620、C7632、CA9220等。多刀仿形车床：C7220、C7232等。数控车床：,滚动轴承制造工艺,八、滚动轴承零件热处理：1、热处理的过程：锻造退火车加工（或软磨）的套圈（或滚动体）淬火回火磨削附加回火精加工退火的目的：a获得均匀分布的细粒状球光体，使套圈的耐磨性、抗疲劳性最好，并兼有好的弹性和韧性；b把硬度降低到最有利于切削加工的范围，轴承钢在热轧或锻造后，硬度在HB225340之间，太硬，不利于车削加工，经退火的硬度可在HB170207（GCr15）和,滚动轴承制造工艺,HB179217（GCr15SiMn）淬火回火的目的：获得隐晶或细小结晶马氏体、细小而分布均匀的碳化物及小量残余奥氏体所组成的显微组织。在一般淬、回火情况下，轴承钢显微组织中马氏体占80%以上，碳化物占510%，残余奥氏体占915%左右。具有这种组织的轴承钢的硬度、强度、耐磨性和耐疲劳性都很好。经过回火，轴承钢可获得一定弹性、韧性、尺寸稳定性等良好的综合机械性能。,滚动轴承制造工艺,附加回火（稳定处理）的目的：可以及时消除磨削应力，进一步稳定组织，提高套圈稳定性。2、工业发达国家的轴承热处理普遍使用可控气氛，我国的保护气氛普及率大约50%，可控气氛的使用很少，为提高轴承热处理质量,实现少无氧化加热，应全面普及保护气氛，最好是可控气氛。a保护气氛等温球化退火推杆式等温球化退火炉在轴承行业广泛应用。随着高速镦锻、温挤压和精密辗扩等新工艺的应用，锻件尺寸精度大大提高，减少退火过程中氧化脱碳就显得尤其必要。,滚动轴承制造工艺,轴承零件保护气氛退火工艺在生产中的应用，可减少退火过程中氧化损耗，使加工留量减少，车加工效率和质量提高。氮基气氛是一种锻件退火较理想的保护气氛。b自动化淬火可控气氛热处理3、技术水平通过采用保护气氛或可控气氛进行加热大大提高了轴承零件热处理质量水平，工件淬火后氧化脱碳层由原来的0.060.10mm降到0.03mm以下，批量硬度差由原来的2HRC降到1.5HRC以下，同一,滚动轴承制造工艺,零件的硬度差由原来的1.5HRC降到1HRC以下，压缩磨削留量1/31/2，提高磨工效率15%22%。（杭州金舟电炉有限公司研发的RG150螺旋滚筒式保护气氛热处理连续生产线，加工后表面脱碳层0.03mm单粒硬度差0.5HRC批硬度差1HRC）。4、保护气氛a滴注式气氛滴注式气氛制备装置简单，投资少，上马快，操作方便，适用于甲醇、乙醇资源充足，用气量较小的热处理设备，拖板式网,滚动轴承制造工艺,带炉大多采用甲乙醇作保护气氛，也有的滴注甲醇与富化气丙烷或丙酮制备的可控气氛。b吸热式气氛以烷类为原材料制备的吸热式气氛是一种使用时间最长，制备技术最成熟，流程简单，可靠方便，使用效果良好的可控气氛，至今是国际上应用最多的可控气氛。c氮基气氛氮基气氛可分为氮基保护气氛和氮基渗碳气氛。氮基保护气氛又分为中性气氛和碳式气氛，如轴承退火时用的气氛就是氮基中性气氛，氮气和甲醇用于轴承零件保护淬火，,滚动轴承制造工艺,氮气和丙烷气（石油液化气），氮气和甲醇、丙酮则属氮基渗碳气氛。5、热处理设备发展a自动化可控气氛热处理生产线网带炉（马弗拖板式、无马弗拖板式、托辊式）、铸链炉、辊底炉、多用炉、转底炉、滚筒炉生产线。b保护气氛等温球化退火炉c开发多工位淬火压床的热处理生产线解决中大型轴承零件热处理变形问题。,滚动轴承制造工艺,九、轴承套圈磨超加工1、磨削加工的特点（1）磨削速度（即砂轮的圆周线速度）很高，一般为30m/s以上，高者现已达250m/s,甚至更高，砂轮磨粒与工件接触的历时很短，一般只有s；磨削温度较高。一般可达800-1500。磨削过程分为：普通磨削磨削速度35m/s快速磨削磨削速度3560m/s高速磨削磨削速度60m/s（2）磨削属于微量切削，即在一次行程中所能,滚动轴承制造工艺,切除的材料层很薄，一般为0.0010.005；（3）磨削的加工范围很广，可以加工各种金属和非金属材料。（4）磨削可获得高的加工效率。（5）磨削可满足多种加工要求，即可主要用于精加工，也可用于粗加工。2、超精加工的特点（1）磨超加工磨粒运动轨迹复杂，能由切削过程过渡到抛光过程，可显著减小表面粗糙度（可达Ra0.010.04）以及改善波纹度等形状误差。,滚动轴承制造工艺,（2）油石磨料的粒度极细，只能切削工件表面的微小凸峰，所以所能切除的材料层极薄，一般为0.000250.005。（3）油石切削速度低，压力小，不易使工件加工表面发热、烧伤和变形，能有效去除磨削变质层。（4）能在工件加工表面形成纹理均匀细腻的交叉纹路，便于储留润滑剂。（5）能使工件加工表面的工作接触支承面积增大，有利于承载能力和耐磨性的提高。,滚动轴承制造工艺,（6）能在工件表面产生残余压应力，有利于防止裂纹和皮料的产生。（7）油石高速往复振动，油石磨粒魔刃两面切削，磨削易于清除，一般不会在工件加工表面形成划痕。（8）超精设备结构简单、操作方便、经济性好。,滚动轴承制造工艺,3、滚动轴承属于精密机械产品，因此必须采用精密加工甚至超精密加工方法进行制造才得以实现。轴承套圈的精密加工主要指的是轴承套圈、挡圈以及隔圈等零件的砂轮磨削加工和油石超精加工。其中磨削加工主要用于套圈配合表面（内径面、外径面）、端面及部分类型