CN115921572B - 一种异形滚子钢带的无切削精密成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种异形滚子钢带的无切削精密成型方法，它在CN202111237846.3的基础上，对其连续拉拔加工轴承滚子钢丝的方法进行改进，异形滚子钢带的成型包括辊轧拉头的墎压、异形初坯料的轧制、异形粗坯复合成型、过渡坯料的拉拨、异型滚子钢带的精密拉拨，对每道成型步骤都提出了具体的要求，并提供了专用的成型模具，这些模具都是针对异形滚子钢带成型的关键装备，这些专用的成型模具采用分段分步分块组合的成型方案，采用该成型方法和对应的专用成型模具才能批量生产高精度的单向转动轴承异形滚子钢带，既能满足其强度、显微组织的要求，又能实现无切削连续高精度低成本加工，保证异形滚子钢带的加工精度。

Description

一种异形滚子钢带的无切削精密成型方法

技术领域

本发明涉及金属加工技术领域，尤其是一种单向转动轴承滚子钢带的加工技术。

背景技术

随着机器人、精密机床等各类现代机械装备的快速发展，高精度的单向转动轴承的需求量越来越大，技术要求也越来越高，众所周知，单向转动轴承中异形滚子的精度要求直接影响到单向转轴承的运转精度。

单向转动轴承中异形滚子的截面为非规则形状，如图1所示，这种单向转动轴承的异形滚子的左侧面11、右侧面12；上侧面13和下侧面14都是不规则的曲面，异形滚子的尺寸精度和表面质量的要求非常高，尺寸公差要求±0.01mm，表面粗糙度≤Ra1.6，脱碳层要求为零脱碳，表面缺陷深度要求小于0.05mm。

单向转动轴承的异形滚子的材质与滚珠轴承和球形滚动轴承的滚球或滚柱、滚针的材质相同，都是GCr15、100Cr6、SUJ2、ANSI E52100或者等效牌号的钢材，其主要化学成分范围：C：0.90～1.10%，Si：0.15～0.35%，Mn：0.25～0.45%，Cr：1.30～1.65%，P：≤0.025%，S：≤0.025%。

目前，单向转动轴承的异形滚子只能单件生产，采用煅造、金属切除和热处理相结合的方案，虽然能制造出这类产品，但生产效率很低，产品质量稳定性差，不适应大批量、低成本的生产要求。

因此，申请人发明了一种单向转动轴承异形滚子钢带的无切削精密成型方法，能满足批量工业化生产需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种异形滚子钢带的无切削精密成型方法，采用该成型方法能大批量低成本地生产高精度的单向转动轴承异形滚子钢带，既能满足其强度、显微组织的要求，又能实现无切削连续加工，能显著提高单向转动轴承异形滚子钢带的生产效率，保证产品的质量要求。

本发明采用的技术方案如下：

一种异形滚子钢带的无切削精密成型方法，包括如下步骤：

步骤1：热轧原料

按照待加工异形滚子钢带的截面面积选择圆形截面钢盘条，钢盘条的截面面积与待加工异形滚子钢带的截面面积之比为损耗比，组织要求为均匀的索氏体，晶粒度8级或以上，无全脱碳层；

步骤2：酸洗

在全自动酸洗线上进行，将热轧原料浸入40～50℃、浓度120～200g/L的盐酸溶液中处理30～60min，除去表面的氧化物质；然后高压水冲洗掉附着在材料表面的酸液；用0.5～2%的NaOH溶液中和30～60S；最后在100～150℃的条件下烘干，去除原料盘条的氧化皮；

步骤3：球化退火

使用罩式退火炉，充入纯氮气进行保护，加热至790±10℃，保温4～6h，然后控制冷却至500℃以下出炉，显微组织达2～4级（GB/T18254：2016），硬度≤90HRB，脱碳层≤0.02mm；

步骤4：辊轧拉头的墎压加工

用墩头机对步骤3获得圆钢的始拉端进行墩压加工，按异型滚子的左右侧面曲面形状进行墩压形成辊轧拉头，辊轧拉头的左右单面余量为1.2~1.5毫米；

步骤5：异形初坯的左右面轧制加工

将辊轧拉头插入用左右双辊轮滚动轧制模具进行左右侧面的侧压滚动扎制，得到异形初坯，异形初坯的左右曲面各留余量0.4~0.8亳米；

步骤6：异形粗坯复合成型加工

将步骤5轧制的异形初坯用左右拉拨上下双辊扎制复合成型模具进行复合成型加工得异形粗坯，异形粗坯的各面余量留0.2~0.6毫米；

步骤7：过渡坯料加工

将步骤6获得异形粗坯用分体组合式侧压拉拨成型模具进行拉拨成型加工，得到异形过渡坯料，异形过渡坯料各面留余量0.1~0.2毫米；

步骤8：再结晶退火处理

步骤7得到的异形过渡坯料用罩式退火炉，充入纯氮气进行保护，加热至680±10℃，保温4～6h，然后随炉冷却至300℃以下出炉，消除冷轧加工应力，重组破碎的晶粒，降低钢丝的硬度，硬度≤94HRB，无脱碳层；

