滚动轴承制造工艺课件.ppt

1、l一、基本概念：l 本公司专业生产圆锥滚子轴承、圆柱滚子轴承、深沟球轴承及非标、专用轴承等类型的滚动轴承千余个品种，尺寸范围从内径15mm到外径400mm，公差等级从P0（G）级到P5（D）l级。同时还为用户设计制造各种特殊结构或非标准用专用轴承。各类产品广泛用于汽车、工程机械、农机、电机、柴油机、冶矿机械、石化机械、煤炭机械等领域。近年来加大了新产品开发力度，每年有近一百个新产品投产，其中一些替代进口产品填补了国内空白，有较高的技术含量和附加值。出口以英制圆锥滚子轴承为主。l圆锥滚子轴承为公司的主导产品，占公司生产总量的80%，占全国圆锥滚子轴承产量的16.75%。圆锥滚子轴承产量连续多年居

2、行业第一、二位，是中国最大、最优秀的圆锥滚子轴承供应商，也l是英制圆锥滚子轴承品种最全、系列最多的生产厂家。公司技术基础雄厚，检测手段精良，工艺装备先进。新增国内先进的十条轴承套圈磨加工自动线、四条保护气氛无氧化热处理理淬回火和产线及一大批数控、高精度、超超磨凸度、新型自动机床。生产中以自动线和数控机床为主，采用双辗毛坯、保护气氛无氧化热处理、三凸磨超加工、磁粉探伤检验及工序现场精密检测等先进工艺手段，使得产出能力和质量水平同步提升，从而以较高质量、较低的成本的产品，保证企业在市场上的较强的竞争力和较好的市场收益。l 内圈：通常与轴形成过盈配合，并与轴一起旋转。l 外圈：通常与轴承座孔形成过渡

3、配合，起支承作l 用。l 滚动体（钢球或滚子）：借助保持架均匀地排列基 本结构 在内圈和外圈之间，它的形状、大小和数量l 直接影响滚动轴承的使用性能和负荷能力。l 保持架：除滚动体均匀地分隔开外，还能引导滚l 动体的旋转及改善轴承内部润滑性能等作用。l 润滑油：提高轴承使用寿命、可靠性等。l二、轴承代号的构成：l1、类型代号：用阿拉伯数字（以下简称数字）或l大写拉丁字母（以下简称字母）表示。如下表：前置代号基本代号后置代号类型代号尺寸系列代号内径代号宽（高）度系列代号直径系列代号代号轴承类型代号轴承类型0双列角接触球轴承7角接触球轴承1调心球轴承N圆柱滚子轴承2调心滚子轴承和推力调心滚子轴承N

4、N双列或多列圆柱滚子轴承3圆锥滚子轴承U外球面球轴承4双列深沟球轴承QJ四点接触球轴承5推力球轴承6深沟球轴承l2、尺寸系列代号：由轴承的宽（高）度系列代号和直径系列代号组成，用数字表示。l3、内径代号：表示轴承公称内径尺寸大小，用数字表示。如下表：轴承公称内径轴承公称内径内径代号内径代号示例示例0.6到到10（非整数）（非整数）用公称内径毫米数直接表示，在其与尺寸系列代号之间用“”分开。分开。深沟球轴承618/2.5d=2.5mm1到到9（整数）（整数）用公称内径毫米数直接表示，对深沟球轴承及角接触球轴承7、8、9直直径系列，内径与尺寸系列代号之间用“”分开。分开。深沟球轴承618/5d=5

5、mm 1010到到17 12 15 1700010203深沟球轴承6200d=10mm20到到480（22、28、32除外）除外）公称内径除以5的商数，商数为个位的商数，商数为个位数，需在商数左边加“0”，如，如08。圆锥滚子轴承32208 d=40mm大于和等于500以以及及22、28、32用公称内径毫米数直接表示，但在与尺寸系列之间用“”分开。分开。圆锥滚子轴承313/500d=500mml、深沟球轴承特点：l转速高；精度高；噪声、振动小；主要承受径向载荷；也能承受一定轴向载荷；制造简单，成本低。l、圆柱滚子轴承特点：l转速比相同外形尺寸的球轴承低；精度较高；噪音、振动较低；主要承受径向载

