專利名稱：陶瓷軸承結構的制作方法
技術領域：
本實用新型是關于一種陶瓷軸承結構，特別是指一種耐磨耗、壽命長、運轉效率高而且加工容易的陶瓷軸承結構。
背景技術：
機械領域中，軸承的應用幾乎無所不在，軸承是整部機器運行的關鍵，其性能直接影響整臺機器的運轉性能和工作效率。傳統的軸承結構通常有兩種，即滾珠軸承和含油軸承，其應用各有所不同，也各有優缺點。
含油軸承是采用軸承(即軸套)與軸心直接接觸并作相對滑動，為減小摩擦力和耗損從而提高壽命與效率，通常在軸套與軸心接觸面間加入潤滑油，此種軸承制造成本低、承載壓力大，因而得到廣泛的應用，但因軸套與軸心間大面積緊密接觸，摩擦力大、運轉效率低，磨損后軸套與軸心間隙增大而影響性能，而且由于軸心與軸套接觸緊密，潤滑油容易被擠出，而使其直接大面積進行干摩擦，軸承的磨損相當嚴重，因此，含油軸承壽命較短。
而滾珠軸承是采用軸心與軸承非直接接觸，在軸心與軸承間設置一系列排布均勻的小滾珠，當軸心與軸承發生相對轉動時，滾珠即在軸承內表面與軸心外表面間相對滾動，這種軸承結構由于各部件之間的相對運動都是滾動，摩擦阻力小，適用于運轉平滑、轉速高的場合，但滾珠軸承承載壓力小，而且由于摩擦造成滾珠磨損變形后，運轉精度及性能迅速降低，滾珠軸承部件多，制造成本高；尤其在小型機械中，如計算機散熱用風扇等，采用滾珠軸承制造成本相比含油軸承高得多，故，小型機械中大多采用含油軸承，新型含油軸承結構的改良日新月異，也不斷有新型材料應用于含油軸承的制造中。
傳統含油軸承材料一般是采用銅基合金或不銹鋼等，但隨著現代化機械生產的不斷發展，軸承的轉速越來越高，由于摩擦耗損帶來的負面影響越來越大，傳統軸承材料由于硬度和耐磨性低在高速運轉及長時間工作場合中已經不能滿足應用的要求，因此新型軸承材料的推出漸漸成為必然，業內人士經過不斷的研究與實踐，發現將陶瓷等高硬度材料應用在軸承結構中，可以解決傳統軸承材料耐磨性差、壽命低、運轉精度低等問題。同時利用陶瓷高硬度的特性，可在保障運轉正常前提下適當減小軸承與軸心接觸面積從而減小摩擦力，以便提高運轉效率，如公告于2002年7月11日的臺灣專利公告495118號，為減小軸承與軸心接觸面積，將軸承內表面加工成平滑的非圓柱面，因軸承與軸心接觸面積大大減小，因而摩擦力減小，從而大大提高了運轉性能。
但陶瓷材料硬度高、耐磨耗、耐蝕性、耐熱性優秀而極難進行機械加工，使得陶瓷材料軸承的制造變得相當困難，其應用因而受到限制，這也成為目前陶瓷軸承仍無法廣泛應用的最重要原因。內表面為圓柱形的陶瓷軸承及上述臺灣專利公告495118號所揭露的軸承結構在實際工程制造上仍然存在諸多困難。
為提高軸承與軸心相接觸的內表面光潔度，從而保證其運轉平滑，通常需要對其內表面進行研磨精加工，如圖1所示的軸承1內表面加工示意圖，因陶瓷硬度極大，耐磨性相當好，當研磨軸承1內表面深處時，因研磨機2的心軸3伸入軸承1內較長，受軸承內表面幾何誤差的影響，心軸3極易發生彎曲和旋轉震動，加工出來的軸承1內表面為非柱面體(中間內徑小端部內徑大或者內腔軸線彎曲以及存在偏心誤差等)，且因加工長度大引起軸承內表面光潔度不均，其產品必然難以滿足應用的要求。如圖2所示，為減小精加工長度，可在軸承1兩端分別加工，但仍同樣存在上述問題，況且極易引起同軸度誤差，軸承1內部深處仍無法獲得與端部相同的精度。因此即便是采用優秀的軸承材料，仍需要有良好的結構設計才能解決生產上的諸多問題，進而滿足應用的需要。
發明內容本實用新型的目的在于提供一種耐磨耗，壽命長，運轉效率高且易于加工之陶瓷軸承結構。
本實用新型的目的是通過下列技術方案實現的本實用新型陶瓷軸承結構呈一中空管狀，軸承內表面為非圓柱面，且在靠向軸承的兩端設有若干個沿徑向向內凸伸的扣爪，這些扣爪與軸心外表面緊密接觸。
本實用新型陶瓷軸承結構，與現有軸承比較具有如下優點通過在軸承內表面靠向兩端設置交錯間隔的三點支撐結構，能夠有效防止軸承運轉時震動的發生，對軸承運轉的平穩性提高效果顯著，更重要的是這種軸承結構可采用燒結及射注成型方式作出坯體后，對靠向兩端之小長度小面積進行精加工，即減少了加工的投入，又使加工精度大大提高，解決了陶瓷軸承難以加工出合格產品的難題。
本實用陶瓷軸承結構不論從生產上還是在應用上，與傳統軸承結構相比，都具有明顯的進步性。
下面參照附圖，結合實施例對本實用新型作進一步的描述。
圖1是陶瓷材料的傳統軸承結構一端加工示意圖。
圖2是陶瓷材料的傳統軸承結構兩端加工示意圖。
圖3是本實用新型陶瓷軸承結構之立體圖。
圖4是圖3沿V-V方向之剖視圖。
圖5是圖3沿IV-IV方向之剖視圖圖6是圖3沿VI-VI方向之剖面圖。
