CN109681532B - 一种滚子轴承内圈的复合加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种滚子轴承内圈的复合加工方法，包括如下步骤：步骤1：加工出滚子轴承内圈，使滚子轴承内圈的直径小于设计尺寸0.15mm～0.25mm；步骤2：将滚子轴承内圈进行强化研磨加工；步骤3：滚子轴承内圈加工到设定的尺寸后，对滚子轴承内圈进行多次清洗；步骤4：再使用滚压机上带有微凸台的滚筒带对滚子轴承内圈进行滚压一圈。在步骤2中，使用装有研磨料的强化研磨机并利用强化研磨气体对滚子轴承内圈进行强化研磨加工。研磨料由研磨液、研磨粉、轴承钢丸混合而成。研磨粉为棕刚玉，其中，轴承钢丸的直径为2mm，棕刚玉和轴承钢丸的质量比3:7～1:4。本加工方法可在滚子轴承内圈加工出表面织构并形成富氮化学物理膜层，属于滚子轴承内圈加工方法的技术领域。

Description

一种滚子轴承内圈的复合加工方法

技术领域

本发明涉及滚子轴承内圈加工方法的技术领域，尤其涉及一种滚子轴承内圈的复合加工方法。

背景技术

轴承是机械设备中的核心部件，轴承的设计显得尤为重要，直接影响轴承的性能及使用寿命。其中滚子轴承更是广泛应用于高铁，矿山机械，纺织机械，钢铁，船舶等。已有的滚子轴承滚道过于光滑，没有良好的储油功能，导致润滑效果不佳。轴承表面硬度对轴承寿命造成了很大的影响，滚子轴承在工作时，滚子会打滑，从而划伤滚道。由于滚子轴承需要在一些含有水或者腐蚀性介质中工作，对其耐蚀性提出了很高好的要求，特别是滚子轴承在工作会产生的磨粒，滚子轴承没有地方容纳磨粒，造成“三体磨损”的情况发生，增加能耗并加速滚子轴承的磨损。轴承在运转过程中温度会上升，加速了轴承内圈的腐蚀。而单一的强化研磨加工，不能在内圈形成所需要的织构。单一的滚压加工易造成轴承表面脱落，且硬度提升不明显，也不能在轴承表面形成富氮化学物理膜层。在已有技术中滚子轴承内圈的硬度，抗腐蚀能力，润滑效果，降温效果等方面都具有一定的局限性。

发明内容

针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是：提供一种滚子轴承内圈的复合加工方法，可在滚子轴承内圈加工出表面织构并形成富氮化学物理膜层。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种滚子轴承内圈的复合加工方法，包括如下步骤：

步骤1：加工出滚子轴承内圈，使滚子轴承内圈的直径小于设计尺寸0.15mm～0.25mm；在强化研磨过程中，滚子轴承内圈的直径尺寸会有所增加，增加尺寸在0.15mm～0.25mm范围内。故对轴承尺寸进行预留。

步骤2：将滚子轴承内圈进行强化研磨加工；

步骤3：滚子轴承内圈加工到设定的尺寸后，对滚子轴承内圈进行多次清洗；

步骤4：再使用滚压机上带有微凸台的滚筒带对滚子轴承内圈进行滚压一圈。将多个轴承并列排放(串起来)，全部轴承总的宽度约小于滚筒宽度，这样能同时加工多个轴承大大提高轴承滚压加工的效率。且不能对轴承进行多圈滚压，避免造成对已有的表面织构造成破坏。

进一步的是：在步骤2中，使用装有研磨料的强化研磨机并利用强化研磨气体对滚子轴承内圈进行强化研磨加工。

进一步的是：研磨料由研磨液、研磨粉、轴承钢丸混合而成，将研磨料放入强化研磨机内。先将研磨料充分混合，再进行强化研磨加工，更容易在滚子轴承内圈表面形成均匀的富氮化学物理膜层。

