CN1603645A - 轴承加工方法和轴承加工装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的沟道的加工方法和加工装置未利用轴承本身的弹性变形，而是通过将销针插入到已被插入于圆柱形轴承材料的内周中的圆柱形芯棒中，以便使圆柱形芯棒压在圆柱形轴承材料的内周表面上，从而将圆柱形芯棒的外周上的凹凸结构转印到圆柱形轴承材料的内周上。

Description

轴承加工方法和轴承加工装置
技术领域
本申请要求享有于2003年9月29日向日本专利局提交的日本优先权文献No.2003-337405的优先权，该文献通过引用结合于本文中。
本发明涉及一种用于支撑电动机等的转轴的轴承的加工方法和加工装置。
背景技术
首先参考附图来介绍传统的轴承加工方法和轴承加工装置。
图4A到4E显示了用于描述传统的轴承加工方法和轴承加工装置的剖视图，图5显示了在传统的轴承加工方法中使用的成形模具的侧视图，其中该成形模具用于在轴承的内周表面上形成沟道。
传统上说，作为用于支撑电动机转轴的液体动压轴承的加工方法，已经采用了例如在日本公开特许公报OPH11-190344中所公开的加工方法。在下文中将参考图4A到4E和图5来介绍在该日本公开特许公报OPH11-190344的图3和图6中所公开的传统的轴承加工方法。
在公开于该日本公开特许公报中的传统技术中使用上冲头4和下冲头5来夹住圆柱形的烧结合金材料(轴承)1’(图4A)，将成形模具3插入到烧结合金材料(轴承)1’的内周中(图4B)，将烧结合金材料(轴承)1’插入到直径小于该烧结合金材料(轴承)1’的内周直径的模具2中(图4C)，同时用压头6来下压上冲头4，因此图5所示的成形模具3上的凸起条纹3a便被转印(图4D)，然后烧结合金材料(轴承)1’和模具2相对地运动，并且取出烧结合金材料(轴承)1’。
通过上述工艺，在烧结合金材料1’的内周表面上形成了与成形模具3的凸起条纹3a相对应的下凹沟道。也就是说，该传统制造方法是通过利用烧结合金材料1’的弹性变形来在烧结合金材料1’的内周部分上转印出下凹沟道的方法。
如上所述，轴承内周的传统下凹沟道加工利用了烧结合金材料1’的弹性变形，因此存在着这样的缺陷，即烧结合金材料的壁厚必须足够厚以便能进行弹性变形。
相反，如果烧结合金材料1’的壁厚制成为较厚，那么烧结合金材料1’就无法进行弹性变形，成形模具3的凸起条纹3a便无法被转印。
另外，在烧结合金材料1’的弹性变形方面存在着限制，它无法较大程度地变形。因此，只能加工出深度在2到4微米左右的下凹沟道(沟道深度)，沟道深度无自由度，这也是一项缺陷。
在例如通过上述传统制造方法来加工液体动压轴承时，沟道深度与转轴和轴承内周之间的气隙量之比变得非常重要，由于沟道深度比较浅，必须将气隙量控制为较小，因此这便导致了另一缺陷，即机器精度必须更高，这又提高了成本。
从上述描述中可以清楚，用于内周沟道的传统加工方法取决于轴承自身的弹性变形，沟道通过转印来形成，因此轴承的壁厚必须限制为较薄，并且存在着沟道只能被转印成较浅的缺陷。
专利文献：日本公开特许公报OPH11-190344。
发明内容
本发明要解决的问题是提供一种轴承加工方法和轴承加工装置，其中对轴承材料的壁厚不存在限制，各沟道的深度足够深，并且能够对凹凸结构进行转印。
根据本发明的轴承加工方法，将外周表面上形成有凹凸沟道的圆柱形芯棒插入到圆柱形的轴承材料中，同时夹持住该圆柱形的轴承材料并防止其沿径向膨胀，将销针强制性地插入到圆柱形芯棒的内部中以使该圆柱形芯棒沿径向弹性变形，使得可通过将凸起沟道转印到轴承材料的内周表面上来得到轴承。
