CN102501161B - 具有卸荷作用的轴承用滚针的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种具有卸荷作用的轴承用滚针制造方法，包括磨球面步骤和磨弧形修正线步骤，磨球面步骤为将滚针的两端周缘研磨为球面；磨球面步骤为采用抛光机进行，抛光机每批次处理滚针量为200-280kg，抛光机的转数为300-350转/分，抛光机运行时间为48-52小时。本发明提供的方法能在不影响滚针原有载荷的情况下，减少滚针两端的应力集中，减少滚针与轴承内外圈间磨擦达30％以上。运行时，轴承发热量降低1倍以上，工作噪音明显下降，滚针及相关部件的使用寿命提高了2～3倍。

Description

具有卸荷作用的轴承用滚针的制造方法

技术领域

本发明涉及一种轴承用滚针的制造方法，尤其涉及一种具有卸荷作用的轴承用滚针的制造方法。

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。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。此外该轴承用滚针在实际应用过程中仍然存在不足之处。这是由于滚针本身在滚动过程中经常会因外界载荷的突然变化而发生左右两端上下晃动现象，而滚针左右两端的上下晃动会造成外部压力全部施加在与滚针相接触的轴承外圈及内圈的边沿处，因此造成滚针左右两端的应力比较集中，从而导致轴承外圈及内圈边沿处的磨损加剧。

发明内容

本发明针对现有技术所存在的缺陷，提供一种具有卸荷作用的轴承用滚针的制造方法，该方法解决了现有轴承用滚针加工过程困难，效率低，产品精度低，滚针两端的应力集中的技术问题。

本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现，一种具有卸荷作用的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200-280kg，所述滚桶抛光机的转速为300-350转/分，所述滚桶抛光机运行时间为48-52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、修正线加工：将上述经过热处理后的滚针坯件经过磨床半粗磨、半精磨和精磨后然后通过修正线加工后得到成品。

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。

本发明的滚针通过步骤C中的修正线加工后滚针两端均呈弧形，因此，当滚针的左右两端因载荷的变化而发生上下晃动时，轴承外圈及内圈可在弧形左修正段及弧形右修正段的作用下缓慢摆动，外圈和内圈在摆动过程中可将外力均匀地分散到滚针本体上，有效起到了卸荷的作用，从而有效避免了滚针本体的左右两端应力集中，进而大大减小了轴承外圈及内圈边沿处的磨损。

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220-260kg，所述滚桶抛光机的转速为320-330转/分，所述滚桶抛光机运行时间为48-50小时。

在上述的具有卸荷作用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。

在上述的具有卸荷作用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。

在上述的具有卸荷作用的轴承用滚针的制造方法中，步骤C中修正线加工的具体步骤为：按照滚针的形状对无心磨床进行改进，其中无心磨床包括导轮和砂轮，导轮为圆盘，砂轮则为与之配合的外弧形砂轮。二者围成弧形研磨通道，将精磨后的滚针坯件通过研磨通道，砂轮逆时针旋转，导轮顺时针旋转将滚针两端的直径磨去2-10微米，形成修正线。

其中另外一种修正线加工的具体步骤为：按照滚针坯件的形状制作圆弧灯笼状滚桶，将滚桶水平设置在支架上，将精磨后的滚针坯件通过投入口投入到滚桶的桶体内时，滚针坯件的两端与桶体内的桶壁相接触，通过外部动力源使得滚桶沿桶体的轴心线周向旋转，转速为180-220转/分，旋转过程中，滚针坯件在桶内沿着桶壁360°滚抛研磨，从而将滚针坯件两端的直径磨去2-10微米，形成修正线，所述的外部动力源可以为电机等。

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，解决了现有技术中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。

2、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。

3、本发明的制造方法在不影响滚针原有载荷的情况下，减少滚针两端的应力集中，减少滚针与轴承内外圈间磨擦达30％以上。运行时，轴承发热量降低1倍以上，工作噪音明显下降，滚针及相关部件的使用寿命提高了2～3倍。

附图说明

图1是本发明用于修正线加工的无心磨床局部结构示意图；

图2是本发明具有卸荷作用的轴承用滚针的主视结构示意图；

图3是本发明用于修正线加工的滚桶局部结构示意图；

具体实施方式

下面通过具体实施例并结合附图，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、滚桶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260kg，滚桶抛光机的转数为300转/分，滚桶抛光机运行时间为52小时。

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68；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64，置于无心磨床上先后经半粗磨、半精磨和精磨，最后将精磨后的滚针坯件的两端经过修正线加工的方式磨去2-10微米后，得到具有卸荷作用的轴承用滚针。

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240kg，滚桶抛光机的转数为320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，最后将精磨后的滚针坯件的两端经过修正线加工的方式磨去2-10微米后，得到具有卸荷作用的轴承用滚针。

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220kg，滚桶抛光机的转数为330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)。

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69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190℃，保温时间为18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，最后将精磨后的滚针坯件的两端经过修正线加工的方式磨去2-10微米后，得到具有卸荷作用的轴承用滚针。

其中实施例1和3中修正线加工具体步骤为：按照滚针的形状对无心磨床进行改进，如图1所示，无心磨床包括导轮1和砂轮2，导轮1为圆盘，砂轮2则为与之配合的外弧形砂轮，二者围成弧形研磨通道，将精磨后的滚针3坯件通过研磨通道，砂轮2逆时针旋转，导轮1顺时针旋转将滚针两端的直径磨去2-10微米，形成修正线302。

实施例2中修正线加工具体步骤为：如图3所示，按照滚针坯件的形状制作圆弧灯笼状滚桶，将滚桶水平设置在支架上，将精磨后的滚针坯件通过投入口投入到滚桶的桶体4内时，滚针坯件的两端与桶体4内的桶壁相接触，通过电机使得滚桶沿桶体的轴心线周向旋转，转速为200转/分，旋转过程中，滚针3坯件在桶内沿着桶壁360°滚抛研磨，从而将滚针坯件两端的直径磨去2-10微米，形成修正线302。

如图2所示，按此工艺处理后所得滚针包括本体301、位于本体301两端的球面303和连接本体301和球面303之间的修正线302，本体301处横截面上的直径最大，之后直径逐渐减小形成修正线302，在球面303处达到最小。球面303处的端面周缘为球面。

通过上述实施例所得具有卸荷作用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。

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 (4)

1.一种具有卸荷作用的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200-280kg，所述滚桶抛光机的转速为300-350转/分，所述滚桶抛光机运行时间为48-52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、修正线加工：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，最后通过修正线加工后得到成品；步骤C中修正线加工的具体步骤为：按照滚针坯件的形状制作圆弧灯笼状滚桶，将滚桶水平设置在支架上，将精磨后的滚针坯件通过投入口投入到滚桶的桶体内时，滚针坯件的两端与桶体内的桶壁相接触，通过外部动力源使得滚桶沿桶体的轴心线周向旋转，转速为180-220转/分，旋转过程中，滚针坯件在桶内沿着桶壁360°滚抛研磨，从而将滚针坯件两端的直径磨去2-10微米，形成修正线。

2.根据权利要求1所述的具有卸荷作用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速为320-330转/分，所述滚桶抛光机运行时间为48-50小时。

3.根据权利要求1所述的具有卸荷作用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。

4.根据权利要求1或3所述的具有卸荷作用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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