进一步的是：研磨粉为棕刚玉，其中，轴承钢丸的直径为2mm，棕刚玉和轴承钢丸的质量比3:7～1:4。

进一步的是：研磨液所使用的配方为：苯甲酸钠2％、硼砂4％、脂肪醇聚氧乙烯醚5％、氢氧化钠1％、三乙醇胺5％、聚二甲基硅氧烷0.1％、水62.4％、乙二胺四乙酸二钠0.5％、苯并三氮唑0.4％、三乙胺醇硼酸酯20％。苯甲酸钠：成分占比应在0.5％-3％，有利于抑制研磨液中微生物的繁殖，防止研磨液失效。硼砂：成分占比应在1％-5之间，更利于的杀菌、防腐、抗磨能力。脂肪醇聚氧乙烯醚：成分占比在5％左右，有助于强化研磨改性液渗透于被加工工件表面。氢氧化钠：成分占比2％以下，调节研磨液PH值，作为反应催化剂，催化酯和醚水解反应。三乙醇胺：成分占比应在4％-15％，主要调整强化研磨改性液的pH值。聚二甲基硅氧烷：作为消泡剂，消除加工过程中所产生的气泡。乙二胺四乙酸二钠：成分占比应低于1％以下，可促进水基极压添加剂的水解反应，络合剂(软化剂)。苯并三氮唑：成分占比应低于1％以下，作为防锈剂，可防止工件在加工过程中发生氧化反应。三乙胺醇硼酸酯：成分占比应在15％-30％，在碰撞研磨表面生成层状结构的氮硼化合物渗透层。水：成分占比应在50％-65％,充当溶剂，可是各种试剂充分混合。

进一步的是：强化研磨气体的配方为氦气10％、氮气70％、甲烷5％、一氧化碳2％、空气13％。氮气成分在70％以上，有利于表面渗氮，形成富氮化学物理膜层以提高轴承表面硬度。甲烷，一氧化碳用于轴承表面渗碳，形成碳化物，提高轴承表面强度，其含量分别应在1％-5％、2％-8％；甲烷，一氧化碳都有毒，且易燃，含量不易太高，在加工过程中易造成安全隐患。加入适当惰性气体(氦气)充当保护气体，使轴承表面不易被氧化，成分占比应控制在10％以下。

进一步的是：在步骤2中，调整强化研磨机的参数：喷头直径为12mm，喷头与滚子轴承内圈的表面距离为45mm，滚子轴承内圈转速为140r/min，喷头的喷射压力为0.6～0.8MPa，喷头喷射时间为6～7min。喷射距离在45mm～60mm，在同等喷射压力时，轴承表面压应力达到最大，且表面油囊结构较好。喷射角度在40°-50°之间，滚子轴承内圈表面粗糙度下降和硬度上升较为明显。

进一步的是：滚筒带的加工速度为10～20m/min。

进一步的是：在步骤3中，对滚子轴承内圈进行清洗时所使用的清洗液为硝酸酒精。去除表面杂质，防止轴承在短时间生锈。

进一步的是：滚筒带上的微凸台是采用光刻机加工出来的表面织构。

总的说来，本发明具有如下优点：

本发明的一种滚子轴承内圈复合加工方法，通过先对轴承进行强化研磨加工，再用硝酸酒精进行清洗，最后再用滚压机进行滚压加工。采用滚筒带对滚子轴承内圈进行加工后，滚子轴承内圈表面会形成表面织构；采用强化研磨加工对滚子轴承内圈进行加工后，强化研磨气体会使得滚子轴承内圈表面存在富氮化学物理膜层，表面织构的形成会提高轴承的储油功能，提高润滑效果，增加轴承的纯滚动效果，储存了滚道(即内圈外表面)磨损颗粒，避免滚道二次划伤。富氮化学物理膜层的出现会提高轴承的表面硬度，增加轴承的疲劳韧性以及轴承的抗腐蚀效果。本发明的滚子轴承内圈复合加工方法同时具有强化研磨带来的优点，也有滚压机加工的优点，这将大大提高轴承的性能及寿命，使滚子轴承能在更加恶劣的工况下进行工作，抗腐蚀能力，润滑效果，降温效果都较好。