另外，本发明的轴承加工装置包括：圆柱形芯棒，其可夹持圆柱形的轴承材料，并且在其外周表面上形成有预定的凸起沟道；套筒，其用于防止圆柱形的轴承材料沿径向膨胀；以及直径大于圆柱形芯棒的内径的销针，其可插入到圆柱形芯棒的圆柱体中，圆柱形芯棒的直径可通过将销针强制性地插入到圆柱体中所产生的弹性变形而膨胀，通过将凸起沟道转印到轴承材料的内周表面上来得到轴承。
另外，圆柱形芯棒包括整体形成的圆柱形的基体部分和主体部分，其中基体部分的外径稍大于待连接到主体部分上的圆柱形轴承材料的外径，主体部分的外径稍小于圆柱形轴承材料的内周直径，套筒的内径稍大于圆柱形芯棒中的基体部分的外径。
本发明的沟道的加工方法和加工装置并未利用轴承本身的弹性变形，而是通过将销针插入到已被插入于圆柱形轴承材料的内周中的圆柱形芯棒中，以便使圆柱形芯棒压在圆柱形轴承材料的内周表面上，从而将圆柱形芯棒的外周上的凹凸结构转印到圆柱形轴承材料的内周上。因此，对圆柱形轴承材料的形状如圆柱形轴承材料的外径没有限制，能够调节电动机等的轴承安装部分的尺寸，轴承的更换等变得简单，并且可以不需要改变设计就容易地对其进行操纵。
另外，根据本发明，通过采用圆柱形芯棒的弹性变形来转印和形成圆柱形轴承材料中的内周沟道，其中圆柱形芯棒可以容易地获得比轴承材料自身的弹性变形更大的弹性变形，因此可以在圆柱形轴承材料的内周上形成更深的沟道。
可以将沟道形成为具有完全足够的深度，这样便可容易地控制转轴与轴承内周之间的气隙量，并且可以降低成本。
与传统技术相比，通过使用本发明的用于内周沟道的加工装置，就可以得到在其形状方面无限制的成本较低的轴承。
本发明的方法如下所述地进行：将外径稍小于轴承材料内周直径且形成有沟道的芯棒插入到轴承材料的内部中，通过将销针插入到圆柱体中来扩大圆柱体的外径，并且将形成在圆柱体外周表面上的沟道转印到轴承材料的内周表面上。
附图说明
图1是显示了本发明轴承加工装置的一部分的侧剖视图；
图2A到2C是显示了通过使用本发明轴承加工装置来加工轴承的一部分工艺的流程图；
图3A和3B是显示了在图2A到2C所示工艺之后的工艺的流程图；
图4A到4E是用于显示传统的轴承加工方法和加工装置的剖视图；和
图5显示了在传统的轴承加工方法中使用的用于在轴承的内周表面上形成沟道的成形模具的侧视图。
具体实施方式
在下文中将参考附图来介绍本发明的轴承加工方法和轴承加工装置的一个实施例。
图1是显示了本发明轴承加工装置的一部分的侧剖视图，图2A到2C是显示了通过使用本发明轴承加工装置来加工轴承的一部分工艺的流程图，而图3A和3B是显示了在图2A到2C所示工艺之后的工艺的流程图。
首先将参考图1来介绍本发明的轴承加工装置。
轴承加工装置10包括芯棒11、套筒12和销针13。
芯棒11是形成有中空管状部分11A的圆柱形零件，基体部分111的外径稍大于下面将介绍的轴承材料20的外径。另外，主体部分112的外径形成为比轴承材料20的内周直径稍小一些，并且在其外周表面上形成有下凹沟道113(图1)，其用于在轴承材料20的内周表面上形成沟道20B(图1)，例如人字形沟道。
套筒12是用作可防止轴承材料20宽得超过需要的辊筒的零件，套筒12的内径稍大于芯棒11的基体部分111的外径，因此该内径能够使基体部分111顺利地插入。而套筒12的深度等于或稍长于芯棒11的长度。
销针13是具有针状顶点的圆柱形零件，其外径稍大于芯棒11的中空管状部分11A的内径。
下面将参考图2A到2C以及图3A和3B来介绍轴承材料20的加工方法。
