滾動(dòng)軸承的加工工藝設(shè)計(jì)

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1滾動(dòng)軸承加工工藝設(shè)計(jì)摘要:滾動(dòng)軸承是現(xiàn)代機(jī)器中廣泛應(yīng)用的部件之一，具有摩擦阻力小，功率消耗少，起動(dòng)容易等優(yōu)點(diǎn)。本文對(duì)滾動(dòng)軸承的加工工藝進(jìn)行了研究和設(shè)計(jì)。主要內(nèi)容包括滾動(dòng)軸承的類型、性能與特點(diǎn)，滾動(dòng)軸承的工作情況，滾動(dòng)軸承尺寸的選擇，軸承零件的加工工藝特點(diǎn)，軸承加工的工藝過程及軸承裝置的設(shè)計(jì)。通過了解滾動(dòng)軸承的主要類型、性能與特點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際需要中的產(chǎn)品要求，選擇合適的軸承及所對(duì)應(yīng)的加工工藝流程。關(guān)鍵詞:滾動(dòng)軸承；性能；工藝設(shè)計(jì)Rolling bearing processing technology design Abstract：Rolling bearing is one of the components are widely used in modern machinery, the advantages of small frictional resistance, less power consumption, easy starting, etc. This paper studied the processing technology of the rolling bearing and design. Main contents including the types, performance and characteristics of the rolling bearing and rolling bearing working condition, the choice of rolling bearing size, machining process characteristics of bearing parts, bearing machining process and the design of the bearing assembly. Through understanding the main types of rolling bearing, the performance and characteristics, combined with the actual needs of the product requirements, select the appropriate bearing and the corresponding processing technological process.Key words：Rolling bearing; Performance; Process design 2目 錄1 摘要………………………………………………………………………………12 滾動(dòng)軸承的主要類型及其代號(hào)…………………………………………………2 2.1 滾動(dòng)軸承的主要類型、性能與特點(diǎn)………………………………………42.2 滾動(dòng)軸承零件結(jié)構(gòu)的常用術(shù)語……………………………………………52.3 滾動(dòng)軸承的代號(hào)……………………………………………………………63 滾動(dòng)軸承類型的選擇……………………………………………………………83.1 選擇軸承時(shí)的考慮因素……………………………………………………83.2 具體選擇……………………………………………………………………104 滾動(dòng)軸承產(chǎn)品的性能要求………………………………………………………115 滾動(dòng)軸承零件的加工工藝特點(diǎn)…………………………………………………115.1 滾動(dòng)軸承零件的生產(chǎn)特點(diǎn)…………………………………………………115.2 滾動(dòng)軸承零件工藝過程的特殊性…………………………………………126 滾動(dòng)軸承生產(chǎn)的一般工藝過程…………………………………………………137 滾動(dòng)軸承套圈車削加工…………………………………………………………147.1 車削加工的內(nèi)容和方法分類………………………………………………147.2 套圈車削的位置精度和定位基準(zhǔn)選擇……………………………………157.3 車削套圈的尺寸公差及余量的確定………………………………………177.4 套圈車削加工的切削用量…………………………………………………207.5 套圈車削加工所用的夾具…………………………………………………218 套圈的熱處理工序………………………………………………………………2139 套圈的磨削………………………………………………………………………229.1 6203 軸承套圈的磨削過程………………………………………………229.2 