套圈精密硬車成型的滾動軸承的加工方法

套圈精密硬車成型的滾動軸承的加工方法
【專利摘要】套圈精密硬車成型的滾動軸承的加工方法，其特征在于，軸承內圈和外圈整體精密硬車成型或套圈部分關鍵表面精密硬車成型，關鍵表面包括：滾道、滾道擋邊、滾道油溝、密封槽、套圈擋邊、溝型滾道邊緣倒角等，精密硬車成型替代的是現有技術的磨削（如滾道等）成型和軟車成型（如密封槽等），精密硬車克服了滾道等表面磨削成型存在的滾道截面形狀設計受限、磨削變質甚至燒傷等技術和質量問題，精密硬車克服了密封槽、溝型滾道邊緣倒角等表面軟車成型存在的加工精度不高、熱處理變形等技術和質量問題，使套圈各表面能夠面向工況進行設計，而且能夠以非常高的形位精度成型，使套圈關鍵表面的形狀和性能都得以控制，對高密封、高可靠性等高性能滾動軸承的設計和制造具有非常重要的工程實際意義。
【專利說明】套圈精密硬車成型的滾動軸承的加工方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及滾動軸承【技術領域】，特別涉及一種套圈精密硬車成型的滾動軸承的加工方法。
【背景技術】
[0002]隨著主機向高速、重載、綠色、高可靠性發展，對滾動軸承提出了越來越高的要求，尤其要求具有更高的運行可靠度和更長的運行壽命。
[0003]理論和實踐已經證明，影響軸承運行可靠度和壽命的關鍵因素分為兩個大的方面，第一就是密封精度和可靠性，密封精度不高、不可靠，結果就是軸承內的潤滑脂往軸承外泄露和軸承外的各種異物往軸承內侵入，導致潤滑失效、密封失效、磨損失效，而這些失效相對于經典的疲勞剝落失效，都屬于摩擦學失效形式、早期失效形式，因而大大降低了軸承的運行可靠度和運行壽命；第二軸承套圈和滾動體工作表面的幾何精度以及表面、次表面的物理、化學和機械性能，即形狀和性能，如果這些工作表面的形狀和性能得不到良好控制，比如存在較大幾何偏差、局部缺陷、磨削燒傷或磨削變質層、表面拉應力或表面應力集中，都將顯著增大軸承內部的接觸應力或顯著降低軸承的承載能力，增大軸承早發磨損失效和疲勞剝落失效的風險，降低軸承的運行可靠度和運行壽命。
[0004]而現有技術對提高軸承的密封精度、有效控制軸承工作表面的形狀和性能方面恰恰存在原理和方法上的問題。因為軸承失效多先發于軸承套圈滾道，又因為，在密封件確定的情況下，軸承的密封精度取決于套圈的制造精度，因此，軸承套圈的加工成形方法就成為關鍵當中的關鍵。
[0005]現有技術軸承套圈制造通常采取如下加工工藝:毛坯成形(鍛件或管件)一退火一車削或冷輾擴一淬火、回火一磨削一滾道超精，共有6大類工序，其中，磨削工序又包括磨套圈外徑或內徑、磨兩個端面、磨擋邊和磨滾道4工序，因此，在套圈熱處理后，外圈或內圈都至少經歷4次磨削和I次超精，考慮磨削和超精一般都會分為粗磨和精磨、粗超和精超，因此，外圈或內圈要經過至少10道工序才能成型，由此產生如下諸多問題:
[0006](I)套圈所有表面均在不同的設備上以不同的加工方式加工成型，各表面之間的形狀和位置精度，比如密封槽與滾道表面、外徑表面、內徑表面的相互位置精度，就較難保證，影響到軸承的密封精度；
[0007](2)套圈密封槽在熱處理前車削完成，熱處理時會發生淬火形變，而密封槽在熱處理后不再也無法再加工，影響到軸承的密封精度；
[0008](3)除密封槽外的套圈其它表面，多采用磨削和超精方式成型，以軸承滾道為例，在熱處理后，至少經歷粗磨、精磨、粗超和精超四個工序，定位誤差、誤差復映在所難免，存在不圓度、波紋度等幾何誤差，這類比粗糙度宏觀的誤差，不可能通過超精去除；
[0009](4)磨削屬于隨機材料去除加工，加工過程也是砂輪上磨粒隨機脫落的過程，這些脫落的磨粒會黏附在滾道表面上，軋入滾道表面，也會擦傷滾道表面，因此，經磨削成型的滾道表面，理論上其局部缺陷在所難免，應力集中在局部缺陷處產生，破壞了滾道表面的形狀完整性和性能完整性,成為軸承磨損源和疲勞源；
[0010](5)磨削加工散熱條件較差，因此磨削區溫度極高，將不可避免地產生磨削燒傷或磨削變質層，降低了滾道表面的硬度和承載能力，加之磨削易產生表面拉應力，或即便產生壓應力，壓應力層的深度也比較淺，無法實現滾動軸承套圈的抗疲勞制造；
[0011](6)加工工序多，加工動用的設備類型和數量多，需要準備的工裝卡具多，投入的勞動力多，另外，所有工序均需要切削液，因此，現有技術軸承套圈的加工方法也是不經濟、不綠色的；
