CN114986105A - 滚动轴承生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种滚动轴承生产工艺，涉及轴承，旨在解决现有的轴承生产工艺在轴承的工艺设计和其余工艺步骤之间衔接不够自动化，生产效率低下的问题，其技术方案要点是：包括钢材热锻、球化处理、喷砂处理、冷轧处理、轴承工艺设计、车工、热处理、硬砂轮处理、超精加工、表面强化和装配，轴承工艺设计包括数据库、公式计算模块、模板处理模块、规则解析模块和流程控制模块，数据库包括公式库、设备选用规则库、工装选用规则库和模板库。本发明可以实现滚动轴承车加工、磨加工、热处理和工装等工艺的自动化设计，自动完成工艺规程，提高了工艺设计的效率，进而提高轴承生产的效率。

Description

滚动轴承生产工艺

技术领域

本发明涉及轴承，更具体地说，它涉及滚动轴承生产工艺。

背景技术

滚动轴承是将运转的轴与轴座之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，从而减少摩擦损失的一种精密的机械元件。滚动轴承一般由内圈、外圈、滚动体和保持架四部分组成，内圈的作用是与轴相配合并与轴一起旋转；外圈作用是与轴承座相配合，起支撑作用；滚动体是借助于保持架均匀的将滚动体分布在内圈和外圈之间，其形状大小和数量直接影响着滚动轴承的使用性能和寿命；保持架能使滚动体均匀分布，引导滚动体旋转起润滑作用。

现有的滚动轴承的生产工艺依次包括：钢材热锻、球化处理、喷砂处理、冷轧处理、车工、热处理、硬砂轮处理、超精加工和装配，由于轴承加工工艺相对简单，滚动轴承的产品结构相当简单，主要的结构就是4大件：内圈、外圈、滚动体和保持架，外形亦不复杂，这4大件的加工工艺比较简单，工艺种类不多，也不复杂，轴承从形状、功能和结构来看相当简单，并具有很大的相似性，但实际上其种类不少，从规格和品种来看却非常繁杂，所幸其系列化标准化程度高，生产工艺比较成熟和规范，同一系列的同一类轴承件，其工艺过程基本相同。

鉴于滚动轴承工艺设计的特点，完全可以实现滚动轴承的工艺设计自动化，但是现有的轴承生产工艺在轴承的工艺设计和其余工艺步骤之间衔接不够自动化，生产效率低下。

因此需要提出一种新的方案来解决这个问题。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种滚动轴承生产工艺。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种滚动轴承生产工艺，其特征在于：包括钢材热锻、球化处理、喷砂处理、冷轧处理、轴承工艺设计、车工、热处理、硬砂轮处理、超精加工、表面强化和装配，所述轴承工艺设计包括数据库、公式计算模块、模板处理模块、规则解析模块和流程控制模块，数据库包括公式库、设备选用规则库、工装选用规则库和模板库，其工艺步骤包括：S1建立数据库；S2将工艺参数存入公式库；S3将加工方案和选用规则存入数据库；S4建立选用加工设备的设备选用规则库；S5根据加工方案和工艺参数建立工装选用的工装选用规则库；S6制作工艺卡片模板并存入模板库；S7通过公式计算模块计算工艺参数、选取加工方案，并将结果数据存入数据库；S8模板处理模块通过结果数据制作工艺卡片并存入数据库；S9规则解析模块通过结果数据选用加工设备和工装；S10通过流程控制模块完成后续步骤的自动化生产。

通过采用上述技术方案，由于在滚动轴承的工艺设计中，查表的规则种类不多，参数的计算公式也不复杂，所以实现把参数计算的方法存储到数据库中并在使用时取出并进行计算的过程并不困难，滚动轴承的加工工艺方案种类不多，并且每种工艺方案的加工步骤都比较固定，一般变化的只是加工的参数，加工方案的选择是根据轴承的参数来进行的，因此可以把所有的加工方案和选用规则存储到数据库中，并在适当的时候根据规则来选取，设备的选取与加工方案的选用比较类似，很容易建立加工设备的设备选用规则库，工装的选用是根据加工方案以及轴承参数来确定的，所以可以建立工装的选用规则库调取工装，对于工艺卡片的绘制，滚动轴承的工艺卡片种类不多，并且每类卡片的形式比较固定，所以可以为每类卡片制作一个模板，保存到模板库中，然后在绘制的时候把工艺信息填到模板中相应的地方就可以得到完整的工艺卡片，综上所述，可以通过建立数据库的方法，把滚动轴承的工艺设计过程信息化，配合适当的公式计算模块、规则解析模块和流程控制模块，即可实现滚动轴承工艺设计自动化，提高滚动轴承的生产效率。