附图说明

图1是滚子轴承内圈的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式来对本发明做进一步详细的说明。

为了便于统一查看说明书附图里面的各个附图标记，现对说明书附图里出现的附图标记统一说明如下：

1为滚子轴承内圈的外表面。

实施例1

结合图1所示，轴承有内圈和外圈，本发明的加工方法都是对滚子轴承内圈的外表面进行加工，具体为：

一种滚子轴承内圈的复合加工方法，包括如下步骤：

步骤1：加工出滚子轴承内圈，使滚子轴承内圈的直径小于设计尺寸0.15mm～0.25mm；即使用普通常规的现有技术先把滚子轴承内圈的形状加工出来，然后再使用本发明的加工方法对滚子轴承内圈进行进一步的加工，此时加工出来的滚子轴承内圈直径的尺寸要比设计尺寸小0.15mm～0.25mm，因为使用本发明的加工方法对滚子轴承内圈进行加工后，滚子轴承内圈的尺寸会增大0.15mm～0.25mm。

步骤2：将滚子轴承内圈进行强化研磨加工；强化研磨加工所使用到的强化研磨机是现有技术，对滚子轴承内圈进行强化研磨加工的技术也是现有技术，因此不对强化研磨机的结构原理进行介绍。

步骤3：滚子轴承内圈加工到设定的尺寸后，对滚子轴承内圈进行多次清洗；

步骤4：再使用滚压机上带有微凸台的滚筒带对滚子轴承内圈进行滚压一圈，即滚压机上设有滚筒带，滚筒带上设有微凸台。滚压机上的滚筒带对滚子轴承内圈进行滚压也属于现有技术，因此不对滚压机的结构原理进行介绍。滚筒带上的微凸台是采用光刻机加工出来的特定的表面织构。

在步骤2中，使用装有研磨料的强化研磨机并利用强化研磨气体对滚子轴承内圈进行强化研磨加工。使用强化研磨机对滚子轴承内圈进行强化研磨加工时，强化研磨机需要用到研磨料和强化研磨气体，强化研磨机利用强化研磨气体将研磨料喷射在滚子轴承内圈的外表面上，从而对滚子轴承内圈进行强化研磨加工。

研磨料由研磨液、研磨粉、轴承钢丸混合而成，需要将研磨料放入强化研磨机内。

研磨粉为棕刚玉，其中，轴承钢丸的直径为2mm，棕刚玉和轴承钢丸的质量比3:7～1:4，即总含量只为棕刚玉和轴承钢丸中，轴承钢丸的质量占比为70％～80％，本实施例轴承钢丸的质量占比为80％。

研磨液所使用的配方为：苯甲酸钠2％、硼砂4％、脂肪醇聚氧乙烯醚5％、氢氧化钠1％、三乙醇胺5％、聚二甲基硅氧烷0.1％、水62.4％、乙二胺四乙酸二钠0.5％、苯并三氮唑0.4％、三乙胺醇硼酸酯20％。研磨液的配方即为下表：

强化研磨气体的配方为氦气10％、氮气70％、甲烷5％、一氧化碳2％、空气13％。强化研磨气体的配方如下表：

氦气	氮气	甲烷	一氧化碳	空气
					10％	70％	5％	2％	13％

在步骤2中，调整强化研磨机的参数：喷头直径为12mm，喷头与滚子轴承内圈的表面距离为45mm，滚子轴承内圈转速为140r/min，喷头的喷射压力为0.8MPa，喷头喷射时间为7min。

滚筒带的加工速度为10～20m/min。

在步骤3中，对滚子轴承内圈进行清洗时所使用的清洗液为硝酸酒精。

本实施例加工出来的滚子轴承内圈，经检测表面：存在较好的微织构和强化层表面硬度值HRC63.9。

本发明的复合加工方法将强化研磨加工和滚压机加工复合起来对滚子轴承内圈进行加工，同时，选用特定的研磨液、研磨粉、轴承钢丸和强化研磨气体，使得复合加工出来的滚子轴承内圈具有良好的效果，具体为如下：

本发明提出了一种新的常规表面织构的加工方法，解决了目前在表面织构加工困难，加工成本极高，普通实验室无法加工等一些列问题。使用这种滚子轴承内圈表面织构的复合加工方法，能够降低轴承表面织构加工时间及成本，提高轴承表面硬度，抗腐蚀性能，润滑和降温效果。

