CN102501158A - 一种轴承用滚针的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种采用滚抛方式制造轴承用滚针的方法，该方法包括以下步骤：A、滚抛：选择GCr15钢经过切割后形成滚针坯件，然后通过滚桶抛光机将滚针的两端周缘滚抛研磨为球面；B、热处理：将经过滚抛后的滚针坯件经过磨床毛坯研磨，滚桶抛光机去毛刺后，经过淬火和回火处理；C、机械处理：经过磨床半粗磨、半精磨和精磨后得到成品。本发明的制造方法能一次处理多个滚针，生产效率得到大大提高。解决现有生产时常出现的研磨不均匀，产品质量不均一的问题。保证所得滚针两端球面光滑，球面弧度达到要求，既不会过圆也不会过平。

Description

一种轴承用滚针的制造方法
技术领域
本发明涉及一种滚针的制造方法，尤其涉及一种采用滚抛方式制造轴承用滚针的方法；属于机械零部件加工领域。
背景技术
滚针一般都被安装在滚针轴承的外圈与内圈之间，工作时，依靠滚针的滚动来达到减小两相对运动零部件之间摩擦阻力的目的。目前，常规技术中的滚针主要有以下几类，一、圆柱滚针，这类滚针主要用于圆柱滚针轴承，还可以将滚针组件直接用于机械中，该类滚针在尺寸上已标准化。二、长圆柱滚针，该类滚针分有轴径用和无轴径用两种，主要用于长圆柱滚针轴承，还可以将滚针组件直接用于机械中。三、主要用于滚针轴承、万向节滚针轴承及推力滚针轴承，还可以将滚针组件直接用于机械中。四、球面滚针，滚针的滚动面呈球面形。采用这种滚针的轴承低摩擦阻力的性能，能适用与高转速的部位。
目前，现有技术中轴承用滚针一种是两端面均为平面，这种轴承用滚针在实际应用时，工作时，主要依靠滚针的滚动来达到减小两相对运动零部件之间摩擦阻力的目的。但是由于滚针在滚动过程中，其左端面不但会与轴承外圈套的内腔端面紧接触并发生摩擦，而且还会与外圈套内腔中的R角发生摩擦。
还有一种轴承用滚针左端面和右端面均为球面如中国专利(公开号：CN201666312U)，该轴承用滚针可大大减小滚针端面与轴承外圈套内腔端面以及其内腔R角处之间的摩擦，从而减少因摩擦而产生的热量，但是现有技术中对这种轴承用滚针一般采用单个研磨的方式以将滚针端面加工成球面。所用设备多为手持式或滚轮式研磨机，这种设备每次只能处理单个工件，加工效率低，所加工球面的弧度不易控制，精度参差不齐的问题，而且当处理过于短小的产品时，根本无法加工。
发明内容
本发明针对现有技术所存在的缺陷，提供一种轴承用滚针的制造方法，该方法解决了轴承用滚针单个加工效率低，滚针使用寿命短的技术问题。
本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现，一种轴承用滚针的制造方法，该方法包括以下步骤：
A、滚抛：选择GCr15钢经过切割后形成滚针坯件，然后通过滚桶抛光机将滚针的两端周缘滚抛研磨为球面，其中所述滚桶抛光机每批次处理所述滚针量为180-300kg，所述滚桶抛光机的转数为250-400转/分，所述滚桶抛光机运行时间为45-60小时；
B、热处理：将上述经过滚抛后的滚针坯件经过磨床毛坯研磨，滚桶抛光机去毛刺后，经过淬火和回火处理；
C、机械加工：将上述经过热处理后的滚针坯件经过磨床半粗磨、半精磨和精磨后得到成品。
本发明步骤A中采用GCr15钢化学成分为C：0.95-1.05，Mn：0.25-0.45，Si：0.15-0.35，S：≤0.025，P：≤0.025，Cr：1.40-1.65 Mo：≤0.10，Ni：≤0.30，Cu：≤0.25，具有良好的性能、经过淬火加回火后具有较高的硬度、均匀的组织、良好的耐磨性、高的接触疲劳性能。步骤A中采用滚桶抛光机对滚针进行批量滚抛处理R球和R角，提高了生产效率，而且按此工艺生产的滚针质量均一，精度较高，满足使用要求，采用的滚桶抛光机是现有普通的抛光机，在滚抛轴承用滚针对其滚抛的滚针量，转速和运行时间有所限制，如果处理是一次投入滚桶抛光机滚抛的滚针量太少，则会导致滚针两端磨损较多而长度缩短，同时所得滚针两端的球面弧度过小，卸载荷能力大大下降。而如果一次投入滚桶抛光机滚抛的滚针量太多则有会导致滚针两端研磨量较少，所得滚针的长度偏长似的两端球面弧度过大，甚至在滚针两端的端面上出现小平面，使得球面的粗糙度不满足要求。
