CN111872634A - 一种薄壁轴承内圈的强筋终切加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种薄壁轴承内圈的强筋终切加工方法，包括以下步骤：(1)、提供留有加工余量的环形棒材，所述环形棒材的长度至少能够保证加工出5个以上的薄壁轴承内圈；(2)、对环形棒材进行淬火和回火热处理；(3)、对热处理后的环形棒材进行镗削、磨削、超精研和车削等处理，包括去除预留的加工余量，得到半成品薄壁轴承内圈；(4)、对加工好的半成品的薄壁轴承内圈进行终切，使其与环形棒材分离，接着再对切下的薄壁轴承内圈的两端面进行磨削和超精研，得到成品的薄壁轴承内圈。本发明的薄壁轴承内圈的强筋终切加工方法可以减小了薄壁套圈在制造过程中的变形量，提高薄壁轴承内圈的加工精度和加工效率。

Description

一种薄壁轴承内圈的强筋终切加工方法

技术领域

本发明涉及一种轴承加工方法，具体为一种薄壁轴承内圈的强筋终切加工方法。

背景技术

随着智能制造的兴起，以工业机器人为代表的轻量化、灵敏化、智能化的装备系统大量涌现，这也使得轴承朝着轻量化、柔性化和精密化发展。其中薄壁轴承就是其发展的产物，薄壁轴承的设计宽度比超轻系列轴承还窄，径向界面的尺寸也比超轻系列要小。薄壁轴承每个系列的横截面尺寸都是固定的，也即是其横截面尺寸不随内径的增大而增大，所以称之为等截面薄壁轴承。薄壁轴承由于其精度高、承载能力强以及工作安静等特性，得到了广泛的应用。

随着薄壁套圈的壁厚越来越薄，当壁厚仅为轴承外径的0.014-0.023倍时，薄壁轴承就变成了柔性轴承，当然它应当也属薄壁轴承中的一种，其中柔性轴承又称作谐波轴承，是谐波减速器专用轴承。谐波减速器是一种广泛应用在工业机器人中的高精密轴承减速器，是通过波发生器装配在柔性轴承使柔性齿轮产生可控弹性变形，并与刚性齿轮相啮合来传递运动和动力的齿轮传动。具有减速比高、齿隙小、精度高、体积小、重量轻、效率高、噪音小等优点。

因此薄壁轴承一般应用在精密场合，为此，在薄壁轴承的加工中，对薄壁轴承也提出了高精度的要求，但是由于薄壁的特性导致薄壁轴承套圈在制造过程中容易出现形状公差严重超差的现象，尤其是大型薄壁轴承套圈更容易出现超差现象，因此出现各种各样的方法及工艺来减小薄壁轴承套圈在制造过程中的变形。

在现有技术中，为了减小薄壁轴承套圈制造过程中的变形，有采用3次磨削流程来保证套圈的精度，在粗磨和半精磨之间附加回火以及后续的热处理来减小套圈在制造过程中的变形，一定程度上提高了轴承套圈的精度，但是热处理的工艺复杂繁琐，一定程度上降低了制造效率。或者以两个同轴套圈作为一组，在轴向方向上增加一段长度用来安装定位，以此提高了轴向的刚度，避免了重复定位的误差，但是在磨削滚道时也会出现一定程度的变形，这对薄壁轴承套圈的精度会产生不良影响。

因此，本发明为了解决上述问题，旨在提出一种提高精度和效率的薄壁轴承内圈制造方法。

发明内容

本发明为了克服现有技术存在的不足，提供了一种薄壁轴承内圈的强筋终切加工方法，所述强筋终切加工方法可以减小了薄壁套圈在制造过程中的变形量，进一步提高了薄壁轴承内圈的加工精度，为实现制造出精密薄壁轴承提供了基础。另外，所述强筋终切加工方法具有工序简单，实施陈本低，效率和精度高的优点。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：