步骤9：表面涂层加工

在全自动酸洗线上进行，将钢丝浸入40～50℃浓度120～200g/L的盐酸溶液中处理15～30min；高压水冲洗掉表面残留的酸液；在75～85℃的磷化液中浸泡15～30min；用0.5～2%的NaOH溶液中和30～60S；在75～85℃的皂化液浸泡1～3min；最后在100～150℃的条件下烘干；

步骤10：异型滚子钢带的精密成型加工

将步骤9获得的异形过渡坯料用分体组合式侧压拉拨成型模具进行精密冷拉拨成型加工，将异形过渡坯料穿过分体组合式侧压拉拨成型模具的成型孔中进行连续精密拉拔，减面率为单面控制在0.1~0.2毫米，拉拔速度2～3m/S，硬度为200～300HV，型线吻合性≤0.015mm，表面粗糙度≤Ra1.6；

步骤11：矫直切断加工

将步骤10获得的成品异形滚子钢带进行矫直，定长度切断；

步骤12：包装

使用编织带进行缠绕包装，平放于木箱内储存或运输。

进一步，在所述异形滚子钢带的无切削精密成型方法，所述左右双辊滚动轧制模具，包括左滚动成型辊轮和右滚动成型辊轮，在左滚动成型辊轮和右滚动成型辊轮中至少有一个可以左右移动，左滚动成型辊轮和右滚动成型辊轮的表面形状与待加工的异形滚子钢带的左右侧面的形状相对应，在初始扎制时先将左滚动成型辊轮向左侧退移，让辊扎拉头进入左滚动成型辊轮和右滚动成型辊轮之间，然后通过侧压驱动机构将左滚动成型辊轮和右滚动成型辊轮之间间距逐渐移到预定位置，确保异形初坯的左右单面的余量控制在0.4~0.8毫米。

进一步，在所述异形滚子钢带的无切削精密成型方法中，所述左右拉拨上下双辊扎制复合成型模具，包括左侧面拉拨成型模块、右侧面拉拨成型模块、上滚动成型辊轮和下滚动成型辊轮，在右侧面拉拨成型模块、左侧面拉拨成型模块中至少有一个位置是可左右移动的，右侧面拉拨成型模块、左侧面拉拨成型模块的拉拨成型面与待加工的异形滚子钢带的左右侧面的形状相对应；

在上滚动成型辊轮和下滚动成型辊轮中至少有一个位置是可上下移动的，上滚动成型辊轮和下滚动成型辊轮的表面形状与待加工的异形滚子钢带的上侧面和下侧面的形状相对应，在初始加工时先将左右拉拨上下双辊扎制复合成型模具的成型空腔放大，使异形初坯插入成型腔中，然后分别使移动拉拨成型块和移动的转动成型辊轮侧面施压移动至预定工位，就能获得异形粗坯，确保异形粗坯的各侧面的单面余量控制在0.2~0.6毫米。

进一步，在所述异形滚子钢带的无切削精密成型方法中，所述分体组合式侧压拉拨成型模具，包括刚性龙门座、顶部成型模头、左侧成型模头、右侧成型模头和底部成型模头，在顶部成型模头、左侧成型模头、右侧成型模头和底部成型模头中至少有一个是固定成型模头，其它成型模头是移动式模头结构，刚性龙门座固定在拉丝机的机座上，所述固定成型模头直接固定在刚性龙门座的内侧上，所述移动式模头结构包括侧面模头和压力推进部件，侧面模头与压力推进部件中的推动件固定连接，顶部成型模头、左侧成型模头、右侧成型模头和底部成型模头的成型面的形状与异形滚子对应面的形状相对应，且入口端与出口端之间存有坡度，坡度斜角1~3度，入口大出口小。

更进一步，在所述异形滚子钢带的无切削精密成型方法中，在所述分体组合式侧压拉拨成型模具中，在顶部成型模头、左侧成型模头、右侧成型模头和底部成型模头中仅有一个固定成型模头。