[0012](7)滾道磨削一般采用電磁無心卡具，該卡具不能吸附沒有磁性的材料，所以，對不銹鋼套圈、非金屬套圈等無法進行磨削；
[0013](8)電磁無心卡具支撐滾道切入無心磨削方式,在加工薄壁套圈時，由于電磁吸力會引起套圈變形，無法獲得高的加工精度；在加工套圈端面面積較小等形狀比較復雜的套圈滾道，比如軸連軸承內圈即細長軸時，因電磁吸力不夠，無法獲得高的加工精度或根本無法加工；
[0014](9)軸承套圈密封槽的形狀和位置精度直接影響到軸承的密封精度以及防塵、漏脂和溫升性能，并進而影響到軸承的運行可靠度和運行壽命，而密封槽的形狀和位置精度是由其加工成型方式決定的。現有技術中，軸承套圈密封槽都是軟車成型，在套圈熱處理后不再進行加工。軸承套圈密封槽軟車成型存在下列不足或缺陷:(1)軟車削由于材質不夠硬，難以獲得較高的表面光潔度，甚至會存在車刀絲，在采用接觸式密封時，容易引起與之接觸的密封件的密封唇磨損，進而影響軸承的防塵、密封壽命；(2)密封槽在軟車削時，夕卜圈往往以軟車后的外圓表面進行定位，內圈往往以軟車后的內圓表面進行定位，而軟車出的這些定位表面的精度都不可能很高，因此密封槽的形位精度有限；(3)密封槽在熱處理前軟車削完成，熱處理時會發生淬火形變，而密封槽在熱處理后不再也無法再加工，影響到軸承的密封精度。
[0015]同時，現有技術套圈滾道磨削和油石超精成型方式，也使滾道的形狀設計受到很大的局限:
[0016]目前滾道磨削主要采用范成法或切入法，超精則采用往復振蕩法，這就限定了軸承滾道的設計形式，對球軸承，滾道截形只能是單一圓弧形定曲率溝形滾道，對滾子軸承，滾道截形只能是定曲率直線滾道，如采用其它滾道截形，磨削加工存在很大困難，保形超精加工(保持滾道設計形狀或磨削已經獲得的滾道形狀)從原理上就無法實現。而單一圓弧形溝形滾道與球接觸，存在一個理論接觸點，接觸剛度受到限制，而接觸剛度不高首先意味著，在同樣的外部載荷和運行條件下，外圈和內圈會存在較大的相對位移，從而影響到軸承的密封間隙，降低了軸承的運轉精度和密封精度，同時意味著，軸承的承載能力受到限制；直線滾道與滾子接觸，會在滾子兩端產生應力集中，這對滾子軸承的運行平穩性和運行可靠度顯然是十分有害的。
[0017]現有技術里，為提高軸承承載能力，改善滾動體與滾道的接觸應力，也有將球軸承套圈滾道截形設計為非單一圓弧形變曲率溝形滾道，比如尖桃形溝形滾道的，將滾子軸承套圈滾道截形設計為變曲率比如對數凸度形的，但是，這些變曲率滾道截形依靠現行磨削加工方式，無法給予精密成型，超精研雖能降低滾道表面的粗糙度，但卻不能改善滾道的形狀精度，甚至當超精研加工量較大時，對滾道形狀精度還具有破壞作用，因此，經常出現變曲率滾道四不像的情況，這樣的滾道從提高軸承運行可靠度和運行壽命的角度看，甚至連經典的單一圓弧形溝形滾道和直線滾道都不如。還有，依靠超精研成型變曲率滾道，比如對數凸度滾道，滾道形狀參數受到很大限制，比如，凸度不能大，否則，加工效率和成本就不能承受，但對于承受重載的滾子軸承，有時，大凸量設計是必要的。單向軸承采用的楔形滾道，滾道由若干個楔形面和楔形槽組成，更無法通過磨削加工成型。
[0018]總之，現行軸承套圈磨削和超精成型方式，無論是對于定曲率溝形和非溝形滾道、變曲率溝形和非溝形滾道，都存在比較突出的技術、質量問題。因此，研究、發明軸承套圈新的加工制作方法，克服現有技術磨削加工帶來的套圈滾道表面及次表面性能缺陷、密封槽相對軸承安裝表面和工作表面的位置精度不高、軸承套圈滾道截形采用變曲率設計受限、設備工裝投入較大、必須采用切削液不夠綠色環保等所存在的一系列技術、質量、效率、成本和環保問題，實現軸承的抗疲勞制造和綠色制造，顯得十分迫切和必要。

【發明內容】

[0019]本發明的目的在于提供一種套圈精密硬車成型的滾動軸承的制作方法，以克服現行軸承制作工藝繁瑣復雜、成本過高、不夠環保且套圈主要工作表面的形狀和性能無法從原理上得以良好保證的問題，開拓軸承套圈抗疲勞、綠色成型方式。本發明的另一目的在于提供一種適用于套圈整體精密硬車成型或部分精密硬車成型的滾動軸承產品，以克服現行滾動軸承套圈采用磨削和超精方式成型存在的軸承滾道設計形狀受限、密封精度難以保證、軸承滾道的形狀和性能得不到良好控制，從而阻礙軸承運行可靠度進一步提高和運行壽命進一步延長的問題。文中提到的名詞“軟車”為套圈在熱處理淬火硬化前的車削加工，“硬車”為套圈在熱處理淬火硬化后的車削加工。本發明方法適于加工標準及非標準滾動軸承。