套圈磨削用夾具……………………………………………………………2410 鋼球加工…………………………………………………………………………2510.1 鋼球加工的基本工藝路線………………………………………………2510.2 鋼球加工余量的確定……………………………………………………2611 保持架加工………………………………………………………………………2712 軸承的裝配………………………………………………………………………2812.1 裝配的基本工藝路線……………………………………………………2812.2 軸承零件的組裝方法……………………………………………………28參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………30致謝…………………………………………………………………………………3142 滾動(dòng)軸承的主要類型及其代號(hào) 2.1 滾動(dòng)軸承的主要類型、性能與特點(diǎn)滾動(dòng)軸承是現(xiàn)代機(jī)器中廣泛應(yīng)用的部件之一，它是依靠主要元件間的滾動(dòng)接觸來支承轉(zhuǎn)動(dòng)零件的。滾動(dòng)軸承的基本結(jié)構(gòu)如圖 1 所示，它由內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體和保持架等 4 部分組成。內(nèi)圈用來和軸頸裝配，外圈用來和軸承座孔裝配。通常是內(nèi)圈隨軸頸回轉(zhuǎn)，外圈固定，但也可用于外圈回轉(zhuǎn)而內(nèi)圈不動(dòng)，或是內(nèi)、外圈同時(shí)回轉(zhuǎn)的場(chǎng)合。當(dāng)內(nèi)、外圈相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滾動(dòng)體即在內(nèi)、外圈的滾道間滾動(dòng)。圖 1 滾動(dòng)軸承的基本結(jié)構(gòu)按照軸承所能承受的外載荷不同，滾動(dòng)軸承分為???? 荷 的 軸 承 。承 受 徑 向 載 荷 和 軸 向 載向 心 推 力 軸 承 ： 能 同 時(shí) 的 軸 承 ；向 載 荷推 力 軸 承 ： 只 能 承 受 軸 ；可 承 受 不 大 的 軸 向 載 荷的 軸 承 ， 其 中 有 幾 類 還向 載 荷向 心 軸 承 ： 主 要 承 受 徑 AR推力軸承中與軸頸緊套在一起的叫軸圈，與機(jī)座相聯(lián)的叫座圈。向心推力軸承的滾動(dòng)體與外圈滾道接觸點(diǎn)（線）處的法線 N-N 與半徑方向的夾角 α 叫軸承的接觸角；軸承實(shí)際所受的徑向載荷 Fr與軸向載荷 Fa的合力與半徑方向的夾角 β 叫載荷角。5圖 2 不同類型的軸承的承載情況國標(biāo)中根據(jù)軸承所受載荷的方向和滾動(dòng)體類型，共分九種基本類型，見文獻(xiàn)[1]表 13-1。2.2 滾動(dòng)軸承零件結(jié)構(gòu)的常用術(shù)語2.2.1 結(jié)構(gòu)表面名稱(1) 滾道 軸承外圈上有供鋼球(或滾子)滾動(dòng)的槽，這些槽叫做外溝(或外滾道)；同樣，內(nèi)圈上供鋼球(或滾子)滾動(dòng)的槽叫做內(nèi)溝(或內(nèi)滾道)。外溝(又稱外溝道)、外滾道和內(nèi)溝(又稱內(nèi)溝道)、內(nèi)滾道統(tǒng)稱為滾道。內(nèi)圈上的滾道簡(jiǎn)稱內(nèi)滾道；外圈上的滾道簡(jiǎn)稱外滾道。(2) 內(nèi)徑和外徑 滾動(dòng)軸承內(nèi)徑是指內(nèi)圈內(nèi)孔表面的直徑；外徑是指外圈外表面的直徑。(3) 內(nèi)外徑和外內(nèi)徑 滾動(dòng)軸承內(nèi)圈上最大外表面的直徑叫做內(nèi)外徑；外圈上最小內(nèi)表面的直徑叫做外內(nèi)徑。6圖 3 滾動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)表面術(shù)語表 1.1 滾動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)表面術(shù)語2.3 滾動(dòng)軸承的代號(hào)我國國標(biāo) GB/T272-93 規(guī)定了滾動(dòng)軸承代號(hào)的表示方法。滾動(dòng)軸承代號(hào)由前置代號(hào)、基本代號(hào)、后置代號(hào)組成，用字母和數(shù)字等表示。2.3.1 基本代號(hào)內(nèi) 圈 外 圈di2dBD、eE2DC內(nèi)徑內(nèi)滾道直徑內(nèi)外徑 寬度 外徑外滾道直徑外內(nèi)徑 寬度7基本代號(hào)用來表示軸承的內(nèi)徑、直徑系列、寬度系列和類型，一般最多為五位數(shù)。軸承內(nèi)徑用 d 表示?；敬?hào)右起第一、二位數(shù)字為內(nèi)徑代號(hào)。對(duì)常用內(nèi)徑 d=20~480mm 的軸承，內(nèi)徑一般為 5 的倍數(shù)，這兩位數(shù)字表示軸承內(nèi)徑尺寸被 5 除得的商數(shù)，如 04 表示 d=20mm;12 表示 d=60mm 等等。