更进一步，在所述异形滚子钢带的无切削精密成型方法中，所述顶部成型模头为固定模头，顶部成型模头固定在刚性龙门座的顶板的下端面上，左侧成型模头、右侧成型模头和底部成型模头都是移动式模头结构，其中，左侧成型模头由左侧成型模块、活塞杆和液压油缸组成，液压油缸固定在刚性龙门座或拉丝机的机座上，活塞杆的外露端与左侧成型模块固定连接，右侧成型模头和底部成型模头的组成结构与左侧成型模头相同，只是对应的成型模块的成型曲面不同。

更进一步，在所述异形滚子钢带的无切削精密成型方法中，在所述分体组合式侧压拉拨成型模具中，在顶部成型模头、左侧成型模头、右侧成型模头和底部成型模头中有二个固定成型模头。

更进一步，在所述异形滚子钢带的无切削精密成型方法中，顶部成型模头和右侧成型模头为固定成型模头，或者顶部成型模头和左侧成型模头为固定成型模头。

更进一步，在所述异形滚子钢带的无切削精密成型方法中，在所述分体组合式侧压拉拨成型模具中，底部成型模头和右侧成型模头为固定成型模头，或者底部成型模头和左侧成型模头为固定成型模头。

更进一步，在所述异形滚子钢带的无切削精密成型方法中，在所述分体组合式侧压拉拨成型模具中，在顶部成型模头、左侧成型模头、右侧成型模头和底部成型模头中，相邻之间的配合面为斜面，在相邻二个成型模头之间的配合面之间沿拉制方向设有滑动咬合结构，所述滑动咬合结构为：在一块成型模头的配合面上设有凸体咬合条，在另一块成型模头的配合面上设有与凸体咬合条截面形状相对应有凹形滑槽，凸体咬合条截面形状为矩形、梯形、V形、圆弧形中的一种。

本发明是针对生产单向转动轴承中异形滚子钢带的特定截面形状而设计的方案，本方案中热轧原料选取-酸洗-球化退火-表面涂层，精密拉制前的再结晶退火处理-再结晶退火处理步骤要求均与申请人在先专利CN202111237846.3（一种高强度轴承钢丝的生产工艺）中的方案相同，对连续拉拔完成对异形滚子钢带的成型加工方法进行改进，实现对异形滚子钢带的分段成型加工，异形滚子钢带的成型分成五个步骤，即辊轧拉头墎压加工—异形坯料左右面轧制加工—异形粗坯复合成型加工—过渡坯料加工—异型滚子钢带的精密成型加工，并对每道成型步骤都提出了具体的要求，在不同的成型步骤中都提供了专用的成型模具，这些模具都是针对异形滚子成型的关键装备，采用了不相同的分步加工成型模具，没有这些专用的成型模具就不可能加工出符合设计要求的单向转动轴承的异形滚子钢带，步骤4是对辊轧拉头的墎压加工：先使用墩头机对步骤3获得圆钢的始拉端进行墩压加工，按异形滚子钢带的左右侧面曲面形状进行墩压形成辊轧拉头，辊轧拉头的左右单面余量为1.2~1.5毫米；

步骤5是对异形初坯的左右面的轧制加工：将辊轧拉头插入左右双辊轮滚动轧制模具进行左右侧面的侧压辊动扎制，所得异形初坯的左右曲面各留余量0.4~0.8亳米；

步骤6是异形粗坯的复合成型加工：将步骤5轧制的异形初坯钢带进入左右拉拨上下双辊扎制复合成型模具进行复合成型加工，得到异形粗坯，异形粗坯各面余量留0.2~0.6毫米；

步骤7是对异形过渡坯料的加工：将步骤6获得异形粗坯用分体组合式侧压拉拨成型模具进行半精拉拨成型加工得到异形过渡坯料，各面留余量0.1~0.2毫米；

步骤10是对异型滚子钢带的精密成型加工：采用分体组合式侧压拉拨成型模具组对异形过渡坯料进行精密冷拉拨成型加工，在拉丝机上安装至少一组分体组合式侧压拉拨成型模具，将异形过渡坯料穿过侧压拉拨成型模具的成型腔中进行连续精密拉拔，所得异形滚子钢带的横截面形状精度和表面粗糙度都达到成品设计要求，本工序总的减面率为单面控制在0.1~0.2毫米，拉拔速度2～3m/S，硬度为200～300HV，型线吻合性≤0.015mm，尺寸公差要求±0.01mm，表面粗糙度≤Ra1.6，脱碳层要求为零脱碳，表面缺陷深度要求小于0.05mm。

