一种圆锥滚子轴承内圈近净复合轧制成形方法技术

本发明专利技术公开了一种圆锥滚子轴承内圈近净复合轧制成形方法，S1.环坯设计‑根据形状相似原则和稳定接触关系设计环坯形状，根据体积不变原则和轴向体积分配特点设计环坯尺寸；S2.轧辊设计‑由驱动辊、芯辊和副轧辊构成轧制孔型，根据锻件和环坯尺寸，确定驱动辊、芯辊、副轧辊工作面形状尺寸，通过主轧辊和副轧辊外凸缘限制环件轴向窜动；S3.轧制成形‑通过三辊横轧、环件扩孔、三辊横轧三阶段成形方式复合，调控各阶段进给速度，实现环件直径扩大和截面轮廓成形。本发明专利技术有效提高材料利用率、生产效率、延长使用寿命。

A method of near net compound rolling forming for inner ring of tapered roller bearing

【技术实现步骤摘要】
一种圆锥滚子轴承内圈近净复合轧制成形方法
本专利技术属于轴承制造
，具体涉及一种圆锥滚子轴承内圈近净复合轧制成形方法。
技术介绍
圆锥滚子轴承是由滚动体、套圈、保持架组成，在拉、压、剪切应力及摩擦力等复杂交变负荷下工作，主要失效形式为疲劳损坏、磨损失效以及腐蚀等。作为可承受径、轴向联合载荷的一类滚动轴承，在航空航天、汽车、矿山机械、机械制造加工等领域尤其是高速重载设备中的关键位置一直具有广泛应用。套圈是轴承的关键核心零部件，套圈最终的服役性能，决定了轴承的服役性能。圆锥滚子轴承内圈由于其性能要求极高，需要通过塑性加工提升服役性能，但是其几何形状比较特殊，内圈几何特征为上下表面带有台阶，中间为非对称斜槽，是否能够精密成形该类环件是塑性加工的关键。目前圆锥滚子轴承内圈成形十分困难：若采用传统锻造成形方法，需要简化斜槽形状成形，再切削加工出完整斜槽轮廓，不仅能耗高、材料利用率低(不到50％)、生产效率低(切削量大时长)，而且晶粒粗大、流线不完整；若采用先进的轧环成形方法，虽然技术经济效果有所该善，但是普通轧环过程金属周向与径向流动差异很本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种圆锥滚子轴承内圈近净复合轧制成形方法，其特征在于：包括步骤，S1.环坯设计-根据形状相似原则和稳定接触关系设计环坯形状，根据体积不变原则和轴向体积分配特点设计环坯尺寸；S2.轧辊设计-由驱动辊、芯辊和副轧辊构成轧制孔型，根据锻件和环坯尺寸，确定驱动辊、芯辊、副轧辊工作面形状尺寸，通过主轧辊和副轧辊外凸缘限制环件轴向窜动；S3.轧制成形-通过三辊横轧、环件扩孔、三辊横轧三阶段成形方式复合，调控各阶段进给速度，实现环件直径扩大和截面轮廓成形。/n

【技术特征摘要】
1.一种圆锥滚子轴承内圈近净复合轧制成形方法，其特征在于：包括步骤，S1.环坯设计-根据形状相似原则和稳定接触关系设计环坯形状，根据体积不变原则和轴向体积分配特点设计环坯尺寸；S2.轧辊设计-由驱动辊、芯辊和副轧辊构成轧制孔型，根据锻件和环坯尺寸，确定驱动辊、芯辊、副轧辊工作面形状尺寸，通过主轧辊和副轧辊外凸缘限制环件轴向窜动；S3.轧制成形-通过三辊横轧、环件扩孔、三辊横轧三阶段成形方式复合，调控各阶段进给速度，实现环件直径扩大和截面轮廓成形。


2.如权利要求1所述的圆锥滚子轴承内圈近净复合轧制成形方法，其特征在于：在步骤S1中，根据形状相似原则和稳定接触关系设计环坯形状-内圈环件为非对称斜槽和上下两个不对称台阶，且设有环件圆柱形内孔，考虑到轧制过程的稳定性，根据形状相似原则，设计环坯的外轮廓为锥角与环件相等的圆台面和带有下台阶的圆柱面，内轮廓与环件内轮廓都是直壁，环坯和模具装配时为线接触以保证轧制过程的稳定性、防止轴向窜动。


3.如权利要求2所述的圆锥滚子轴承内圈近净复合轧制成形方法，其特征在于：根据体积不变原则和轴向体积分配特点设计环坯尺寸，
环坯内圆柱面半径其中K为轧制比，r为环件内圆柱面半径；
取环坯总高度B0＝B，环坯大端外圆柱面高度B20＝B2，环坯圆台面锥角θ0＝θ；其中，B为环件总高度，B2为环件大端台阶高度，θ为环件中间外锥面锥角；
为保证凹槽处台阶充型完整，需要保证环坯轴向体积分配接近锻件，以环件上台阶与凹槽相交面分界面，将环件沿轴向分为上下两部分；分界面以上为小圆柱面，分界面以下为圆台面和大圆柱面，环坯与锻件取同一处分界面，其分界面以上为小圆台面，分界面以下为大圆台面和圆柱面；环坯以分界面为界沿轴向上下体积与锻件对应部分相等确定环坯小端圆台面小端外半径R10，再由环坯与锻件体积相等确定环坯大端圆柱面外半径R20；
环件小端圆柱体积其中R1为环件小端台阶外半径，B1为环件小端台阶高度；
环坯分界面以上小圆台体体其中B10为环坯小端外圆柱面高度；
由在分界面以上环坯与环件体积相等，即V10＝V1，求出环坯小端圆台面小端外半径R10；
圆台与下台阶相交处圆台外半径R′10：R′10＝R10+(B-B2)tanθ0；
环件体积V：


其中H1为环件小端台阶凹槽深，H2为环件大端台阶凹槽深，R2为环件大端台阶外半径：R2＝(R1-H1+H2)+(B-B1-B2)tanθ；
环坯体积V0：



考虑到环坯加热氧化烧损，即V0＝(1+ω)V，由此确定环坯大端圆柱面外半径R20，其中ω为烧损系数。


4.如权利要求3所述的圆锥滚子轴承内圈近净复合轧制成形方法，其特征在于：K取值


5.如权利要求3所述的圆锥滚子轴承内圈近净复合轧制成形方法，其特征在于：ω取值5‰。


6.如权利要求1所述的圆锥滚子轴承内圈近净复合轧制成形方法，其特征在于：在步骤S1中，环坯由下料后的棒料加热、墩粗、挤压、冲孔获得，棒料材料为Gcr15。


7.如权利要求1所述的圆锥滚子轴承内圈近净复合轧制成形方法，其特征在于：在步骤S2中，
轧制孔型设计成半闭式孔型，横轧阶段轧制孔型由驱动辊、芯辊和副轧辊工作面组成，扩孔阶段轧制孔型由驱动辊和芯辊工作面组成；驱动辊和副轧辊均设计为工字型结构，工作面形状与内圈环件的外...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱东升，李乾乾，邓加东，华林，秦训鹏，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42