一种滚动轴承低摩擦滚道织构化表面制备方法技术

本发明专利技术公开了一种滚动轴承低摩擦滚道织构化表面制备方法，通过低摩擦滚道织构化表面润滑油膜分布模型建立，反求表面织构最优尺寸分布，激光加工表面微织构，滚道廓形约束力流变确定性抛光，轴承服役性能测试等步骤在轴承滚道建立织构化表面，使润滑介质能够储存在轴承滚道上，提升了轴承润滑性能，有效解决了目前高速精密轴承对有效储存润滑介质和超光滑低损伤工作面需求之间的矛盾，有利于上述制备方法在精密与超精密加工技术领域的应用和推广。广。广。

【技术实现步骤摘要】
一种滚动轴承低摩擦滚道织构化表面制备方法


[0001]本专利技术涉及精密与超精密加工
，是一种滚动轴承低摩擦滚道织构化表面制备方法。

技术介绍

[0002]滚动轴承是将运转的轴与轴座之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，从而减少摩擦损失的一种精密的机械元件。滚动轴承一般由内圈、外圈、滚动体和保持架四部分组成，内圈的作用是与轴相配合并与轴一起旋转；外圈作用是与轴承座相配合，起支撑作用；滚动体是借助于保持架均匀的将滚动体分布在内圈和外圈之间，其形状大小和数量直接影响着滚动轴承的使用性能和寿命；保持架能使滚动体均匀分布，引导滚动体旋转起润滑作用。
[0003]随着工业化发展，高速精密滚动轴承是决定高档机床、高铁、航空发动机、风力发电等高端装备能否实现高性能稳定运行的核心基础件，对国民经济和国家安全具有重要战略意义。
[0004]套圈滚动面是滚动轴承中的主工作面，其表面质量是决定轴承性能最核心的技术指标之一，直接影响轴承润滑性能。同时国内此类轴承实际制造中也普遍认为，当滚道表面粗糙度值过低时，在高速工况下无法有效储存润滑介质，反而影响轴承的润滑性能。因此如何解决高速精密轴承对有效储存润滑介质和超光滑低损伤工作面需求之间的矛盾，是突破限制高速精密轴承性能进一步提升瓶颈的关键，亟待解决。

