一种圆锥滚子轴承的外圈的制造方法.pdf

本发明公开了一种圆锥滚子轴承外圈的制造方法，包括以下步骤：a：取料，设定成品外圈的质量为M，外径为D，以外径为D1的轴承钢管为原材料，取质量为M1的该种轴承钢管，满足：1/2D≤D1＜D，M1＝2M+M2+2M3。M2为切割的质量余量，M3是单个外圈的磨加工质量余量。b：冷碾扩，将步骤a所取的轴承钢管在碾扩得到外圈的联体毛坯。c、切割，联体毛坯在连接圈处进行切割，得到二个外圈的单体毛坯。d：热处理；e：精加工：对外圈的单体毛坯进行磨加工。上述方案，圆锥滚子轴承的外圈实现了冷辗扩成形，具有材料损耗小，能耗省、工艺简单、生产效率高等优点，同时还可确保产品的质量。

1、  一种圆锥滚子轴承外圈的制造方法，其特征在于它包括以下步骤：
a：取料，设定成品圆锥滚子轴承外圈的质量为M，外径为D，
以外径为D₁的轴承钢管为原材料，取质量为M₁的该种轴承钢管，其满足：1/2D≤D₁＜D，M₁＝2M+M₂+2M₃
所述M₂为切割的质量余量，M₃是单个轴承外圈的磨加工质量余量；
b：冷碾扩，将步骤a所取的轴承钢管在碾扩机上碾扩得到外圈的联体毛坯，即具有二个圆锥滚子轴承外圈形状的外圈毛坯，且所述二个外圈毛坯通过连接圈连接；
所述连接圈的质量为M₂；所述连接圈的轴向高度与切割锯缝的宽度相等。
c、切割，将步骤b得到外圈的联体毛坯在连接圈处进行切割，得到二个外圈的单体毛坯，所述每个外圈的单体毛坯的质量为M+M₃；
d：热处理；
e：精加工：将热处理后的外圈的单体毛坯进行磨加工，得到成品圆锥滚子轴承外圈，其质量为M。

2、  根据权利要求1所述的圆锥滚子轴承外圈的制造方法，其特征在于所述步骤b中二个外圈毛坯通过连接圈连接，其具体连接为二个外圈毛坯的大半径端分别与连接圈连接，或二个外圈毛坯的小半径端分别与连接圈连接。

3、  根据权利要求1所述的圆锥滚子轴承外圈的制造方法，其特征在于所述步骤b中切割锯缝的宽度是1-3毫米。

4、  根据权利要求1所述的圆锥滚子轴承外圈的制造方法，其特征在于所述热处理为：在845℃±5℃加热保温45分钟，再在90℃±5℃快速改性淬火油池冷却20分钟，清洗后回火