6、荷；内、外圈均带挡边的可以承受较小的轴向载荷。、圆锥滚子轴承特点：l 转速高、精度高；刚性大，耐冲击、振动l 能承受较大的轴向载荷。l例1:6 2 04l 内径代号，表示公称内径d=20mml 尺寸系列代号，表示宽度系列代号“0”（“0”可以可以省略）和直径l 系列代号“2”l 类型代号，表示轴承类型是深沟球轴承l例2:3 23 24 l 内径d=120mm。l 尺寸系列代号：表示宽度系列代号“2”和和直径系列代号“3”。l 类型代号：表示轴承类型是调心滚子轴承l例3：N 22 10l 内径代号：表示公称内径d=50mm。l 尺寸系列代号：表示宽度系列代号“2”和直和直径系列代号“2”。l 类

7、型代号：表示轴承类型是圆柱滚子轴承l三、滚动轴承材料l1、常用材料：目前滚动体和套圈用量最大的GCr15和GCr15SiMn。这两种钢的性能基本相同，但GCr15SiMn的淬透性较GCr15好，当套圈壁厚大于或等于12mm，滚子直径大于23mm，钢球直径大于50mm时，采用GCr15SiMn。目前广泛采用的保持架材料有优质低碳钢（08、10、08F、10F钢）、黄铜、青铜、不锈钢、弹簧钢、铝合金、酚醛胶布管、塑料等。l2、滚动轴承用钢基本性能要求：l（1）、具有较高的接触疲劳强度；l（2）、具有较高的硬度和好的耐磨性；l（3）、具有较高的弹性极限；l（4）、具有较好的韧性；l（5）、具有较好的

8、尺寸稳定性；l（6）、具有较好的防锈性能；l（7）、具有较好的加工性能。l四、滚动轴承零件的生产特点：l1、结构特点：l（1）轴承零件的工作表面大都是回转体表面；l（2）轴向短而壁薄，受力易变形。l2、加工特点：l（1）精密加工；l（2）多工序加工；l（3）成型加工；l（4）生产批量。l五、滚动轴承零件的生产过程：l1、内、外圈的生产过程：l棒料 锻造 退火l棒料 车加工 热处理 l管料 磨超加工 零件终检l 防锈 入库l2、圆锥滚子的生产过程：棒料 冲压成形 串环带 选料头棒料 车加工 选料头软磨外径 软磨端面 热处理 串氧化皮及清洗 初磨外径 初磨端面 终磨球基面 退磁 显示脱碳层及目检

9、细磨外径 终磨外径 超精外径 外观选别 终检 防锈 包装 入库 l3、圆锥保持架的生产过程：l板料 剪切 冲压成形冲定位孔 冲窗孔 l切底 车边 压坡 扩张 清理 终检 涂油、包装 入库l4、滚动轴承的装配过程：l零件退磁、清洗 内、外滚（沟）道尺寸分组选别 检查游隙 铆合保持架 终检 退磁、清洗 涂油、包装 入成品库（装箱、发运）l六、轴承套圈毛坯的锻造：l1、轴承的套圈毛坯采用的主要原材料有棒料和管料。采用棒料锻造时，根据金属加热温度的不同分为热锻、冷锻和温锻三大类。热锻是将金属加热到相变温度以上的锻造加工；冷锻（又称冷挤压）是指金属在常温下的锻造变形；温锻（又称温挤压）是指金属加热温度控

10、制在金属相变以下、金属蓝脆温度以上的锻造加工。l2、套圈锻造的目的：通过锻造加工，获得与产品形状相近的毛坯，从而提高金属材料利用率l，节约材料，减少机械加工量，降低成本；通过锻造加工，消除金属内在缺陷，改善金属组织，使金属流线分布合理，金属紧密度好，从而提高轴承使用寿命。l3、锻造加工的典型工艺过程为：轴承钢棒料材质检验加热下料二次加热锻造成形辗扩冷却退火清理入库l加热：轴承钢棒料或料段的加热通常采用煤、煤气、天然气和电加热（感应加热和接触加热），个别情况下采用重油加热。锻造主要控制始锻l温度（10501100）和终锻温度（850左右），不能高于始锻温度，也不低于终锻温度，如果高于始锻温度，锻

11、件会产生过热甚至过烧现象；如果低于终锻温度，因为随着温度的下降，钢的塑性差，变形抗力增大，变形困难，锻件上可能出现裂纹，也可能损坏模具或锻压设备。l下料：根据棒料剪切时温度的不同分为冷剪切、温剪切和热剁，还有采用弓锯、圆盘锯或带锯床切断等，它们适用于：l棒料在32以下的退火料采用单点普通压力机或切断机下料；l棒料在3585之间的热轧料采用中温精密剪切下料；l棒料在90以上的采用带锯、圆盘锯或弓锯下料；l棒料在180以上的采用锯床切口加热锤上剁断下料。l锻造：la、锤上自由冲孔辗扩工艺（如图1）：加热镦粗镦坯冲半孔冲穿孔涨孔平端面辗扩（或马架扩孔）整径lb、挤压成形工艺(如图2)：加热镦粗挤压成

