专利名称：长径比小于1的大锥角圆锥滚子的加工方法
长径比小于1的大锥角圆锥滚子的加工方法技术领域
本发明属于滚动轴承制造领域，涉及一种轴承滚子的加工方法，具体涉及一种长 径比小于I的大锥角圆锥滚子的加工方法。
背景技术：
一般圆锥滚子的半锥角是在1° 4°范围内，半锥角超过4°的称为大锥圆锥滚 子。另外，一般圆锥滚子的长度比直径(指圆锥滚子的大头直径)大，即长度与直径之比大于 1，但有些特殊的圆锥滚子，其长度比直径小，称其为长径比小于I的圆锥滚子。
当圆锥滚子为大锥角，且长径比小于I时，其加工难度比一般滚子大很多，主要表 现在以下几方面(I)冷墩滚子毛坯时定位困难。冷镦此类滚子毛坯所用的凹模内腔锥角大、深度浅，圆 柱形的料段放入凹模内腔后，定位的稳定性差，容易偏斜，因此往往导致毛坯冲偏。
(2)毛坯成型困难。此类滚子的大头与小头的直径相差较大，而且比较短，在冷镦 毛坯时，大头和小头都需要产生较大的变形，才能和内腔的形状一样，因此有可能出现小头 因挤压力大，出现严重的冷作硬化，大头则因变形过大，出现裂纹。
(3)外圆磨削困难。此类滚子的外圆在外圆无心磨床上磨削时,是通过螺旋导轮对 滚子定位，并带动滚子旋转和前进的，在粗磨时，会因滚子锥角大而产生跳动和止转，从而影响加工质量。
(4)双端面磨削困难。此类滚子的大、小两个端面在双端面磨床上磨削时，是通过 送料盘把滚子带进磨削区的，因滚子锥角大，在送料盘的装料空里定位不稳定，加上两端面 受到的磨削力相差较多，使滚子产生倾斜，从而影响加工精度。
(5)球基面磨削困难。根据轴承的需要，此类滚子的基面球曲率半径设计的比较 小，磨削球基面时，球基面边缘的磨量要比中间的磨量大很多，磨削时容易造成球基面边缘 烧伤。
由于上述原因，如果按照常规的加工方法加工长径比小于I的大锥角圆锥滚子， 会出现滚子表面有欠料或有裂纹、外圆有地方磨削不到位留有黑皮、球基面烧伤、滚子两端 不同轴等质量缺陷。因此而造成废品率高，生产效率低。发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出了一种专门针对长径比小于I的大锥角圆锥滚 子的加工方法，此方法在各道工序中避开了因滚子锥角大而造成的加工困难，采用先将滚 子毛坯冷墩成4°的半锥角，之后再通过软磨、粗磨、精磨等工序逐步将滚子加工成要求的 半锥角。此方法可降低长径比小于I的大锥角圆锥滚子的加工难度，达到降低废品率，提高 生产效率的目的。
本发明为完成其发明任务所采用的具体步骤如下O设计滚子毛坯的结构尺寸对于半锥角大于4°的大锥角圆锥滚子，将其毛坯的半锥角统一按4°设计；毛坯大头直径按照图纸规定的尺寸加上大头磨削留量计算；小头直径根据计算出的大头直径、图纸规定的长度，以及端面的磨削留量，按照半锥角为4°计算； 大头外圆磨削留量和端面磨削留量根据滚子直径确定，直径10_以下的滚子，大头外圆磨削留量在O. 3^0. 35mm范围内选取,端面磨削留量选O. 3mm ;直径l(T20mm的滚子,大头外圆磨削留量在O. 4"O. 5mm范围内选取,端面磨削留量在O. 4"O. 6mm范围内选取；直径20mm以上的滚子，大头外圆磨削留量在O. 6"O. 7mm范围内选取,端面磨削留量在O. 6"O. 8mm范围内选取；毛坯的结构按照上述方法设计后，虽然小头的磨削量增大了，但解决了冷墩时的难题；2)按照设计的毛坯的锥角和结构尺寸设计和制造冷墩模具；3)在冷镦机上用设计和制造的模具冲压滚子毛坯；4)将冲压的滚子毛坯放在外圆无心磨床上软磨外圆；采用4°的螺旋导轮软磨，在外圆表面磨去O. 15^0. 35mm,软磨后滚子大头还应有O. 15^0. 35mm的留量；5)将经过第一次软磨外圆的滚子放在外圆无心磨床上进行第二次软磨外圆；如果图纸规定的滚子半锥角大于或等于5°，采用5°的螺旋导轮第二次软磨外圆；如果图纸规定的滚子半锥角小于5°，采用与图纸规定的滚子半锥角相同的螺旋导轮第二次软磨滚子外圆；第二次软磨磨去大头外圆表面O. 