5、  根据权利要求4所述的圆锥滚子轴承外圈的制造方法，其特征在于所述清洗是：在75℃±5℃的清洗剂溶液热清洗后，转入-10±5℃清洗剂溶液冷清洗后。

6、  根据权利要求4所述的圆锥滚子轴承外圈的制造方法，其特征在于所述回火是：在空气网带回火炉180±10分钟结束。

一种圆锥滚子轴承的外圈的制造方法
技术领域
本发明涉及的是一种轴承外圈的制造方法，更具体说是一种圆锥滚子轴承的外圈的制造方法，属机械加工领域。
背景技术
圆锥滚子轴承广泛用于汽车、轧机、矿山、冶金、塑料机械等行业。圆锥滚子轴承有圆锥形内圈和外圈滚道，圆锥滚子排列在两者之间。所有圆锥表面的投影线都在轴承轴线的同一点相聚。这种设计使圆锥滚子轴承特别适合承受复合(径向与轴向)负荷。轴承的轴向负荷能力大部分是由接触角α决定的；α角度越大，轴向负荷能力就越高。角度大小用计算系数e来表示；e值越大，接触角度越大，轴承承受轴向负荷的适用性就越大。圆锥滚子轴承通常是分离型的，即由带滚子与保持架组件的内圈组成的圆锥内圈组件可以与圆锥外圈(外圈)分开安装。
圆锥滚子轴承外圈为管状，其外壁为圆柱形，内壁为圆锥形。现有生产工艺中外圈的一般采用锻造加工，加热、下料和锻造成形获得与产品形状相近的毛坯，需回火后车切削加工车件制得毛坯套圈。上述外圈的生产工艺中切削加工主要存在材料损耗大的问题，而热锻造加工过程存在能耗大、工艺复杂等不足。
发明内容
针对上述情况，本发明拟解决的问题是提供一种材料损耗小、能耗省、工艺简单、生产效率高的圆锥滚子轴承外圈的制造方法。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种圆锥滚子轴承外圈的制造方法，它包括以下步骤：
a：取料，设定成品圆锥滚子轴承外圈的质量为M，外径为D，
以外径为D₁的轴承钢管为原材料，取质量为M₁的该种轴承钢管，其满足：1/2D≤D₁＜D，M₁＝2M+M₂+2M₃所述M₂为切割的质量余量，M₃是单个轴承外圈的磨加工质量余量；
b：冷碾扩，将步骤a所取的轴承钢管在碾扩机上碾扩得到外圈的联体毛坯，即具有二个圆锥滚子轴承外圈形状的外圈毛坯，且所述二个外圈毛坯通过连接圈连接；
所述连接圈的质量为M₂；所述连接圈的轴向高度与切割锯缝的宽度相等。
c、切割，将步骤b得到外圈的联体毛坯在连接圈处进行切割，得到二个外圈的单体毛坯，所述每个外圈的单体毛坯的质量为M+M₃；
d：热处理；
e：精加工：将热处理后的外圈的单体毛坯进行磨加工，得到成品圆锥滚子轴承外圈，其质量为M。
所述步骤b中二个外圈毛坯通过连接圈连接，其具体连接为二个外圈毛坯的大半径端分别与连接圈连接，或二个外圈毛坯的小半径端分别与连接圈连接。所述步骤b中切割锯缝的宽度是1-4毫米，也就是连接圈的轴向高度为1-4毫米。所述热处理为：在845℃±5℃加热保温45分钟，再在90℃±5℃快速改性淬火油池冷却20分钟，清洗后回火。所述清洗是：在75℃±5℃的清洗剂溶液热清洗后，转入-10±5℃清洗剂溶液冷清洗后。所述回火是：在空气网带回火炉180±10分钟结束。
由于采用了上述方案，使圆锥滚子轴承的外圈实现了冷辗扩成形，与传统的切削加工相比，节约了大量的原材料，实验证明，本发明的工艺比传统的切削加工节约了原材料20-35％；与传统的热锻造加工工艺相比，可减少加热成本和二次退火成本。进一步消除金属内在缺陷，改善金属组织，使金属流线呈环状且分布合理，金属紧密度好，从而提高轴承的使用寿命。另外，通过对锥形套圈冷辗扩时不均匀变形的分析，在确定冷辗扩前轴承钢管毛坯环的金属分配方面，以“水平横截面面积相等原则”为基础，有意识地减少小端部位的金属，增加大端部位的金属，使大端部位在冷辗扩时早变形、多变形，以克服大小端不均匀变形而引起的辗扩件几何精度的差异，采用双料成对冷辗扩方法能抵消因不对称变形产生的轴向力、提高套圈精度、延长冷辗扩模具芯辊寿命，提高生产效率。总之，本发明的圆锥滚子轴承外圈的制造方法具有材料损耗小，能耗省、工艺简单、生产效率高等优点，同时还可确保产品的质量。
附图说明
图1是外圈的联体毛坯结构示意图；
图2是外圈的单体毛坯的结构示意图。
图中：1-连接圈。
具体实施方式
本发明的圆锥滚子轴承外圈的制造方法，它包括以下步骤：
a：取料，设定成品圆锥滚子轴承外圈的质量为M，外径为D，
以外径为D₁的轴承钢管为原材料，取质量为M₁的该种轴承钢管，其满足：1/2D≤D₁＜D，所述M₁＝2M+M₂+2M₃
所述M₂为切割的质量余量，M₃是单个轴承外圈的磨加工质量余量；
b：冷碾扩，将步骤a所取的轴承钢管在碾扩机上碾扩得到外圈的联体毛坯(参见图1)，即具有二个圆锥滚子轴承外圈形状的外圈毛坯，且所述二个外圈毛坯通过连接圈1连接；其具体连接为二个外圈毛坯的大半径端分别与连接圈1连接，或二个外圈毛坯的小半径端分别与连接圈1连接。
所述连接圈1的质量为M₂；所述连接圈1的轴向高度与切割锯缝的宽度相等，所述切割锯缝的宽度一般为1-3毫米。
c、切割，将步骤b得到外圈的联体毛坯在连接圈1处进行切割，得到二个外圈的单体毛坯，所述每个外圈的单体毛坯的质量为M+M₃；
