滾動軸承制造工藝

1、l一、基本概念：l 本公司專業(yè)生產(chǎn)圓錐滾子軸承、圓柱滾子軸承、深溝球軸承及非標、專用軸承等類型的滾動軸承千余個品種，尺寸范圍從內(nèi)徑15mm到外徑400mm，公差等級從P0（G）級到P5（D）l級。同時還為用戶設(shè)計制造各種特殊結(jié)構(gòu)或非標準用專用軸承。各類產(chǎn)品廣泛用于汽車、工程機械、農(nóng)機、電機、柴油機、冶礦機械、石化機械、煤炭機械等領(lǐng)域。近年來加大了新產(chǎn)品開發(fā)力度，每年有近一百個新產(chǎn)品投產(chǎn)，其中一些替代進口產(chǎn)品填補了國內(nèi)空白，有較高的技術(shù)含量和附加值。出口以英制圓錐滾子軸承為主。l圓錐滾子軸承為公司的主導(dǎo)產(chǎn)品，占公司生產(chǎn)總量的80%，占全國圓錐滾子軸承產(chǎn)量的16.75%。圓錐滾子軸承產(chǎn)量連續(xù)多年居

2、行業(yè)第一、二位，是中國最大、最優(yōu)秀的圓錐滾子軸承供應(yīng)商，也l是英制圓錐滾子軸承品種最全、系列最多的生產(chǎn)廠家。公司技術(shù)基礎(chǔ)雄厚，檢測手段精良，工藝裝備先進。新增國內(nèi)先進的十條軸承套圈磨加工自動線、四條保護氣氛無氧化熱處理理淬回火和產(chǎn)線及一大批數(shù)控、高精度、超超磨凸度、新型自動機床。生產(chǎn)中以自動線和數(shù)控機床為主，采用雙輾毛坯、保護氣氛無氧化熱處理、三凸磨超加工、磁粉探傷檢驗及工序現(xiàn)場精密檢測等先進工藝手段，使得產(chǎn)出能力和質(zhì)量水平同步提升，從而以較高質(zhì)量、較低的成本的產(chǎn)品，保證企業(yè)在市場上的較強的競爭力和較好的市場收益。l 內(nèi)圈：通常與軸形成過盈配合，并與軸一起旋轉(zhuǎn)。l 外圈：通常與軸承座孔形成過渡

3、配合，起支承作l 用。l 滾動體（鋼球或滾子）：借助保持架均勻地排列基 本結(jié)構(gòu) 在內(nèi)圈和外圈之間，它的形狀、大小和數(shù)量l 直接影響滾動軸承的使用性能和負荷能力。l 保持架：除滾動體均勻地分隔開外，還能引導(dǎo)滾l 動體的旋轉(zhuǎn)及改善軸承內(nèi)部潤滑性能等作用。l 潤滑油：提高軸承使用壽命、可靠性等。l二、軸承代號的構(gòu)成：l1、類型代號：用阿拉伯數(shù)字（以下簡稱數(shù)字）或l大寫拉丁字母（以下簡稱字母）表示。如下表：前置代號基本代號后置代號類型代號尺寸系列代號內(nèi)徑代號寬（高）度系列代號直徑系列代號代號軸承類型代號軸承類型0雙列角接觸球軸承7角接觸球軸承1調(diào)心球軸承N圓柱滾子軸承2調(diào)心滾子軸承和推力調(diào)心滾子軸承N

4、N雙列或多列圓柱滾子軸承3圓錐滾子軸承U外球面球軸承4雙列深溝球軸承QJ四點接觸球軸承5推力球軸承6深溝球軸承l(wèi)2、尺寸系列代號：由軸承的寬（高）度系列代號和直徑系列代號組成，用數(shù)字表示。l3、內(nèi)徑代號：表示軸承公稱內(nèi)徑尺寸大小，用數(shù)字表示。如下表：軸承公稱內(nèi)徑軸承公稱內(nèi)徑內(nèi)徑代號內(nèi)徑代號示例示例0.6到到10（非整數(shù)）（非整數(shù)）用公稱內(nèi)徑毫米數(shù)直接表示，在其與尺寸系列代號之間用“”分開。分開。深溝球軸承618/2.5d=2.5mm1到到9（整數(shù)）（整數(shù)）用公稱內(nèi)徑毫米數(shù)直接表示，對深溝球軸承及角接觸球軸承7、8、9直直徑系列，內(nèi)徑與尺寸系列代號之間用“”分開。分開。深溝球軸承618/5d=5