本发明的方案取代了煅造、金属切除和热处理相结合的加工成型方案，实现了高效无切削地生产单向转动轴承异形滚子钢带，采用分段分步成型方案，三种不同结构的成型模具都是对异形滚子钢带的四个异形曲面进行分别成型加工的组合方案，模具结构设计合理，制造方便，综合成本大幅度降低，加工、维护方便，且产品质量稳定，批量生产低成本低。

附图说明

图1为异形滚子钢带的截面形状结构示意图；

图2为辊轧拉头的结构示意图，图中，I为原料钢盘条的截面面积；

图3为左右双辊轮滚动轧模具的结构示意图；

图中F1指向是右滚动成型辊轮施力移动的方向；

图4为左右拉拨上下双辊扎制复合成型模具的结构示意图；

图中F2指向是上滚动成型辊轮施力移动的方向；F3指向是左侧面拉拨成型模块施力移动的方向；

图5为分体组合式侧压拉拨成型模具的结构示意图；

图6为顶部成型模头、左侧成型模头、右侧成型模头和底部成型模头处于拉拨状态时的位置示意图；

图7为图6中A-A位置剖视结构的一种示意图（V形咬合结构）；

图8为图6中A-A位置剖视结构的一种示意图（梯形咬合结构）；

图9为图6中A-A位置剖视结构的一种示意图（半圆形咬合结构）；

图中，1-异形滚子钢带；11-左侧面；12-右侧面；13-上侧面；14-下侧面；2-辊轧拉头；21-拉头左侧面；22-拉头右侧面；23-拉头上侧面；24-拉头下侧面；3-异形初坯；4-异形粗坯；5-异形过渡坯料；6-机座；51-左滚动成型辊轮；52-右滚动成型辊轮；53-后座体；54-前座体；55-左右导向滑槽；61-左侧面拉拨成型模块；62-右侧面拉拨成型模块；63-上滚动成型辊轮：64-下滚动成型辊轮； 65-左座体；66-右座体；67-上下导向滑槽；71-刚性龙门座；72-顶部成型模头；73-左侧成型模头；74-右侧成型模头；75-底部成型模头；76-凸体咬合条；77-凹形滑槽；731-左侧成型模块；732-活塞杆；733-液压油缸。

具体实施方式

下面结合附图举例说明本发明的具体实施方式：

实施例1：单向转动轴承异形滚子钢带的无切削精密成型方法，其成型流程包括在如下步骤：

步骤1：热轧原料：圆形截面盘条，要求为均匀的索氏体组织，晶粒度8级或以上，无全脱碳层；

步骤2：酸洗：在全自动酸洗线上进行，将热轧原料浸入40～50℃、浓度120～200g/L的盐酸溶液中处理30～60min，除去表面的氧化物质；然后高压水冲洗掉附着在材料表面的酸液；用0.5～2%的NaOH溶液中和30～60S；最后在100～150℃的条件下烘干，本工序的目的是为了充分去除原料盘条的氧化皮；

步骤3：球化退火：使用罩式退火炉，充入纯氮气进行保护，加热至790±10℃，保温4～6h，然后控制冷却至500℃以下出炉，本工序的目的是为了获得良好的显微组织和表面质量，以利于后续冷轧大变形加工，要求显微组织2～4级（GB/T18254：2016），硬度≤90HRB，脱碳层≤0.02mm；

步骤4：辊轧拉头的墎压加工，如图2所示；先使用墩头机对步骤3获得圆钢的始拉端进行墩压加工，按异型滚子的左右侧面曲面形状进行墩压，形成辊轧拉头2，辊轧拉头2的左右单面余量为1.2~1.5毫米，在图2中，I为原料钢盘条的截面面积，1为异形滚子钢带；2为辊轧拉头，21为拉头左侧面；22为拉头右侧面；23为拉头上侧面；24为拉头下侧面；

步骤5：异形初坯料的侧面滚压轧制加工，如图3所示；将辊轧拉头2插入左右双辊轮滚动轧制模具的成型腔中进行侧压滚动扎制所得异形初坯3，在初始扎制时先将左滚动成型辊轮51和右滚动成型辊轮52之间拉开间距，让辊轧拉头2进入左滚动成型辊轮51和右滚动成型辊轮52之间，然后通过侧压驱动机构将左滚动成型辊轮51和右滚动成型辊轮52之间距离缩小到预定位置进行正常滚压扎制，形成异形初坯3，确保异形初坯3的左右单面的余量控制在0.4~0.8毫米；在图3中，左滚动成型辊轮51是固定滚轮，右滚动成型辊轮52为移动滚轮，F1所示方向是指右滚动成型辊轮52向左侧施压移动的方向；

