一种滚子轴承内外圈滚道耐磨结构的加工方法技术

技术编号:15533349 阅读:145 留言:0更新日期:2017-06-04 21:49
本发明专利技术提供了一种滚子轴承内外圈滚道耐磨结构,在轴承内、外圈滚道上设置沿周向延伸呈锯齿形或波浪形的凹坑阵列,所述凹坑阵列由圆柱形的凹坑组成。本发明专利技术能够使得轴承在工作状态下,在滚道表面形成流体动压润滑,当滚子轴承运动时,润滑油进入工作区,建立一定的油压支撑外载荷,形成油膜,保护工作面,减小摩擦系数,从而降低磨损延长使用寿命;呈锯齿形或波浪形的微凹坑阵列构造分布在轴承宽度上为“两端少,中间多”的状态,减少了润滑剂的轴端流失,确保轴承在宽度方向上充分润滑,提高轴承的润滑性能;同时,圆柱形的凹坑既能保证轴承的耐磨性能得到改善,又能保证轴承的强度和精度不受影响,通过尽可能的减少凹坑数量以保证轴承的整体机械强度、刚度和配合精度。

Roller bearing inner and outer ring raceway abrasion proof structure and processing method thereof

The invention provides a roller bearing inner ring raceway wear in bearing structure, the inner and outer raceway arranged circumferentially extending a pit array zigzag or wavy, the pits array consists of cylindrical pits form. The invention can make the bearing under the working state, the raceway surface formation of hydrodynamic lubrication, when moving roller bearings, lubricating oil into the work area, the establishment of a hydraulic support load, the formation of film, protection of working face, reduce friction, reduce wear and prolong service life; sawtooth wave or the shape of micro pits array structure distribution in the bearing width for both ends of the small, middle of the state, reduce the axial end loss of lubricant, ensure sufficient lubrication of bearings in the width direction, improve the lubrication performance; at the same time, cylindrical pits can ensure the wear resistance of the bearing is improved, and can guarantee the strength and the bearing accuracy is not affected by as much as possible to reduce the number of pits to ensure overall mechanical strength, bearing stiffness and matching precision.