其次滚桶抛光机的转速也对所制得滚针的形状有影响。当滚桶抛光机转速过低时，滚桶抛光机对滚针两端端面无法产生足够的撞击力，此处的撞击力就是研磨力，撞击力的大小直接决定着作用于滚针的研磨力的大小。因而转速低时，所得滚针两端过大球面弧度过大甚至端面出现小平面、球面粗糙度不达标。另一方面，如果滚桶抛光机转速过高时，则滚针在滚桶抛光机的桶内多以自由落体形式达到桶底壁，而不能与桶壁发生撞击摩擦，且滚针与桶壁的接触点是待磨的滚针两端，因而反而会使得滚针整体外径缩小而待磨的两端却磨不到，无法形成球面。
最后滚桶抛光机的运行时间受每次投料量的影响也相应的需要控制，当滚桶抛光机运行时间过短，则所投入的滚针中，大部分没有被研磨到，因而所得滚针长度不一，且球面弧度过大甚至局部出现平面，无法获得光滑的球面。而如果滚桶抛光机运行时间太长，则会导致滚针过度研磨而出现球面弧度过小，两端过圆，影响使用。
作为优选，步骤A中所述的滚桶抛光机每批次处理所述滚针量为200-280kg，所述滚桶抛光机的转数为300-350转/分，所述滚桶抛光机运行时间为48-52小时。进一步的优选，所述的滚桶抛光机每批次处理所述滚针量为220-260kg，所述滚桶抛光机的转数为320-330转/分，所述滚桶抛光机运行时间为48-50小时。
在上述的轴承用滚针的制造方法中，步骤B中所述淬火温度为830℃-850℃，保温时间为170-190分钟；所述回火步骤温度为160℃-180℃，保温时间为110-130分钟。本发明的热处理包括淬火和回火，其中淬火温度为830℃-850℃，保温时间为170-190分钟，最终产品的HRC硬度可以达到64-68；回火步骤温度为160℃-180℃，保温时间为110-130分钟，最终产品的HRC硬度为60-64。本发明提供的热处理方法对滚针轴承的滚针进行淬火和回火处理，淬火首先将滚针材料GCr15钢加热到预订温度，在此温度下材料内部的结构多转变为奥氏体。保温时间不可过长否则滚针材料中的奥氏体会过度生长，而增加滚针材料的微裂纹。保温时间也不可过短，否则滚针材料内部奥氏体生产不完全，淬火效果较差。然后再按回火工艺要求在预定温度下保温，此时滚针材料中的奥氏体转变为马氏体。马氏体硬度较高，使得所制得滚针能满足轴承滚针耐磨性的要求。此处用回火替代冷水冷却，还能有效消除滚针材料的表面应力，防止表面应力造成冷裂纹的产生。
进一步优选，步骤B中淬火温度为880℃，保温时间为240分钟，回火温度为190℃，保温时间为18分钟。
在上述的轴承用滚针的制造方法中，步骤B中淬火过程中采用甲醇进行气体保护，所述甲醇的流量为2-4L/h。在淬火步骤的同时还对滚针材料进行脱碳保护，本发明采用甲醇对炉内的气体进行保护，控制碳势高低，防止轴承用滚针表面脱碳，造成表面硬度过低，从而影响使用寿命。
综上所述，本发明具有以下优点：
1、本发明的制造方法能一次处理多个滚针，生产效率得到大大提高，而且按此工艺条件采用滚桶抛光机进行滚抛生产还能防止批量生产时常出现的研磨不均匀，产品质量不均一，精度较差的问题。保证最终产品轴承用滚针两端球面光滑，球面弧度达到要求，既不会过圆也不会过平。
2、本发明的制造方法解决了现有研磨中存在滚针长度、球面弧度不易控制，短小产品无法加工的弊端，实现了轴承用滚针的大规模工业化生产。
3、本发明的制造方法还包括对由GCr15钢制成的滚针的热处理工艺，通过热处理既能增强滚针的硬度和耐磨性，又能防止滚针在使用过程中出现断裂，延长了滚针的使用寿命。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明；但是本发明并不限于这些实施例。
以下实施例中所用设备、材料均为市售；无心磨床的操作工艺为常规工艺。HRC硬度是通过洛氏硬度计测试得到。
实施例1
选择GCr15钢经过切割后形成滚针坯件，然后通过滚桶抛光机将滚针的两端周缘滚抛研磨为球面(抛R球)，滚桶抛光机每批次处理滚针量为200kg，滚桶抛光机的转数为350转/分，滚桶抛光机运行时间为48小时。
然后将经过滚抛后的滚针坯件先后在无心磨床上和滚桶抛光机内研磨，以分别除去滚针表面和滚针两端的周缘球面上的毛刺(抛R角)。