12、形冲孔压平整径lc、挤压辗扩工艺(如图3)：加热镦粗挤压成形冲孔压平辗扩整径ld、套锻辗扩工艺(如图4)：l 外圈：挤压成形压平l加热镦粗分套 辗扩整径l 内圈：料芯镦粗l 挤压成形冲孔压l 平辗扩整径l清理：毛刺、氧化皮等。l退火：降低硬度，便于车加工。l4、锻造设备：l（1）燃料：固体燃料：煤；液体燃料：汽油、煤油、柴油、重油；气体燃料：天然气、煤气、石油气等。l（2）加热炉：燃煤加热炉；燃气加热炉；燃油加热炉；电加热炉；感应加热炉（工频50Hz、中频5010000Hz、高频10000以上）l（3）目前轴承行业常用的锻压设备有：空气锤、蒸汽空气锤、曲柄压力机、平锻机和扩孔机等。l5、发展状

13、况l（1）轴承套圈冷辗扩技术近年在国内得到应用，国内轴承套圈冷辗扩技术主要来自日本精工株式会社和德国巴特杜本公司。轴承套圈冷辗扩加工可以利用精锻毛坯进行辗扩，也可以利用锻件或管料经过车削达到一定精度以后进行辗扩。l（2）代表我国锻造技术水平的是高速镦锻。其工艺采用感应加热至始锻温度，在高速镦锻机上完成切料、镦饼、成形、切底分离等工序。一般适应与外径30105mm的大批量生产，生产效率高，尺寸精度高，表面质量好，其留量为：外径11.5mm、内径1.22mm、高度1.22mm，公差：内径0.40.6mm 外径0.30.4mm高度0.40.6mm，材料利用率可达60%以上。l七、轴承套圈车加工l1、

14、轴承套圈车削加工是机械加工的开始，即套圈的成形切削工序。经过车削加工后的套圈或其它零件，不仅要达到成形的要求，而且要为以后的加工创造条件，它既有过渡性的技术要求，又有最后成品的要求。车削加工质量的好坏，直接影响着磨削加工的质量和效率，若留量大，磨削费时，会增加各种材料的消耗，若留量小，则可能因热处理后的质量差或变形而导致废品。因此轴承套圈车削加工对轴承的成品质量、减少后工序的废品、提高加工质量和l降低劳动强度等都有重要的影响。l2、轴承套圈车削加工的目的和任务：l对一般锻件毛坯，去除表面坚硬的氧化变质层（黑皮）；l对棒料、管料，去除多余的金属量；l经济取得车加工的形状、尺寸和位置精度；l对待加

15、工表面均匀地留有一定深度的流量；l加工好辅助表面（倒角、沟、槽等）；l3、轴承套圈毛坯的类型：l退火棒料：材料利用率低（26%以下），车削工作量大，只适用于小型套圈；l管料：材料利用率比较高（50%以上），车削工作量小，生产效率高，只适用于大批量生产中小型轴承套圈的自动线上；l锻件：目前车削套圈的主要毛坯，材料利用率比较高（40%以上），适用于大批量生产中大型轴承套圈。l板料：适用于小型推力球轴承的活圈和紧圈。l温挤压件、冷挤压件：材料利用率比较高（l50%以上），适用于大批量中小型轴承套圈生产，是毛坯的发展方向之一。l精密辗扩件和高速镦锻件：材料利用率高（70%以上），适用于大批量中大型轴承

16、套圈生产，是毛坯的发展方向之一。l型钢：适用于复杂外轮廓形状的套圈。l4、套圈的车削加工具体内容：指车削外径、内径、外内径、内外径、端面、滚道（沟道）、挡边、斜坡、圆倒角、45度倒角、止动槽和油沟等。依产品的结构类型和尺寸，毛坯的制造l方法和形状，加工设备的类型、性能和精度，生产批量的大小和生产工艺能力的不同，其车加工的工作的繁简程度是不同的。其一般过程为：l外圈：粗车外滚道、端面、倒角 车外径、端面、倒角 软磨端面 软磨外径 精车外滚道 车大端内外倒角 车小端内外倒角。l内圈：车内径、端面、倒角 粗仿外形、端面、倒角、精车内径 软磨端面 车内滚道 车大端面内外倒角 车小端面内外倒角 车油沟及