【技术实现步骤摘要】
一种滚子轴承内外圈滚道耐磨结构及其加工方法
本专利技术涉及一种轴承,具体涉及一种滚子轴承。
技术介绍
轴承是各类机械装备的重要基础零部件,它的精度、性能、寿命和可靠性对主机的精度、性能、寿命和可靠性起着决定性的作用。滚子轴承的主要作用是支承转动的轴及轴上零件,并保持轴的正常工作位置和旋转精度,圆柱滚子与滚道为线接触轴承,主要承受径向负荷。滚子轴承既适用于承受重载荷与冲击载荷,也适用于高速旋转。但是滚子轴承对润滑性能的要求很高,轴承的内、外圈、滚动体及保持器的相互接触部分会发生摩擦及磨损,发生粘结从而导致轴承的滚动疲劳寿命的降低。同时异物的侵入也会导致滚子轴承内、外圈滚道发生生锈和腐蚀,导致轴承的精度降低,进一步导致机器的加工精度降低,带来一定的经济损失。当前滚子轴承强化的方法主要有离子注入法、表面薄膜沉积、强力喷丸以及改善热处理工艺等,但是都存在一定的缺点。离子注入法会造成表面损伤,必须经过加温退火工艺才能恢复稳定性,工艺复杂。强力喷丸方法处理后的滚子轴承内、外圈粗糙度较差,且可能会影响到滚子轴承的强度和精度,同时强力喷丸的过程是不容易控制的。表面薄膜沉积方法虽然能够提高圆柱滚子轴承的强度,但不能确保滚子轴承工作过程的磨损降低。
技术实现思路
专利技术目的:本专利技术的目的在于针对现有技术的不足,提供一种滚子轴承内外圈滚道耐磨结构及其加工方法,通过在轴承滚道上设置凹坑阵列,以减小圆柱滚子轴承运行的摩擦力,达到减摩效果,提高圆柱滚子轴承的耐磨性能,改善其润滑性能,大大提升圆柱滚子轴承的使用寿命。技术方案:本专利技术提供了一种滚子轴承内外圈滚道耐磨结构,在轴承内、外圈滚道上设置沿周向延伸呈锯齿形或波浪形的凹坑阵列,所述凹坑阵列由圆柱形的凹坑组成。进一步,所述圆柱形凹坑的深度为3~4μm,直径为100~160μm,相邻两个凹坑的距离为200~400μm。进一步,所述凹坑面积占滚道面积的5~10%。一种滚子轴承内外圈滚道耐磨结构的加工方法,包括以下步骤:(1)将轴承内圈和外圈滚道进行抛光,用酒精清洗后晾干;(2)将轴承内、外圈定位夹紧,用激光束通过聚焦透镜照射在轴承内、外圈滚道表面,沿锯齿形或波浪形的路线进行逐个凹坑的加工,通过加工条路线形成凹坑阵列;(3)用超声波清洗轴承内、外圈并进行进一步抛光。进一步,步骤(2)在加工轴承内圈滚道时,激光束垂直于轴承轴向方向直接通过透镜聚焦在滚道上。加工轴承内圈滚道包括以下步骤:①在进行第一条路线的凹坑加工时,首先加工路线最底端的任意点;②带动轴承内圈顺时针旋转并沿轴承轴线方向向下移动Lcos30°;其中,L为凹坑间距,D为轴承的最大直径;③重复步骤②,直至加工到本路线最顶端的点;④带动轴承内圈顺时针旋转并沿轴承轴线方向向上移动Lcos30°;⑤重复步骤④,直至加工到本路线最底端的点;⑥重复步骤①~⑤待轴承完成自身360°旋转回到最初加工点位置,完成一条路线凹坑的加工;⑦恢复到初始加工位置,带动轴承内圈往下移动2Lcos30°,重复步骤①~⑥完成第二条路线凹坑的加工。进一步,步骤(2)在加工轴承外圈滚道时,在轴承外圈内部设有平面镜和透镜,平面镜与入射激光束呈45°夹角,激光束沿平行于轴承轴向方向发射,通过平面镜反射后再经透镜聚焦在滚道上。加工轴承外圈滚道包括以下步骤:①在进行第一条路线的凹坑加工时,首先加工路线最底端的任意点;②带动轴承外圈顺时针旋转并沿轴承轴线方向伸出Lcos30°;其中,L为凹坑间距,D为轴承的最大直径;③重复步骤②,直至加工到本路线最顶端的点;④带动轴承外圈顺时针旋转并沿轴承轴线方向缩进Lcos30°;⑤重复步骤④,直至加工到本路线最底端的点;⑥重复步骤①~⑤完成自身360°旋转回到最初加工点位置,完成一条路线凹坑的加工;⑦恢复到初始加工位置,带动轴承外圈向外伸出2Lcos30°,重复步骤①~⑥完成第二条路线凹坑的加工。有益效果:1、本专利技术在轴承内、外圈滚道设置的微凹坑能够使得轴承在工作状态下,在滚道表面形成流体动压润滑,当滚子轴承运动时,润滑油进入工作区,建立一定的油压支撑外载荷,形成油膜,保护工作面,减小摩擦系数,从而降低磨损延长使用寿命;呈锯齿形或波浪形的微凹坑阵列构造分布在轴承宽度上为“两端少,中间多”的状态,减少了润滑剂的轴端流失,确保轴承在宽度方向上充分润滑,提高轴承的润滑性能;同时,圆柱形的凹坑容积更大,具有更优异的润滑油存储能力,可以从不同方向接受磨粒和外来异物;凹坑的大小及布置方式既能保证轴承的耐磨性能得到改善,又能保证轴承的强度和精度不受影响,通过尽可能的减少凹坑数量以保证轴承的整体机械强度、刚度和配合精度。2、滚道表面的微凹坑采用激光烧蚀技术进行加工,相较于激光冲击技术产生的微凹坑,激光烧蚀技术适用的加工尺寸范围更大,效果更好。附图说明图1为本专利技术凹坑阵列的结构示意图;图2为凹坑阵列的剖面图;图3为凹坑阵列的局部放大图;图4为轴承内圈滚道激光烧蚀加工示意图;图5为轴承外圈滚道激光烧蚀加工示意图;图6为凹坑阵列的加工线路图。具体实施方式下面对本专利技术技术方案进行详细说明,但是本专利技术的保护范围不局限于所述实施例。实施例:一种滚子轴承内外圈滚道耐磨结构,如图1所示,在轴承内、外圈滚道的滚面上设置沿周向延伸的锯齿形凹坑阵列,凹坑阵列是由一个个圆柱形的凹坑组成。如图2所示,每个圆柱形凹坑的深度h为4μm,直径d为150μm,相邻的每两个凹坑之间的距离相同,如图3所示,L为300μm。所有凹坑所占面积为滚道面积的8%。为了加工出该种凹坑阵列,采用如图4、5所示的加工装置,包含激光器1和聚焦透镜3。加工轴承内圈滚道时,激光器1发射的激光束2通过聚焦透镜3直接照射在待处理的轴承内圈4滚道上,具体操作如下:(1)将轴承内圈4滚道进行抛光,并用酒精清洗轴承内圈4,进行晾干;(2)轴承内圈4水平的安装在数控工作台5上进行定位夹紧,并设置激光器1参数,激光束2的波长为532nm,调Q频率为5~15KHz,光束质量为M2<2,发散角θ小于0.003mrad,光束模式为基模TEM00,激光束2从激光器1由左至右水平的发出,与轴承的轴线方向垂直,通过聚焦透镜3照射在预先处理好的轴承内圈4滚道上;(3)通过移动数控工作台5,利用激光器1在轴承内圈4滚道加工出一系列微凹坑阵列,具体操作如下:A、如图6所示,在进行a路线微凹坑加工时,首先加工a路线最底端的任意点;B、步骤A完成后,数控工作台5带动轴承内圈4顺时针旋转并沿轴承轴线方向向下移动Lcos30°;其中,L为凹坑间距,D为轴承的最大直径;C、重复步骤B,直至加工到a路线最顶端的点;D、步骤C完成后,数控工作台5带动轴承内圈4顺时针旋转并沿轴承轴线方向向上移动Lcos30°;E、重复步骤D,直至加工到a路线最底端的点;F、重复步骤A、B、C、D、E完成a路线微凹坑的加工;G、a路线微凹坑加工完成时,数控工作台5恢复到初始加工位置,数控工作台5带动轴承内圈4往下移动2Lcos30°;I、重复步骤A、B、C、D、E、F完成b路线微凹坑的加工。轴承外圈6滚道耐磨结构的加工方法与内圈滚道相似,不同的是,在加工轴承外圈6滚道时,轴承外圈6立起,轴端面对激光器1,轴线方向是水平的,在轴承外圈6内部设置平面镜7及透镜3,平面镜7与本文档来自技高网...
一种滚子轴承内外圈滚道耐磨结构的加工方法