圖7是本實用新型陶瓷軸承結構之端部視圖。
圖8是本實用新型陶瓷軸承的加工示意圖。
具體實施方式本實用新型陶瓷軸承結構，是采用陶瓷材料燒結或射注成型后局部表面研磨加工而成的，主要是為解決傳統軸承運轉磨擦阻力大，耗損嚴重，壽命短及陶瓷材料機械加工困難等問題而提出的新型結構設計。
請同時參閱圖3到圖5以及圖7，該陶瓷軸承10大致呈一中空管體，外表面為圓柱形，其內表面等間距地設有六個平行的軸向凹槽12，其中不相鄰的三個凹槽12底部靠向軸承10一端的一段長度沿徑向向內凸伸有扣爪141，該等扣爪141與凹槽12的連接處具有一定的弧度或斜度，以加強扣爪141與軸承10內表面的連接強度，也使軸承10坯體成型時易于拔模，這些扣爪141端部呈內凹之弧柱面，而且這些弧柱面位于同一柱面，均與軸心20外表面緊密接觸，與上述三個凹槽12間隔的另三個凹槽12靠向軸承10另一端的一段長度也向內凸伸有結構相同的扣爪144，上述軸承10內表面靠向兩端的扣爪141、144分別間隔交錯接觸軸心20外表面。
該軸承10先由陶瓷材料燒結成坯體，如圖6所示，由于軸承10內表面的凹槽12一端為扣爪141(或144)，而其余長度則呈平直開放的形狀，而且從凹槽12底部凸伸出的扣爪141、144分別在軸承10兩端間隔交錯排列，所以，可以通過設置具有交錯排列的凸棱的塑模將陶瓷材料填入而燒結或射注成型，并采取兩端拔模的方式取出陶瓷軸承坯體。坯體成型后，與軸心20相接觸的扣爪141和144端部的光潔度尚不能滿足軸承10的工作要求，如圖8所示，為提高其光潔度，將成型后的軸承坯體固定在研磨機30上，兩端分別插入研磨心軸32，對軸承10內表面凹槽12底部凸伸出的扣爪141、144端部的弧柱面進行研磨精加工，使其弧柱面光滑，并能保證其各扣爪141、144端部的弧柱面同軸(各圓弧面所在柱體重合)。由于精加工僅對扣爪141、144端部的小面積弧狀柱面研磨，而扣爪141、144均設在軸承10兩端，其長度較小，研磨精加工時不會造成心軸32伸出過長而又需承受較大徑向力而彎曲或擺動，從而引起加工誤差，同時因精加工長度及面積小，加工效率提高，表面粗糙度、弧面斜度以及兩端弧柱面的同軸度等精度大大提高，因軸承10可采用燒結或射注成型方式作出坯體，非常適合批量生產，本實用新型陶瓷軸承結構解決了陶瓷軸承難以加工、合格率低而難以滿足實際應用需要的諸多難題。
本實用新型充分利用陶瓷材料諸多優良的物理特性(硬度大、耐腐蝕、耐磨耗、耐高溫，受熱膨脹率小)，將軸承的工作面積大大減小，使軸承與軸心間由面接觸變成線接觸或近似點接觸，摩擦力大大減小，軸承運轉效率顯著提高，使軸承長期保持良好的運轉性能，而壽命又不會受到影響，更重要的是，由于結構上的設計使其加工容易，精度能夠得到保證，從而加工出合格的陶瓷軸承產品。
權利要求1.一種陶瓷軸承結構，包括軸承和軸心，該軸承呈一中空管狀，內表面為非圓柱面，其特征在于軸承內表面在靠向軸承的兩端設有若干個沿徑向向化內凸伸的扣爪，這些扣爪與軸心外表面緊密接觸。
2.如權利要求1所述的陶瓷軸承結構，其特征在于該軸承內表面等間隔設有偶數個軸向凹槽。
3.如權利要求2所述的陶瓷軸承結構，其特征在于其中部分扣爪是由不相鄰的凹槽底部靠向軸承一端的一段長度沿徑向向內凸伸而成的。
4.如權利要求3所述的陶瓷軸承結構，其特征在于另一部分扣爪是由與該等凹槽間隔的凹槽在靠向軸承另一端的一段長度沿徑向向內凸伸而成的。
5.如權利要求1、3或4所述的陶瓷軸承結構，其特征在于這些扣爪與凹槽的連接處設有適當的弧度或斜度。
6.如權利要求1、3或4所述的陶瓷軸承結構，其特征在于這些扣爪端部呈內凹的弧柱面。
7.如權利要求6所述的陶瓷軸承結構，其特征在于這些扣爪端部的弧柱面位于同一柱面，而且都是與軸心相接觸。
專利摘要一種陶瓷軸承結構，是采用陶瓷材料燒結或射注成型后局部表面研磨加工而成的，該軸承大致呈一中空管體，其內表面等間距設有六個平行的軸向凹槽，其中不相鄰的三個凹槽底部靠向軸承一端的一段長度設有向內凸伸的扣爪，這些扣爪端部呈內凹的弧柱面，這些弧柱面與軸心外表面位于同一柱面，而且都是與軸心緊密接觸，與上述三個凹槽間隔的另三個凹槽靠向軸承另一端的一段長度也向內凸伸有相同結構的扣爪，該等扣爪端部的弧柱面分別間隔交錯接觸軸心外表面。
文檔編號F16C33/02GK2594528SQ0225052
公開日2003年12月24日 申請日期2002年12月18日 優先權日2002年12月18日
發明者徐牧基 申請人:鴻富錦精密工業(深圳)有限公司, 鴻海精密工業股份有限公司