CN104963938A - 一种机器人轴承及其生产工艺 - Google Patents

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Abstract

一种机器人轴承及其生产工艺，轴承包括内圈和外圈，内圈和外圈之间夹持有钢珠和保持架，轴承内圈和外圈上的残余奥氏体位于5％～8％之间；轴承的填球角采用276～277°。同时其生产工艺为轴承内圈的锻造及冷辗、车加工、真空热处理加冰冷处理、回火、粗磨削、回火、精磨削和与其他零部件的装配。从而确保了轴承安全的柔性变化，不会因柔性变化而断裂；同时轴承内外圈的壁厚控制在1.1～1.2mm，确保轴承能发生柔性变化，并其轴承的填球角能确保轴承的承载能力，也确保轴承在柔性变化中不散套。

Description

一种机器人轴承及其生产工艺
技术领域：
本发明涉及轴承的技术领域，更具体地说涉及一种机器人轴承及其生产工艺。
背景技术：
随着我国制造业劳动力成本的不断提高，特别是劳动密集型企业，对工业自动化的需求日益迫切。工业机器人是非常好的解决方案，发达国家已经越来越多的采用工业机器人来取代劳动力。工业机器人减速器轴承正是工业机器人的关键配套件之一，在我国还是一个薄弱环节。现有的轴承国家标准不能满足和指导工业机器人轴承的设计、生产和检验。所以，要求我们抓住市场快速发展的机遇，上规模、上精度、提高产品质量的稳定性，在满足机器人减速器对轴承高精度、高可靠性等严格要求的同时，提高自身的研发能力、加工能力、销售网络等综合竞争实力。机器人技术开发和实现人工替代将是大势所趋，工业机器人产业是一个快速成长中的新兴产业，将对未来生产和社会发展起越来越重要的作用。我国机器人使用密度处于极低水平，机器人使用密度的提升将带动机器人需求量的提升。通过对比美德日韩，我们测算我国机器人市场规模将超过160万台，相比较于目前不到10万台的装配量，还有巨大的发展空间，因此，机器人减速器轴承的前景非常巨大。
机器人减速器轴承主要应用于机器人关节部位，属于谐波轴承，轴承的内外圈能够进行变形，则要求轴承的内外圈具备足够的柔性，从而能避免内外圈变形时发生断裂，同时要求轴承内外圈变形时，钢珠不会从轴承内外圈内掉落，不会造成散套。
发明内容：
本发明的目的就是针对现有技术之不足，提出了一种机器人轴承及其生产工艺，其通过热处理及冰冷处理，改变轴承的内外圈的材质，从而具备高柔性，同时增添轴承钢珠，改变轴承填球架，防止散套。
本发明的技术解决措施如下：
一种机器人轴承的生产工艺，其特征在于：它包括以下步骤：
①、锻造及冷辗：将毛坯件通过锻造和冷辗加工成近似轴承内外圈的粗坯；
②、车加工：将经过锻造和冷辗后的粗坯进行精车加工，加工成合格的轴承内外圈；
③、真空热处理+冰冷处理：将经过车加工后的轴承内外圈轴承进行真空热处理，初始进行600～650℃的初次预热，保温时间5～10min；再进行800～850℃的二次预热，保温时间70～75min；最后进行1000～1100℃的真空加热，保温时间30～35min，最后进行加压气淬，气淬压力采用0.5MPa，时间为20～25min；热处理后进行—70～—75℃的冰冷处理，冰冷处理时间20～25min；
④、第一次回火：经过真空热处理和冰冷处理的轴承内外圈在标准回火温度下进行第一次回火处理；
⑤、粗磨削：将经过第一次回火的轴承内外圈进行第一次磨削；磨除最外层的金属；
⑥、第二次回火：完成粗磨加工的轴承内外圈进行150～180℃温度下的第二次回火；
⑦、精磨削：将二次回火的轴承内外圈进行第二次磨削，磨除最外层的金属；
⑧、装配：将精磨后的轴承内外圈和钢珠、保持进行压装装配。
所述真空热处理中的初次预热和二次预热均采用对流加热，真空加热的真空度控制在90～100Pa之间。
实施权利要求1所述的一种机器人轴承，它包括内圈和外圈，内圈和外圈之间夹持有钢珠和保持架，轴承内圈和外圈上的残余奥氏体位于5％～8％之间；轴承的填球角a采用276～277°。
所述填球角为保持架未装时，内圈和外圈之间的钢珠相并在一起，最外端的两钢珠与内圈的中心之间成型的夹角。
所述轴承内圈和外圈的壁厚在1.1～1.2mm之间。
本发明的有益效果在于：
1、它将轴承内外圈的残余奥氏体控制在5％～8％，确保了轴承安全的柔性变化，不会因柔性变化而断裂。
2、它将轴承内外圈的壁厚控制在1.1～1.2mm，确保轴承能发生柔性变化。
3、它用的填球角由一般轴承的180°～190°改变到276～277°，确保轴承的承载能力，也确保轴承在柔性变化中不散套。
附图说明：
图1为本发明的轴承的剖视示意图；
图2为本发明的轴承上填球角的示意图。
图中：1、内圈；2、外圈；3、钢珠；4、保持架；a、填球角。
具体实施方式：
实施例：见图1、2所示，一种机器人轴承的生产工艺，其特征在于：它包括以下步骤：
①、锻造及冷辗：将毛坯件通过锻造和冷辗加工成近似轴承内外圈的粗坯；
②、车加工：将经过锻造和冷辗后的粗坯进行精车加工，加工成合格的轴承内外圈；
③、真空热处理+冰冷处理：将经过车加工后的轴承内外圈轴承进行真空热处理，初始进行600～650℃的初次预热，保温时间5～10min；再进行800～850℃的二次预热，保温时间70～75min；最后进行1000～1100℃的真空加热，保温时间30～35min，最后进行加压气淬，气淬压力采用0.5MPa，时间为20～25min；热处理后进行—70～—75℃的冰冷处理，冰冷处理时间20～25min；
④、第一次回火：经过真空热处理和冰冷处理的轴承内外圈在标准回火温度下进行第一次回火处理；
⑤、粗磨削：将经过第一次回火的轴承内外圈进行第一次磨削；磨除最外层的金属；
⑥、第二次回火：完成粗磨加工的轴承内外圈进行150～180℃温度下的第二次回火；
⑦、精磨削：将二次回火的轴承内外圈进行第二次磨削，磨除最外层的金属；
⑧、装配：将精磨后的轴承内外圈和钢珠、保持进行压装装配。
所述真空热处理中的初次预热和二次预热均采用对流加热，真空加热的真空度控制在90～100Pa之间。
实施权利要求1所述的一种机器人轴承，它包括内圈1和外圈2，内圈1和外圈2之间夹持有钢珠3和保持架4，轴承内圈1和外圈2上的残余奥氏体位于5％～8％之间；轴承的填球角a采用276～277°。
所述填球角a为保持架4未装时，内圈1和外圈2之间的钢珠3相并在一起，最外端的两钢珠3与内圈1的中心之间成型的夹角。
所述轴承内圈1和外圈2的壁厚在1.1～1.2mm之间。
工作原理：本发明的轴承应用于机器人的关节，从而需要能发生柔性变化，而本轴承从生产过程中对轴承的内圈1和外圈2进行调质，将其残余奥氏体控制在5％～8％，确保了轴承安全的柔性变化，不会因柔性变化而断裂；同时轴承的内圈1和外圈2的壁厚控制在1.1～1.2mm，确保轴承能发生柔性变化；并且它采用的填球角由一般轴承的180°～190°改变到276～277°，确保轴承的承载能力，也确保轴承在柔性变化中不散套。
而在轴承的生产工艺中：1、锻造与冷辗能提高提高金属材料利用率，节约原材料,减少机加工量，降低成本；通过锻造加工消除金属内在缺陷，改善金属组织；通过冷辗扩使金属流线分布合理，金属紧密度好，从而提高轴承的使用寿命；
2、对套圈采用真空热处理加—70～—75℃的冰冷处理，能保证套圈尺寸的材料组织的稳定性，能保证表面无氧化脱碳，改善表面应力状态，提高表面疲劳强度。轴承内外圈淬火后，通过冰冷处理，控制组织中的残余奥氏体，能有效消除后续加工产生的残余内应力，保证精密零件的尺寸稳定，提高套圈的精度，解决变形，减少磨削裂纹；
3、采用两次磨削和回火，能消除磨削过程中产生的附加应力(淬火后的套圈内存有应力；粗磨时切去最外层金属，引起内应力重新分布而发生变形；粗磨时磨削力和磨削温度高，工件容易产生弹性变形和热变形)，进一步控制和稳定残余奥氏体，使得轴承的尺寸稳定性更好。