步骤6：异形粗坯复合成型加工，如图4所示；经步骤5轧制的异形初坯3用左右拉拨上下双辊扎制复合成型模具进行复合成型加工，在初始加工时先将左右拉拨上下双辊扎制复合成型模具的成型腔移动放大，使异形初坯3插入成型腔中，然后分别移动拉拨成型块和成型辊轮进行侧面施压移动至预定位置进行异形粗坯的复合加工，得到异形粗坯4，确保异形粗坯4的各侧面的单面余量控制在0.2~0.6毫米；在如图4中，左侧面拉拨成型模块61的位置是移动的，右侧面拉拨成型模块62的位置是固定的，上滚动成型辊轮63的位置是移动的，下滚动成型辊轮64的位置是固定的，F2指向是上滚动成型辊轮施力移动的方向；F3指向是左侧面拉拨成型模块施力移动的方向；

步骤7：过渡坯料加工，如图5所示；将步骤6获得异形粗坯4用分体组合式侧压拉拨成型模具进行拉拨成型加工，得到异形过渡坯料5，各面留余量0.1~0.2毫米；在图5中，顶部成型模头72是固定成型模头，左侧成型模头73、右侧成型模头74和底部成型模头75都是移动式模头结构，刚性龙门座71固定在拉丝机的机座6上，所述顶部成型模头72直接固定在刚性龙门座71的内顶面上，所有移动式模头结构都与左侧成型模头73结构相同，包括侧面模头和侧压推进部件，侧面模头与侧压推进部件中的推动件固定连接，顶部成型模头72、左侧成型模头73、右侧成型模头74和底部成型模头75的成型面的形状与异形滚子钢带1对应面的形状相对应，且入口端与出口端之间存有坡度，坡度斜角1~3度，入口大出口小；

步骤8：再结晶退火处理：使用罩式退火炉，充入纯氮气进行保护，加热至680±10℃，保温4～6h，然后随炉冷却至300℃以下出炉，硬度≤94HRB，无脱碳层，本工序是为了消除冷轧加工应力，重组破碎的晶粒，降低钢丝的硬度；

步骤9：表面涂层加工：在全自动酸洗线上进行，将钢丝浸入40～50℃、浓度120～200g/L的盐酸溶液中处理15～30min；高压水冲洗掉表面残留的酸液；在75～85℃的磷化液中浸泡15～30min；用0.5～2%的NaOH溶液中和30～60S；在75～85℃的皂化液浸泡1～3min；最后在100～150℃的条件下烘干，本工序是为了在钢丝表面生产一层磷化膜，以作为后续模拉的润滑，同时也能达到防锈的效果；

步骤10：异型滚子钢带的精密成型加工，如图5所示；采用分体组合式侧压拉拨成型模具组进行精密冷拉拨成型加工，在拉丝机上安装至少一组分体组合式侧压拉拨成型模具，将步骤9获得的异形粗坯4穿过分体组合式侧压拉拨成型模具的成型孔中进行连续精密拉拔，所得异形滚子钢带1的横截面形状和表面粗糙度满足成品设计的要求，为了控制最终成品的硬度，本工序总的减面率为单面控制在0.1~0.2毫米，拉拔速度2～3m/S，硬度为200～300HV，型线吻合性≤0.015mm，表面粗糙度≤Ra1.6；

步骤11：矫直切断加工：将拉拔为成品异形滚子钢带1矫直，镰刀弯≤2mm/m，定长切断；

步骤12：包装：使用编织带进行缠绕包装，平放于木箱内储存或运输。

在本例中，步骤5中所述的左右双辊轮滚动轧制模具，包括左滚动成型辊轮51和右滚动成型辊轮52，其中，右滚动成型辊轮52的位置固定，左滚动成型辊轮51的位置可左右移动，左滚动成型辊轮51和右滚动成型辊轮52的表面形状与待加工的异形滚子钢带1的左右侧面的形状相对应，在初始扎制时先将左滚动成型辊轮51向左侧退移，让辊扎拉头2进入左滚动成型辊轮51和右滚动成型辊轮52之间，然后通过侧压驱动机构将左滚动成型辊轮51逐渐向右滚动成型辊轮52移动，移到预定位置为止，确保异形初坯3的左右单面的余量控制在0.4~0.8毫米；