技术实现思路

[0005]为了克服上述现有技术中的缺陷，本专利技术的专利技术目的在于提供一种滚动轴承低摩擦滚道织构化表面制备方法，该方法通过在轴承滚道设置织构化表面，使润滑介质能够储存在轴承上，提升了轴承润滑性能，有利于所述方法在精密与超精密加工
的应用和推广。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案:一种滚动轴承低摩擦滚道织构化表面制备方法，包括以下步骤：步骤1、低摩擦滚道织构化表面润滑油膜分布模型建立；步骤2、反求表面织构最优尺寸分布；步骤3、激光加工表面微织构；步骤4、滚道廓形约束力流变确定性抛光；步骤5、轴承服役性能测试。
[0007]作为本专利技术的一种优选方案，所述低摩擦滚道织构化表面润滑油膜分布模型建立，包括以下步骤：（1）弹性变形后织构化滚道表面构建；（2）构建弹性流体动压润滑油膜厚度分布方程。
[0008]作为本专利技术的一种优选方案，所述弹性变形后织构化滚道表面构建，通过依据套圈滚道表面粗糙度、套圈材料特性、润滑油脂特性等变量，模拟微织构在超精密抛光后的光滑表面分布来构建。
[0009]作为本专利技术的一种优选方案，所述反求表面织构最优尺寸分布，包括以下步骤：（1）分析织构界面轮廓对摩擦性能影响；（2）分析织构面积率对动压效率影响；（3）滚道表面
微织构特征及分布反求计算模型。
[0010]作为本专利技术的一种优选方案，所述激光加工表面微织构，包括以下步骤：（1）试验得到不同轴承材料的激光烧蚀阈值；（2）微织构深度、轮廓形状的精确控制；（4）表征初始（精磨）表面亚表面损伤深度，确定后续抛光余量；（5）对大面积表面微织构阵列的高质高效激光加工。
[0011]作为本专利技术的一种优选方案，所述激光加工为采用飞秒激光技术对精密磨削后滚道表面进行微织构加工。
[0012]作为本专利技术的一种优选方案，所述滚道廓形约束力流变确定性抛光，包括以下步骤：（1）制定加工损伤的抑制策略；（2）材料去除函数模型建立；（3）套圈滚道力流变抛光滚道廓形约束修正模块优化设计；（4）确定表面微织构激光加工过程中的截面轮廓补偿量；（5）高速精密滚动轴承套圈滚道的高精度低损伤加工。
[0013]作为本专利技术的一种优选方案，所述力流变抛光为抛光流体介质与轴承滚道的相互运动，实现轴承滚道高精度曲面的抛光。
[0014]作为本专利技术的一种优选方案，所述滚道廓形约束力流变确定性抛光，可以主动控制抛光流场，精确控制抛光区域内材料去除率分布，实现滚道表面材料的确定性低损伤去除，以保证套圈滚道的廓形精度。
[0015]作为本专利技术的一种优选方案，所述轴承服役性能测试，包括以下步骤：（1）对不同织构表面进行摩擦磨损试验；（2）对织构化后的轴承高速工况下服役性能进行测试；（3）对运转后的套圈滚道织构化表面损伤分析；（4）构建滚道表面织构特征与轴承摩擦润滑性能的量化映射关系；（5）对织构特征及分布反求计算模型进行反馈修正。
[0016]与现有技术相比，具有以下有益效果：1.本专利技术中的一种滚动轴承低摩擦滚道织构化表面制备方法，通过低摩擦滚道织构化表面润滑油膜分布模型建立，反求表面织构最优尺寸分布，激光加工表面微织构，滚道廓形约束力流变确定性抛光，轴承服役性能测试等步骤在轴承滚道建立织构化表面，使润滑介质能够储存在轴承上，提升了轴承润滑性能，有利于上述制备方法在精密与超精密加工
的应用和推广。
[0017]2.该方法的激光加工表面微织构为采用飞秒激光技术对精密磨削后滚道表面进行微织构加工，激光可以在轴承滚道上准确有效地加工，提升了轴承滚道织构化表面的加工精度和效率。
[0018]3.该方法的滚道廓形约束力流变确定性抛光，通过力流变抛光技术，使抛光流体介质对织构化后磨削滚道的表面研磨，使轴承滚道表面更加光滑，降低了轴承滚道表面粗糙度，实现了廓形约束下高速精密滚动轴承套圈滚道表面的高精度、低损伤加工。
附图说明
[0019]图1是实施例中一种滚动轴承低摩擦滚道织构化表面制备方法的主要实施流程图；图2是实施例中一种滚动轴承低摩擦滚道织构化表面制备方法的实施技术路线图；图3是实施例中一种滚动轴承低摩擦滚道织构化表面制备方法激光加工后轴承滚
道表面织构的结构示意图。
具体实施方式
[0020]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本专利技术。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本专利技术的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本专利技术的概念。
[0021]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0022]下面结合附图对本专利技术实施例作详细说明。
[0023]如图1至图3所示，一种滚动轴承低摩擦滚道织构化表面制备方法，包括以下步骤：步骤1、低摩擦滚道织构化表面润滑油膜分布模型建立；步骤2、反求表面织构最优尺寸分布；步骤3、激光加工表面微织构；步骤4、滚道廓形约束力流变确定性抛光；步骤5、轴承服役性能测试，上述轴承服役性能测试即为对获得的织构化滚道表面摩擦润滑性能分析验证。通过上述方法在轴承滚道建立织构化表面，使润滑介质能够储存在轴承上，提升了轴承润滑性能。
[0024]本实施例中的上述低摩擦滚道织构化表面润滑油膜分布模型建立和上述反求表面织构最优尺寸分布，先依据套圈滚道表面粗糙度、套本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种滚动轴承低摩擦滚道织构化表面制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、低摩擦滚道织构化表面润滑油膜分布模型建立；步骤2、反求表面织构最优尺寸分布；步骤3、激光加工表面微织构；步骤4、滚道廓形约束力流变确定性抛光；步骤5、轴承服役性能测试。2.根据权利要求1所述的一种滚动轴承低摩擦滚道织构化表面制备方法，其特征在于：所述低摩擦滚道织构化表面润滑油膜分布模型建立，包括以下步骤：（1）弹性变形后织构化滚道表面构建；（2）构建弹性流体动压润滑油膜厚度分布方程。3.根据权利要求2所述的一种滚动轴承低摩擦滚道织构化表面制备方法，其特征在于：所述弹性变形后织构化滚道表面构建，通过依据套圈滚道表面粗糙度、套圈材料特性、润滑油脂特性等变量，模拟微织构在超精密抛光后的光滑表面分布来构建。4.根据权利要求1所述的一种滚动轴承低摩擦滚道织构化表面制备方法，其特征在于：所述反求表面织构最优尺寸分布，包括以下步骤：（1）分析织构界面轮廓对摩擦性能影响；（2）分析织构面积率对动压效率影响；（3）滚道表面微织构特征及分布反求计算模型。5.根据权利要求1所述的一种滚动轴承低摩擦滚道织构化表面制备方法，其特征在于：所述激光加工表面微织构，包括以下步骤：（1）试验得到不同轴承材料的激光烧蚀阈值；（2）微织构深度、轮廓形状的精确控制；（4）表征初始（精磨）表面亚表面损伤深度，确定后续抛光余量；（5）对大面积表面微织构阵列的高质高效激光加工。6.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：王旭，吴金津，陈泓谕，袁巨龙，陈聪，王安静，吕冰海，王金虎，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：