17、挡边倒角。l5、车削加工的方法：集中工序车削法和分散工序车削法。l6、套圈的车削加工主要刀具类型：按加工的表面性质分主要有外径车刀、内径车刀、端面车刀、外沟（滚）道车刀、内沟（滚）道车刀、45倒角刀、圆倒角刀、油沟车刀、切断车刀、钻孔刀、铰孔刀等。l7、轴承套圈车削加工主要的夹具以下几类：l动力卡盘（加卡盘爪）类；l弹簧卡盘类；l滑块夹具类；l自动车床棒料用弹簧夹料头与送料头。l8、轴承套圈车削加工用夹具主要要求是：l夹持牢固、可靠；l套圈变形小；l定位精度高；l动作迅速、操作省力；l装卸、调整方便；l使用寿命长；l结构简单、制造容易。l9、切削液的作用：l 冷却作用；润滑作用；l 清洗作用；

18、防锈作用。l10、轴承套圈车削加工的主要机床：l普通车床：C620、C630等。半自动车床：C7201、C7301、CA7620、C7632、CA9220等。l多刀仿形车床：C7220、C7232等。数控车床：l八、滚动轴承零件热处理：l1、热处理的过程：l锻造退火车加工（或软磨）的套圈（或滚动体）淬火回火磨削附加回火精加工l退火的目的：a获得均匀分布的细粒状球光体，使套圈的耐磨性、抗疲劳性最好，并兼有好的弹性和韧性；b把硬度降低到最有利于切削加工的范围，轴承钢在热轧或锻造后，硬度在HB225340之间，太硬，不利于车削加工，经退火的硬度可在HB170207（GCr15）和lHB179217（

19、GCr15SiMn）l淬火回火的目的：获得隐晶或细小结晶马氏体、细小而分布均匀的碳化物及小量残余奥氏体所组成的显微组织。在一般淬、回火情况下，轴承钢显微组织中马氏体占80%以上，碳化物占510%，残余奥氏体占915%左右。具有这种组织的轴承钢的硬度、强度、耐磨性和耐疲劳性都很好。经过回火，轴承钢可获得一定弹性、韧性、尺寸稳定性等良好的综合机械性能。l附加回火（稳定处理）的目的：可以及时消除磨削应力，进一步稳定组织，提高套圈稳定性。l2、工业发达国家的轴承热处理普遍使用可控气氛，我国的保护气氛普及率大约50%，可控气氛的使用很少，为提高轴承热处理质量,实现少无氧化加热，应全面普及保护气氛，最好是

20、可控气氛。la保护气氛等温球化退火 推杆式等温球化退火炉在轴承行业广泛应用。随着高速镦锻、温挤压和精密辗扩等新工艺的应用，锻件尺寸精度大大提高，减少退火过程中氧化脱碳就显得尤其必要。l轴承零件保护气氛退火工艺在生产中的应用，可减少退火过程中氧化损耗，使加工留量减少，车加工效率和质量提高。氮基气氛是一种锻件退火较理想的保护气氛。lb自动化淬火可控气氛热处理l3、技术水平l通过采用保护气氛或可控气氛进行加热大大提高了轴承零件热处理质量水平，工件淬火后氧化脱碳层由原来的0.060.10mm降到0.03mm以下，批量硬度差由原来的2HRC降到1.5HRC以下，同一l零件的硬度差由原来的1.5HRC降到

21、1HRC以下，压缩磨削留量1/31/2，提高磨工效率15%22%。（杭州金舟电炉有限公司研发的RG150螺旋滚筒式保护气氛热处理连续生产线，加工后表面脱碳层0.03mm单粒硬度差0.5HRC批硬度差1HRC）。l4、保护气氛la滴注式气氛 滴注式气氛制备装置简单，投资少，上马快，操作方便，适用于甲醇、乙醇资源充足，用气量较小的热处理设备，拖板式网l带炉大多采用甲乙醇作保护气氛，也有的滴注甲醇与富化气丙烷或丙酮制备的可控气氛。lb吸热式气氛 以烷类为原材料制备的吸热式气氛是一种使用时间最长，制备技术最成熟，流程简单，可靠方便，使用效果良好的可控气氛，至今是国际上应用最多的可控气氛。lc氮基气氛

