滚动轴承制造工艺

1、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,P,0,G,级到,P,5,D,滚动轴承制造工艺,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、

2、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

3、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,基,本结构,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,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

4、高轴承使用寿命、可靠性等,滚动轴承制造工艺,二、轴承代号的构成,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,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,滚动轴承制造工艺,代号,0,1,2,轴承类型,双列角接触球轴承,调心球轴承,调心滚子轴承和推力,调心滚子轴承,代号,7,N,NN,轴承类型,角接触球轴承,圆柱滚子轴承,双列或多列圆柱滚子轴承,3,4,5,6,圆锥滚子轴承,双列深沟球轴承,推力球轴承,深沟球轴承,U,QJ,外球面球轴承,四点接触球轴承,滚动轴承制造工艺,2,尺寸系列代号：由轴承的宽（

5、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,轴承公称内径,0.6,到,10,非整数,内径代号,用公称内径毫米数直接表示，在其与尺寸系列,代号之间用,分开,用公称内径毫米数直接表示，对深沟球轴承及,角接触球轴承,7,8,9,直,径系列，内径与尺寸系,列代号之间用,分开,00,01,02,03,示例,深沟球轴承,618/2.5,d=2.5mm,深沟球轴承,618/5,d=5mm,深沟球轴承,6200,d=10mm,1,到,9,整数,10,10,到,17 12,15,17,20,到,480,22,28,32,除外,大

6、于和等于,500,以,及,22,28,32,公称内径除以,5,的商数，商数为个位,数，需在商,数左边加,0,如,08,用公称内径毫米数直接表示，但在与尺寸系列,之间用,分开,圆锥滚子轴承,32208 d=40mm,圆锥滚子轴承,313/500,d=500mm,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

7、动轴承制造工艺,例,1: 6,2 04,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: 3 23 24,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,N 22 10,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

8、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

9、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

10、,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

11、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

12、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,35,85,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

13、（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

14、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,

15、机上完成切料、镦饼、成形、切底分离等工序,一般适应与外径,30,105mm,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

16、，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

17、，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

18、。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

19、（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,C720,1,C730,1,CA7620,C7632,CA922

20、0,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

21、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

22、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

23、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,RG,150,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

24、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

25、,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,35,60m/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

26、,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