03、. 05mm,滚子大头外圆还应有O. 12 0. 30mm的留6)将经过软磨的滚子放在热处理炉里进行淬火和回火；淬火温度为83(T840°C，保温时间为4(Γ60分钟；回火温度为15(Tl60°C，保温时间为2 2. 5小时；之后出炉冷却至室温；7)将经过淬回火的滚子放在外圆无心磨床上进行第一次粗磨外圆；如果图纸规定的滚子半锥角大于或等于6°，采用6°的螺旋导轮粗磨，磨去滚子大头外圆表面O.02、· 05mm,粗磨后滚子大头外圆还应有O.1 "O. 25mm的留量；如果图纸规定的滚子半锥角小于6°，采用与图纸规定的滚子半锥角相同的螺旋导轮粗磨，可磨去大头外圆表面O.04 0. 10mm，粗磨后滚子大头外圆还应有O. 08 0. 20mm的留量；8)将经过第一次粗磨的滚子放在双端面磨床上磨两个端面；将大小头各磨去O.1Γ0. 35mm，磨削后滚子的长度方向还应有O. 08、.1mm的磨量；9)将经过双端面磨的滚子放在外圆无心磨床上进行第二次粗磨外圆；如果图纸规定的滚子半锥角大于或等于 7°，采用7°的螺旋导轮第二次粗磨外圆；如果图纸规定的滚子半锥角小于7°，大于6°， 采用与图纸规定的滚子半锥角相同的螺旋导轮第二次粗磨外圆；如果图纸规定的滚子半锥角小于6°，不再进行第二次粗磨外圆；半锥角在6°以上的滚子，第二次粗磨磨去大头外圆表面O. 02、. 05mm，第二次粗磨后大头外圆还应剩有O. 08、. 20mm的留量；9)将经过第二次粗磨的滚子放在外圆无心磨床上进行第三次粗磨外圆；如果图纸规定的滚子半锥角大于或等于8°，采用8°的螺旋导轮第三次粗磨外圆；如果图纸规定的滚子半锥角小于8°，大于7°，采用与图纸规定的滚子半锥角相同的螺旋导轮第三次粗磨外径；如果图纸规定的滚子半锥角小于等于7°，不再进行第三次粗磨外径；半锥角大于7°的滚子，第三次粗磨磨去大头外圆表面O. 02、. 05mm，粗磨后滚子大头外圆还应有O.06 O. 15mm的留量;10)将经过粗磨的滚子放在球基面磨床上磨削球基面,采用中软砂轮,磨削后,球面曲率半径应到达图纸的要求，滚子长度应到达图纸的要求；11)将经过球基面磨削的滚子放在外圆无心磨床上精磨外圆；采用与成品滚子半锥角相同的螺旋导轮，磨削后滚子大头外圆留量为O. 04-0. 08mm ；12)将经过精磨外圆的滚子放在外圆无心磨床上进行终磨外圆；采用与成品滚子半锥角相同的螺旋导轮终磨外圆，终磨后滚子外圆应达到图纸规定的尺寸。
本发明的加工原理是将毛坯先冷镦成半锥角为4°小角度料坯，然后采取多种不同角度的螺旋导轮磨削滚子外径，使滚子的半锥角从小到大，逐步磨到要求的角度，最后采用与成品滚子相同角度的螺旋导轮终磨掉滚子外圆的全部磨量，形成长径比小于I的大锥角圆锥滚子。
本发明的有益效果是采用本发明的加工方法，可使滚子外圆表面加工均匀，无裂纹、烧伤和黑皮等缺陷，且加工精度较高，使配套的轴承在运转过程中噪音降低，使用寿命提闻。
具体实施方式
结合给出的实施例对本发明加工方法加以说明如下。
实施例一加工的圆锥滚子型号为829234 半锥角为5° 3,大头直径为19. 6mm 长度为15. 7mm 球基面曲率半径为105mm 其加工方法为1.按4°半锥角设计滚子毛坯的结构。经计算，毛坯大头直径为20. 1_，小头直径为17.8mm,长度为 16. 5mm。
2.按照设计的毛坯锥角和结构尺寸设计并制造冷墩模具。
3.在冷镦机上用设计和制造的模具冲压滚子毛坯。
4.将冲压的滚子毛坯放在外圆无心磨床上软磨外圆。采用4°的螺旋导轮软磨， 软磨后滚子大头直径为19. 95_，还有O. 35mm的留量。
5.将经过第一次软磨外圆的滚子放在外圆无心磨床上进行第二次软磨外圆。采用 5°的螺旋导轮第二次软磨外圆，磨后滚子大头直径为19. 85mm，还有O. 25mm的留量。