如图2A所示，制备圆柱形轴承材料20和芯棒11，将芯棒11的主体部分112插入到轴承材料20的内部中(图2B)。主体部分112由芯棒11的基体部分111支撑，并且在主体部分112的外周表面和轴承材料20的内周表面之间存在有微小的间隙。另外，安装在芯棒11的主体部分112中的轴承材料20的外周表面从芯棒11的基体部分111中的外周表面上稍稍退回。
接着提供如图2B所示的套筒12，将装有轴承材料20的芯棒11插入到套筒12内(图2C)。在这种情况下，在轴承材料20的外周表面和套筒12的内周表面之间存在着微小的间隙。
然后提供如图3A所示的销针13，将销针13强制性地插入到芯棒11的中空管状部分11A中(图3B)。销针13的外径大于芯棒11的中空管状部分11A的内径，使得芯棒11的主体部分112的外周表面因强制性地插入销针13而向外膨胀，轴承材料20的内周表面受压，因此形成在主体部分112的外周表面上的凹凸沟道113便被转印。
在此之后取出销针13，芯棒11的主体部分112回到其原始尺寸，取出轴承20A。这样就可得到具有深度在5微米左右的人字形沟道20B的成品轴承20A(图1)。
从上述描述中可以清楚，本发明的轴承加工方法并未象传统技术那样利用轴承本身的弹性变形，而是利用了芯棒11的弹性变形，因此对轴承材料20的壁厚的限制很小。
另外，如果芯棒11自身形成为具有较薄的壁厚，或者由高弹性材料如弹簧钢、形状记忆合金等形成，那么就可以得到更大的变形量，使得可将沟道20B的深度制成为更深。如果能够将沟道20B的深度制成为更深，在将这样加工出来的轴承20A用作液体动压轴承时，就可以在转轴与轴承内周表面之间得到适当的气隙量，因此机械精度不需要很高。
如上所述，本发明是针对例如电动机的情况来介绍的，然而本发明并不限于电动机的轴承，而是本发明可用于需要有轴承的通用旋转装置，这些装置可以是泵、滚筒、发电机、微型涡轮、微型车轴等的转轴，并且适用于加工微型车轴的轴承。

Claims (5)

1.一种轴承加工方法，包括步骤：
将外周表面上设有沟道的圆柱形芯棒插入到圆柱形的轴承材料中；
通过将销针强制性地插入到所述圆柱形芯棒的内部中来使所述圆柱形芯棒沿径向弹性变形，同时夹持住所述圆柱形轴承材料以防止其沿径向膨胀；和
将所述沟道转印到所述轴承材料的内周表面上以形成轴承。
2.根据权利要求1所述的轴承加工方法，其特征在于：
所述轴承是液体动压轴承；和
所述沟道是形成于所述液体动压轴承的内周表面上的下凹沟道。
3.一种轴承加工装置，包括：
圆柱形芯棒，其可夹持圆柱形的轴承材料，并且在其外周表面上形成有预定的沟道；
套筒，其用于防止所述圆柱形轴承材料沿径向膨胀；和
直径大于所述圆柱形芯棒的内径的销针，其可插入到所述圆柱形芯棒的圆柱体中，其中：
所述圆柱形芯棒的直径可通过将所述销针强制性地插入到所述圆柱体中所产生的弹性变形而膨胀，和
将所述沟道转印到所述轴承材料的内周表面上以形成轴承。
4.根据权利要求3所述的轴承加工装置，其特征在于：
所述轴承是液体动压轴承；和
所述沟道是形成于所述液体动压轴承的内周表面上的下凹沟道。
5.根据权利要求3所述的轴承加工装置，其特征在于：
所述芯棒包括整体形成的圆柱形基体部分和主体部分；
所述基体部分的外径稍大于待连接到所述主体部分上的所述圆柱形轴承材料的外径；
所述主体部分的外径稍小于所述圆柱形的轴承材料的内周直径；和
所述套筒的内径稍大于所述圆柱形芯棒中的基体部分的外径。
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