一种无软带四点接触球回转支承轴承的制作方法

本发明属于回转支承技术领域，具体涉及一种无软带四点接触球回转支承轴承。

背景技术：

四点接触球轴承是一种分离型轴承，也可以说是一套轴承可承受双向轴向载荷的角接触球轴承。其内、外圈滚道是桃型的截面，当无载荷或是纯径向载荷作用时，钢球和套圈呈现为四点接触，这也是这个名称的由来，可以同时承受较大的轴向、径向负荷和倾覆力矩。其应用于各种工程机械及旋转工作台，是工程机械回转机构的重要组成部分，对其滚道淬火质量有着很高的要求，一般要求其表面有较高的硬度和耐磨性，而滚道内部的材料仍保持原来的韧性组织。对于大直径的回转支承通常采用中频感应淬火的方法，由于中频感应淬火具有加热速度快，效率高，无污染而被广泛应用于回转支承的表面感应淬火中。传统的滚道表面中频感应淬火机构虽然种类繁多，优点也各不相同，但始终无法解决感应淬火软带的问题。

淬火软带是淬火设备感应器开始淬火的起始位置与结束位置之间存在的一个盲区，为了防止二次加热导致的滚道表面产生裂纹而没有经过淬火形成的低硬度区域。由于现有的工艺无法避免淬火软带的产生，在回转支承安装时必须考虑载荷的方向，因此需要将软带位置尽量放在非主要的承载区域，防止软带与滚子接触区域在运动承载过程中过渡磨损而导致回转支承的整体报废，但是这样的操作方式限制了回转支承的使用范围，也降低了回转支承的使用寿命，增加设备的后期维护成本，成为制约我国回转支承企业发展的重要因素。

现有技术中为了避免出现淬火软带，将工件夹紧固定好之后，利用中频感应淬火装置沿着特定的导轨对回转支承外表面进行加热淬火，这种工作方式需要花费大量的准备工作时间，工作效率低下，不能够解决四点接触球回转支承轴承热处理过程中存在的软带问题，造成回转支承轴承的使用寿命短暂，增大了企业维护成本。

技术实现要素：

本发明为了解决上述技术问题，提供一种无软带四点接触球回转支承轴承，利用本发明对四点接触球轴承的内外圈的滚道表面进行淬火，解决了传统大直径回转支承轴承热处理中存在的软带问题，提高回转支承热处理的效率和质量，有利于回转支承轴承使用寿命的延长。

本发明所采用的技术方案是：一种无软带四点接触球回转支承轴承，包括无软带外圈、无软带内齿圈以及置于无软带外圈与无软带内齿圈之间的滚动体，无软带外圈的圆周内径处设置有无软带环形凹槽一，无软带内齿圈的圆周外径处设置有无软带环形凹槽二，无软带环形凹槽一与无软带环形凹槽二组合形成一截面为圆形的腔体，腔体内放置有滚动体，在无软带外圈与无软带内齿圈的连接处设置有用以起到防尘作用的密封圈，无软带外圈的径向开设有一连通腔体的油孔。

所述无软带外圈的厚度方向以及无软带内齿圈的厚度方向均开设有绕轴承中心均匀分布的安装孔。

所述滚动体为钢球。

所述无软带外圈和无软带内齿圈均为40GrMo材质，该材质属于超高强度钢，具有高强度和韧性，淬透性较好，无明显的回火脆性，在经过表面淬火之后能够提高回转支承的使用性能，使轴承运转稳定可靠，延长其使用寿命，降低维修和维护成本。

本发明提供一种无软带四点接触球回转支承轴承的淬火方法，包括以下步骤：

步骤一、工件的定位：分别将回转支承的外圈、内齿圈水平安装在机床的工作平台上，并将其进行固定；

步骤二、确定工件的圆心位置：机床主轴上安装有测距传感器，利用测距传感器对工件的外圆周表面或内圆周表面的不同位置进行距离测量，确定工件的圆心坐标，将坐标值记录并存储在机床控制系统内，根据该坐标值确定出感应加热器的起点位置、终点位置以及感应加热器的运动半径；

步骤三、工件的加热与冷却：在初始位置，安装在机床移动装置上的两个感应加热器同时位于起始零点，且两个感应加热器之间的距离为2mm，感应加热器靠近滚道表面，淬火时，两个感应加热器同时通电，两个感应加热器自零点位置分别向相反的方向以相同的速度移动至终点，移动过程中，两个感应加热器移动圆弧的中点与工件的圆心保持同心，在到达终点时，两个感应加热器停止移动且两个感应加热器相距2mm；在感应加热器对滚道表面进行加热的过程中，安装在机床上的两个冷却装置以与两个感应加热器同样的运动轨迹同时对已经加热的滚道表面进行冷却，滚道表面上每一点的加热与冷却的时间间隔均相等；两组感应加热器对终点位置进行加热并撤离滚道表面后，感应加热器断电，停止加热，两个冷却装置在终点位置对滚道表面进行冷却后，撤离滚道表面，完成回转支承的整个淬火过程，即得到无软带外圈、无软带内齿圈。