5、mm 1010到到17 12 15 1700010203深溝球軸承6200d=10mm20到到480（22、28、32除外）除外）公稱內(nèi)徑除以5的商數(shù)，商數(shù)為個位的商數(shù)，商數(shù)為個位數(shù)，需在商數(shù)左邊加“0”，如，如08。圓錐滾子軸承32208 d=40mm大于和等于500以以及及22、28、32用公稱內(nèi)徑毫米數(shù)直接表示，但在與尺寸系列之間用“”分開。分開。圓錐滾子軸承313/500d=500mml、深溝球軸承特點：l轉(zhuǎn)速高；精度高；噪聲、振動??；主要承受徑向載荷；也能承受一定軸向載荷；制造簡單，成本低。l、圓柱滾子軸承特點：l轉(zhuǎn)速比相同外形尺寸的球軸承低；精度較高；噪音、振動較低；主要承受徑向載

6、荷；內(nèi)、外圈均帶擋邊的可以承受較小的軸向載荷。、圓錐滾子軸承特點：l 轉(zhuǎn)速高、精度高； 剛性大，耐沖擊、振動l 能承受較大的軸向載荷。l例1: 6 2 04l 內(nèi)徑代號，表示公稱內(nèi)徑d=20mml 尺寸系列代號，表示寬度系列代號“0”（“0”可以可以省略）和直徑l 系列代號“2”l 類型代號，表示軸承類型是深溝球軸承l(wèi)例2: 3 23 24 l 內(nèi)徑d=120mm。l 尺寸系列代號：表示寬度系列代號“2”和和直徑系列代號“3”。l 類型代號：表示軸承類型是調(diào)心滾子軸承l(wèi)例3：N 22 10l 內(nèi)徑代號：表示公稱內(nèi)徑d=50mm。l 尺寸系列代號：表示寬度系列代號“2”和直和直徑系列代號“2”。

7、l 類型代號：表示軸承類型是圓柱滾子軸承l(wèi)三、滾動軸承材料l1、常用材料：目前滾動體和套圈用量最大的GCr15和GCr15SiMn。這兩種鋼的性能基本相同，但GCr15SiMn的淬透性較GCr15好，當套圈壁厚大于或等于12mm，滾子直徑大于23mm，鋼球直徑大于50mm時，采用GCr15SiMn。目前廣泛采用的保持架材料有優(yōu)質(zhì)低碳鋼（08、10、08F、10F鋼）、黃銅、青銅、不銹鋼、彈簧鋼、鋁合金、酚醛膠布管、塑料等。l2、滾動軸承用鋼基本性能要求：l（1）、具有較高的接觸疲勞強度；l（2）、具有較高的硬度和好的耐磨性；l（3）、具有較高的彈性極限；l（4）、具有較好的韌性；l（5）、具有

8、較好的尺寸穩(wěn)定性；l（6）、具有較好的防銹性能；l（7）、具有較好的加工性能。l四、滾動軸承零件的生產(chǎn)特點：l1、結(jié)構(gòu)特點：l（1）軸承零件的工作表面大都是回轉(zhuǎn)體表面；l（2）軸向短而壁薄，受力易變形。l2、加工特點：l（1）精密加工；l（2）多工序加工；l（3）成型加工；l（4）生產(chǎn)批量。l五、滾動軸承零件的生產(chǎn)過程：l1、內(nèi)、外圈的生產(chǎn)過程：l棒料 鍛造 退火l棒料 車加工 熱處理 l管料 磨超加工 零件終檢l 防銹 入庫l2、圓錐滾子的生產(chǎn)過程：棒料 沖壓成形 串環(huán)帶 選料頭棒料 車加工 選料頭軟磨外徑 軟磨端面 熱處理 串氧化皮及清洗 初磨外徑 初磨端面 終磨球基面 退磁 顯示脫碳層及