一种薄壁轴承内圈的强筋终切加工方法，包括以下步骤：

(1)、提供留有加工余量的环形棒材，其中，所述环形棒材的长度至少能够保证加工出5个以上的薄壁轴承内圈；

(2)、对环形棒材进行热处理，所述热处理包括但不限于淬火和回火；

(3)、热处理后的环形棒材首先进行镗削、磨削、超精研处理、车削等加工步骤，包括端面的镗削，径向加强圈的去除，包括预留加工余量的镗削(车削)和磨削，以及滚道面的磨削和超精研，得到半成品薄壁轴承内圈；

(4)、对加工好的半成品的薄壁轴承内圈用进行端面“终切”，使其与环形棒材分离，其中终切之前的薄壁轴承内圈的内径和外径的精度和滚道的精度满足成品轴承内圈的要求，接着再对切下的薄壁轴承内圈的两端面进行磨削和超精研，得到成品的薄壁轴承内圈，即终切加上最后薄壁轴承内圈端面的磨削和超精研可以得到满足最终要求的薄壁轴承内圈。

优选的，在步骤(1)中，所述环形棒材的末端需要预留有夹持部。

优选的，在步骤(1)中，当需要加工出的薄壁轴承内圈的外径的精度高于内径的精度时，需要在所述环形棒材的内径处设置加强筋，设置方式为：使用内径尺寸比成品的薄壁轴承内圈的内径尺寸小的环形棒材，以达到壁厚方向加强筋的布置，而环形棒材的外径处只需预留有特定的粗磨削量和精磨削量，在内径处预留有特定的镗削加工余量，所述镗削加工余量即为加强筋。

优选的，在步骤(1)中，当需要加工出的薄壁轴承内圈的外径的精度低于内径的精度时，需要在所述环形棒材的外径处设置加强筋，设置方式为：使用外径尺寸比成品的薄壁轴承内圈的外径尺寸大的环形棒材，以达到壁厚方向加强筋的布置，而环形棒材的内径处只需预留有特定的粗磨削量和精磨削量，在外径处预留有特定的车削加工余量，所述车削加工余量即为加强筋。

优选的，在步骤(1)中，壁厚方向上的加强筋的厚度为成品的薄壁轴承内圈的最大壁厚的0.3-8倍。

优选的，在步骤(3)中，将热处理后的环形棒材安装在卡盘上，留出1-2个薄壁轴承内圈宽度的长度；接着进行车内径倒角，随后对端面进行镗削，接着再用CBN砂轮进行内滚道的粗磨和精磨，随后去除壁厚方向上的加强筋，再对外圆面和内圆面进行粗磨和精磨，随即再对磨削后的滚道进行超精研，接着将加工好的半成品的薄壁轴承内圈与环形棒材分离，之后对切下的半成品的薄壁轴承内圈的端面进行粗磨，最后再对半成品的薄壁轴承内圈的两端面进行精磨和超精研，得到成品薄壁轴承内圈。

优选的，所述CBN砂轮应在磨削完20个轴承内圈时用GC砂轮修整一次。

优选的，在步骤(2)中，将环形棒材放置再在式高温炉中加热至830℃保温30min，随后油淬5min至160℃，冷却至室温。

优选的，所述环形棒材的材料为GCr15SiMn。

本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1、本发明的薄壁轴承内圈的强筋终切加工方法中使用环形棒材，并通过对环形棒材长度进行限制，使得该环形棒材在轴向上起到了加强筋的作用，而预留的加工余量在壁厚方向上也起到加强筋的作用，这就可以大大减小了薄壁轴承内圈在制造过程中的变形量，进一步提高了薄壁轴承内圈的加工精度，为实现制造出精密薄壁轴承提供了基础。

2、在本发明的薄壁轴承内圈的强筋终切加工方法中，所述薄壁轴承内圈完成内圆面、外圆面、滚道面以及朝外一侧的端面的加工后，才将该半成品的薄壁轴承内圈从环形棒材中终切下来，再对切下来的薄壁轴承内圈的两端面进行磨削和超精研，这样，所述薄壁轴承内圈在切下来后只需要对两端面进行磨削和超精研处理即可，不需要再对该薄壁轴承内圈的外圆面，内圆面以及滚道面进行加工，从而很大程度上减小了薄壁轴承内圈在制造过程中的变形量，提高薄壁轴承内圈的加工精度。