對(duì)于內(nèi)徑為10mm、12mm、15mm 和 17mm 的軸承，內(nèi)徑代號(hào)依次為 00、01、02 和 03。對(duì)于 10mm 和大于 500mm 的軸承，內(nèi)徑表示方法另有規(guī)定，可參看GB/T272—93。軸承的直徑系列（既結(jié)構(gòu)相同、內(nèi)徑相同的軸承在外徑和寬度方面的變化系列）用基本代號(hào)右起第三位數(shù)字表示。直徑系列代號(hào)有 7、8、9、0、1、2、3、4和 5 對(duì)應(yīng)于相同內(nèi)徑軸承的外徑尺寸依次遞增。對(duì)于向心軸承和向心推力軸承，0、1 表示特輕系列；2 表示輕系列；3 表示中系列；4 表示重系列。推力軸承除了用 1 表示特輕系列之外，其余與向心軸承的表示一致。軸承的寬度系列用基本代號(hào)右起的第四位數(shù)表示。寬度系列代號(hào)有8、0、1、2、3、4、5 和 6，對(duì)應(yīng)同一直徑系列的軸承，其寬度依次遞增。多數(shù)軸承在代號(hào)中不標(biāo)出代號(hào) 0，但對(duì)于調(diào)心滾子軸承和圓錐滾子軸承，寬度系列代號(hào) 0 應(yīng)標(biāo)出。直徑系列代號(hào)和寬度系列代號(hào)統(tǒng)稱為尺寸系列代號(hào)。2.3.2 后置代號(hào)軸承的后置代號(hào)用字母和數(shù)字等表示軸承的結(jié)構(gòu)、公差及材料的特殊要求等等。內(nèi)部結(jié)構(gòu)代號(hào)是表示同一類型軸承的不同內(nèi)部結(jié)構(gòu)，用字母緊跟著基本代號(hào)表示。如接觸角為 150、25 0和 400的角接觸球軸承分別用 C、AC 和 B 表示內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不同。軸承的公差等級(jí)分為 2、4、5、6、6x 和 0 級(jí)六個(gè)級(jí)別，依次由高到低，其代號(hào)分別為/P2 、/P4 、/P5、/P6、/P6x 和/P0 ，其中 6x 級(jí)僅用于圓錐滾子軸承；0級(jí)為普通級(jí)，在軸承代號(hào)中不標(biāo)出。常用的軸承徑向游隙系列分為 1 組、2 組、0 組、3 組、4 組和 5 組，共 68個(gè)組別，徑向游隙依次由小到大。0 組游隙是常用的游隙組別，不標(biāo)出，其余的游隙組別在軸承代號(hào)中分別用/C1、/C2、/C3 、/C4 、/C5 表示。2.3.3 前置代號(hào)軸承的前置代號(hào)用于表示軸承的分部件，用字母表示。6308—表示內(nèi)徑為 40mm，中系列深溝球軸承，正常寬度系列，正常結(jié)構(gòu)，0 級(jí)公差，0 組游隙。7211C/P5—表示內(nèi)徑為 55mm，輕系列角接觸球軸承，正常寬度，接觸角α=15 0，5 級(jí)公差， 0 組游隙。3 滾動(dòng)軸承類型的選擇3.1 選擇軸承時(shí)的考慮因素選用軸承時(shí)，首先是選擇軸承類型。出發(fā)點(diǎn)：1.軸承所受工作載荷的大小、方向和性質(zhì)；2.安裝軸承的空間范圍；3.對(duì)軸承性能的特殊要求或限制；4.高速軸承考慮軸承的極限轉(zhuǎn)速；95.經(jīng)濟(jì)性。3.1.1 軸承的載荷軸承所受載荷的大小、方向和性質(zhì)，是選擇軸承類型的主要依據(jù)。根據(jù)載荷的大小選擇軸承的類型時(shí)，由于滾子軸承中主要元件間是線接觸，宜用于承受較大的載荷，承載后的變形也較小。而球軸承是點(diǎn)接觸，宜用于承受較輕的或中等的載荷，故在載荷較小時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用球軸承。根據(jù)載荷的方向選擇軸承類型時(shí)，對(duì)于純軸向載荷，一般選用推力軸承。較小的純軸向載荷可選用推力球軸承；較大的純軸向載荷可選用推力滾子軸承。對(duì)于純徑向載荷，一般選用深溝球軸承、圓柱滾子軸承或滾針軸承。當(dāng)軸承在承受徑向載荷 R 的同時(shí)，還有不大的軸向載荷 A 時(shí)，可選用深溝球軸承或接觸角不大的角接觸球軸承或圓錐滾子軸承；當(dāng)軸向載荷較大時(shí)，可選用接觸角較大的角接觸球軸承或圓錐滾子軸承，或選用向心軸承和推力軸承組合在一起的結(jié)構(gòu)，分別承擔(dān)徑向載荷和軸向載荷。3.1.2 軸承的轉(zhuǎn)速在一般轉(zhuǎn)速下，轉(zhuǎn)速的高低對(duì)類型的選擇不發(fā)生什么影響，只有在轉(zhuǎn)速較高時(shí)，才會(huì)有比較顯著的影響。軸承樣本中列入了各種類型、各種尺寸軸承的極限轉(zhuǎn)速。此極限轉(zhuǎn)速是指載荷不太大（P≤0.1C ，C 為基本額定動(dòng)載荷） ，冷卻條件正常，且為 0 級(jí)公差軸承時(shí)的最大允許轉(zhuǎn)速。但是，由于極限轉(zhuǎn)速主要是受工作時(shí)溫升的限制，因此，不能認(rèn)為樣本中的極限轉(zhuǎn)速是一個(gè)絕對(duì)不可超越的界限。如果軸承的工作轉(zhuǎn)速超過極限轉(zhuǎn)速時(shí)，可采取下述的第五條措施。從轉(zhuǎn)速對(duì)軸承的要求，可確定以下幾點(diǎn)：1. 