9、目檢 細磨外徑 終磨外徑 超精外徑 外觀選別 終檢 防銹 包裝 入庫 l3、圓錐保持架的生產(chǎn)過程：l板料 剪切 沖壓成形沖定位孔 沖窗孔 l切底 車邊 壓坡 擴張 清理 終檢 涂油、包裝 入庫l4、滾動軸承的裝配過程：l零件退磁、清洗 內(nèi)、外滾（溝）道尺寸分組選別 檢查游隙 鉚合保持架 終檢 退磁、清洗 涂油、包裝 入成品庫（裝箱、發(fā)運）l六、軸承套圈毛坯的鍛造：l1、軸承的套圈毛坯采用的主要原材料有棒料和管料。采用棒料鍛造時，根據(jù)金屬加熱溫度的不同分為熱鍛、冷鍛和溫鍛三大類。熱鍛是將金屬加熱到相變溫度以上的鍛造加工；冷鍛（又稱冷擠壓）是指金屬在常溫下的鍛造變形；溫鍛（又稱溫擠壓）是指金屬加熱

10、溫度控制在金屬相變以下、金屬藍脆溫度以上的鍛造加工。l2、套圈鍛造的目的：通過鍛造加工，獲得與產(chǎn)品形狀相近的毛坯，從而提高金屬材料利用率l，節(jié)約材料，減少機械加工量，降低成本；通過鍛造加工，消除金屬內(nèi)在缺陷，改善金屬組織，使金屬流線分布合理，金屬緊密度好，從而提高軸承使用壽命。l3、鍛造加工的典型工藝過程為：軸承鋼棒料材質(zhì)檢驗加熱下料二次加熱鍛造成形輾擴冷卻退火清理入庫l加熱：軸承鋼棒料或料段的加熱通常采用煤、煤氣、天然氣和電加熱（感應(yīng)加熱和接觸加熱），個別情況下采用重油加熱。鍛造主要控制始鍛l溫度（10501100）和終鍛溫度（850左右），不能高于始鍛溫度，也不低于終鍛溫度，如果高于始鍛溫

11、度，鍛件會產(chǎn)生過熱甚至過燒現(xiàn)象；如果低于終鍛溫度，因為隨著溫度的下降，鋼的塑性差，變形抗力增大，變形困難，鍛件上可能出現(xiàn)裂紋，也可能損壞模具或鍛壓設(shè)備。l下料：根據(jù)棒料剪切時溫度的不同分為冷剪切、溫剪切和熱剁，還有采用弓鋸、圓盤鋸或帶鋸床切斷等，它們適用于：l棒料在32以下的退火料采用單點普通壓力機或切斷機下料；l棒料在3585之間的熱軋料采用中溫精密剪切下料；l棒料在90以上的采用帶鋸、圓盤鋸或弓鋸下料；l棒料在180以上的采用鋸床切口加熱錘上剁斷下料。l鍛造：la、錘上自由沖孔輾擴工藝（如圖1）：加熱鐓粗鐓坯沖半孔沖穿孔漲孔平端面輾擴（或馬架擴孔）整徑lb、擠壓成形工藝(如圖2)：加熱鐓粗

12、擠壓成形沖孔壓平整徑lc、擠壓輾擴工藝(如圖3)：加熱鐓粗擠壓成形沖孔壓平輾擴整徑ld、套鍛輾擴工藝(如圖4) ：l 外圈：擠壓成形壓平l加熱鐓粗分套 輾擴整徑l 內(nèi)圈：料芯鐓粗l 擠壓成形沖孔壓l 平輾擴整徑l清理：毛刺、氧化皮等。l退火：降低硬度，便于車加工。l4、鍛造設(shè)備：l（1）燃料：固體燃料：煤；液體燃料：汽油、煤油、柴油、重油；氣體燃料：天然氣、煤氣、石油氣等。l（2）加熱爐：燃煤加熱爐；燃氣加熱爐；燃油加熱爐；電加熱爐；感應(yīng)加熱爐（工頻50Hz、中頻5010000Hz、高頻10000以上）l（3）目前軸承行業(yè)常用的鍛壓設(shè)備有：空氣錘、蒸汽空氣錘、曲柄壓力機、平鍛機和擴孔機等。l5