3、本发明的薄壁轴承内圈的强筋终切加工方法在加工薄壁轴承内圈时，由于是在薄壁轴承内圈完成外圆面，内圆面以及滚道面进行加工后才将其从环形棒材中终切下来，相较于传统的加工方式，即先将薄壁轴承内圈切下来，然后再进行外圆面，内圆面、滚道面和两端面的加工方式，本发明的薄壁轴承内圈的强筋终切加工方法省去了重复装夹定位的时间，加工速度更快，效率更高，且加工过程在环形棒材上进行，因此该环形棒材在轴向上起到了加强筋的作用，而预留的加工余量在壁厚方向上也起到加强筋的作用，有利于防止薄壁轴承内圈在加工中发生变形。

4、本发明的薄壁轴承内圈的强筋终切加工方法可以实现对薄壁轴承内圈的连续式加工，有利于提高加工效率。

5、本发明的薄壁轴承内圈的强筋终切加工方法可以实现一次装夹完成除端面外的所有表面的加工，避免了传统单个或一组套圈加工中二次装夹带来的位置精度误差，提高了薄壁轴承内圈的精度。

附图说明

图1为本发明的薄壁轴承内圈的强筋终切加工方法的第一个具体实施方式的示意图，其中，所述加强筋设置在所述环形棒材的内径处。

图2为本发明的薄壁轴承内圈的强筋终切加工方法的第二个具体实施方式的示意图，其中，所述加强筋设置在所述环形棒材的外径处。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1

参见图1，本发明的薄壁轴承内圈的强筋终切加工方法，包括以下步骤：

(1)、提供留有加工余量的环形棒材，其中，所述环形棒材的材质为GCr15SiMn，该环形棒材的长度至少能够保证加工出5个以上的轴承内圈，且末端需要预留有夹持部，以方便对该环形棒材进行装夹，从而方便对最后一个轴承内圈的加工；

(2)、对环形棒材进行热处理，所述热处理包括但不限于淬火和回火；具体为：环形棒材放置再在式高温炉中加热至830℃保温30min，随后油淬5min至160℃，冷却至室温；

(3)、对热处理后的环形棒材进行镗削，磨削、超精研和车削等处理，包括去除预留的加工余量；当所述薄壁轴承内圈内内圆面、外圆面，滚道面以及朝外的端面完成所有镗削、磨削、超精研和车削加工后，即得到半成品的薄壁轴承内圈，接着需要将半成品的薄壁轴承内圈从环形棒材上切除，这就是所谓的“终切”。终切之后，接着再对切下的薄壁轴承内圈的两端面进行磨削和超精研，得到成品的薄壁轴承内圈。

参见图1，在步骤(1)中，当需要加工出的薄壁轴承内圈的外径的精度高于内径的精度时，需要在所述环形棒材的内径处设置加强筋，设置方式为：使用内径尺寸比成品的薄壁轴承内圈的内径尺寸小的环形棒材，以达到壁厚方向加强筋的布置，而环形棒材的外径处只需预留有特定的粗磨削量和精磨削量，在内径处预留有特定的车削加工余量，所述车削加工余量即为所述“加强筋”所述壁厚方向上的加强筋的厚度为成品的薄壁轴承内圈的最大壁厚的0.3-8倍。

参见图1，在步骤(3)中，将热处理后的环形棒材安装在卡盘上，留出1-2个套圈宽度的长度，首先进行车内径倒角，随后对端面进行镗削，接着再用CBN砂轮进行内滚道的粗磨和精磨，当所述CBN砂轮应在磨削完20个轴承内圈时用GC砂轮修整一次。随后去除壁厚方向上的加强筋，再对外圆面和内圆面进行粗磨和精磨，随即再对磨削后的滚道进行超精研，接着将加工好的半成品的薄壁轴承内圈与环形棒材分离，之后对切下的半成品的薄壁轴承内圈的端面进行粗磨，最后再对半成品的薄壁轴承内圈的两端面进行精磨和超精研，得到成品薄壁轴承内圈。