[0020]本發明的技術方案如下:
[0021]本發明為一種套圈精密硬車成型的滾動軸承的加工方法，所述的滾動軸承包括內圈、外圈、嵌入外圈滾道和內圈滾道之間的滾動體、保持器或還包括潤滑劑和密封件，其特征在于包括以下步驟:
[0022]I)套圈加工，包括以下操作:
[0023]①制備留有加工余量的半成品內圈、外圈，
[0024]②將留有加工余量的半成品內圈、外圈淬火、回火熱處理，
[0025]③將熱處理后的內圈、外圈分別進行整體精密硬車成型加工，或部分精密硬車成型加工；
[0026]2 )軸承合套裝配，將步驟I)③中的整體或部分精密硬車成型加工后的內圈、外圈與成品滾動體分選合套，并完成整套軸承的裝配。
[0027]所述的滾動軸承的加工方法，其特征在于:步驟I)③中所述的整體精密硬車成型包括精密硬車基準面，達到軸承成品套圈設計要求；然后以所述的基準面為準，裝卡定位，精密硬車其余部位，達到軸承成品套圈設計要求；步驟I)③中所述的部分精密硬車成型加工包括磨削基準面，達到軸承成品套圈設計要求；然后以所述的基準面為準，裝卡定位，精密硬車其余部位，達到軸承成品套圈設計要求；
[0028]所述的基準面是內圈、外圈使用時的安裝配合表面，內圈的基準面包括端面和內圓表面，外圈的基準面包括端面和外圓表面；軸連軸承(例如圖17、圖23C)的內圈是一根軸，其安裝配合表面包括軸的端面和外圓表面；
[0029]所述的其余部位包括套圈的滾道、溝型滾道邊緣倒角(例如圖24D中的2425)、非溝形滾道擋邊(例如圖21B中的2124)、非溝形滾道油溝(例如圖7中的723)、套圈擋邊(例如圖22k中的2215、圖22B中的2225)和密封槽(例如圖22k中的2214、圖22B中的2224)；
[0030]所述的密封槽包括外圈和內圈上用于固定密封件和與密封件構成密封副的凹臺和凹槽；
[0031]所述的密封件包括骨架式橡膠密封圈、塑料密封圈、防塵蓋、擋圈、護圈、防塵密封組件和油封等；
[0032]對雙列或多列軸承，其套圈上的所有滾道在一次裝卡定位中精密硬車成型。
[0033]所述的滾動軸承的加工方法，其特征在于:所述的精密硬車成型的滾道、非溝形滾道擋邊表面粗糙度Ra等于小于0.4微米，其形狀和位置精度達到磨削或精密磨削級別；溝形滾道邊緣倒角、非溝形滾道油溝、套圈擋邊、密封槽表面粗糙度Ra等于小于1.6微米，其形狀和位置精度達到精密軟車或磨削級別。
[0034]所述的滾動軸承的加工方法，其特征在于:所述的套圈的滾道包括定曲率溝形滾道，其截面形狀包括單一圓弧(例如圖1中的121);變曲率溝形滾道，其截面形狀包括橢圓(例如圖2中的221)、雙曲線、拋物線和復合曲線(可參照圖2中的221)，所述的復合曲線包括尖桃形(例如圖3中的321和322)和去尖桃形(例如圖4中的421、422和423);以及底部帶儲脂溝槽的溝形滾道(例如圖6中的621、622和623)。
[0035]所述的滾動軸承的加工方法，其特征在于:所述的套圈的滾道包括定曲率非溝形滾道，其截面形狀包括單一直線(例如圖7中的721)、三段直線(參見圖8中的821)和單一大圓弧；變曲率非溝形滾道，其截面形狀包括對數曲線(例如圖9中的921)、雙曲線、兩段直線夾一段圓弧、多段圓弧和復合曲線；還包括由若干楔形面和楔形槽組成的楔形滾道(例如圖10中的1021和1022)以及凸量為>0至0.5毫米的凸形滾道(例如圖9中的921)。上述的各個硬車加工的其余部位，可根據相應軸承的產品設計需要而選用，此處只是舉例說明，具體的應用參見后文的實施例。
[0036]所述的滾動軸承的加工方法，其特征在于:所述的套圈材料包括軸承用鋼材、工程陶瓷、工程塑料、碳石墨和復合材料。
[0037]所述的滾動軸承的加工方法，其特征在于:在所述的步驟I)①中，所述的軸承內、外套圈半成品是采用現有技術包括軟車、軟磨、冷輾擴或粉末冶金方法制得的。
[0038]所述的滾動軸承的加工方法，其特征在于:所述的步驟2)中，當分選合套時，對變曲率或底部開儲脂溝槽的溝形滾道，滾珠與外圈滾道或內圈滾道呈兩點接觸時，接觸點不在套圈滾道底部，將套圈滾道上與軸承設計游隙直接相關的接觸點處的直徑換算成滾道底部直徑并將其作為合套尺寸，進行套圈與滾珠的分選合套，實現對軸承游隙的控制。