13、、發(fā)展狀況l（1）軸承套圈冷輾擴技術(shù)近年在國內(nèi)得到應(yīng)用，國內(nèi)軸承套圈冷輾擴技術(shù)主要來自日本精工株式會社和德國巴特杜本公司。軸承套圈冷輾擴加工可以利用精鍛毛坯進行輾擴，也可以利用鍛件或管料經(jīng)過車削達到一定精度以后進行輾擴。l（2）代表我國鍛造技術(shù)水平的是高速鐓鍛。其工藝采用感應(yīng)加熱至始鍛溫度，在高速鐓鍛機上完成切料、鐓餅、成形、切底分離等工序。一般適應(yīng)與外徑30105mm的大批量生產(chǎn)，生產(chǎn)效率高，尺寸精度高，表面質(zhì)量好，其留量為：外徑11.5mm、內(nèi)徑1.22mm、高度1.22mm，公差：內(nèi)徑0.40.6mm 外徑0.30.4mm高度0.40.6mm，材料利用率可達60%以上。l七、軸承套圈車加

14、工l1、軸承套圈車削加工是機械加工的開始，即套圈的成形切削工序。經(jīng)過車削加工后的套圈或其它零件，不僅要達到成形的要求，而且要為以后的加工創(chuàng)造條件，它既有過渡性的技術(shù)要求，又有最后成品的要求。車削加工質(zhì)量的好壞，直接影響著磨削加工的質(zhì)量和效率，若留量大，磨削費時，會增加各種材料的消耗，若留量小，則可能因熱處理后的質(zhì)量差或變形而導(dǎo)致廢品。因此軸承套圈車削加工對軸承的成品質(zhì)量、減少后工序的廢品、提高加工質(zhì)量和l降低勞動強度等都有重要的影響。l2、軸承套圈車削加工的目的和任務(wù)：l對一般鍛件毛坯，去除表面堅硬的氧化變質(zhì)層（黑皮）；l對棒料、管料，去除多余的金屬量；l經(jīng)濟取得車加工的形狀、尺寸和位置精度；

15、l對待加工表面均勻地留有一定深度的流量；l加工好輔助表面（倒角、溝、槽等）；l3、軸承套圈毛坯的類型：l退火棒料：材料利用率低（26%以下），車削工作量大，只適用于小型套圈；l管料：材料利用率比較高（50%以上），車削工作量小，生產(chǎn)效率高，只適用于大批量生產(chǎn)中小型軸承套圈的自動線上；l鍛件：目前車削套圈的主要毛坯，材料利用率比較高（40%以上），適用于大批量生產(chǎn)中大型軸承套圈。l板料：適用于小型推力球軸承的活圈和緊圈。l溫擠壓件、冷擠壓件：材料利用率比較高（l50%以上），適用于大批量中小型軸承套圈生產(chǎn)，是毛坯的發(fā)展方向之一。l精密輾擴件和高速鐓鍛件：材料利用率高（70%以上），適用于大批量中

16、大型軸承套圈生產(chǎn)，是毛坯的發(fā)展方向之一。l型鋼：適用于復(fù)雜外輪廓形狀的套圈。l4、套圈的車削加工具體內(nèi)容：指車削外徑、內(nèi)徑、外內(nèi)徑、內(nèi)外徑、端面、滾道（溝道）、擋邊、斜坡、圓倒角、45度倒角、止動槽和油溝等。依產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)類型和尺寸，毛坯的制造l方法和形狀，加工設(shè)備的類型、性能和精度，生產(chǎn)批量的大小和生產(chǎn)工藝能力的不同，其車加工的工作的繁簡程度是不同的。其一般過程為：l外圈：粗車外滾道、端面、倒角 車外徑、端面、倒角 軟磨端面 軟磨外徑 精車外滾道 車大端內(nèi)外倒角 車小端內(nèi)外倒角。l內(nèi)圈：車內(nèi)徑、端面、倒角 粗仿外形、端面、倒角、精車內(nèi)徑 軟磨端面 車內(nèi)滾道 車大端面內(nèi)外倒角 車小端面內(nèi)外倒角