实施例2

参见图2，本实施例与实施例1的不同之处在于：当需要加工出的薄壁轴承内圈的外径的精度低于内径的精度时，需要在所述环形棒材的外径处设置加强筋，设置方式为：使用外径尺寸比成品的薄壁轴承内圈的外径尺寸大的环形棒材，以达到壁厚方向加强筋的布置，而环形棒材的内径处只需预留有特定的粗磨削量和精磨削量，在外径处预留有特定的车削加工余量。

其余步骤参照实施例1实施。

上述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内容的限制，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 (9)

1.一种薄壁轴承内圈的强筋终切加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、提供留有加工余量的环形棒材，其中，所述环形棒材的长度至少能够保证加工出5个以上的薄壁轴承内圈；

(2)、对环形棒材进行热处理，所述热处理包括但不限于淬火和回火；

(3)、热处理后的环形棒材首先进行包括但不限于镗削、磨削、超精研、车削的加工步骤，包括端面的镗削，径向加强圈的去除，包括预留加工余量的镗削和磨削，以及滚道面的磨削和超精研，得到半成品的薄壁轴承内圈；

(4)、对加工好的半成品的薄壁轴承内圈用进行端面“终切”，使其与环形棒材分离，所述终切之前的薄壁轴承内圈的内径和外径的精度和滚道的精度满足成品薄壁轴承内圈的要求，接着再对切下的薄壁轴承内圈的两端面进行磨削和超精研，得到成品的薄壁轴承内圈。

2.根据权利要求1所述的薄壁轴承内圈的强筋终切加工方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述环形棒材的末端需要预留有夹持部。

3.根据权利要求1所述的薄壁轴承内圈的强筋终切加工方法，其特征在于，在步骤(1)中，当需要加工出的薄壁轴承内圈的外径的精度高于内径的精度时，需要在所述环形棒材的内径处设置加强筋，设置方式为：使用内径尺寸比成品的薄壁轴承内圈的内径尺寸小的环形棒材，以达到壁厚方向加强筋的布置，而环形棒材的外径处只需预留有特定的粗磨削量和精磨削量，在内径处预留有特定的镗削加工余量，所述镗削加工余量即为加强筋。

4.根据权利要求1所述的薄壁轴承内圈的强筋终切加工方法，其特征在于，在步骤(1)中，当需要加工出的薄壁轴承内圈的外径的精度低于内径的精度时，需要在所述环形棒材的外径处设置加强筋，设置方式为：使用外径尺寸比成品的薄壁轴承内圈的外径尺寸大的环形棒材，以达到壁厚方向加强筋的布置，而环形棒材的内径处只需预留有特定的粗磨削量和精磨削量，在外径处预留有特定的车削加工余量，所述车削加工余量即为加强筋。

5.根据权利要求3或4所述的薄壁轴承内圈的强筋终切加工方法，其特征在于，在步骤(1)中，壁厚方向上的加强筋的厚度为成品的薄壁轴承内圈的最大壁厚的0.3-8倍。

6.根据权利要求1所述的薄壁轴承内圈的强筋终切加工方法，其特征在于，在步骤(3)中，将热处理后的环形棒材安装在卡盘上，留出1-2个薄壁轴承内圈宽度的长度；接着进行车内径倒角，随后对端面进行粗镗，接着再用CBN砂轮进行内滚道的粗磨和精磨，随后镗削去除壁厚方向上的加强筋，再对外圆面和内圆面进行粗磨和精磨，随即再对磨削后的滚道进行超精研，接着将加工好的半成品的薄壁轴承内圈与环形棒材分离，之后对切下的半成品的薄壁轴承内圈的端面进行粗磨，最后再对半成品的薄壁轴承内圈的两端面进行精磨和超精研，得到成品薄壁轴承内圈。

7.根据权利要求6所述的薄壁轴承内圈的强筋终切加工方法，其特征在于，所述CBN砂轮应在磨削完20个轴承内圈时用GC砂轮修整一次。

8.根据权利要求2所述的薄壁轴承内圈的强筋终切加工方法，其特征在于，在步骤(2)中，将环形棒材放置再在式高温炉中加热至830℃保温30min，随后油淬5min至160℃，冷却至室温。

9.根据权利要求2所述的薄壁轴承内圈的强筋终切加工方法，其特征在于，所述环形棒材的材料为GCr15SiMn。

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