球軸承與滾子軸承相比，有較高的極限轉(zhuǎn)速，故在高速時(shí)應(yīng)優(yōu)先選用球軸承；2. 在內(nèi)徑相同的條件下，外徑越小，滾動(dòng)體就越輕小，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)滾動(dòng)體加在外圈滾道上的離心慣性力就越小，因而就更適合用在更高的轉(zhuǎn)速下工作。故在高速時(shí)，宜選用超輕、特輕及輕系列的軸承。重及特重系列的軸承，只用于低速重載的場(chǎng)合。如用一個(gè)輕系列軸承而承載能力達(dá)不到要求時(shí)，可考慮采用寬系列的軸承，或者把兩個(gè)輕系列的軸承并裝在一起使用。103. 保持架的材料與結(jié)構(gòu)對(duì)軸承轉(zhuǎn)速影響極大。實(shí)體保持架比沖壓保持架允許更高一些的轉(zhuǎn)速。4. 推力軸承的極限轉(zhuǎn)速均很低。當(dāng)工作轉(zhuǎn)速高時(shí)，若軸向載荷不十分大，可采用角接觸球軸承承受純軸向力。5. 若工作轉(zhuǎn)速略超過樣本中規(guī)定的極限轉(zhuǎn)速，可用提高軸承的公差等級(jí)，或適當(dāng)?shù)丶哟筝S承的徑向間隙，選用循環(huán)潤(rùn)滑或油霧潤(rùn)滑，加強(qiáng)對(duì)循環(huán)油的冷卻等措施來改善軸承的告訴性能。若工作轉(zhuǎn)速超過極限轉(zhuǎn)速較多，應(yīng)選用特制的高速滾動(dòng)軸承。3.1.3 軸承的調(diào)心性能當(dāng)軸的中心線與軸承座中心線不重合而有角度誤差時(shí)，或因軸受力而彎曲或傾斜時(shí)，會(huì)造成軸承的內(nèi)、外圈軸線發(fā)生傾斜。這時(shí)，應(yīng)采用有一定調(diào)心性能的調(diào)心球軸承或調(diào)心滾子軸承。這類軸承在內(nèi)外圈軸線有不大的相對(duì)偏斜時(shí)仍能正常工作。圓柱滾子軸承和滾針軸承對(duì)軸承的偏斜最為敏感，這類軸承在偏斜狀態(tài)下的承載能力可能低于球軸承。因此在軸的剛度和軸承座孔的支承剛度較低時(shí)，應(yīng)盡量避免使用這類軸承。3.2 具體選擇1. 載荷不是特別大，尺寸沒有嚴(yán)格限制及無特殊性能要求的情況下，優(yōu)先選用 6000 型軸承，因?yàn)榇祟愝S承價(jià)格最便宜，供貨方便，即可承受 Fr，又可承受一定 Fa，極限轉(zhuǎn)速也較高，摩擦系數(shù)最低；2. 在載荷較大，對(duì)徑向尺寸要求較嚴(yán)格的情況下，考慮選用滾子軸承，因?yàn)榫€接觸的滾子軸承承載能力比球軸承高，但滾子軸承極限轉(zhuǎn)速較低，摩擦系數(shù)高，價(jià)格較貴，N0000 型軸承不允許承受 Fa；3. 當(dāng)軸承所受 A 較大時(shí)，可考慮選用 30000 和 70000 型軸承，特別是70000 型軸承，各種性能指標(biāo)較好，可承受較大的 Fr，F(xiàn) a 極限轉(zhuǎn)速高，30000型軸承更適合用于中速、重載、受較大 Fa 的條件；114. 調(diào)心軸承（10000、20000 型） 、滾針軸承（ NA0000 型） 、推力軸承（50000 型）一般只用在有特殊要求時(shí)；5. 有些軸承由于其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)而具有某些特殊功能；6. 有些支承點(diǎn)上同時(shí)受很大的 Fr、F a，對(duì)軸承徑向尺寸有限制時(shí)，可在同一支承點(diǎn)上采用一個(gè)向心軸承和一個(gè)推力軸承分別承擔(dān) Fr。4 滾動(dòng)軸承產(chǎn)品的性能要求 作為精密的機(jī)械元件，滾動(dòng)軸承的工作性能直接影響到主機(jī)的工作性能；甚至于某些裝在主機(jī)關(guān)鍵部位的軸承的工作性能，幾乎決定了該主機(jī)的工作性能。例如，用于精密光學(xué)坐標(biāo)鏜床主軸上的圓錐滾子軸承 B3-706 與 B3-707，它們的徑向擺動(dòng)達(dá)到 0.001~0.0025mm，軸向擺動(dòng)達(dá)到 0.002~0.003mm。這就在很大程度上決定了該機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)精度，即主機(jī)的主要工作性能指標(biāo)。除這種高精密級(jí)軸承外，像耐高溫、耐低溫、防銹、防振、高速、高真空和耐腐蝕等具有特殊性能要求的軸承的質(zhì)量指標(biāo)也都是十分嚴(yán)格的。一般來說，滾動(dòng)軸承應(yīng)具有高的壽命、低的噪音、小的旋轉(zhuǎn)力矩和高的可靠性這些基本性能。要達(dá)到這些要求，就必須在機(jī)械加工工藝上首先確保軸承零件的以下指標(biāo)：旋轉(zhuǎn)精度：要求軸承各零件的幾何形狀精度和位置精度不超過幾微米。尺寸精度：要求各零件的尺寸精度在幾微米之內(nèi)。表面粗糙度：安裝表面粗糙度 值不大于 0.63μm、0.32μm；滾道要求更aR高， 值小于 0.16μm。aR尺寸穩(wěn)定性：在長(zhǎng)期存放和工作時(shí)，沒有明顯的尺寸和形狀改變。