所述步骤二中的测距传感器为超声波测距传感器、激光测距传感器或红外测距传感器。

所述控制系统为PLC编程系统。

所述步骤三中的滚道表面为环形凹槽一表面或环形凹槽二表面。

所述步骤三中的感应加热器为中频感应器，加热电流频率为2500-8000Hz，感应加热器与工件滚道表面的距离为2-3mm。

所述步骤三中，冷却装置的冷却介质为水、水溶液或矿物油。

其中步骤一中，将工件进行水平放置的目的是为了使工件的中心轴线与工作台保持垂直，从而使感应加热器在工作的过程中，始终在同一水平线上进行移动，减少工作人员在编程过程中所花费的时间，既保证了工作效率也降低工作人员的工作难度，并且可以使工件在后续的加热和冷却工艺，受热和冷却均匀，从而达到在最终产品的优异性能。

其中步骤二中，设置测距传感器的目的是为了快速的找出工件的圆心，确定圆心的实际坐标值，结合工件的待淬火滚道半径从而得出感应加热器的位置，在控制系统上快速的编入两个感应加热器运动轨迹的程序，达到在淬火过程中，感应加热器与待淬火表面之间的间距始终不变的目的，有利于提高淬火的效率和淬火的质量, 也是为了使工件在后续的加热和冷却工艺，受热和冷却均匀，从而达到在最终产品的优异性能。

其中步骤三是将两个感应加热器在起始零点位置同时感应淬火，在终点相遇位置同时感应淬火，代替了传统单个感应加热器从起点开始，绕工作表面一圈后，终点与起点之间存在时间差而存在的软带问题，由于本发明加热和冷却同时进行，不会产生无软带区域，因此不会因为二次加热导致的滚道表面产生裂纹，也没有经过淬火形成的低硬度区域。

其中步骤三中，淬火时，两个感应加热器同时通电，两个感应加热器自零点位置分别向相反的方向以相同的速度移动至终点，移动过程中，两个感应加热器移动圆弧的中点与工件的圆心保持同心；这样设置的目的是：可以使感应加热器在移动过程中距离滚道表面之间的距离始终保持相等，感应加热器通电后，可以对滚道表面的淬火，在淬火过程中，由于感应加热器的移动速度相同，距离滚道表面的距离相等，能够保证两个感应加热器的移动角度和距离相等，使滚道表面每一点所加热的时间相等，使滚道淬火表面受热均匀，从而保证淬火之后每一点位置上的硬度相同，提高淬火的质量。

其中步骤三中，在感应加热器对回转支承的滚道进行加热的过程中，安装在机床上的两个冷却装置以与两个感应加热器同样的运动轨迹同时对已经加热的滚道表面进行冷却，滚道上每一点的加热与冷却的时间间隔均相等；这样设置的目的是：能够以相同的时间间隔对已经加热的滚道表面进行冷却，提高冷却的效果，使滚道受热与冷却同步且均匀，从而有利于整个淬火质量的提高。

其中步骤三中，安装在机床移动装置上的两个感应加热器同时位于起始零点，且两个感应加热器之间的距离为2mm；在到达终点时，两个感应加热器停止移动且两个感应加热器相距2mm；这样设置的目的是为了防止两个感应加热器距离过近而造成设备发生结构上的碰撞，降低作业的难度，另外一方面是由于距离大于2mm后，由于两个感应加热器之间的距离相距太远，会使加热的盲区加大，尤其是遇到大型轴承时，热量无法传到加热的盲区，那么轴承此处的温度不够的话，就达不到淬火的要求，淬火的质量难以保证，从而影响最终产品的质量。

本发明的有益效果：

本发明操作工艺简单、方便，可在淬火之前对回转支承的中心进行定位，保证感应加热器和冷却装置运动的精确性，通过两个感应加热器同时向相反方向运动而实现回转支承滚道的无软带热处理过程，本发明对滚道表面的加热和冷却同时进行，不会产生无软带区域，因此不会因为二次加热导致的滚道表面产生裂纹，也没有经过淬火形成的低硬度区域，同时也简化了回转支承热处理的步骤，提高工作效率，有利于四点接触球回转支承轴承使用寿命的延长。

附图说明

图1为本发明回转支承的结构示意图；

图2为本发明回转支承无软带外圈的结构示意图；

图3为本发明回转支承无软带内齿圈的结构示意图；

图4为本发明对内齿圈淬火的原理图；

图5为本发明的内齿圈淬火之前的截面图；

图6为本发明对外圈淬火的原理图；

图7为本发明的外圈淬火之前的截面图。

图中标记：1、感应加热器；2、冷却装置；3、无软带外圈；3-1、外圈；4、无软带内齿圈；4-1、内齿圈；5、滚动体；6、密封圈；7、油孔；8、安装孔；9、无软带环形凹槽一；9-1、环形凹槽一；10、无软带环形凹槽二；10-1、环形凹槽二。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的详细说明。

