一种轴承滚道超声波强化方法及装置，该方法是在轴承的轴承体加工出所需的滚道面并对整个轴承体进行热处理和半精磨之后且在精磨之前，对轴承体的滚道表面连续进行至少一次超声波强化，超声波强化时使轴承体沿其轴线转动，超声波刀具的刀具头始终与滚道表面保持法向接触并施加恒定的法向力；该装置包括连接座、转台、连接支架、气缸和超声波刀具，转台安装在连接座上，连接支架与转台转动部分连接，气缸固定安装在连接支架的一端，超声波刀具安装在连接支架的导轨上并与气缸活塞杆连接。该方法能够使滚道表面各处强化均匀，避免强化不均的问题，轴承疲劳寿命可以提高10倍以上。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于对轴承的内外滚道进行超声波振动强化的方法及装置，属于轴承滚道强化
技术介绍
轴承滚道的强度对轴承的疲劳寿命有至关重要的影响，轴承的加工工艺通常为:轴承外形加工到图纸要求尺寸(滚道部位留精加工余量)一氮化一半精磨一精磨一研磨。目前提高轴承滚道强度的技术大多采用热处理的方法，如CN2007100408275公开的《提高轴承耐磨性和疲劳寿命的表面处理方法》，是将轴承套圈置于气相沉积装置内，用物理气相沉积方法，以钛和石墨为靶材，在套圈零件上形成一种类金刚石薄膜。CN20071004057553公开的《提高轴承寿命的复合热处理方法》，将干燥后的轴承套圈放入氮化炉中进行淬回火。热处理后的工件虽然提高了轴承滚道的疲劳寿命，但这些都是用于航空发动机等特殊行业提高轴承强度的常规方法，且提高幅度都十分有限，过程复杂，成本高。对金属工件表面进行超声波振动，可以有效提高表面强度，降低粗糙度，如CN2010105265706公开的《一种轴承滚道面的超精整方法》和CN201010526566X公开的《一种轴承滚道的凸度修整方法》。《一种轴承滚道面的超精整方法》是采用数控装置对轴承滚道面锤击其表面的工艺进行修整，首先车加工出所需的滚道面热处理，后将轴承体设置于具有精车装置和精整装置的数控装置上，对轴承滚道先行精车，再用精整装置的振动工具头对轴承滚道面进行超高频率的锤击。《一种轴承滚道的凸度修整方法》是采用超声波数控装置对轴承滚道面以超高频率锤击的工艺进行，修型后的轴承滚道面由直线滚道呈凸度的对数曲线，方法:先 加工出所需的滚道面进行热处理，后将轴承体设置于超声波数控装置上，先行精车，当轴承滚道面精车至1/2时，修型装置的振动工具头对轴承滚道面进行超高频率的锤击。可实现精车和修型同时进行。但是这两种方法中超声波刀具的进给轨迹为平动，在加工轴承滚道时超声波刀具的刀头与滚道表面不能始终保持法向施力，所以锤击力无法保持恒定，滚道各处受力不均，影响整体疲劳寿命。
技术实现思路
本专利技术针对现有轴承滚道表面强化技术存在的不足，提供一种操作方便、强化效果好的轴承滚道超声波强化方法，同时提供一种能够实现该方法的装置。本专利技术的轴承滚道超声波强化方法，是:在轴承的轴承体加工出所需的滚道面并对整个轴承体进行热处理和半精磨之后且在精磨之前，对轴承体的滚道表面连续进行至少一次超声波强化，超声波强化时使轴承体沿其轴线转动，超声波刀具的刀具头始终与滚道表面保持法向接触，施加恒定的法向力；超声波强化时的超声波振幅为5 u m-25 u m，轴承体转动的线速度为2米/分钟-100米/分钟，超声波刀具的进给量为0.05mm/转-0.9mm/转，超声波刀具的刀具头施加的恒定法向力为 lGpa_8Gpa。超声波刀具的刀具头的旋转中心与轴承滚道截面弧形的回转中心重合。超声波刀具的刀具头对滚道表面施加恒定压力通过气动方式施加。超声波强化时，超声波刀具的刀具头施加的恒定法向力最佳为6.27Gpa，轴承体转动的最佳线速度为3.08米/分钟，超声波刀具的最佳进给量为0.08mm/转。实现上述方法的轴承滚道超声波强化装置，采用以下技术方案:包括连接座、转台、连接支架、气缸和超声波刀具，转台安装在连接座上，连接支架与转台上的转动部分连接，连接支架上设置有导轨，气缸固定安装在连接支架的一端，超声波刀具安装在连接支架的导轨上，并与气缸的活塞杆连接。超声波刀具可以安装在刀具架上，通过刀具架安装在导轨上。刀具架可以为C形，以使超声波刀具能够处于轴承外圈内。气缸驱动超声波刀具移动，转台带动气缸3和超声波刀具5 —起转动。上述装置应用时，首先将轴承体(轴承内圈或外圈)装夹在数控车床主轴上，通过连接座将整个装置固定连接在数控车床的工作台(刀架)上，并且转台的旋转中心与轴承滚道截面弧形的回转中心重合。