步骤6中所述的左右拉拨上下双辊扎制复合成型模具，如图4所示，包括左侧面拉拨成型模块61、右侧面拉拨成型模块62、上滚动成型辊轮63、下滚动成型辊轮64、左座体65、右座体66和上下导向滑槽67，右侧面拉拨成型模块62的位置固定，左侧面拉拨成型模块61的位置可左右移动，左侧面拉拨成型模块61、右侧面拉拨成型模块62的拉拨成型面与待加工的异形滚子钢带1的左右侧面的形状相对应；下滚动成型辊轮64的位置固定，上滚动成型辊轮63的位置可沿上下导向滑槽67上下移动，上转动成型辊轮63和下转动成型辊轮64的表面形状与待加工的异形滚子钢带1的上侧面13和下侧面14的形状相对应，在初始加工时先将左右拉拨上下双辊扎制复合成型模具的成型腔放大，使异形初坯3插入成型腔中，然后分别移动拉拨成型块和成型辊轮进行侧面施压移动至预定工位进行复合加工就能获得异形粗坯4，确保异形粗坯4的各侧面的单面余量控制在0.2~0.6毫米；

在所述异形滚子钢带的无切削精密成型方法的步骤7和步骤10中，所述的分体组合式侧压拉拨成型模具，包括刚性龙门座71、顶部成型模头72、左侧成型模头73、右侧成型模头74和底部成型模头75，在顶部成型模头72、左侧成型模头73、右侧成型模头74和底部成型模头75中至少有一个是固定成型模头，其它成型模头都是移动式模头结构，刚性龙门座71固定在拉丝机的机座6上，所述固定成型模头直接固定在刚性龙门座71的内侧上，所述移动式模头结构包括侧面模头和侧压推进部件，侧面模头与侧压推进部件中的推动件固定连接，顶部成型模头72、左侧成型模头73、右侧成型模头74和底部成型模头75的成型面的形状与异形滚子钢带1对应面的形状相对应，且入口端与出口端之间存有坡度，坡度斜角1~3度，入口大出口小。

在本例中，所述分体组合式侧压拉拨成型模具中，如图5~图9所示，顶部成型模头72为固定模头，顶部成型模头72固定在刚性龙门座71的顶板的下端面上，左侧成型模头73、右侧成型模头74和底部成型模头75都是移动式模头结构，其中，左侧成型模头73由左侧成型模块731、活塞杆732和液压油缸733组成，液压油缸733固定在刚性龙门座71或拉丝机的机座6上，活塞杆732的外露端与左侧成型模块731固定连接，右侧成型模头74和底部成型模头75的组成结构与左侧成型模头73相同，只是对应的成型模块的成型曲面不同。在左侧成型模头73、右侧成型模头74和底部成型模头75中，相邻二个成型模头之间的配合面均为45度的斜面，在相邻二个成型模头之间的配合面之间沿拉制方向设有滑动咬合结构，所述滑动咬合结构为：在一块成型模头的配合面上设有凸体咬合条76，在另一块成型模头的配合面上设有与凸体咬合条76截面形状相对应有凹形滑槽77，凸体咬合条76截面形状为矩形、梯形、V形、圆弧形中的一种，优选V形。

这样的配合面能保证四个成型模头在压合到终止位置时形成一个整体结构的拉拨模芯，保证各个成型模头之间各配合侧面受力的均匀性并咬合成一体，稳定形成精准的成型模腔，从而能消除各成型模头之间作用力，提高待加工的异形滚子钢带的尺寸精度、形位精度和表面质量。

实施例2：与实施例1不同之处在于：在所述分体组合式侧压拉拨成型模具中，在顶部成型模头72、左侧成型模头73、右侧成型模头74和底部成型模头75中有二个固定成型模头，在所述分体组合式侧压拉拨成型模具中，顶部成型模头72和右侧成型模头74为固定成型模头，或者顶部成型模头72和左侧成型模头73为固定成型模头；或者底部成型模头75和右侧成型模头74为固定成型模头，或者底部成型模头75和左侧成型模头73为固定成型模头。

本发明是针对单向转动轴承中异形滚子钢带的特定截面形状而设计的特有加工方法，本方法中的热轧原料选取-酸洗-球化退火-表面涂层及精密拉制前的再结晶退火处理-再结晶退火处理步骤在申请人在先专利CN202111237846.3（一种高强度轴承钢丝的生产工艺）中都有详细记载，本方法中的对应步骤做法和要求与之相同，不同之处是对其中的轴承滚子钢丝连续拉拔成型加工进行了改进，实现了对异形滚子钢带的成型加工，异形滚子钢带的成型分成五个步骤，辊轧拉头墎压加工—异形坯料左右面轧制加工—异形粗坯复合成型加工—过渡坯料加工—异型滚子钢带的精密成型加工，并对每道成型步骤都提出了具体的要求，在不同的成型步骤中都提供了专用的成型模具，这些模具都是针对异形滚子成型的关键装备，没有这些专用的成型模具就不可能加工出符合设计要求的单向转动轴承的异形滚子钢带。

