一种圆锥滚子轴承的外圈的制造方法

专利名称：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a决定的；CL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"的轴承钢管为原材料，取质量为M工的该种轴承钢管，
其满足<formula>formula see original document page 5</formula>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。C士5"C加热保温45分钟，再在 9(TC士5X: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 °C ± 5°C的清洗剂溶液热清洗后，转入-10 ± 5 °C清洗剂溶液冷清洗后。 所述回火是在空气网带回火炉180土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，釆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。


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l-连接圈。
具体实施例方式
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Di的轴承钢管为原材料，取质量为Mi的该种轴承钢管， 其满足1/2D《D"D，所述M产2M十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l)，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l-3毫米。
c、切割，将步骤b得到外圈的联体毛坯在连接圈l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°C ±5"C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 'C土5'C的清洗剂溶液热清洗后，转入-10士5X:清洗剂溶液冷清洗后。所 述回火是在空气网带回火炉180土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l
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二O. 161千克，其外径0=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
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D产62毫米、内径为42毫米的轴承钢管为原材料， 取M产O. 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Dl只需満足1/2D 《Di〈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l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0=85.25毫米，大半径端内径为70. l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。C士5。C加热保温45分钟，迅速进入90°C±5 。C快速改性淬火油池冷却20分钟，经75°C 士5。C清洗剂溶液热清洗10分 钟再转入-10士5。C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M^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二85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二O. 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
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D产68毫米、内径为46. 5毫米的轴承钢管为原材料， 取MfO. 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"只需满足1/2D 《D^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l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二90.25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845r士5。C加热保温45分钟，迅速进入90°C±5 。C快速改性淬火油池冷却20分钟，经75°C 士5"清洗剂溶液热清洗10分钟再转入-10士5'C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M^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釆用传统热锻造成形 获得与产品形状相近的毛坯则需留》0.6 mm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。
权利要求
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l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l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°C 士5。C加热保温45分钟，再在90°C 士5'C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。C士5。C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士10分钟结束。
全文摘要
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。
文档编号F16C33/58GK101576125SQ20091009745
公开日2009年11月11日 申请日期2009年4月3日 优先权日2009年4月3日
发明者刘长明, 施亚珍, 黄仁太 申请人:浙江明星轴承有限公司