CN100429413C

CN100429413C - 自调整直线轴承及其加工方法

Info

Publication number: CN100429413C
Application number: CNB2006100489723A
Authority: CN
Inventors: 郑世良; 梅雪成
Original assignee: HENGLI AUTOMOBILE PART AND BEARING CO Ltd NINGBO
Current assignee: HENGLI AUTOMOBILE PART AND BEARING CO Ltd NINGBO
Priority date: 2006-01-10
Filing date: 2006-01-10
Publication date: 2008-10-29
Anticipated expiration: 2026-01-10
Also published as: CN1800666A

Abstract

自调整直线轴承，包括轴承套圈、保持架、钢滚珠和防尘盖，轴承套圈由塑料壳体和滚珠垫板组成，若干块滚珠垫板等间距地装配在塑料壳体的轴向槽内，所述滚珠垫板的轴向滚道与塑料保持架的轴向滚珠槽相对应共同引导滚珠转动。其加工方法包括以下步骤：塑料壳体采用聚甲醛树脂以注射机和配套模具注射成型；滚珠垫板采用轴承钢经热轧冷拉液压精磨成背部呈圆弧突面腹部呈圆弧滚道沟两侧有轴向凹槽的滚珠垫板；将塑料壳体和滚珠垫板与塑料保持架和滚珠进行选配组合；对已组装成的轴承产品用专用止通规进行精度公差测量检验合格。使钢球滚动的接触面扩大，调节公差使运行平稳，具有自动校正功能，提高运行速度，使载荷提高3倍，使用寿命延长27倍。

Description

自调整直线轴承及其加工方法

技术领域

本发明涉及一种轴承及其制造方法，特别是关于自调整直线轴承的生产加工工艺方法。

背景技术

直线轴承的钢制套圈采用Gr15轴承钢管再轧制异型管，经切断后用机床对内外径滚道台阶加工内外槽。再经淬火热处理达到规定的硬度，再进行粗精无心外圆磨进行外径磨削。由专用内圆磨进行内孔粗精磨削，再用专用研磨机进行研磨内径达到公差精度要求，最后两端进行平面磨磨削，这样整个套圈生产才算加工完成。而在装配前还要对套圈用特制分级规进行分级，装配后再经止通规、灵活性等进行全部检验，最后成品在装入箱式铝座也要选择配合合理。因此对轴承进行选择配合达到配合公差合理，由于对以上生产加工用材多，加工工序复杂，装配后配合难控制，公差配合精度提高，加工难度大，同时都要分选单配。另外该轴承套圈内梅花槽凸面与钢球接触为点接触，在使用上与轴接触也是点接触，虽然运行灵活，但由于点接触在实际使用中只适宜运用在负荷较轻的工作面上，负荷较重时要出现阻滞和容易损坏轴承或直线轴现象，造成运行寿命不长且损坏其它部件和整机。

发明内容

本发明目的是针对目前直线轴承套圈采用轴承钢异型管进行加工工序多，既费时费工，材料消耗又大，同时各工序零件质量也难控制，满足不了各种客户的要求。寻找一种加工费用少，加工简单，用无切削工艺替代部分切削加工。缩短生产周期，节约生产成本。并能达到提高产品质量，增加载荷和增长使用寿命的要求。

本发明采用以下结构设计和生产工艺来实现上述目的。

自调整直线轴承，它包括轴承套圈、保持架、钢滚珠和防尘盖，轴承套圈由塑料壳体和滚珠垫板组成，若干块滚珠垫板等间距地装配在塑料壳体的轴向槽内，所述滚珠垫板的轴向滚道与塑料保持架的轴向滚珠槽相对应共同引导滚珠转动，其特征在于滚珠垫板背面为中间高两端低，中间有形成转轴点的凸起圆弧面。

自调整直线轴承的加工方法，其特征包括以下步骤：

A、塑料壳体和保持架采用聚甲醛树脂以注射机和配套模具注射成型；

B、滚珠垫板采用轴承钢经热轧、冷拉、液压、精磨成背部呈圆弧突面，腹部呈圆弧滚道沟，两侧有轴向凹槽的滚珠垫板；

C、将上述已制成的塑料壳体和滚珠垫板与塑料保持架和滚珠进行选配组合；

D、对上述已组装成的轴承产品用专用止通规进行精度公差测量检验合格。

所述自调整直线轴承中钢滚珠采用与普通直线轴承同样的精度等级和规值，如选用5～6级精度，公差规值范围控制在-10～+10之间。

所述的塑料壳体为圆柱腔体，腔体上沿轴向均匀分布轴向槽。

轴承滚珠垫板是本发明的关键部件，选用优质Gr15轴承钢圆棒经前述的热轧、冷拉、液压后，还需经过热处理淬火，对滚道的精磨，外表磨光去毛处理，加工成特殊垫板，安装固定在塑料壳体的轴向槽内起到封闭和引导轴承的钢滚珠，并能使钢球滚动的接触面扩大，调节公差使运行平稳，具有自动校正功能，有效提高运行速度，使载荷能力提高3倍，使用寿命延长27倍。