[0039]所述的滾動軸承的加工方法，其特征在于:在所述的步驟I)③之后還包括步驟I)
④，所述的步驟I)④是對內、外套圈的滾道和滾道擋邊進行超精研、滾壓、滾光或拋光加工。
[0040]適于用所述方法加工的滾動軸承，其特征是所述滾動軸承內、外套圈的滾道截面形狀包括:定曲率和變曲率溝形滾道；底部帶儲脂溝槽的溝形滾道以及定曲率和變曲率非溝形滾道；還包括楔形滾道以及凸形滾道。[0041]本發明套圈精密硬車成型(包括整體或部分精密硬車成型，下同)的滾動軸承的加工方法，套圈精密硬車成型后的表面精度達精磨水平，因此，對于絕大多數軸承，對套圈滾道表面粗糙度沒有過高要求時，套圈精密硬車成型后不再對滾道進行其它切削加工；對少數軸承，對套圈滾道表面粗糙度要求極高時，套圈精密硬車成型后，可對套圈滾道表面進行超精研、滾壓、滾光、拋光等光整加工。
[0042]“套圈”、“內圈”、“外圈”是對滾動軸承中與滾動體高副接觸的零部件的統稱，對推力軸承，其“套圈”就是“墊圈”，“內圈”就是“軸圈”，“外圈”就是“座圈”;對軸連軸承，其“內圈”就是“軸”。但不管結構如何變化，稱謂如何變化，這些零部件都有軸承使用時的安裝配合表面，都有滾道，對密封軸承，還都有密封槽，本發明就是要對這些零部件上的滾道、密封槽等對軸承性能有關鍵影響的表面精密硬車成型，在精密硬車成型時，以其上的安裝配合表面作為定位基準，這些定位基準預先通過精密硬車或磨削等方式精密成型。
[0043]本發明套圈精密硬車成型的滾動軸承的加工方法，相比現行技術軸承套圈磨削加工方法以及由此制得的滾動軸承，具有以下優點:(1)軸承滾道形狀設計不再受加工方法的限制，與滾動體相接觸的套圈滾道截形可以設計為定曲率滾道，也可以設計為變曲率滾道，在一些工況下可以充分發揮變曲率滾道和滾動體之間接觸應力均勻、摩擦小、溫升低、工作載荷與速度高的優勢。比如，對與滾珠接觸的套圈溝形滾道，其截面形狀可以設計為橢圓或復合曲線，與滾珠形成2點或多點接觸，以提高軸承的接觸剛度，從而提高軸承的動態密封精度和軸承的承載能力；還可以在溝形滾道底部開儲脂槽，提高軸承的潤滑性能；對滾子軸承套圈滾道母線可以設計為任何工況所需要的凸形和凸量，從而避免滾子端部與滾道接觸時形成的應力集中現象，提高軸承的運行平穩性和運行可靠度；(2)套圈所有表面或部分表面均硬車成型，尤其是滾道、滾道擋邊、油溝、套圈擋邊和密封槽均以內、外套圈使用時的安裝配合表面為基準定位加工，對大尺寸軸承(相應密封槽寬度較大)甚至在一次裝卡定位中硬車成型，保證了各表面自身的形狀精度和各表面之間的相互位置精度，從而顯著提高了軸承的運轉精度和密封精度，加之密封槽硬車之后不再進行熱處理，不存在熱處理變形問題，使得整套軸承的密封精度從原理和加工方法上得到了非常可靠的保證；(3)套圈各表面均一次加工精密硬車成型(或磨削和精密硬車成型)，同一表面沒有經過多臺設備、多次裝卡定位，從而避免了定位誤差和誤差復映，使得各表面，尤其是滾道表面的不圓度誤差、波紋度誤差和滾道形狀誤差得以良好控制，提高了軸承的運行平穩性和運行可靠度；(4)不同于磨削和超精加工的材料隨機去除方式，硬車加工屬于材料定向切除方式，尤其是數控車床的采用，即便對于變曲率滾道和異型滾道(例如楔形滾道)，照樣可以精密加工，且能保證很高的滾道形位精度，這對降低軸承的振動噪聲、提高軸承的運行可靠度非常有利；(5)不存在磨削和超精加工中，因砂輪和油石上的磨粒脫落而又沒有及時排出加工區域時，引起已加工滾道面的劃傷、軋傷問題，硬車從原理上可以獲得無局部幾何缺陷的滾道表面，使滾道面的形狀和性能都得以良好控制，從而控制甚至避免磨損源和疲勞源的產生，實現抗疲勞制造，提高了整套軸承的運行可靠度和運行壽命；(6)避免了磨削產生的滾道表面磨削燒傷、磨削變質層以及形成的表面拉應力，硬車獲得了高硬度、壓應力的表面和次表面優異性能，從而顯著提高了軸承的承載能力和抗疲勞能力，提高了軸承的運行可靠度和運行壽命；(7)硬車加工的柔性很強，很多形狀復雜，磨削和超精幾乎無法制作成型的套圈，硬車全部可以很高的精度制作出來，且套圈形狀越復雜，硬車相對于磨削和超精的優勢越明顯，從而拓寬了高性能非標軸承的設計制作范圍，縮短了高性能非標軸承的研發周期；(8)硬車加工工序少，加工動用的設備類型和數量少，需要準備的工裝卡具少，投入的勞動力少，是經濟高效的；同時，加工過程甚至可以不采用切削液這一化工物品(干切削，干式硬車)，因此可以做到最大限度的環保，對于滾動軸承的綠色設計和制作具有重要的意義。