d：热处理；所述热处理为：在845℃±5℃加热保温45分钟，再在90℃±5℃快速改性淬火油池冷却20分钟，清洗后回火。所述清洗是：在75℃±5℃的清洗剂溶液热清洗后，转入-10±5℃清洗剂溶液冷清洗后。所述回火是：在空气网带回火炉180±10分钟结束。
e：精加工：将热处理后的外圈的单体毛坯进行磨加工，得到成品圆锥滚子轴承外圈，其质量为M。
实施例1
以30209型号的圆锥滚子轴承外套制造为例，对本发明的具体制造方法加以说明：
30209型号的圆锥滚子轴承外套质量M＝0.161千克，其外径D＝85毫米、大半径端内径为70毫米、内径锥度15°6′34″，外套的轴向高度为16毫米。
设定切割的质量余量M₂为0.046千克，单个轴承外圈的磨加工质量余量M₃是0.001千克。
1)取料以外径D₁＝62毫米、内径为42毫米的轴承钢管为原材料，取M₁＝0.37千克的该种轴承钢管，其长度为29.4毫米。
这里需要说明的是所采用的轴承钢管原材料的外径D₁只需满足：1/2D≤D₁＜D即可，并具有相应的内径，如外径为42.5毫米、内径为25毫米，或外径为84.5毫米、内径为65毫米，或外径为50毫米、内径为35毫米。
2)冷碾扩将上述轴承钢管在碾扩机上碾扩得到外圈的联体毛坯(参见图1)，即具有二个圆锥滚子轴承外圈形状的外圈毛坯，且所述二个外圈毛坯通过连接圈1连接，其具体连接为二个外圈毛坯的大半径端分别与连接圈1连接。当然根据实际情况还可以是二个外圈毛坯的小半径端分别与连接圈1连接。
上述联体毛坯轴向高度35.4毫米。
3)切割外圈的联体毛坯在连接圈1处进行切割，其切割缝宽度为3毫米，其切割的质量余量M₂为0.046千克，得到二个外圈的单体毛坯。所述每个外圈的单体毛坯的质量为0.162千克，轴向高度为16.2毫米，外径D＝85.25毫米，大半径端内径为70.1毫米、内径锥度15°6′34″。
4)热处理淬火火处理使轴承零件得到高的硬度、强度，并通过随后的回火而得到满意的综合机械性能。冷辗套圈经过常温清洗后排列整齐，分别经过淬火炉1～5区845℃±5℃加热保温45分钟，迅速进入90℃±5℃快速改性淬火油池冷却20分钟，经75℃±5℃清洗剂溶液热清洗10分钟再转入-10±5℃清洗剂溶液冷清洗后，经空气网带回火炉180±10分钟结束。
5)精加工将热处理后的外圈的单体毛坯进行磨加工，所述磨加工质量余量M₃＝0.001千克；得到成品圆锥滚子轴承外圈，其质量约为0.161千克，轴向高度为16毫米，外径D＝85毫米，大半径端内径为70毫米、内径锥度15°6′34″。
实施例2
以30308型号的圆锥滚子轴承外套制造为例，对本发明的具体制造方法加以说明：
30308型号的圆锥滚子轴承外套质量M＝0.266千克，其外径D＝90毫米、大半径端内径为72毫米、内径锥度15°6′34″，外套的轴向高度为20毫米。
设定切割的质量余量M₂为0.03千克，单个轴承外圈的磨加工质量余量M₃是0.001千克；
1)取料以外径D₁＝68毫米、内径为46.5毫米的轴承钢管为原材料，取M₁＝0.566千克的该种轴承钢管，其长度为27.4毫米。
这里需要说明的是所采用的轴承钢管原材料的外径D₁只需满足：1/2D≤D₁＜D即可，并具有相应的内径，如外径为45毫米、内径为30毫米，或外径为89毫米、内径为68毫米，或外径为50毫米、内径为35毫米。
2)冷碾扩将上述轴承钢管在碾扩机上碾扩得到外圈的联体毛坯(参见图1)，即具有二个圆锥滚子轴承外圈形状的外圈毛坯，且所述二个外圈毛坯通过连接圈1连接，其具体连接为二个外圈毛坯的大半径端分别与连接圈1连接，当然根据实际情况还可以是二个外圈毛坯的小半径端分别与连接圈1连接。
上述联体毛坯轴向高度43.4毫米。
3)切割外圈的联体毛坯在连接圈1处进行切割，其切割缝宽度为3毫米，其切割的质量余量M₂为0.03千克，得到二个外圈的单体毛坯。所述每个外圈的单体毛坯的质量为0.268千克，轴向高度为20.2毫米，外径D＝90.25毫米，大半径端内径为72.42毫米、内径锥度15°6′34″。
4)热处理淬火火处理使轴承零件得到高的硬度、强度，并通过随后的回火而得到满意的综合机械性能。冷辗套圈经过常温清洗后排列整齐，分别经过淬火炉1～5区845℃±5℃加热保温45分钟，迅速进入90℃±5℃快速改性淬火油池冷却20分钟，经75℃±5℃清洗剂溶液热清洗10分钟再转入-10±5℃清洗剂溶液冷清洗后，经空气网带回火炉180±10分钟结束。
5)精加工将热处理后的外圈的单体毛坯进行磨加工，所述磨加工质量余量M₃＝0.001千克；得到成品圆锥滚子轴承外圈，其质量约为0.266千克，轴向高度为20毫米，外径D＝90毫米，大半径端内径为72毫米、内径锥度15°6′34″。
30308型号的圆锥滚子轴承车件毛坯套圈外套如采用传统热锻造成形获得与产品形状相近的毛坯则需留≥0.6mm车切削余量，其质量约为0.168千克，因此通过本发明的工艺比传统的切削加工节约了原材料20-35％，并可减少加热成本和二次退火成本。
最后需要说明的是，根据圆锥滚子轴承的外套的壁厚及其他尺寸，其切割缝宽度为还可以是改变，如壁厚较较上述二个实施例薄、其他尺寸较上述二个实施例小的外套，其切割缝宽度可以是1毫米或2毫米，这时应相应改变联体毛坯连接圈也为1毫米或2毫米，同时也要相应改变切割的质量余量M₂。