防銹能力：零件不允許生銹。振動(dòng)及噪聲：軸承振動(dòng)及噪聲要限制在一定的范圍內(nèi)，這要求軸承零件的各種質(zhì)量應(yīng)盡可能高。殘磁：軸承的殘磁應(yīng)控制在 0.6mT、0.8mT 以下。5 滾動(dòng)軸承零件的加工工藝特點(diǎn)125.1 滾動(dòng)軸承零件的生產(chǎn)特點(diǎn)5.1.1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和一般機(jī)械零件相比較，軸承零件具有以下結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：(1) 回轉(zhuǎn)表面 軸承零件的工作表面大都是回轉(zhuǎn)體表面。(2) 短而薄 軸承零件的宏觀外形不僅具有回轉(zhuǎn)體的圓形表面，而且這些表面往往是短而薄的。由于軸承零件大都是回轉(zhuǎn)體，因此加工機(jī)械就比較單一，絕大多數(shù)為車床和磨床；由于零件比較短，軸向剛度就較好，因此軸向變形可以忽略不計(jì)；由于主要零件的壁厚比較薄，徑向剛度就比較差，因此對(duì)夾緊方法就要有特殊考慮。5.1.2 加工特點(diǎn)滾動(dòng)軸承零件雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但技術(shù)條件要求很高，這就決定了它有如下加工特點(diǎn)：(1) 精密加工 軸承零件絕大部分表面都要經(jīng)過磨削加工，磨削加工表面總面積與零件單件重量的比值，比一般機(jī)械零件要大得多，而且軸承零件的磨削加工尺寸和幾何精度都以 μm 為單位。尤其是套圈的滾道和滾動(dòng)體的精度更高，還要經(jīng)過超精加工或研磨加工。(2) 多工序加工 軸承零件的精度要求高，生產(chǎn)工序必然很多。例如，套圈加工從鍛造到裝配約有 20~40 道工序；圓柱滾子軸承可達(dá) 74 道工序；圓錐滾子軸承也有 55 道工序之多。(3) 成形加工 軸承零件的工作表面都是回轉(zhuǎn)成形面，適合于用成形法加工。例如，圓錐滾子軸承內(nèi)圈直擋邊、球面滾子、滾道的鍛造輾壓與車磨等，都是采用成形刀具或仿形板加工的。這就給機(jī)床設(shè)計(jì)與調(diào)整，刀具、砂輪的修整等方面帶來了一系列問題。5.2 滾動(dòng)軸承零件工藝過程的特殊性5.2.1 專業(yè)性13在軸承零件加工中，大量采用軸承專用設(shè)備。例如，圓錐滾子的加工采用圓錐滾子球基面專用磨床各圓錐滾子專用無心外圓磨床；套圈的加工采用滾道專用磨床和擋邊專用磨床；鋼球的加工采用光磨機(jī)、磨球機(jī)以及研磨機(jī)等專用設(shè)備。專業(yè)化的特點(diǎn)還在于軸承零件的專業(yè)生產(chǎn)。例如，保持架廠、微型軸承廠和輕型軸承廠等。5.2.2 自動(dòng)化軸承生產(chǎn)的專業(yè)化為其生產(chǎn)自動(dòng)化提供了極大的方便。在生產(chǎn)中，除了采用全自動(dòng)、半自動(dòng)專用機(jī)床外，還采用高度自動(dòng)化的外圓無心磨床、雙端面磨床，以及多刀半自動(dòng)車床和多軸車床等非專業(yè)機(jī)床。尤其在軸承制造企業(yè)正逐漸推廣生產(chǎn)自動(dòng)線。例如，鍛造自動(dòng)線、熱處理自動(dòng)線、磨削自動(dòng)線以及裝配自動(dòng)線等。5.2.3 先進(jìn)性軸承零件生產(chǎn)工藝的先進(jìn)性，主要表現(xiàn)為大量使用先進(jìn)的機(jī)床、工裝和工藝。從設(shè)備上說，有全自動(dòng)雙擊冷鐓機(jī)、高速鐓鍛機(jī)、超聲波清洗機(jī)、數(shù)控車床，以及微機(jī)控制的各類車床與磨床、控制力內(nèi)圓和外滾道磨床等；從夾具上說，有滑塊式和杠桿式三爪浮動(dòng)卡盤、電磁無心夾具、液壓和氣壓定心夾具等；從工藝上說，有表面強(qiáng)化工藝、超精加工工藝、微電腦控制的保護(hù)氣氛加熱(淬火)，以及可控氣體滲碳工藝、隨機(jī)裝配工藝等。滾動(dòng)軸承工藝過程的專業(yè)性、自動(dòng)化和先進(jìn)性特征，除滿足了軸承生產(chǎn)的大批量規(guī)模要求，即高生產(chǎn)率外，還滿足了高的加工質(zhì)量和低的生產(chǎn)成本等要求。6 滾動(dòng)軸承生產(chǎn)的一般工藝過程如前所述，組成滾動(dòng)軸承的零件有外圈、內(nèi)圈、滾動(dòng)體和保持架。對(duì)于不同的零件，其加工過程和方法是不同的。對(duì)于同一種零件，若結(jié)構(gòu)、公差等級(jí)不同，其加工過程和方法也有差異。目前中小型普通等級(jí)軸承的生產(chǎn)過程大致14相同，如表 1.2 所示。表 1.2 滾動(dòng)軸承生產(chǎn)的一般工藝過程套圈 鋼球 滾子 保持架棒料管料棒料線材棒材棒料 線材 棒料帶料板料棒料鍛坯鍛造 冷鐓 車削冷鐓熱鐓退火車削熱處理銼削軟磨熱處理沖壓成形車削拉方孔硬磨超精加工熱處理硬磨拋光磨削超精加工表面處理表面處理終檢 分類 檢查裝配，成品檢查，防銹封存，包裝7 滾動(dòng)軸承套圈車削加工本處以加工深溝球軸承為例，選擇型號(hào)為 6203；基本尺寸：外徑 40mm，內(nèi)徑 17mm，厚度 12mm。