[0044]套圈滾道精密硬車成型，加工精度可以達到磨削乃至精密磨削水平，能夠滿足絕大多數軸承成品套圈滾道設計要求，當對滾道粗糙度等指標有更高要求時，在精密硬車成型后可以對滾道進行超精研、滾壓、滾光或拋光加工；套圈密封槽精密硬車成型，加工精度可以達到精密軟車乃至磨削水平，完全滿足高密封軸承的要求。對密封軸承，當外圈滾道和外圈密封槽都需要精密硬車時，均以精密硬車或精密磨削過的外圈端面和外圈外圓表面作為定位基準進行精密數控加工，當內圈滾道和內圈密封槽都需要精密硬車時，均以精密硬車或精密磨削過的內圈端面和內圈外圓表面作為定位基準進行精密數控加工，由此不僅提高了加工效率，而且從根本上保證了軸承密封槽相對軸承工作表面以及安裝表面的相互位置精度，由此大幅度提高了軸承的密封精度，這對軸承的平穩、可靠運行具有十分重要的意義。
[0045]為獲得更高的加工精度，一般采取數控硬車機床。同時，因為硬車產生切削抗力很大，需要機床主軸、導軌和滾珠絲杠以及整臺機床具有很高的剛度。硬車加工材料的硬度都比較高，因此要選用特殊材料制作的刀具，比如金剛石刀具、立方氮化硼(CBN)刀具、聚晶立方氮化硼(PCBN)刀具、陶瓷刀具、硬質合金刀具以及各種高性能涂層及自潤滑刀具。套圈材料涵蓋所有已用于制造軸承套圈的材料和可用于制造軸承套圈的材料，包括鋼材、工程陶瓷、工程塑料、碳石墨以及各種復合材料等，根據加工套圈的材料和形狀，選擇沒有切削液的干切削工藝或有切削液的濕切削工藝。
[0046]本發明軸承套圈精密硬車成型，既不同于現有技術中，對熱處理過的軸承套圈倒角進行硬車改制或在不帶密封槽的軸承套圈上硬車密封槽改制，又不同于非磨軸承套圈成型工藝。改制只是對熱處理過的套圈無法進行磨削加工的局部表面(一般是倒角或密封槽)進行硬車，并不涉及包括套圈滾道在內的其它重要表面；非磨軸承一般用在轉速和載荷都比較低的場合，沒有特別的精度要求，套圈一般是沖壓成型，不涉及套圈熱處理后的磨削或硬車加工，更不涉及精密硬車。
[0047]精密硬車不同于套圈在淬火前的軟車，精密硬車套圈的硬度一般在45HRC之上，典型的硬度范圍為58HRC至68HRC。
[0048]精密硬車不同于普通的硬車，精密硬車表面的幾何精度和形位精度可達半精磨乃至超精研的水平，比如軸承套圈滾道的表面粗糙度Ra可小于0.15微米，不圓度小于0.25微米，尺寸公差小于5微米。
[0049]需要說明的是，本發明中的將套圈整體精密硬車成型意指組成軸承的外圈(外滾道所在的軸承零件或部件)和內圈(內滾道所在的軸承零件或部件)上包括軸承滾道在內的各主要表面是在套圈整體宏觀達到設計硬度后(例如金屬套圈熱處理后)主要依靠車削加工(硬車)精密成型的；本發明中的將套圈部分精密硬車成型意指，對軟車加工成型套圈，通過熱處理等方式達到設計硬度后，先通過精密硬車以外的方式(比如磨削和超精)加工成型內、夕卜套圈使用時的安裝配合表面，內圈一般是端面和內圓表面，夕卜圈一般是端面和外圓表面，然后再以這些表面為定位基準，精密硬車套圈上的滾道、溝形滾道邊緣倒角、非溝形滾道擋邊、非溝形滾道油溝、密封槽等部位。但這并不排除套圈上個別表面(例如填球缺口)采用硬銑削、硬拉削等硬車以外的硬切削加工方式來完成，也不排除套圈上個別表面及個別區域(例如外球面軸承內圈上的緊定螺釘孔)在套圈整體宏觀達到設計硬度前(例如金屬套圈熱處理前)依靠軟加工方式(例如鉆孔)來完成，更不排除，對滾道采取局部感應淬火或對非滾道部位采取局部退火的套圈，硬車時同時切除不同硬度的表面(局部感應淬火后套圈滾道的硬度要比其它部位的硬度高，非滾道部位局部退火后，退火區域的硬度比其它部位的硬度要低)。套圈精密硬車成型的滾動軸承的加工方法，也不排除套圈精密硬車成型后對套圈進行的以防護為目的的表面化學熱處理，比如磷化、鍍鋅、噴涂絕緣層，也不排除套圈精密硬車成型后對滾道進行的以進一步提高硬度、自潤滑性、耐磨性和抗疲勞性等為目的的滾道表面及次表面處理。
[0050]本發明不僅適用于單列球軸承和單列滾子軸承，同時適用于雙列和多列球軸承、雙列和多列滾子軸承以及雙列和多列同時包含球列和滾子列的滾動軸承，滾子軸承包括圓柱滾子軸承、圓錐滾子軸承、調心滾子軸承和滾針軸承，因此適合所有類型、尺寸、結構和材料的滾動軸承。對雙列或多列滾動軸承，套圈上的雙列或多列滾道在一次裝卡定位中精密硬車成型，能更好保證各滾道間高的相互位置精度。