本发明的实施方式很多，步骤5、6、7和10所用的成型模具结构还有许多等功能的结构，在本发明中，原材料选定、热处理都与申请人在先发明专利CN202111237846.3相同，所不同之处在于异形滚子钢带的截面成型方法及不同步骤所使用的专用成型模具。

Claims (6)

1.一种异形滚子钢带的无切削精密成型方法，其特征是：包括如下步骤：

步骤1：热轧原料

按照待加工异形滚子钢带的截面面积选择圆形截面钢盘条，钢盘条的截面面积与待加工异形滚子钢带的截面面积之比为损耗比，组织要求为均匀的索氏体，晶粒度8级或以上，无全脱碳层；

步骤2：酸洗

在全自动酸洗线上进行，将热轧原料浸入40～50℃、浓度120～200g/L的盐酸溶液中处理30～60min，除去表面的氧化物质；然后高压水冲洗掉附着在材料表面的酸液；用0.5～2%的NaOH溶液中和30～60S；最后在100～150℃的条件下烘干，去除原料盘条的氧化皮；

步骤3：球化退火

使用罩式退火炉，充入纯氮气进行保护，加热至790±10℃，保温4～6h，然后控制冷却至500℃以下出炉，显微组织达2～4级（GB/T18254：2016），硬度≤90HRB，脱碳层≤0.02mm；

步骤4：辊轧拉头的墎压加工

用墩头机对步骤3获得圆钢的始拉端进行墩压加工，按异型滚子的左右侧面曲面形状进行墩压形成辊轧拉头（2），辊轧拉头（2）的左右单面余量为1.2~1.5毫米；

步骤5：异形初坯的左右面轧制加工

将辊轧拉头（2）插入用左右双辊轮滚动轧制模具进行左右侧面的侧压滚动扎制，得到异形初坯（3），异形初坯（3）的左右曲面各留余量0.4~0.8亳米，

所述左右双辊轮滚动轧制模具，包括左滚动成型辊轮（51）和右滚动成型辊轮（52），在左滚动成型辊轮（51）和右滚动成型辊轮（52）中至少有一个可以左右移动，左滚动成型辊轮（51）和右滚动成型辊轮（52）的表面形状与待加工的异形滚子钢带（1）的左右侧面的形状相对应，在初始扎制时先将左滚动成型辊轮（51）向左侧退移，让辊扎拉头（2）进入左滚动成型辊轮（51）和右滚动成型辊轮（52）之间，然后通过侧压驱动机构将左滚动成型辊轮（51）和右滚动成型辊轮（52）之间间距逐渐移到预定位置，确保异形初坯（3）的左右单面的余量控制在0.4~0.8毫米；

步骤6：异形粗坯复合成型加工

将步骤5轧制的异形初坯（3）用左右拉拨上下双辊轮扎制复合成型模具进行复合成型加工得异形粗坯（4），异形粗坯（4）的各面余量留0.2~0.6毫米，

所述左右拉拨上下双辊扎制复合成型模具，包括左侧面拉拨成型模块（61）、右侧面拉拨成型模块（62）、上滚动成型辊轮（63）和下滚动成型辊轮（64），在右侧面拉拨成型模块（62）、左侧面拉拨成型模块（61）中至少有一个位置是可左右移动的，右侧面拉拨成型模块（62）、左侧面拉拨成型模块（61）的拉拨成型面与待加工的异形滚子钢带（1）的左右侧面的形状相对应；在上滚动成型辊轮（63）和下滚动成型辊轮（64）中至少有一个位置是可上下移动的，上滚动成型辊轮（63）和下滚动成型辊轮（64）的表面形状与待加工的异形滚子钢带（1）的上侧面（13）和下侧面（14）的形状相对应，在初始加工时先将左右拉拨上下双辊扎制复合成型模具的成型空腔放大，使异形初坯（3）插入成型腔中，然后分别使移动拉拨成型块和移动的转动成型辊轮侧面施压移动至预定工位，就能获得异形粗坯（4），确保异形粗坯（4）的各侧面的单面余量控制在0.2~0.6毫米；