毛坯的加工制造和選擇在這里不做詳述。套圈毛坯制造出來之后主要的加工就要由金屬切削方法來完成了。車削加工通常是整個(gè)套圈切削過程的第一個(gè)環(huán)節(jié)，而不是最終環(huán)節(jié)。一般套圈的內(nèi)外徑和外內(nèi)徑等車削加工就是終加工。對(duì)套圈來說，一般的車削加工要完成的主要任務(wù)就是：1. 對(duì)一般鍛件毛坯，去除表面堅(jiān)硬的氧化編織層。2. 對(duì)棒料管料，去除多余的金屬量。3. 經(jīng)濟(jì)地取得車削加工的形狀、尺寸和位置精度。4. 對(duì)待加工表面均勻地留有一定深度的留量。5. 加工好輔助表面。157.1 車削加工的內(nèi)容和方法分類套圈的車削加工具體內(nèi)容就一般而論是指車削外徑、內(nèi)徑、外內(nèi)徑、內(nèi)外徑、端面、滾道、擋邊、斜坡、圓倒角、止動(dòng)槽和油溝等。依產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)內(nèi)型和尺寸，毛坯的制造方法和形狀，加工設(shè)備的類型、性能和精度，生產(chǎn)批量的大小和生產(chǎn)工藝能力等的不同，其車削加工的工作繁簡(jiǎn)程度是不同的。加工方法大致分為兩類，即集中工序車削法和分散工序車削法。集中工序車削法，簡(jiǎn)單地說就是在一臺(tái)車床上，采用多種刀具，自動(dòng)按序，同時(shí)用一種或幾種刀具加工套圈的一個(gè)或幾個(gè)表面，在一次循環(huán)中加工好一個(gè)或幾個(gè)套圈的大部分或全部表面。分散工序車削法就是在一臺(tái)車床上，采用一種或少數(shù)幾種刀具，一次裝夾中，只加工一個(gè)套圈的一個(gè)或少數(shù)的幾個(gè)表面。套圈的全部車削加工需要在幾臺(tái)車床上完成。圖 4 集中工序車削法1—車外徑、粗?jǐn)U內(nèi)徑 2—外徑成形、精擴(kuò)內(nèi)徑3—外溝、倒角成形、車端面 4—切斷(第一件)165—外溝倒角成形、車端面 6—切斷(第二件)7.2 套圈車削時(shí)的位置精度和定位基準(zhǔn)選擇套圈的位置精度有以下要求：1. 徑向基準(zhǔn)面(外圓、內(nèi)孔)要與軸向基準(zhǔn)面(基準(zhǔn)端面)垂直。2. 滾(溝)道表面的回轉(zhuǎn)軸線要與徑向基準(zhǔn)面同軸。3. 溝道對(duì)稱面要與基準(zhǔn)端面平等。4. 兩端面要相互平行。圖 5 基準(zhǔn)端面7.2.1 用管料車削外圈如圖 6 所示，管料質(zhì)量和車床性能一般，車削需分粗、精加工來進(jìn)行。17圖 6 六軸自動(dòng)車床用管料車削外圈工位 1，進(jìn)行粗加工，以套圈端面作為基準(zhǔn)，其端面軸線與車床中心軸線重合，橫刀架車削外徑，縱刀架用扁鉆擴(kuò)內(nèi)徑。工位 2，進(jìn)行精加工，橫刀架用成形車刀同時(shí)完成外徑和四個(gè)外倒角的加工，縱刀架用擴(kuò)孔鉆精擴(kuò)內(nèi)徑完成套圈外內(nèi)徑的加工。工位 3，橫刀架車削第一個(gè)外圈的基準(zhǔn)端面，縱刀架用成形車刀完成第一個(gè)外圈的外溝和兩個(gè)內(nèi)倒角的加工。工位 4，用橫刀架切下第一個(gè)外圈。工位 5，橫刀架車削第二個(gè)外圈的基準(zhǔn)端面，縱刀架用成形車刀完成第二個(gè)外圈的外溝和兩個(gè)內(nèi)倒角的加工。工位 6，用橫刀架切下第二個(gè)外圈，結(jié)束一個(gè)加工循環(huán)過程。7.2.2 車削內(nèi)圈如圖 7 所示，該過程由兩臺(tái)車床配合完成。18圖 7 C7220 車床車削內(nèi)圈工序 1，由套圈毛坯的一個(gè)端面和內(nèi)外徑定位夾緊后，車出一個(gè)端面，完成鏜孔和兩個(gè)倒角。工序 2，以兩個(gè)基準(zhǔn)面定位，用上刀架仿形車出內(nèi)外徑和溝道，車出內(nèi)倒角，下刀架車出另一個(gè)端面和外倒角。7.3 車削套圈的尺寸公差及余量的確定軸承套圈的余量和公差不是固定不變的，是隨著生產(chǎn)條件的變化而變化的。套圈的余量及公差受到車削加工、磨削加工等生產(chǎn)率和加工質(zhì)量?jī)蓚€(gè)相互對(duì)立因素的制約。這里給出《余量及公差標(biāo)準(zhǔn)》中的表 3~1 和表 3~2。1920查表可得深溝球軸承 6203 的外圈車削余量為 0.2mm，最大極限偏差為0.15mm；內(nèi)圈車削余量為 0.25mm，最小極限偏差為 0.15mm。217.4 套圈車削加工的切削用量切削用量涉及切削速度 、進(jìn)給量 (或進(jìn)給速度 )和背吃刀量 。它們要受vffvpa到工件材料、刀具材料和其他技術(shù)、經(jīng)濟(jì)的制約，不能任意選取。由于套圈的車削加工表面大多是一次進(jìn)給車完，所以套圈尺寸和毛坯類型、尺寸一定，實(shí)際背吃刀量 就已定了。這里只給出切削速度 和進(jìn)給量 的數(shù)據(jù)。pavf如表 1.3、表 1.4 所示。