[0051]綜上所述，本發明套圈精密硬車成型的滾動軸承的加工方法，使軸承套圈各表面尤其是滾道表面獲得了很高的形位精度和性能，提高了滾道的表面完整性，實現了軸承套圈的抗疲勞制造，且對定曲率滾道、變曲率滾道、底部帶儲脂溝槽的溝形滾道以及楔形滾道都能進行高效精密加工，相比現有技術加工方法，在軸承性能提高方面優勢突出。采用精密硬車成型套圈合套裝配而成的滾動軸承，與現行滾動軸承相比，具有更高的密封精度、軸承剛度、抗磨損能力和承載能力，從而具有更高的運行可靠度和更長的運行壽命。
[0052]同時，本發明加工方法，由于套圈精密硬車成型，使得包括滾道在內的主要表面均以同樣的定位基準、一個表面一次加工成形，甚至所有主要表面可在一次裝卡定位中精密硬車成型，在使軸承滾道形狀和性能同時受控的同時，還具有設備和工裝投入少、效率高等優勢，加之可選擇采用干切削、半干切削(微量切削液供給冷卻或氣體冷卻)，因此為整套滾動軸承的綠色制造打下了很好的基礎，同時，套圈精密硬車成型加工的柔性，也使得面向不同工況的多品種、個性化、高性能滾動軸承的定制成為現實。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0053]圖1定曲率溝形滾道-單一圓弧。
[0054]圖2變曲率溝形滾道-單一橢圓弧。
[0055]圖3變曲率溝形滾道-桃形。
[0056]圖4變曲率溝形滾道-去尖桃形。
[0057]圖5變曲率溝形滾道-底部帶U形儲脂溝槽。
[0058]圖6變曲率溝形滾道-底部帶圓弧形儲脂溝槽。
[0059]圖7定曲率非溝形滾道-一段直線。
[0060]圖8定曲率非溝形滾道-三段直線。
[0061]圖9變曲率非溝形滾道-對數曲線。[0062]圖10非溝形滾道-楔形滾道。
[0063]圖11套圈整體精密硬車成型的單列密封四點接觸球軸承。
[0064]圖12為圖11中的球軸承外圈-橢圓滾道。
[0065]圖13為圖11中的球軸承內圈-橢圓滾道。
[0066]圖14套圈整體精密硬車成型的單列對數凸度滾道圓柱滾子軸承。
[0067]圖15為圖14中的圓柱滾子軸承的外圈-對數凸度滾道。
[0068]圖16為圖14中的圓柱滾子軸承的內圈-對數凸度滾道。
[0069]圖17套圈整體精密硬車成型的一列球一列滾子密封軸承。
[0070]圖18為圖17中的軸承的外圈-去尖桃形滾道、直線滾道。
[0071]圖19為圖17中的軸承的內圈-去尖桃形滾道、直線滾道。
[0072]圖20為圖18和圖19中的去尖桃形滾道放大示意圖。
[0073]圖21A滾道精密硬車成型的單列圓柱滾子軸承外圈剖面圖。
[0074]圖21B滾道精密硬車成型的單列圓柱滾子軸承內圈剖面圖。
[0075]圖21C滾道精密硬車成型的單列圓柱滾子軸承剖面圖。
[0076]圖22A滾道和密封槽精密硬車成型的單列密封向心球軸承外圈剖面圖。
[0077]圖22B滾道和密封槽精密硬車成型的單列密封向心球軸承內圈剖面圖。
[0078]圖22C滾道和密封槽精密硬車成型的單列密封向心球軸承剖面圖。
[0079]圖22D為圖22B中的密封槽為凹臺形狀時。
[0080]圖22E為圖22B中的密封槽演變為直線即套圈擋邊時。
[0081]圖23A滾道和密封槽精密硬車成型的一球一滾密封軸連軸承外圈剖面圖。
[0082]圖23B滾道和密封槽精密硬車成型的一球一滾密封軸連軸承內圈剖面圖。
[0083]圖23C滾道和密封槽精密硬車成型的一球一滾密封軸連軸承剖面圖。
[0084]圖23D為圖23A中的外圈去尖桃形溝道放大圖。
[0085]圖23E為圖23B中的內圈去尖桃形溝道放大圖。
[0086]圖24A滾道、滾道邊緣倒角和引導擋邊精密硬車成型的角接觸球軸承外圈剖面圖。
[0087]圖24B滾道、滾道邊緣倒角和引導擋邊精密硬車成型的角接觸球軸承內圈剖面圖。
[0088]圖24C滾道、滾道邊緣倒角和引導擋邊精密硬車成型的角接觸球軸承。
[0089]圖24D為圖24B中內圈溝形滾道及滾道邊緣倒角放大圖。
[0090]圖中代號說明
[0091]圖1中，11為直徑Db的滾珠，12為套圈，121為單一圓弧溝形滾道，滾珠與滾道有一個名義接觸點如圖中圓形實心黑點。
[0092]圖2中，21為直徑Db的滾珠，22為套圈，221為單一橢圓弧溝形滾道，橢圓弧所在橢圓的長軸為2a，短軸為2b，滾珠與滾道有兩個名義接觸點如圖中圓形實心黑點，接觸角為Ct。