6.将经过软磨的滚子放在热处理炉里进行淬、回火。淬火温度为83(T840°C，保温时间为4(Γ60分钟；回火温度为15(Tl60°C，保温时间为2 2. 5小时。之后出炉冷却至室温。
7.将经过淬、回火的滚子放在外圆无心磨床上粗磨外圆。采用5° 的螺旋导轮磨削，磨削后滚子大头外径为19. 75_，还有O. 15mm的留量。
8.将经过粗磨的滚子放在双端面磨床上磨两个端面。磨削后滚子的长度为 15. 8mm,还有O.1mm的磨量。
9.将经过粗 磨的滚子放在球基面磨床上磨削球基面,采用中软砂轮,磨削后,球面曲率半径应到达图纸的要求，滚子长度应到达图纸的要求。
10.将经过球基面磨削的滚子放在外圆无心磨床上精磨外圆。采用与成品滚子半锥角相同的螺旋导轮，磨削后滚子大头外径为19. 65mm,还有O. 05mm的留量。
11.将经过精磨外圆的滚子放在外圆无心磨床上进行终磨外圆。采用与成品滚子半锥角相同的螺旋导轮终磨外圆，终磨后滚子外圆应达到图纸规定的尺寸。
实施例二加工的圆锥滚子型号为829748 半锥角为6°大头直径为22. 8mm 长度为18. 23mm 球基面曲率半径为141mm 其加工方法为1.按4°半锥角设计滚子毛坯的结构。经计算，毛坯大头直径为23. 4mm，小头直径为 20. 8mm,长度为 18. 83mm。
2.按照设计的毛坯的锥角和结构尺寸设计和制造冷墩模具。
3.在冷镦机上用设计和制造的模具冲压滚子毛坯。
4.将冲压的滚子毛坯放在外圆无心磨床上软磨外圆。采用4°的螺旋导轮软磨， 软磨后滚子大头直径为23. 15_，还有O. 35mm的留量。
5.将经过第一次软磨外圆的滚子放在外圆无心磨床上进行第二次软磨外圆。采用 5°的螺旋导轮第二次软磨外圆，磨后滚子大头直径为23. 05_，还有O. 25mm的留量。
6.将经过软磨的滚子放在热处理炉里进行淬、回火。淬火温度为83(T840°C，保温时间为4(Γ60分钟；回火温度为15(Tl60°C，保温时间为2 2. 5小时。之后出炉冷却至室温。
7.将经过淬、回火的滚子放在外圆无心磨床上粗磨外圆。采用6°的螺旋导轮磨削，磨削后滚子大头外径为22. 95mm，还有O. 15mm的留量。
8.将经过粗磨的滚子放在双端面磨床上磨两个端面。磨削后滚子的长度为18.33mm,还有O.1mm的磨量。
9.将经过双端面磨的滚子放在外圆无心磨床上进行第二次粗磨外圆；采用与成品滚子半锥角相同的螺旋导轮，磨削后滚子大头外径为22. 89 mm,留量为O. 09mm。
10.将经过粗磨的滚子放在球基面磨床上磨削球基面，采用中软砂轮，磨削后，球面曲率半径应到达图纸的要求，滚子长度应到达图纸的要求。
11.将经过球基面磨削的滚子放在外圆无心磨床上精磨外圆。采用与成品滚子半锥角相同的螺旋导轮，磨削后滚子大头外径为22. 8·4,留量为O. 04mm。
12.将经过精磨外圆的滚子放在外圆无心磨床上进行终磨外圆。采用与成品滚子半锥角相同的螺旋导轮终磨外圆，终磨后滚子外圆应达到图纸规定的尺寸。
权利要求
1.一种长径比小于I的大锥角圆锥滚子的加工方法，其特征在于所述加工方法的具体步骤如下 1)设计滚子毛坯的结构尺寸对于半锥角大于4°的大锥角圆锥滚子，将其毛坯的半锥角统一按4°设计；毛坯大头直径按照图纸规定的尺寸加上大头磨削留量计算；小头直径根据计算出的大头直径、图纸规定的长度，以及端面的磨削留量，按照半锥角为4°计算；大头外圆磨削留量和端面磨削留量根据滚子直径确定，直径10_以下的滚子，大头外圆磨削留量在0. 3^0. 35mm范围内选取,端面磨削留量选0. 3mm ;直径l(T20mm的滚子,大头外圆磨削留量在0. 4^0. 5mm范围内选取,端面磨削留量在0. 4^0. 6mm范围内选取；直径20mm以上的滚子，大头外圆磨削留量在0. 6^0. 7mm范围内选取,端面磨削留量在0. 6^0. 