【技术保护点】
一种滚子轴承内外圈滚道耐磨结构,其特征在于:在轴承内、外圈滚道上设置沿周向延伸呈锯齿形或波浪形的凹坑阵列,所述凹坑阵列由圆柱形的凹坑组成。

【技术特征摘要】
1.一种滚子轴承内外圈滚道耐磨结构,其特征在于:在轴承内、外圈滚道上设置沿周向延伸呈锯齿形或波浪形的凹坑阵列,所述凹坑阵列由圆柱形的凹坑组成。2.根据权利要求1所述的滚子轴承内外圈滚道耐磨结构,其特征在于:所述圆柱形凹坑的深度为3~4μm,直径为100~160μm,相邻两个凹坑的距离为200~400μm。3.根据权利要求1所述的滚子轴承内外圈滚道耐磨结构,其特征在于:所述凹坑面积占滚道面积的5~10%。4.根据权利要求1所述的滚子轴承内外圈滚道耐磨结构的加工方法,其特征在于:包括以下步骤:(1)将轴承内圈和外圈滚道进行抛光,用酒精清洗后晾干;(2)将轴承内、外圈定位夹紧,用激光束通过透镜聚焦照射在轴承内、外圈滚道表面,沿锯齿形或波浪形的路线进行逐个凹坑的加工,通过加工若干条路线形成凹坑阵列;(3)用超声波清洗轴承内、外圈并进行进一步抛光。5.根据权利要求4所述的滚子轴承内外圈滚道耐磨结构的加工方法,其特征在于:步骤(2)在加工轴承内圈滚道时,激光束垂直于轴承轴向方向直接通过透镜聚焦在滚道上。6.根据权利要求5所述的滚子轴承内外圈滚道耐磨结构的加工方法,其特征在于:加工轴承内圈滚道包括以下步骤:①在进行第一条路线的凹坑加工时,首先加工路线最底端的任意点;②带动轴承内圈顺时针旋转并沿轴承轴线方向向下移动Lcos30°;其中,L为凹坑间距,D为轴承的最大...

【专利技术属性】
技术研发人员:樊玉杰崔鹏飞郭二彬周元凯朱永梅唐德业
申请(专利权)人:江苏科技大学
类型:发明
国别省市:江苏,32

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1