步骤7：过渡坯料加工

将步骤6获得异形粗坯（4）用分体组合式侧压拉拨成型模具进行拉拨成型加工，得到异形过渡坯料（5），异形过渡坯料（5）各面留余量0.1~0.2毫米，

所述分体组合式侧压拉拨成型模具，包括刚性龙门座（71）、顶部成型模头（72）、左侧成型模头（73）、右侧成型模头（74）和底部成型模头（75），在顶部成型模头（72）、左侧成型模头（73）、右侧成型模头（74）和底部成型模头（75）中至少有一个是固定成型模头，其它成型模头是移动式模头结构，刚性龙门座（71）固定在拉丝机的机座（6）上，所述固定成型模头直接固定在刚性龙门座（71）的内侧上，所述移动式模头结构包括侧面模头和压力推进部件，侧面模头与压力推进部件中的推动件固定连接，顶部成型模头（72）、左侧成型模头（73）、右侧成型模头（74）和底部成型模头（75）的成型面的形状与异形滚子对应面的形状相对应，且入口端与出口端之间存有坡度，坡度斜角1~3度，入口大出口小；在顶部成型模头（72）、左侧成型模头（73）、右侧成型模头（74）和底部成型模头（75）中，相邻之间的配合面为斜面，在相邻二个成型模头之间的配合面之间沿拉制方向设有滑动咬合结构，所述滑动咬合结构为：在一块成型模头的配合面上设有凸体咬合条（76），在另一块成型模头的配合面上设有与凸体咬合条（76）截面形状相对应有凹形滑槽（77），凸体咬合条（76）截面形状为矩形、梯形、V形、圆弧形中的一种；

步骤8：再结晶退火处理

步骤7得到的异形过渡坯料（5）用罩式退火炉，充入纯氮气进行保护，加热至680±10℃，保温4～6h，然后随炉冷却至300℃以下出炉，消除冷轧加工应力，重组破碎的晶粒，降低钢丝的硬度，硬度≤94HRB，无脱碳层；

步骤9：表面涂层加工

在全自动酸洗线上进行，将钢丝浸入40～50℃浓度120～200g/L的盐酸溶液中处理15～30min；高压水冲洗掉表面残留的酸液；在75～85℃的磷化液中浸泡15～30min；用0.5～2%的NaOH溶液中和30～60S；在75～85℃的皂化液浸泡1～3min；最后在100～150℃的条件下烘干；

步骤10：异型滚子钢带的精密成型加工

将步骤9获得的异形过渡坯料（5）用分体组合式侧压拉拨成型模具进行精密冷拉拨成型加工，将异形过渡坯料（5）穿过分体组合式侧压拉拨成型模具的成型孔中进行连续精密拉拔，减面率为单面控制在0.1~0.2毫米，拉拔速度2～3m/S，硬度为200～300HV，型线吻合性≤0.015mm，表面粗糙度≤Ra1.6；

步骤11：矫直切断加工

步骤10获得的成品异形滚子钢带（1）进行矫直，定长度切断；

步骤12：包装

使用编织带进行缠绕包装，平放于木箱内储存或运输。

2.根据权利要求1所述异形滚子钢带的无切削精密成型方法，其特征是：在所述分体组合式侧压拉拨成型模具中，在顶部成型模头（72）、左侧成型模头（73）、右侧成型模头（74）和底部成型模头（75）中仅有一个固定成型模头。

3.根据权利要求2所述异形滚子钢带的无切削精密成型方法，其特征是：所述顶部成型模头（72）为固定模头，顶部成型模头（72）固定在刚性龙门座（71）的顶板的下端面上，左侧成型模头（73）、右侧成型模头（74）和底部成型模头（75）都是移动式模头结构，其中，左侧成型模头（73）由左侧成型模块（731）、活塞杆（732）和液压油缸（733）组成，液压油缸（733）固定在刚性龙门座（71）或拉丝机的机座（6）上，活塞杆（732）的外露端与左侧成型模块（731）固定连接，右侧成型模头（74）和底部成型模头（75）的组成结构与左侧成型模头（73）相同，只是对应的成型模块的成型曲面不同。

4.根据权利要求1所述异形滚子钢带的无切削精密成型方法，其特征是：在所述分体组合式侧压拉拨成型模具中，在顶部成型模头（72）、左侧成型模头（73）、右侧成型模头（74）和底部成型模头（75）中有二个固定成型模头。

5.根据权利要求4所述异形滚子钢带的无切削精密成型方法，其特征是：顶部成型模头（72）和右侧成型模头（74）为固定成型模头，或者顶部成型模头（72）和左侧成型模头（73）为固定成型模头。

6.根据权利要求4所述异形滚子钢带的无切削精密成型方法，其特征是：在所述分体组合式侧压拉拨成型模具中，底部成型模头（75）和右侧成型模头（74）为固定成型模头，或者底部成型模头（75）和左侧成型模头（73）为固定成型模头。

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