17、車油溝及擋邊倒角。l5、車削加工的方法：集中工序車削法和分散工序車削法。l6、套圈的車削加工主要刀具類型：按加工的表面性質(zhì)分主要有外徑車刀、內(nèi)徑車刀、端面車刀、外溝（滾）道車刀、內(nèi)溝（滾）道車刀、45倒角刀、圓倒角刀、油溝車刀、切斷車刀、鉆孔刀、鉸孔刀等。l7、軸承套圈車削加工主要的夾具以下幾類：l動力卡盤（加卡盤爪）類；l彈簧卡盤類；l滑塊夾具類；l自動車床棒料用彈簧夾料頭與送料頭。l8、軸承套圈車削加工用夾具主要要求是：l夾持牢固、可靠；l套圈變形??；l定位精度高；l動作迅速、操作省力；l裝卸、調(diào)整方便；l使用壽命長；l結(jié)構(gòu)簡單、制造容易。l9、切削液的作用：l 冷卻作用；潤滑作用；l 清

18、洗作用；防銹作用。l10、軸承套圈車削加工的主要機床：l普通車床：C620、C630等。半自動車床：C7201、C7301、CA7620、C7632、CA9220等。l多刀仿形車床：C7220、C7232等。數(shù)控車床：l八、滾動軸承零件熱處理：l1、熱處理的過程：l鍛造退火車加工（或軟磨）的套圈（或滾動體）淬火回火磨削附加回火精加工l退火的目的：a獲得均勻分布的細粒狀球光體，使套圈的耐磨性、抗疲勞性最好，并兼有好的彈性和韌性；b把硬度降低到最有利于切削加工的范圍，軸承鋼在熱軋或鍛造后，硬度在HB225340之間，太硬，不利于車削加工，經(jīng)退火的硬度可在HB170207（GCr15）和lHB179

19、217（GCr15SiMn）l淬火回火的目的：獲得隱晶或細小結(jié)晶馬氏體、細小而分布均勻的碳化物及小量殘余奧氏體所組成的顯微組織。在一般淬、回火情況下，軸承鋼顯微組織中馬氏體占80%以上，碳化物占510%，殘余奧氏體占915%左右。具有這種組織的軸承鋼的硬度、強度、耐磨性和耐疲勞性都很好。經(jīng)過回火，軸承鋼可獲得一定彈性、韌性、尺寸穩(wěn)定性等良好的綜合機械性能。l附加回火（穩(wěn)定處理）的目的：可以及時消除磨削應(yīng)力，進一步穩(wěn)定組織，提高套圈穩(wěn)定性。l2、工業(yè)發(fā)達國家的軸承熱處理普遍使用可控氣氛，我國的保護氣氛普及率大約50%，可控氣氛的使用很少，為提高軸承熱處理質(zhì)量,實現(xiàn)少無氧化加熱，應(yīng)全面普及保護氣氛

20、，最好是可控氣氛。la保護氣氛等溫球化退火 推桿式等溫球化退火爐在軸承行業(yè)廣泛應(yīng)用。隨著高速鐓鍛、溫擠壓和精密輾擴等新工藝的應(yīng)用，鍛件尺寸精度大大提高，減少退火過程中氧化脫碳就顯得尤其必要。l軸承零件保護氣氛退火工藝在生產(chǎn)中的應(yīng)用，可減少退火過程中氧化損耗，使加工留量減少，車加工效率和質(zhì)量提高。氮基氣氛是一種鍛件退火較理想的保護氣氛。lb自動化淬火可控氣氛熱處理l3、技術(shù)水平l通過采用保護氣氛或可控氣氛進行加熱大大提高了軸承零件熱處理質(zhì)量水平，工件淬火后氧化脫碳層由原來的0.060.10mm降到0.03mm以下，批量硬度差由原來的2HRC降到1.5HRC以下，同一l零件的硬度差由原來的1.5H