本发明进一步设置为：所述轴承工艺设计还包括人工干涉模块，所述人工干涉模块可通过人工交互对步骤S7、S8、S9和S10进行干涉。

通过采用上述技术方案，通过人工干涉能对加工方案、加工设备选取、加工工装选取以及加工参数进行人为干预，从而方便临时制造不在数据库内的定制轴承。

本发明进一步设置为：所述热处理依次包括加热、淬火和回火，其中回火包括如下步骤：A1将环材运输到洗涤和漂洗区，在其中用相应的表面活性剂除去油并用水漂洗；A2将材料转移到回火炉中进行回火操作,加热条件和奥氏体转化条件在系统可控范围内调整至接近油浴淬火的条件；A3将环材转移到空气环境下的盐浴中进行淬火处理，并控制淬火温度高于Ms；A4将环材转移至两个连续的、热水浴的浸润池，对材料进行洗涤，以求完全去除残余盐分；A5在室温下将环材用清水冲洗，并通过吹入热空气的方式进行干燥。

通过采用上述技术方案，淬火后，奥氏体转变为马氏体，此时钢的内部结构相对复杂，存在未完全转化的残存奥氏体，盐浴淬火对钢材进行全硬化处理，巩固钢材的热稳定性，以保证滚动轴承噪音、磨损及生热效果相比普通铸铁轴承都有相应的降低，并具有满足稳定高速旋转的优异性。

本发明进一步设置为：所述滚动轴承的表面强化采用多种复合强化工艺，依次包括如下步骤：超声喷丸强化、超声滚压强化和喷涂表面涂层。

通过采用上述技术方案，超声喷丸强化和超声滚压强化可以很好地避免由于静压力过大造成的轴承表面划伤，在引入残余压应力、细化晶粒的同时产生表面抛光的作用，配合喷涂表面涂层，可以进一步提高强化效果，解决单一强化过程中常见的由于作用力大、摩擦等原因造成滚动轴承表面产生弹性变形、表面粗糙度值增大等问题，实现更好的强化效果。

本发明进一步设置为：所述喷涂表面涂层包括如下步骤：B1在轴承表面通过等离子喷涂设备喷涂形成CrN涂层；B2在CrN涂层上喷涂形成MoS2-Ti层。

通过采用上述技术方案，CrN基体具有良好的粘附特性，在保持CrN基体良好的粘附特性基础上添加MoS2-Ti层对摩擦学性能有显著改善，能减少轴承表面的磨损，提高轴承的使用寿命。

本发明进一步设置为：所述步骤S7可通过CAD获取零件信息或通过人工干涉模块手工交互输入信息。

通过采用上述技术方案，创建数据库后，系统根据从CAD中获取的零件信息，自动创建零件的相应工艺设计任务，方便工艺人员一步一步地完成各项工艺的设计，且工艺人员可以看到各项计算的结果，也可以手动修改各项结果。

本发明进一步设置为：所述设备选用规则库和工装选用规则库均采用IF-THEN规则。

通过采用上述技术方案，使用与高级语言兼容的表达式，可以使用很多现有的表达式求值库来对知识库进行处理，从而降低了开发的工作量，也可以提高知识库的可读性。

综上所述，本发明具有以下有益效果：由于在滚动轴承的工艺设计中，查表的规则种类不多，参数的计算公式也不复杂，所以实现把参数计算的方法存储到数据库中并在使用时取出并进行计算的过程并不困难，滚动轴承的加工工艺方案种类不多，并且每种工艺方案的加工步骤都比较固定，一般变化的只是加工的参数，加工方案的选择是根据轴承的参数来进行的，因此可以把所有的加工方案和选用规则存储到数据库中，并在适当的时候根据规则来选取，设备的选取与加工方案的选用比较类似，很容易建立加工设备的设备选用规则库，工装的选用是根据加工方案以及轴承参数来确定的，所以可以建立工装的选用规则库调取工装，对于工艺卡片的绘制，滚动轴承的工艺卡片种类不多，并且每类卡片的形式比较固定，所以可以为每类卡片制作一个模板，保存到模板库中，然后在绘制的时候把工艺信息填到模板中相应的地方就可以得到完整的工艺卡片，综上所述，可以通过建立数据库的方法，把滚动轴承的工艺设计过程信息化，配合适当的公式计算模块、规则解析模块和流程控制模块，即可实现滚动轴承工艺设计自动化，提高滚动轴承的生产效率。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图；