轴承体随车床主轴一起旋转，气缸驱动超声波刀具沿导轨移动，使超声波刀具上的刀具头与轴承体上的滚道接触并施加恒定压力，转台带动刀具头沿外滚道或内滚道的截面弧形转动进给，完成强化过程。本专利技术对轴承体(内圈和外圈)在热处理和半精磨之后精磨之前进行超声波强化，并且超声波刀具的刀具头始终与滚道表面保持法向接触并施加恒定的压力，能够使滚道表面各处强化均匀，避免强化不均的问题，轴承疲劳寿命可以提高10倍以上至100倍。附图说明图1是本专利技术中轴承体外滚道超声波强化装置的结构示意图。图2是对轴承体外滚道初始强化时的超声波刀具头位置示意图。图3是对轴承体外滚道强化结束时的超声波刀具头位置示意图。图4是本专利技术中轴承体内滚道超声波强化装置的结构示意图。图5是对轴承体内滚道初始强化时的超声波刀具头位置示意图。图6是对轴承体内滚道强化结束时的超声波刀具头位置示意图。图中:1、连接座，2、转台，3、气缸，4、导轨，5、超声波刀具，6、滑块，7、刀具头，8、连接支架，9、刀具架，10、轴承内圈，11、轴承外圈。具体实施方式图1给出了对轴承的轴承体(轴承内圈10)上的外滚道进行超声波强化装置的结构，主要包括连接座1、转台2、连接支架8、气缸3和超声波刀具5，转台2安装在连接座I上，连接支架8与转台2上的转动部分连接，连接支架8上设置有导轨4。气缸3固定安装在连接支架8的一端。超声波刀具5安装在刀具架9上，刀具架9通过滑块6安装在连接支架8的导轨4上，刀具架9与气缸3的活塞杆连接，在气缸3驱动下与超声波刀具5 —起移动。超声波刀具5上安装有刀具头7。超声波刀具5也可以直接通过滑块6安装在连接支架8的导轨4上，并与气缸3的活塞杆连接。转台2可以采用数控转台。气缸3的进气管路上设置有储能罐，以保 证压力恒定。连接支架8可随转台2的转动部分一起旋转，并带动气缸3和超声波刀具5 —起转动。超声波刀具5可采用现有文献中提到的结构，如CN1690231公开的《超声波金属表面加工装置》。采用上述装置，在轴承的轴承内圈10加工出所需的滚道面并对整个轴承体进行热处理和半精磨之后且在精磨之前，对其外侧滚道连续进行两次超声波强化。首先将轴承内圈10装夹在数控车床主轴上，通过连接座I将整个装置固定连接在数控车床的工作台(刀架)上，并且转台的旋转中心与轴承滚道截面弧形的回转中心重合。启动数控车床使轴承内圈10随主轴一起旋转。在气缸3的驱动下，超声波刀具5沿导轨4移动，使超声波刀具5上的刀具头7与轴承内圈10上的外滚道接触并施加lGpa-8Gpa的恒定的法向力，保证对轴承内圈10的接触应力不变，该压力在整个强化过程中恒定不变。刀具头7的初始位置如图2所示。启动转台2，使刀具头7沿轴承内圈10外滚道的截面弧形转动，外滚道强化结束时刀具头7的位置如图3所示。超声波强化时的超声波振幅为5 u m-25 u m,轴承体转动的线速度为2米/分钟-100米/分钟，超声波刀具的进给量为0.05mm/转-0.9mm/转。最佳效果是进行两次超声波强化，超声波刀具的刀具头施加的恒定法向力为6.27Gpa，第一次超声波强化时的超声波振幅为9 ym，第二次超声波强化时的超声波振幅为15 ym，两次超声波强化时的轴承体转动的线速度均为3.08米/分钟，超声波刀具的最佳进给量均为0.08mm/ 转。图4给出了对轴承的轴承体(轴承外圈11)上的内滚道进行超声波本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种轴承滚道超声波强化方法，其特征是：在轴承的轴承体加工出所需的滚道面并对整个轴承体进行热处理和半精磨之后且在精磨之前，对轴承体的滚道表面连续进行至少一次超声波强化，超声波强化时使轴承体沿其轴线转动，超声波刀具的刀具头始终与滚道表面保持法向接触，施加恒定的法向力；超声波强化时的超声波振幅为5μm?25μm，轴承体转动的线速度为2米/分钟?100米/分钟，超声波刀具的进给量为0.05mm/转?0.9mm/转，超声波刀具的刀具头施加的恒定法向力为1Gpa?8Gpa。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：赵显华，李钊，鞠远明，李超群，李超，张建平，
申请(专利权)人：赵显华，
类型：发明
国别省市：
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。