Claims (5)

1.一种机器人轴承的生产工艺，其特征在于：它包括以下步骤：
①、锻造及冷辗：将毛坯件通过锻造和冷辗加工成近似轴承内外圈的粗坯；
②、车加工：将经过锻造和冷辗后的粗坯进行精车加工，加工成合格的轴承内外圈；
③、真空热处理＋冰冷处理：将经过车加工后的轴承内外圈轴承进行真空热处理，初始进行600～650℃的初次预热，保温时间5～10min；再进行800～850℃的二次预热，保温时间70～75min；接在进行1000～1100℃的真空加热，保温时间30～35min，最后进行加压气淬，气淬压力采用0.5MPa，时间为20～25min；热处理后进行—70～—75℃的冰冷处理，冰冷处理时间20～25min；
④、第一次回火：经过真空热处理和冰冷处理的轴承内外圈在标准回火温度下进行第一次回火处理；
⑤、粗磨削：将经过第一次回火的轴承内外圈进行第一次磨削；磨除最外层的金属；
⑥、第二次回火：完成粗磨加工的轴承内外圈进行150～180℃温度下的第二次回火；
⑦、精磨削：将二次回火的轴承内外圈进行第二次磨削，磨除最外层的金属；
⑧、装配：将精磨后的轴承内外圈和钢珠、保持进行压装装配。
2.根据权利要求1所述的一种机器人轴承的生产工艺，其特征在于：所述真空热处理中的初次预热和二次预热均采用对流加热，真空加热的真空度控制在90～100Pa之间。
3.实施权利要求1所述的一种机器人轴承，它包括内圈（1）和外圈（2），内圈（1）和外圈（2）之间夹持有钢珠（3）和保持架（4），其特征在于：轴承内圈（1）和外圈（2）上的残余奥氏体位于5%～8%之间；轴承的填球角（a）采用276～277°。
4.根据权利要求3所述的一种机器人轴承，其特征在于：所述填球角（a）为保持架（4）未装时，内圈（1）和外圈（2）之间的钢珠（3）相并在一起，最外端的两钢珠（3）与内圈（1）的中心之间成型的夹角。
5.根据权利要求3所述的一种机器人轴承，其特征在于：所述轴承内圈（1）和外圈（2）的壁厚在1.1～1.2mm之间。
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