21、RC降到1HRC以下，壓縮磨削留量1/31/2，提高磨工效率15%22%。（杭州金舟電爐有限公司研發(fā)的RG150螺旋滾筒式保護氣氛熱處理連續(xù)生產(chǎn)線，加工后表面脫碳層0.03mm單粒硬度差0.5HRC批硬度差1HRC）。l4、保護氣氛la滴注式氣氛 滴注式氣氛制備裝置簡單，投資少，上馬快，操作方便，適用于甲醇、乙醇資源充足，用氣量較小的熱處理設(shè)備，拖板式網(wǎng)l帶爐大多采用甲乙醇作保護氣氛，也有的滴注甲醇與富化氣丙烷或丙酮制備的可控氣氛。lb吸熱式氣氛 以烷類為原材料制備的吸熱式氣氛是一種使用時間最長，制備技術(shù)最成熟，流程簡單，可靠方便，使用效果良好的可控氣氛，至今是國際上應(yīng)用最多的可控氣氛。lc氮

22、基氣氛 氮基氣氛可分為氮基保護氣氛和氮基滲碳氣氛。氮基保護氣氛又分為中性氣氛和碳式氣氛，如軸承退火時用的氣氛就是氮基中性氣氛，氮氣和甲醇用于軸承零件保護淬火，l氮氣和丙烷氣（石油液化氣），氮氣和甲醇、丙酮則屬氮基滲碳氣氛。l5、熱處理設(shè)備發(fā)展la自動化可控氣氛熱處理生產(chǎn)線 網(wǎng)帶爐（馬弗拖板式、無馬弗拖板式、托輥式）、鑄鏈爐、輥底爐、多用爐、轉(zhuǎn)底爐、滾筒爐生產(chǎn)線。lb保護氣氛等溫球化退火爐lc開發(fā)多工位淬火壓床的熱處理生產(chǎn)線 解決中大型軸承零件熱處理變形問題。l九、軸承套圈磨超加工l1、磨削加工的特點（1）磨削速度（即砂輪的圓周線速度）很高，一般為30m/s以上，高者現(xiàn)已達250m/s,甚至更高

23、，砂輪磨粒與工件接觸的歷時很短，一般只有 s；磨削溫度較高。一般可達800-1500。 磨削過程分為： 普通磨削 磨削速度35m/s 快速磨削 磨削速度3560m/s 高速磨削 磨削速度 60m/s（2）磨削屬于微量切削，即在一次行程中所能l切除的材料層很薄，一般為0.0010.005；l（3）磨削的加工范圍很廣，可以加工各種金屬和非金屬材料。l（4）磨削可獲得高的加工效率。l（5）磨削可滿足多種加工要求，即可主要用于精加工，也可用于粗加工。l2、超精加工的特點l（1）磨超加工磨粒運動軌跡復(fù)雜，能由切削過程過渡到拋光過程，可顯著減小表面粗糙度（可達Ra0.010.04）以及改善波紋度等形狀誤差

24、。l（2）油石磨料的粒度極細，只能切削工件表面的微小凸峰，所以所能切除的材料層極薄，一般為0.000250.005。l（3）油石切削速度低，壓力小，不易使工件加工表面發(fā)熱、燒傷和變形，能有效去除磨削變質(zhì)層。l（4）能在工件加工表面形成紋理均勻細膩的交叉紋路，便于儲留潤滑劑。l（5）能使工件加工表面的工作接觸支承面積增大，有利于承載能力和耐磨性的提高。l（6）能在工件表面產(chǎn)生殘余壓應(yīng)力，有利于防止裂紋和皮料的產(chǎn)生。l（7）油石高速往復(fù)振動，油石磨粒魔刃兩面切削，磨削易于清除，一般不會在工件加工表面形成劃痕。l（8）超精設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、經(jīng)濟性好。l3、滾動軸承屬于精密機械產(chǎn)品，因此必須采用精密加工甚至超精密加工方法進行制造才得以實現(xiàn)。軸承套圈的精密加工主要指的是軸承套圈、擋圈 以及隔圈等零件的砂輪磨削加工和油石超精加工。其中磨削加工主要用于套圈配合表面（內(nèi)徑面、外徑