8mm范围内选取；毛坯的结构按照上述方法设计后，虽然小头的磨削量增大了，但解决了冷墩时的难题； 2)按照设计的毛坯的锥角和结构尺寸设计和制造冷墩模具； 3)在冷镦机上用设计和制造的模具冲压滚子毛坯； 4)将冲压的滚子毛坯放在外圆无心磨床上软磨外圆；采用4°的螺旋导轮软磨，在外圆表面磨去0. 15^0. 35mm，软磨后滚子大头还应有0. 15^0. 35mm的留量； 5)将经过第一次软磨外圆的滚子放在外圆无心磨床上进行第二次软磨外圆；如果图纸规定的滚子半锥角大于或等于5°，采用5°的螺旋导轮第二次软磨外圆；如果图纸规定的滚子半锥角小于5°，采用与图纸规定的滚子半锥角相同的螺旋导轮第二次软磨滚子外圆；第二次软磨磨去大头外圆表面0. 03、. 05mm，滚子大头外圆还应有0. 12^0. 30mm的留量； 6)将经过软磨的滚子放在热处理炉里进行淬火和回火；淬火温度为83(T840°C，保温时间为4(T60分钟；回火温度为15(Tl60°C，保温时间为2 2. 5小时；之后出炉冷却至室温； 7)将经过淬回火的滚子放在外圆无心磨床上进行第一次粗磨外圆；如果图纸规定的滚子半锥角大于或等于6°，采用6°的螺旋导轮粗磨，磨去滚子大头外圆表面0.02、. 05mm，粗磨后滚子大头外圆还应有0. ro. 25mm的留量；如果图纸规定的滚子半锥角小于6°，采用与图纸规定的滚子半锥角相同的螺旋导轮粗磨，可磨去大头外圆表面0. 04、. 10mm，粗磨后滚子大头外圆还应有0. 08、. 20mm的留量； 8)将经过第一次粗磨的滚子放在双端面磨床上磨两个端面；将大小头各磨去,0.11 0. 35mm，磨削后滚子的长度方向还应有0.08、.1mm的磨量；9)将经过双端面磨的滚子放在外圆无心磨床上进行第二次粗磨外圆；如果图纸规定的滚子半锥角大于或等于7°，采用7°的螺旋导轮第二次粗磨外圆；如果图纸规定的滚子半锥角小于7°，大于6°，采用与图纸规定的滚子半锥角相同的螺旋导轮第二次粗磨外圆；如果图纸规定的滚子半锥角小于6°，不再进行第二次粗磨外圆；半锥角在6°以上的滚子，第二次粗磨磨去大头外圆表面0. 02、. 05mm，第二次粗磨后大头外圆还应剩有0. 08、. 20mm的留量； 9)将经过第二次粗磨的滚子放在外圆无心磨床上进行第三次粗磨外圆；如果图纸规定的滚子半锥角大于或等于8°，采用8°的螺旋导轮第三次粗磨外圆；如果图纸规定的滚子半锥角小于8°，大于7°，采用与图纸规定的滚子半锥角相同的螺旋导轮第三次粗磨外径；如果图纸规定的滚子半锥角小于等于7°，不再进行第三次粗磨外径；半锥角大于7°的滚子，第三次粗磨磨去大头外圆表面0.02、. 05mm，粗磨后滚子大头外圆还应有,0.06 0. 15mm的留量;10)将经过粗磨的滚子放在球基面磨床上磨削球基面,采用中软砂轮,磨削后,球面曲率半径应到达图纸的要求，滚子长度应到达图纸的要求； 11)将经过球基面磨削的滚子放在外圆无心磨床上精磨外圆；采用与成品滚子半锥角相同的螺旋导轮，磨削后滚子大头外圆留量为0. 04-0. 08mm ； 12)将经过精磨外圆的滚子放在外圆无心磨床上进行终磨外圆；采用与成品滚子半锥角相同的螺旋导轮终磨外圆，终磨后滚子外圆应达到图纸规定的尺寸。
全文摘要
本发明涉及一种轴承滚子的加工方法，具体涉及一种长径比小于1的大锥角圆锥滚子加工方法。所述加工过程为采用不同角度的螺旋导轮多次磨削滚子外圆，逐步将滚子外圆磨至要求的角度；在软磨和粗磨工序之间对滚子进行热处理；在两次粗磨中间，滚子的半锥角不超过6°时磨削滚子端面；在粗磨和精磨之间，用中软砂轮磨削滚子球基面时。采用本发明的加工方法，可使滚子的表面磨削均匀，无黑皮等缺陷，且精度较高，使配套的轴承在运转过程中噪音大大降低，并提高了使用寿命。
文档编号B24B5/24GK103029013SQ201310001790
公开日2013年4月10日 申请日期2013年1月5日 优先权日2013年1月5日
发明者张斌, 张纪昌, 王红军 申请人:洛阳宜华滚动体有限公司