本发明的一种滚子轴承内圈复合加工方法，通过先对轴承进行强化研磨加工，再用硝酸酒精进行清洗，最后再用滚压机进行滚压加工。采用滚筒带对滚子轴承内圈进行加工后，滚子轴承内圈表面会形成表面织构；采用强化研磨加工对滚子轴承内圈进行加工后，强化研磨气体会使得滚子轴承内圈表面存在富氮化学物理膜层，表面织构的形成会提高轴承的储油功能，提高润滑效果，增加轴承的纯滚动效果，储存了滚道(即内圈外表面)磨损颗粒，避免滚道二次划伤。富氮化学物理膜层的出现会提高轴承的表面硬度，增加轴承的疲劳韧性以及轴承的抗腐蚀效果。单一进行强化研磨，表面不能形成特定形状且规则的微织构，单一进行滚压加工，在加工过程中易造成轴承表面脱落，损坏轴承，故经过此种滚子轴承内圈复合加工方法同时具有强化研磨带来的优点，也有滚压机加工的优点，这将大大提高轴承的性能及寿命，使滚子轴承能在更加恶劣的工况下进行工作。

实施例2

除以下技术特征外，其余未提交技术特征同实施例1。

轴承钢丸的质量占比为70％，喷头的喷射压力为0.6MPa，喷头喷射时间为6min。

本实施例加工出来的滚子轴承内圈，经检测表面：存在较好的微织构和强化层表面硬度值HRC62.5。

实施例3

除以下技术特征外，其余未提交技术特征同实施例1。

轴承钢丸的质量占比为70％，喷头的喷射压力为0.7MPa，喷头喷射时间为6min。

本实施例加工出来的滚子轴承内圈，经检测表面：存在较好的微织构和强化层表面硬度值HRC62.8。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种滚子轴承内圈的复合加工方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：加工出滚子轴承内圈，使滚子轴承内圈的直径小于设计尺寸0.15mm～0.25mm；

步骤2：将滚子轴承内圈进行强化研磨加工；

步骤3：滚子轴承内圈加工到设定的尺寸后，对滚子轴承内圈进行多次清洗；

步骤4：再使用滚压机上带有微凸台的滚筒带对滚子轴承内圈进行滚压一圈；

在步骤2中，使用装有研磨料的强化研磨机并利用强化研磨气体对滚子轴承内圈进行强化研磨加工；

强化研磨气体的配方为氦气10％、氮气70％、甲烷5％、一氧化碳2％、空气13％。

2.按照权利要求1所述的一种滚子轴承内圈的复合加工方法，其特征在于：研磨料由研磨液、研磨粉、轴承钢丸混合而成，将研磨料放入强化研磨机内。

3.按照权利要求2所述的一种滚子轴承内圈的复合加工方法，其特征在于：研磨粉为棕刚玉，其中，轴承钢丸的直径为2mm，棕刚玉和轴承钢丸的质量比3:7～1:4。

4.按照权利要求2所述的一种滚子轴承内圈的复合加工方法，其特征在于：研磨液所使用的配方为：苯甲酸钠2％、硼砂4％、脂肪醇聚氧乙烯醚5％、氢氧化钠1％、三乙醇胺5％、聚二甲基硅氧烷0.1％、水62.4％、乙二胺四乙酸二钠0.5％、苯并三氮唑0.4％、三乙胺醇硼酸酯20％。

5.按照权利要求1所述的一种滚子轴承内圈的复合加工方法，其特征在于：在步骤2中，调整强化研磨机的参数：喷头直径为12mm，喷头与滚子轴承内圈的表面距离为45mm，滚子轴承内圈转速为140r/min，喷头的喷射压力为0.6～0.8MPa，喷头喷射时间为6～7min。

6.按照权利要求1所述的一种滚子轴承内圈的复合加工方法，其特征在于：滚筒带的加工速度为10～20m/min。

7.按照权利要求1所述的一种滚子轴承内圈的复合加工方法，其特征在于：在步骤3中，对滚子轴承内圈进行清洗时所使用的清洗液为硝酸酒精。

8.按照权利要求1所述的一种滚子轴承内圈的复合加工方法，其特征在于：滚筒带上的微凸台是采用光刻机加工出来的表面织构。

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