表 1.3 車削軸承套圈的進(jìn)給量 (單位: mm/r ) 表 1.4 車削加工套圈的切削速度 (單位: mm/r )設(shè)備類型 高速鋼刀具 硬質(zhì)合金刀具自動(dòng)六角車床 25~35 80~100棒料多軸自動(dòng)車床 25~30 80~100卡盤多刀半自動(dòng)車床 50~100精整車床 35~45 80~120加工工序 刀具材料 自動(dòng)轉(zhuǎn)塔車床棒料多軸車床卡盤多刀半自動(dòng)車床精整車床縱車鏜孔車端面鉆孔 擴(kuò)孔擴(kuò)孔車成形車成形切斷切斷 硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金高速鋼高速鋼硬質(zhì)合金高速鋼硬質(zhì)合金高速鋼硬質(zhì)合金0.08~0.120.06~0.10鉆頭直徑的 0.1倍0.2~0.40.2~0.40.03~0.050.02~0.040.04~0.060.03~0.050.2~0.50.1~0.250.06~0.120.3~0.80.3~0.80.03~0.80.02~0.070.05~0.10.05~0.080.4~0.80.2~0.60.06~0.120.06~0.12227.5 套圈車削加工所用的夾具選擇應(yīng)用較廣泛的楔式三爪自動(dòng)定心卡盤，如圖 8 所示。圖 8 楔式三爪自動(dòng)定心卡盤 卡盤由盤體 1、楔心套 2、卡盤爪 3、緊固螺釘 4、T 形塊 5、滑塊座 6 和連接螺釘 7 等組成。一般工作時(shí)是與卡盤爪 3 組合使用的。當(dāng)楔心套 2 被帶動(dòng)前后移動(dòng)時(shí)，就通過 6 和 5 帶動(dòng)卡盤爪實(shí)現(xiàn)夾緊或放松動(dòng)作。8 套圈的熱處理工序軸承套圈熱處理工序有正火、退火、回火、附加回火以及冷處理等，各工序?qū)S承套圈材料性能的影響不同，所處在套圈整個(gè)工藝流程中的位置也不同。具體工序?yàn)椋汗芰匣虬袅?-鍛造--正火--球化退火--車加工成型--軟磨（主要針對(duì)溝道）--淬火--回火--粗磨--二次回火（不一定需要，旨在消除磨削應(yīng)力）--精磨--成品。239 套圈的磨削軸承套圈經(jīng)過熱處理之后，表面硬度提高了，不能用車削方法加工。為了使套圈各工作表面得到所要求的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，熱處理后還必須進(jìn)行磨削加工。9.1 6203 軸承套圈的磨削過程9.1.1 6203 外圈磨削過程如表 1.5 所示(參見圖 9)。圖 9 6203 外圈工序簡(jiǎn)圖 a)車削后尺寸 b)磨削后尺寸 表 1.5 6203 外圈磨削加工過程序號(hào) 工序名稱 工序尺寸/mm 砂輪性質(zhì)與尺寸D/mm×H/mm×d/mm 設(shè)備1 磨兩端面 03.12??A60JB585×65×19 DSG—23E0.4?A80PR500×150×305 M10802 磨外徑A80PR300×200×1273 粗磨外溝 04.7835??24H6±0.0335.884±0.02 A100PR×6.2×6 M88104 細(xì)磨外溝H6±0.03 M88104 細(xì)磨外溝 08.673??R5 超精外溝 25.94.??GCW10PV6.8×5.5×25 LZ—2029.1.2 6203 內(nèi)圈磨削過程如表 1.6 所示(參見圖 10)。圖 10 6203 內(nèi)圈工序簡(jiǎn)圖a)車削后尺寸 b)磨削后尺寸表 1.6 6203 內(nèi)圈磨削加工過程 序號(hào) 工序名稱 工序尺寸/mm砂輪性質(zhì)與尺寸D/mm×H/mm×d/mm設(shè)備1 磨兩端面 03.12??A60JB585×65×19 DSG—23E5.09?A80PR500×150×305 M10802 磨外徑A80SR300×200×127253 磨內(nèi)徑 08.17???MA80PV17×25×6 M21104.062A100PR300×6×127 M8804K4 粗磨內(nèi)溝H6±0.034 粗磨內(nèi)溝 08.673??R2.1.??A100PRI300×6×127 M8804KH6±0.035 細(xì)磨內(nèi)溝 08.673??R6 超精內(nèi)溝 251??GC10PV6.8×5.5×35 LZ2029.2 套圈磨削用夾具這里使用的是單極式電磁無心夾具，如圖 11 所示。圖 11 單極式電磁無心夾具261—磁極 2—磁盤 3—端蓋 4—半圓盤 5—鐵心 6—線圈 7—夾具體 8、10—可動(dòng)支承座 9—支承 11—螺栓 12—螺母轉(zhuǎn)動(dòng)部分用來驅(qū)動(dòng)工件轉(zhuǎn)動(dòng)并限制了工件定位的 3 個(gè)自由度。它包含的零件有：鐵心 5、磁盤 2、磁極 1 以及若干緊固螺釘。轉(zhuǎn)動(dòng)部分通過鐵心安裝并連接在機(jī)床主軸端部。固定部分用來安裝線圈并使工件徑向定位。它包括的零件有：夾具體 7、可動(dòng)支承座 8 和 10、支承 9、半圓盤 4、端盤 3 以及密封和若干緊固螺釘。線圈 6 安裝在夾具上的線圈框內(nèi)，兩個(gè)可動(dòng)支承座可以在半圓盤上沿軸向調(diào)整位置，以獲得所需要的支承夾具；同時(shí)，它們又可沿徑向調(diào)整，以適應(yīng)工件尺寸變化的要求。