附图说明

图1为自调整直线轴承结构图，其中A为径向剖面图，B为轴向剖面图。

图2为滚珠垫板外形及剖面图，其中C为垫板滚道示意图，D为C的左视图，E为垫板侧面轴向凹槽示意图，F为E的左视图。

具体实施方式

塑料外壳和塑料保持架的制作方法。

塑料外壳和塑料保持架的原材料首选优质聚甲醛树脂，因为聚甲醛的硬度和强度都比其他工程塑料高，价格宜中，其在注塑成型中收缩变形小，容易注射成型。在注塑过程中添加小量增加剂和润滑剂后，耐磨和润滑性能提高，更适合制轴承塑料外壳和保持架。

制作塑料外壳和塑料保持架的模具如型腔及型芯材料，选用强度大表面耐磨，耐腐蚀、淬火变形小的3Gr2W8V合金模具钢。型腔及型芯制成后以淬火加中温回火热处理，使其耐热性好，变形率小，而且能耐冲击、耐磨，使用寿命长。

注射成型机选用注射量稍大于模具所成型制品的总重量即可，但其注射压力应选用1400～1800千克力/厘米²，以保证产品的精度质量要求，同时也保证成品的生产数量，如可选用型号SZ-80/60或SZ-100/80注射机。

注射方法为常规注射工艺。若采用聚甲醛树脂注射成品除手工去毛修正外，为增加成品精度，提高耐热性、抗冲击性，防止制品开裂变形，提高尺寸稳定性，最好对注射品进行热处理，如以空气为介质加热80～100℃60分钟。

滚珠垫板的及其制造方法：

滚珠垫板是自调整直线轴承的关键部件，要求耐磨耐冲击，因此选择Gr15轴承圆钢为材料进行加工。滚珠垫板4的形状有特殊要求，如图2所示，C表示滚珠垫板腹部道沟视图，表示设在滚珠垫板腹部的滚道沟10，两侧的虚线表示设在两侧面的轴向凹槽11，图2D表示图2C的侧面图，它有圆弧形的背面、腹部的圆弧形钢珠滚道沟10和两侧的轴向凹槽11。为使滚珠垫板4在轴和轴承座的孔中心线偏离时，可以对其自动校正补偿，滚珠垫板背面设计成中间高两端稍低，在中间形成一个转轴点，如图2 E所示，每个滚珠垫板背部中间的高点与两端低点的水平夹角应控制在0.5°，垫板的钢珠滚道沟半径公差控制在±0.02mm以下，沟道底到垫板背部公差控制在±0.005mm之内。图3 E中的虚线表示垫板钢珠滚道沟高度线，高度公差也应控制在±0.005mm之内，使滚道中心线保持水平直线。

为使滚珠垫板达到上述结构的精度要求，采用下述方法加工制造包括以下步骤：

a、将轴承圆钢在退火炉中加热升温控制在800～900℃，用模具进行热扎拉伸，使圆钢变成初步形状的滚珠垫板扁坯料；

b、将上述扁坯料用粗精模具多次冷拉伸，使滚珠道沟和侧边凹槽逐步加深成型，每次拉伸余量精度控制0.2～0.5mm；

c、将经过拉伸的滚珠垫板切割后，用400～500吨油压机及模具压成中间高两端低的圆弧上表面，及腹部中间为圆弧道沟，圆弧半径公差在±1mm，表面抛光粗糙度为0.8级；

d、将上述已压成圆弧面的滚珠垫板进行光亮淬火热处理，使淬火硬度达到60°～65°HRC，二次回火温度为800～850℃保持3～4小时，冷却0.5～1小时。

e、将经淬火处理的滚珠垫板道沟以精密平面磨床和80^#白钢玉砂轮精磨，来回滚磨至粗糙度为0.4级后抛光。

上述各工艺过程中，重点关注的事项。热扎、冷拉、油压等的成型模具选用耐热耐磨耐冲击的G20硬质合金制造。热扎拉伸时必须严格控制温度，稳定加热，既要有利于热变形轧制拉伸，又要防止氧化起皮皱和发麻点，轧制后酸洗完毕，必须清洗干净以防止热处理时产生氢脆现象。冷拉伸时垫板二侧凹槽和腹部滚珠道沟是经过多次拉伸逐步加深成型的，每次拉伸余量要控制适量，使每次冷拉的表面光洁度逐步提高。压制表面圆弧面时，垫板背部的圆弧半径尺寸要准确，滚珠道沟水平直线性均匀，又要有一定的磨平余量。热处理时二次回火及冷却温度控制和时间要准确，保证消除残余奥氏体，防止圆弧面变形。粗磨滚珠道沟时，先要用光学砂轮修正器修正砂轮圆弧能与道沟圆弧相适应。在精密平面磨床上加装垂直方向微进给装置，严格控制砂轮每格进度，用光栅测量尺控制分辨率，设计特定夹具以定位准确，达到4级精度要求。