置于连续炉中进行热处理，热处理包括淬火步骤和回火步骤，淬火步骤：温度为850℃，保温时间为170分钟，HRC硬度为66；在进行淬火步骤时用甲醇进行气体保护，甲醇的流量为2L/h；回火步骤：温度为180℃，保温时间为110分钟，HRC硬度为62，最后将经过热处理后的滚针坯件置于无心磨床上先后经半粗磨、半精磨和精磨，最终得到滚针。
实施例2
选择GCr15钢经过切割后形成滚针坯件，然后通过滚桶抛光机将滚针的两端周缘滚抛研磨为球面(抛R球)，滚桶抛光机每批次处理滚针量为280kg，滚桶抛光机的转数为330转/分，滚桶抛光机运行时间为50小时。
然后将经过滚抛后的滚针坯件先后在无心磨床上和滚桶抛光机内研磨，以分别除去滚针表面和滚针两端的周缘球面上的毛刺(抛R角)。
然后置于连续炉中进行热处理，热处理包括淬火步骤和回火步骤。淬火步骤：温度为830℃，保温时间为190分钟，HRC硬度为64；在进行淬火步骤时用甲醇进行气体保护，甲醇的流量为4L/h。回火步骤：温度为160℃，保温时间为130分钟，HRC硬度为60。最后将经过热处理后的滚针坯件置于无心磨床上先后经半粗磨、半精磨和精磨，最终得到滚针。
实施例3
选择GCr15钢经过切割后形成滚针坯件，然后通过滚桶抛光机将滚针的两端周缘滚抛研磨为球面(抛R球)，滚桶抛光机每批次处理滚针量为250kg，滚桶抛光机的转数为320转/分，滚桶抛光机运行时间为49小时。
然后将经过滚抛后的滚针坯件先后在无心磨床上和滚桶抛光机内研磨，以分别除去滚针表面和滚针两端的周缘球面上的毛刺(抛R角)。
然后置于连续炉中进行热处理，热处理包括淬火步骤和回火步骤。淬火步骤：温度为880℃，保温时间为240分钟，HRC硬度为68；在进行淬火步骤时用甲醇进行气体保护，甲醇的流量为4L/h。回火步骤：温度为170℃，保温时间为120分钟，HRC硬度为64。最后将经过热处理后的滚针坯件置于无心磨床上先后经半粗磨、半精磨和精磨，最终得到滚针。
通过上述实施例1-3制得的轴承用滚针的性能参数：圆度≤0.001mm、圆柱度≤0.002mm、HRC 60-64、粗糙度Ra≤0.2、使用寿命≥2.5万小时、极限转速达到9000r/m、同批球面弧度公差≤0.2。说明所得滚针性能均一，硬度高耐磨，使用寿命长，精度较高。
本发明中所描述的具体实施例仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管对本发明已作出了详细的说明并引证了一些具体实施例，但是对本领域熟练技术人员来说，只要不离开本发明的精神和范围可作各种变化或修正是显然的。

Claims (5)

1.一种轴承用滚针的制造方法，该方法包括以下步骤：
A、滚抛：选择GCr15钢经过切割后形成滚针坯件，然后通过滚桶抛光机将滚针的两端周缘滚抛研磨为球面，其中所述滚桶抛光机每批次处理所述滚针量为180-300kg，所述滚桶抛光机的转数为250-400转/分，所述滚桶抛光机运行时间为45-60小时；
B、热处理：将上述经过滚抛后的滚针坯件经过磨床毛坯研磨，滚桶抛光机去毛刺后，经过淬火和回火处理；
C、机械加工：将上述经过热处理后的滚针坯件经过磨床半粗磨、半精磨和精磨后得到成品。
2.根据权利要求1所述的轴承用滚针的制造方法，其特征在于：步骤A中所述的滚桶抛光机每批次处理所述滚针量为200-280kg，所述滚桶抛光机的转数为300-350转/分，所述滚桶抛光机运行时间为48-52小时。
3.根据权利要求1或2所述的轴承用滚针的制造方法，其特征在于：步骤A中所述的滚桶抛光机每批次处理所述滚针量为220-260kg，所述滚桶抛光机的转数为320-330转/分，所述滚桶抛光机运行时间为48-50小时。
4.根据权利要求1所述的轴承用滚针的制造方法，其特征在于：步骤B中所述淬火温度为830℃-850℃，保温时间为170-190分钟；所述回火步骤温度为160℃-180℃，保温时间为110-130分钟。
5.根据权利要求1或4所述的轴承用滚针的制造方法，其特征在于：步骤B中淬火过程中采用甲醇进行气体保护，所述甲醇的流量为2-4L/h。
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