[0093]圖3中，31為直徑Db的滾珠，32為套圈，321為桃形滾道右半部分，322為桃形滾道左半部分，滾珠與滾道有兩個名義接觸點如圖中圓形實心黑點，接觸角為α。
[0094]圖4中，41為直徑Db的滾珠，42為套圈，421為去尖桃形滾道右半部分，422為去尖桃形滾道左半部分，423為去尖桃形滾道底部圓弧，該圓弧與桃形滾道左、右兩半圓弧相切，滾珠與滾道有兩個名義接觸點如圖中圓形實心黑點，接觸角為α。
[0095]圖5是圖3中的桃形滾道底部帶U形儲脂溝槽，51為直徑Db的滾珠，52為套圈，521為桃形滾道右半部分，522為桃形滾道左半部分，滾珠與滾道有兩個名義接觸點如圖中圓形實心黑點，接觸角為α，523為U形儲脂溝槽。
[0096]圖6是圖3中的桃形滾道底部帶圓弧形儲脂溝槽，61為直徑Db的滾珠，62為套圈，621為桃形滾道右半部分，622為桃形滾道左半部分，滾珠與滾道有兩個名義接觸點如圖中圓形實心黑點，接觸角為α，623為圓弧形儲脂溝槽。
[0097]圖7中，71為滾子，72為套圈，721為一段直線滾道，722為滾道擋邊，723為油溝。
[0098]圖8中，81為滾子，82為套圈，821為三段直線滾道，822為滾道擋邊，823為油溝。
[0099]圖9中，91為滾子，92為套圈，921為對數凸度滾道，922為滾道擋邊，923為油溝。
[0100]圖10中，101為直徑Db的圓柱滾子或滾針，102為單向軸承外圈，1021為外圈滾道其中一個楔形面，1022為外圈滾道其中一個楔形槽，外圈滾道由若干沿圓周方向均布的楔形面和楔形槽組成。
[0101]圖11中，111為外圈，112為內圈，113為滾珠，114為保持器，115為潤滑脂，116為
密封件。
[0102]圖12中，1111為外圈外圓表面，1112為外圈兩端面，1113為外圈滾道，其截面為橢圓弧形，1114為外圈擋邊，1115為外圈密封槽。
[0103]圖13中，1121為內圈內圓表面，1122為內圈兩端面，1123為內圈滾道，且截面為橢圓弧形，1124為內圈擋邊，1125為內圈密封槽。
[0104]圖14中，141為外圈，142為內圈，143為滾子，144為保持器。
[0105]圖15中，1411為外圈外圓表面，1412為外圈兩端面，1413為外圈滾道，滾道截形為帶凸度對數曲線。
[0106]圖16中，1421為內圈內圓表面，1422為內圈兩端面，1423為內圈滾道，滾道截形為帶凸度對數曲線，1424為滾道擋邊，1425為滾道油溝，1426為內圈擋邊。
[0107]圖17中，171為外圈，172為內圈，173為滾珠，174為滾子，175為滾珠列保持器，176為滾子列保持器，177為潤滑脂，178為密封件。
[0108]圖18中，1711為外圈外圓表面，1712為外圈兩端面，1713為外圈滾珠列滾道，截面為去尖桃形，1714為外圈滾子列滾道(外圈擋邊)，截面為直線，1715為密封槽。
[0109]圖19中，1721為內圈擋邊(內圈滾子列滾道1724，截面為直線)，1722為內圈兩端面，1723為內圈滾珠列滾道，截面為去尖桃形。
[0110]圖20中，Db為滾珠直徑，O為滾珠圓心，O1和O2分別為桃形滾道右半圓弧和左半圓弧的圓心，R為桃形滾道底部倒圓(去尖)的半徑。
[0111]圖21中，211外圈，212內圈，213圓柱滾子，214保持器，2111外圈端面，2112外圈外圓表面，2113外圈滾道，2121內圈端面，2122內圈內圓表面，2123內圈滾道，2124內圈滾道擋邊。
[0112]圖22中,221外圈，222內圈，223滾珠，224保持器，225潤滑脂，226密封件，2211外圈端面，2212外圈外圓表面，2213外圈橢圓弧溝形滾道(橢圓弧所在橢圓的長軸為2a。，短軸為2b。)，2214外圈密封槽，2215外圈擋邊，2221內圈端面，2222內圈內圓表面，2223內圈橢圓弧溝形滾道，橢圓弧所在橢圓的長軸為2ai;短軸為2bi;2224內圈密封槽，2225內圈擋邊。