图2为本发明中轴承工艺设计的系统原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。

滚动轴承生产工艺，如图1所示，包括钢材热锻、球化处理、喷砂处理、冷轧处理、轴承工艺设计、车工、热处理、硬砂轮处理、超精加工、表面强化和装配。

如图1和图2所示，轴承工艺设计包括数据库、公式计算模块、模板处理模块、规则解析模块、人工干涉模块和流程控制模块，数据库包括公式库、设备选用规则库、工装选用规则库和模板库，设备选用规则库和工装选用规则库均采用IF-THEN规则，其工艺步骤包括：S1建立数据库；S2将工艺参数存入公式库；S3将加工方案和选用规则存入数据库；S4建立选用加工设备的设备选用规则库；S5根据加工方案和工艺参数建立工装选用的工装选用规则库；S6制作工艺卡片模板并存入模板库；S7通过公式计算模块计算工艺参数、选取加工方案，并将结果数据存入数据库，且此步骤可通过CAD获取零件信息或通过人工干涉模块手工交互输入信息；S8模板处理模块通过结果数据制作工艺卡片并存入数据库；S9规则解析模块通过结果数据选用加工设备和工装；S10通过流程控制模块完成后续步骤的自动化生产；人工干涉模块可通过人工交互对步骤S7、S8、S9和S10进行干涉，此系统框架的支撑层为数据库，系统层包括公式计算模块、规则解析模块、模板处理模块和流程控制模块，应用层包括系统管理模块、输入输出接口、车磨工装设计、车磨工艺设计、热处理工艺、材料额定工艺，使用层为用户即工艺操作人员。

如图1所示，热处理依次包括加热、淬火和回火，其中回火包括如下步骤：A1将环材运输到洗涤和漂洗区，在其中用相应的表面活性剂除去油并用水漂洗；A2将材料转移到回火炉中进行回火操作,加热条件和奥氏体转化条件在系统可控范围内调整至接近油浴淬火的条件；A3将环材转移到空气环境下的盐浴中进行淬火处理，并控制淬火温度高于Ms，其中Ms指的是马氏体转变的起始温度,是奥氏体和马氏体两相自由能之差达到相变所需的最小驱动力(临界驱动力)时的温度；A4将环材转移至两个连续的、热水浴的浸润池，对材料进行洗涤，以求完全去除残余盐分；A5在室温下将环材用清水冲洗，并通过吹入热空气的方式进行干燥

如图1所示，滚动轴承的表面强化采用多种复合强化工艺，依次包括如下步骤：超声喷丸强化、超声滚压强化和喷涂表面涂层，喷涂表面涂层包括如下步骤：B1在轴承表面通过等离子喷涂设备喷涂形成CrN涂层；B2在CrN涂层上喷涂形成MoS2-Ti层。

工作原理：由于在滚动轴承的工艺设计中，查表的规则种类不多，参数的计算公式也不复杂，所以实现把参数计算的方法存储到数据库中并在使用时取出并进行计算的过程并不困难，滚动轴承的加工工艺方案种类不多，并且每种工艺方案的加工步骤都比较固定，一般变化的只是加工的参数，加工方案的选择是根据轴承的参数来进行的，因此可以把所有的加工方案和选用规则存储到数据库中，并在适当的时候根据规则来选取，设备的选取与加工方案的选用比较类似，很容易建立加工设备的设备选用规则库，工装的选用是根据加工方案以及轴承参数来确定的，所以可以建立工装的选用规则库调取工装，设备选用规则库和工装选用规则库均采用IF-THEN规则，使用与高级语言兼容的表达式，可以使用很多现有的表达式求值库来对知识库进行处理，从而降低了开发的工作量，也可以提高知识库的可读性，对于工艺卡片的绘制，滚动轴承的工艺卡片种类不多，并且每类卡片的形式比较固定，所以可以为每类卡片制作一个模板，保存到模板库中，然后在绘制的时候把工艺信息填到模板中相应的地方就可以得到完整的工艺卡片，综上，可以通过建立数据库的方法，把滚动轴承的工艺设计过程信息化，创建数据库后，系统根据从CAD中获取的零件信息，自动创建零件的相应工艺设计任务，方便工艺人员一步一步地完成各项工艺的设计，且工艺人员可以看到各项计算的结果，也可以手动修改各项结果，配合适当的公式计算模块、规则解析模块和流程控制模块，从而能实现轴承工艺参数计算、工艺方案制定、设备选取、工装的选用和工艺卡片的绘制，即实现滚动轴承工艺设计自动化，提高滚动轴承的生产效率，通过人工干涉能对加工方案、加工设备选取、加工工装选取以及加工参数进行人为干预，从而方便临时制造不在数据库内的定制轴承。