兩個(gè)支承在支承座上可作徑向和軸向調(diào)整，并可作左右傾斜接觸調(diào)整，以滿足工件尺寸、偏心大小和偏心方向變化的要求，并使支承和工件保持良好的接觸。單極式電磁無心夾具的磁路中有很大一部分是空氣氣隙，磁耗大，但能滿足磨削加工所需要的吸力，并且具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、密封性能好、更換線圈方便等優(yōu)點(diǎn)。10 鋼球加工10.1 鋼球加工的基本工藝路線鋼球的加工工藝應(yīng)首先滿足其成品標(biāo)準(zhǔn)要求，此外還應(yīng)使采用鋼球成品的軸承具有盡可能高的壽命、低的噪音、小的摩擦力和大的可靠性。鋼球的制造工藝過程，隨著毛坯材料的形狀、鋼球等級(jí)以及具有生產(chǎn)條件的不同而有所差異，其基本工藝路線是相同的：冷鐓壓——光磨——軟研——熱處理——粗研——細(xì)研——精研。27進(jìn)料 切料和送料 壓緊材料，退出切料刀沖壓成形 推出球坯圖 12 鋼球毛坯鐓壓過程1—送料輪 2—進(jìn)料管 3—切料筒 4—切料刀 5—擋塊6—原材料 7—沖頭 8—凹模 9、10—推出桿10.2 鋼球加工余量的確定1 鋼球毛坯加工對(duì)總余量的影響鋼球毛坯是由原材料切斷后直接鐓壓成形的，因此，原材料表面缺陷必然會(huì)以某種程度遺留在鋼球毛坯表面上。生產(chǎn)實(shí)踐表明，若原材料按冷拉鋼技術(shù)條件允許脫碳層為其直徑的 1％的話，則鐓壓成球坯后，在球坯環(huán)帶附近的脫碳層深度，對(duì)于球形球坯，為原脫碳層深度的 1.8~2 倍。對(duì)于球形球坯，毛坯加工對(duì)總余量的影響量(mm)為= ( )％= ( )％球 坯?d2~8.1d4~6.328即 = ( )/1Zd4~6.310式中 —熱處理前鋼球加工余量(mm)；1Z—冷拔鋼材直徑(mm)。d2 熱處理加工對(duì)總余量的影響熱處理時(shí)可能產(chǎn)生的缺陷有脫碳、碰傷和變形等，這些缺陷層深度和熱處理工藝與設(shè)備有關(guān)。在普通熱處理時(shí)，缺陷層深度一般在 0.09~0.15mm 范圍內(nèi)。對(duì)于普通熱處理：= ( )= mm2Z?15.0~9. 30.~8.3 硬磨加工對(duì)總余量的影響硬磨加工后，鋼球表面會(huì)產(chǎn)生磨痕、斑點(diǎn)等小缺陷。這些小缺陷深度多在0.01~0.02mm 范圍之內(nèi)。硬磨缺陷要在研磨時(shí)全部消除，這樣，研磨工序的最小加工余量為= mm3Z04.~2.4 鋼球加工總余量綜上所述，鋼球加工總余量可用下式表示：= ( )wZzK321Z?式中 —鋼球加工總余量，即球坯總留量(mm)；wZ—鋼球余量綜合系數(shù)。zK11 保持架加工這里采用普通壓力機(jī)沖壓的浪形保持架。其工藝過程如下圖所示：29備料 裁環(huán) 成形整形 沖鉚釘孔圖 13 浪形保持架沖壓工藝過程圖1) 備料：將選用的板料按工藝計(jì)算的毛坯尺寸和排樣方式確定條料寬度，在龍門剪床上剪切成所需要的條料，其表面應(yīng)平整光潔。2) 裁環(huán)：借助落料、沖孔的復(fù)合模具在壓力機(jī)上進(jìn)行沖裁，以獲得環(huán)毛坯；一般裁環(huán)后還要清理沖裁產(chǎn)生的毛刺和提高切斷面質(zhì)量等，通常是采用竄桶進(jìn)行。裁環(huán)后，工件不允許有顯著的毛刺。3) 成形：借助成形模具在壓力機(jī)上將環(huán)形毛坯料沖壓成波浪形，為整形沖壓打好基礎(chǔ)。此時(shí)毛料主要受較為復(fù)雜的彎曲變形，其表面不得有裂口和機(jī)械傷痕。4) 整形：借助整形模具在壓力機(jī)上進(jìn)行兜孔球面整形，以使兜孔獲得符合質(zhì)量要求的精確的幾何形狀和低的表面粗糙度值。5) 沖鉚釘孔：借助沖鉚釘孔模具在保持架圓周各過梁上沖出裝鉚釘用的等分孔。12 軸承的裝配12.1 裝配的基本工藝路線30一般類型的滾動(dòng)軸承裝配工藝路線：零件退磁——清洗擦凈——庫存零件初選——配套零件公差訂制——選別——配套——游隙檢查——包裝——(緊固保持架)——選別——退磁清洗——成品檢查——涂油防銹——成品包裝。12.2 軸承零件的組裝方法滾動(dòng)軸承零件的具體組裝方法如下：1) 裝填最后一個(gè)鋼球。如果軸承的填球角 (參見圖 14)超過 ，則裝配??186時(shí)就不能一次將鋼球裝夠，其最后一個(gè)鋼球需用機(jī)械方法壓裝到軸承的內(nèi)、外套溝道之間。如果軸承的填球角 小于 ，則鋼球可以一次裝足，不必填球。?186利用機(jī)械方法加填最后一個(gè)鋼球的原理是基于金屬的彈性變形。如圖 14 所示，在 A 點(diǎn)加力 P，則外圈因受力而發(fā)生彈性變形，呈橢圓形狀。在加力 P 前，先將最后一個(gè)鋼球放在內(nèi)、外套圈之間。加力 P 的同時(shí)，用力拉動(dòng)內(nèi)圈至軸承的中心位置，填球即可完成。2) 裝鉚釘。深溝球軸承的保持架結(jié)構(gòu)，目前仍以沖壓浪形保持架為主。在保持架鉚接以前，需先將鉚釘裝入半保持架的鉚釘孔中。也有使用焊接保持架工藝的，以期取消裝鉚釘工序。3)鉚接保持架。鉚接工序時(shí)采用專門的裝配模具，在壓力機(jī)上使鉚釘成形，從而將兩片保持架鉚緊。圖 14 深溝球軸承的填球角