实施例一、

如图1-3所示，一种无软带四点接触球回转支承轴承，包括无软带外圈3、无软带内齿圈4以及置于无软带外圈3与无软带内齿圈4之间的滚动体5，无软带外圈3和无软带内齿圈4均为40GrMo材质，无软带外圈3的圆周内径处设置有无软带环形凹槽一9，无软带内齿圈4的圆周外径处设置有无软带环形凹槽二10，无软带环形凹槽一9与无软带环形凹槽二10组合形成一截面为圆形的腔体，腔体内放置有钢球，在无软带外圈3与无软带内齿圈4的连接处设置有用以起到防尘作用的密封圈6，无软带外圈3的径向开设有一连通腔体的油孔7。

所述无软带外圈3的厚度方向以及无软带内齿圈4的厚度方向均开设有绕轴承中心均匀分布的安装孔8。

如图4-5所示，一种无软带四点接触球回转支承轴承内齿圈4-1的淬火方法，包括以下步骤：

步骤一、工件的定位：将回转支承的内齿圈4-1水平安装在机床的工作平台上，并将其进行固定；

步骤二、确定工件的圆心位置：机床主轴上安装有超声波测距传感器，利用测距传感器对工件的外圆周表面或内圆周表面的不同位置进行距离测量，确定工件的圆心坐标，将坐标值记录并存储在机床PLC编程控制系统内，根据该坐标值确定出感应加热器1的起点位置、终点位置以及感应加热器1的运动半径；

步骤三、工件的加热与冷却：在初始位置，安装在机床移动装置上的两个感应加热器1同时位于起始零点a位置，且两个感应加热器1之间的距离为2mm，感应加热器1距离环形凹槽一9-1的距离为2mm，淬火时，两个感应加热器1同时通电，加热电流频率为2500Hz，两个感应加热器1自零点a位置分别向相反的方向以相同的速度移动至终点b位置，移动过程中，两个感应加热器1移动圆弧的中点与工件的圆心保持同心，在到达终点时，两个感应加热器1停止移动且两个感应加热器1相距2mm；在感应加热器1对环形凹槽一9-1表面进行加热的过程中，安装在机床上的两个冷却装置2以与两个感应加热器1同样的运动轨迹同时对已经加热的滚道表面进行冷却，冷却装置2的介质为水，滚道表面上每一点的加热与冷却的时间间隔均相等；两组感应加热器1对终点b位置进行加热并撤离环形凹槽一9-1表面后，感应加热器1断电，停止加热，两个冷却装置2在终点b位置对环形凹槽一9-1表面进行冷却后，撤离环形凹槽一9-1表面，完成回转支承的整个淬火过程，即得到无软带内齿圈4。

实施例二、

如图1-3所示，一种无软带四点接触球回转支承轴承，包括无软带外圈3、无软带内齿圈4以及置于无软带外圈3与无软带内齿圈4之间的滚动体5，无软带外圈3和无软带内齿圈4均为40GrMo材质，无软带外圈3的圆周内径处设置有无软带环形凹槽一9，无软带内齿圈4的圆周外径处设置有无软带环形凹槽二10，无软带环形凹槽一9与无软带环形凹槽二10组合形成一截面为圆形的腔体，腔体内放置有钢球，在无软带外圈3与无软带内齿圈4的连接处设置有用以起到防尘作用的密封圈6，无软带外圈3的径向开设有一连通腔体的油孔7。

所述无软带外圈3的厚度方向以及无软带内齿圈4的厚度方向均开设有绕轴承中心均匀分布的安装孔8。

如图6-7所示，一种无软带四点接触球回转支承轴承外圈3-1的淬火方法，包括以下步骤：

步骤一、工件的定位：将回转支承的外圈3-1水平安装在机床的工作平台上，并将其进行固定；

步骤二、确定工件的圆心位置：机床主轴上安装有红外线测距传感器，利用测距传感器对工件的外圆周表面或内圆周表面的不同位置进行距离测量，确定工件的圆心坐标，将坐标值记录并存储在机床PLC编程控制系统内，根据该坐标值确定出感应加热器1的起点位置、终点位置以及感应加热器1的运动半径；

步骤三、工件的加热与冷却：在初始位置，安装在机床移动装置上的两个感应加热器1同时位于起始零点a位置，且两个感应加热器1之间的距离为2mm，感应加热器1距离环形凹槽二10-1的距离为3mm，淬火时，两个感应加热器1同时通电，加热电流频率为8000Hz，两个感应加热器1自零点a位置分别向相反的方向以相同的速度移动至终点b位置，移动过程中，两个感应加热器1移动圆弧的中点与工件的圆心保持同心，在到达终点时，两个感应加热器1停止移动且两个感应加热器1相距2mm；在感应加热器1对环形凹槽二10-1表面进行加热的过程中，安装在机床上的两个冷却装置2以与两个感应加热器1同样的运动轨迹同时对已经加热的滚道表面进行冷却，冷却装置2的介质为矿物油，滚道表面上每一点的加热与冷却的时间间隔均相等；两组感应加热器1对终点b位置进行加热并撤离环形凹槽二10-1表面后，感应加热器1断电，停止加热，两个冷却装置2在终点b位置对环形凹槽二10-1表面进行冷却后，撤离环形凹槽二10-1表面，完成回转支承的整个淬火过程，即得到无软带外圈3。