22、氮基气氛可分为氮基保护气氛和氮基渗碳气氛。氮基保护气氛又分为中性气氛和碳式气氛，如轴承退火时用的气氛就是氮基中性气氛，氮气和甲醇用于轴承零件保护淬火，l氮气和丙烷气（石油液化气），氮气和甲醇、丙酮则属氮基渗碳气氛。l5、热处理设备发展la自动化可控气氛热处理生产线 网带炉（马弗拖板式、无马弗拖板式、托辊式）、铸链炉、辊底炉、多用炉、转底炉、滚筒炉生产线。lb保护气氛等温球化退火炉lc开发多工位淬火压床的热处理生产线 解决中大型轴承零件热处理变形问题。l九、轴承套圈磨超加工l1、磨削加工的特点（1）磨削速度（即砂轮的圆周线速度）很高，一般为30m/s以上，高者现已达250m/s,甚至更高，砂轮磨

23、粒与工件接触的历时很短，一般只有 s；磨削温度较高。一般可达800-1500。磨削过程分为：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）磨削属于微量切削，即在一次行程中所能l切除的材料层很薄，一般为0.0010.005；l（3）磨削的加工范围很广，可以加工各种金属和非金属材料。l（4）磨削可获得高的加工效率。l（5）磨削可满足多种加工要求，即可主要用于精加工，也可用于粗加工。l2、超精加工的特点l（1）磨超加工磨粒运动轨迹复杂，能由切削过程过渡到抛光过程，可显著减小表面粗糙度（可达Ra0.010.04）以及改善波纹度等形状误差。l（2）油

24、石磨料的粒度极细，只能切削工件表面的微小凸峰，所以所能切除的材料层极薄，一般为0.000250.005。l（3）油石切削速度低，压力小，不易使工件加工表面发热、烧伤和变形，能有效去除磨削变质层。l（4）能在工件加工表面形成纹理均匀细腻的交叉纹路，便于储留润滑剂。l（5）能使工件加工表面的工作接触支承面积增大，有利于承载能力和耐磨性的提高。l（6）能在工件表面产生残余压应力，有利于防止裂纹和皮料的产生。l（7）油石高速往复振动，油石磨粒魔刃两面切削，磨削易于清除，一般不会在工件加工表面形成划痕。l（8）超精设备结构简单、操作方便、经济性好。l3、滚动轴承属于精密机械产品，因此必须采用精密加工甚至

25、超精密加工方法进行制造才得以实现。轴承套圈的精密加工主要指的是轴承套圈、挡圈 以及隔圈等零件的砂轮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（内径面、外径面）、端面及部分类型轴承套圈工作表面（沟道或滚道）的终加工；超精加工主要用于套圈开作表面终加工。l4、轴承套圈磨超加工的目的和任务：磨削和超l精加工(简称磨超加工)的劳动量和设备数量，一般占到轴承生产总劳动量和设备数量的60%左右，磨超加工的成本，一般占到轴承整个成本的15%以上，磨超加工的质量水平的高低，将直接影响轴承的精度、性能、和使用寿命等。因此说，磨超加工是轴承制造中最为关键的工序之一。l5、砂轮的选择：合理选择砂轮，是

26、提高磨削质量和效率的重要环节，磨削轴承套圈的砂轮是根据决定砂轮特性的五个因素磨料、粒度、结合剂、硬度和组织来选择。l6、轴承套圈磨削方法：l磨削表面的成型方法：轨迹法；成型法l磨削进给方法：快跳；快速趋近；粗磨进给；精磨进给；无进给磨削；快退；补偿。l尺寸控制方法：定程法；主动测量法。l砂轮的修整方法：直线型；摇摆型；曲线型。l7、轴承套圈磨削的加工过程（以HM518445/10为例）：l外圈：初磨两端面 初磨外径 初磨外滚道 附加回火 终磨两端面 终磨外径 终磨外滚道超精外滚道修饰外径。l 内圈：磨两端面 初磨内滚道 终磨内滚道 初磨内径 终磨内径磨挡边端面超精内滚道。l8、轴承套圈磨削加工主要的夹具有：电磁无心夹具。l9、磨削液的作用：冷却作用；润滑作用；l 清洗作用；防锈作用。l10、轴承套圈磨削加工主要的设备有：l磨平面：M7675（双端面）、M7475、M7475B（单头）等。l磨外径：M1080、M10100、M10200等。l磨内径：MZ204、3MZ208、3MZ2010等。l磨滚道：内圈 3MZ2110、3MZ2120 等；外圈 3MZ2310、3MZ2320等。l 磨挡边：3MZ226、3MZ22210、M8812T等。l超精3MZ3410、3MZ3420、3MZ3310等。l十、冲压保持架和圆锥滚子生产过程（前面已讲）