直线轴承的各配件准备到位，即可对其进行组装，工艺过程简述如下：

先把加工成型的塑料壳体、滚珠垫板和塑料保持架进行清洗洁净处理，把分选过的滚珠垫板与相配合的钢滚珠摆放在同一位置；把塑料外壳与塑料保持架进行合理选配组合；在每只塑料外壳的每个空槽上安装上合格的滚珠垫板；用装配夹具将已选配组合的钢滚珠放到塑料保持架的夹槽中，依次对每个夹槽放满钢珠，把放满钢珠的塑料保持架推进塑料外壳内，然后取下夹具，一只自调整直线轴承装配成型。

组装成固定形状的自调整直线轴承，如图1A和B所示，它由塑料壳体7和滚珠垫板4组成轴承套圈，本实施例由6块相同的滚珠垫板等间距地嵌套在塑料壳体的轴向槽内，滚珠垫板腹部中间的轴向滚珠道沟10与塑料保持架8的轴向滚珠槽13相对应，塑料保持架还设有与轴向滚珠槽13相间并排的导向槽14，所述的轴向滚珠槽13与导向槽14的两端以圆弧槽面(图中未描出)过渡相接，以便滚珠在道沟转动时能顺利地从轴承末端沿圆弧槽滚动进入导向槽14内，继续前行至另一末端时又顺利地从导向槽14进入滚珠垫板的道沟10内，使滚珠能进行周而复始的运动。滚珠垫板道沟10运动时为外滚珠2，当滚珠通过圆弧槽进入导向槽14时为内滚珠1，当运动轴在轴承内运动时，只有分布在垫板道沟10内的滚珠2外才与滚动着的轴面相接触。但由于轴转动时推动滚珠滚动，滚珠不断前行，使内外滚珠周而复始地替换着工作。塑料保持架内还设有橡胶防尘盖9，也可以用塑料壳体的塑料外缘代替，另一端也用塑料保持架的塑料外缘代替。

由塑料壳体和滚珠垫板组成轴承套圈的显著特点在于道沟与滚珠接触面从原来的球点接触改为球面接触，如图1、A所示，增大接触面，因此其运行负荷能力显著提高，比普通直线轴承提高3倍，再是由于滚珠垫板背表面中间高两端低的设计，中间有经冲压凸起的圆弧面，形成一个转轴点与轴承座配用时可对偏离中心线进行补偿，因而起自校正自调整的功能，从而使其有更好的互转性，提高运行速度，运行平稳延长使用寿命，同时减少加工成本，降低生产费用。

Claims

1、自调整直线轴承，它包括轴承套圈、保持架、钢滚珠和防尘盖，轴承套圈由塑料壳体和滚珠垫板组成，若干块滚珠垫板等间距地装配在塑料壳体的轴向槽内，所述滚珠垫板的轴向滚道与塑料保持架的轴向滚珠槽相对应共同引导滚珠转动，其特征在于滚珠垫板背面为中间高两端低，中间有形成转轴点的凸起圆弧面。

2、根据权利要求1所述的自调整直线轴承，其特征在于滚珠垫板背部中间的高点与两端低点的水平夹角为0.5度。

3、根据权利要求1所述的自调整直线轴承，其特征在于塑料壳体为圆柱腔体，腔体上沿轴向均匀分布轴向槽。

4、自调整直线轴承的加工方法，其特征包括以下步骤：

B、滚珠垫板采用轴承钢径热轧、冷拉、液压、精磨成背部呈圆弧突面，腹部呈圆弧滚道沟，两侧有轴向凹槽的滚珠垫板；

5、根据权利要求4所述的自调整直线轴承的加工方法，其特征在于滚珠垫板热轧温度控制在800～900℃。

6、根据权利要求4所述的自调整直线轴承的加工方法，其特征在于滚珠垫板冷拉是用粗精模具多次冷拉伸，使滚珠道沟和侧边凹槽逐步加深成型。

7、根据权利要求4所述的自调整直线轴承的加工方法，其特征在于滚珠垫板用油压机及模具压成中间高两端低的圆弧上表面及腹部中间为圆弧道沟。

8、根据权利要求4所述的自调整直线轴承的加工方法，其特征在于滚珠垫板的滚珠道沟精磨用平面磨床和80^#白钢玉滚磨至粗糙度达0.4级。