热处理时，淬火后，奥氏体转变为马氏体，此时钢的内部结构相对复杂，存在未完全转化的残存奥氏体，通过采用上述热处理方式，使得盐浴淬火对钢材进行全硬化处理，巩固钢材的热稳定性，以保证滚动轴承噪音、磨损及生热效果相比普通铸铁轴承都有相应的降低，并具有满足稳定高速旋转的优异性。

超声喷丸强化和超声滚压强化可以很好地避免由于静压力过大造成的轴承表面划伤，在引入残余压应力、细化晶粒的同时产生表面抛光的作用，CrN基体具有良好的粘附特性，在保持CrN基体良好的粘附特性基础上添加MoS2-Ti层对摩擦学性能有显著改善，能减少轴承表面的磨损，提高轴承的使用寿命，超声喷丸强化和超声滚压强化配合喷涂表面涂层，可以进一步提高强化效果，解决单一强化过程中常见的由于作用力大、摩擦等原因造成滚动轴承表面产生弹性变形、表面粗糙度值增大等问题，实现更好的强化效果。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种滚动轴承生产工艺，其特征在于：包括钢材热锻、球化处理、喷砂处理、冷轧处理、轴承工艺设计、车工、热处理、硬砂轮处理、超精加工、表面强化和装配，所述轴承工艺设计包括数据库、公式计算模块、模板处理模块、规则解析模块和流程控制模块，数据库包括公式库、设备选用规则库、工装选用规则库和模板库，其工艺步骤包括：S1建立数据库；S2将工艺参数存入公式库；S3将加工方案和选用规则存入数据库；S4建立选用加工设备的设备选用规则库；S5根据加工方案和工艺参数建立工装选用的工装选用规则库；S6制作工艺卡片模板并存入模板库；S7通过公式计算模块计算工艺参数、选取加工方案，并将结果数据存入数据库；S8模板处理模块通过结果数据制作工艺卡片并存入数据库；S9规则解析模块通过结果数据选用加工设备和工装；S10通过流程控制模块完成后续步骤的自动化生产。

2.根据权利要求1所述的滚动轴承生产工艺，其特征在于：所述轴承工艺设计还包括人工干涉模块，所述人工干涉模块可通过人工交互对步骤S7、S8、S9和S10进行干涉。

3.根据权利要求1所述的滚动轴承生产工艺，其特征在于：所述热处理依次包括加热、淬火和回火，其中回火包括如下步骤：A1将环材运输到洗涤和漂洗区，在其中用相应的表面活性剂除去油并用水漂洗；A2将材料转移到回火炉中进行回火操作,加热条件和奥氏体转化条件在系统可控范围内调整至接近油浴淬火的条件；A3将环材转移到空气环境下的盐浴中进行淬火处理，并控制淬火温度高于Ms；A4将环材转移至两个连续的、热水浴的浸润池，对材料进行洗涤，以求完全去除残余盐分；A5在室温下将环材用清水冲洗，并通过吹入热空气的方式进行干燥。

4.根据权利要求1所述的滚动轴承生产工艺，其特征在于：所述滚动轴承的表面强化采用多种复合强化工艺，依次包括如下步骤：超声喷丸强化、超声滚压强化和喷涂表面涂层。

5.根据权利要求4所述的滚动轴承生产工艺，其特征在于：所述喷涂表面涂层包括如下步骤：B1在轴承表面通过等离子喷涂设备喷涂形成CrN涂层；B2在CrN涂层上喷涂形成MoS2-Ti层。

6.根据权利要求5所述的滚动轴承生产工艺，其特征在于：所述步骤S7可通过CAD获取零件信息或通过人工干涉模块手工交互输入信息。

7.根据权利要求1所述的滚动轴承生产工艺，其特征在于：所述设备选用规则库和工装选用规则库均采用IF-THEN规则。

Images