[0113]圖23中，231外圈，232內圈，233滾珠(直徑為Db，圓心為0)，234圓柱滾子，235滾珠保持器，236圓柱滾子保持器，237潤滑脂，238密封件，311外圈端面，2312外圈外圓表面，2313外圈去尖桃形滾道，2314外圈直線滾道，2315外圈密封槽，2321內圈(芯軸)大端外圓表面，2322內圈(芯軸)小端外圓表面，2323內圈去尖桃形滾道，2324內圈直線滾道，23131外圈去尖桃形滾道左半圓弧(圓心為O2) 23132外圈去尖桃形滾道右半圓弧(圓心為O1),23133外圈去尖桃形滾道底部小圓弧，23231內圈去尖桃形滾道左半圓弧(圓心為02)，23232內圈去尖桃形滾道右半圓弧(圓心為(^),23233內圈去尖桃形滾道底部小圓弧。[0114]圖24中，241外圈，242內圈，243滾珠，244保持器，2411外圈端面，2412外圈外圓表面，2413外圈溝形滾道，2414和2415外圈擋邊，2421內圈端面，2422內圈內圓表面，2423內圈溝形滾道，2424內圈擋邊，2425內圈溝形滾道邊緣倒角，該倒角長度為L，與擋邊的夾角為β。
【具體實施方式】
[0115]本發明套圈精密硬車成型的滾動軸承的加工方法，包括以整體精密硬車代替磨削乃至超精加工制造軸承套圈，或以部分關鍵表面(如滾道、密封槽等)精密硬車代替磨削乃至超精加工制造軸承套圈，從而克服了套圈磨削存在的一系列質量、技術、效率、成本、環境等問題，在滾動體、潤滑劑、保持器和密封件相同且保持在較高質量水平的情況下，采用本發明加工方法制作的滾動軸承相比現行采用磨削加工方法制作的滾動軸承，具有更高的運轉精度、密封精度、運轉可靠性和更長的服役壽命。同時，本發明加工方法，對變曲率溝形滾道和非溝形滾道的加工制作優勢比定曲率溝形滾道和非溝形滾道的優勢更加明顯，這就使得，套圈滾道的截形可以面向工況進行設計，只要能設計出來，就可以精密硬車出來，因此，在精密硬車加工方法下，采用變曲率滾道設計，將明顯改善滾動體與滾道的接觸應力、提高軸承的接觸剛度、避免滾子端部和滾道接觸的應力集中，所有這些，都會進一步提升軸承的運行可靠度和運行壽命。
[0116]本發明方法套圈精密硬車成型后，如果運行工況對滾道粗糙度有更高的要求，可以對滾道進行超精研、滾壓、滾光或拋光加工。
[0117]現結合附圖，詳細說明本發明。以下為套圈整體精密硬車成型的加工方法實施例，
[0118]實施例1、一種套圈整體精密硬車成型的滾動軸承的加工方法，如圖11-13，所述的滾動軸承為單列密封四點接觸球軸承，包括內、外套圈112、111、嵌入外圈滾道和內圈滾道之間的滾動體113、保持器114、潤滑脂115以及密封件116，包括以下步驟:
[0119]I)套圈加工，包括以下操作:
[0120]①制備留有加工余量的半成品內、外套圈112、111，
[0121]②將留有加工余量的半成品內、外套圈112、111淬火、回火熱處理，
[0122]③將熱處理后的內、外套圈112、111分別進行整體精密硬車成型，
[0123]2)軸承合套裝配，將步驟I)③中的整體精密硬車成型后的內圈112、外圈111與成品滾動體113分選合套，并完成整套軸承的裝配。
[0124]半成品內、外套圈112、111上未加工密封槽，其上加工的滾道，可以是與套圈成品滾道形狀相仿的橢圓滾道或單一圓弧滾道。
[0125]套圈材料采用軸承鋼GCrl5，正常淬火，回火則根據軸承工作溫度選擇正常溫度回火或高溫回火，無論如何，回火后的硬度都會在HRC45以上。
[0126]外圈111整體精密硬車成型:首先以外圈擋邊1114或端面1112定位，精密硬車外圓表面1111，然后以軸承使用時的安裝配合表面-外圓表面1111為定位基準，依次精密硬車出橢圓滾道1113、擋邊1114、雙端面1112和密封槽1115。當軸承尺寸較大，密封槽1115足夠寬時，整個外圈111的精密硬車加工可以是同一把刀具(比如PCBN單點車刀)；當軸承為中小尺寸，密封槽1115寬度有限時，密封槽1115的精密硬車需要采用與密封槽輪廓相仿的成型車刀(比如硬質合金成形車刀)。
[0127]內圈112整體精密硬車成型:首先以內圈擋邊1124或端面1122定位，精密硬車內圓表面1121，然后以軸承使用時的安裝配合表面-內圓表面1121為定位基準，依次精密硬車出橢圓滾道1123、擋邊1124、雙端面1122和密封槽1125。當軸承尺寸較大，密封槽1125足夠寬時，整個內圈112的精密硬車加工可以是同一把刀具(比如PCBN單點車刀)；當軸承為中小尺寸，密封槽1125寬度有限時，密封槽1125的精密硬車需要采用與密封槽輪廓相仿的成型車刀(比如硬質合金成形車刀)。
[0128]外圈111和內圈112和整體精密硬車成形后，包括粗糙度在內的加工精度可以達到精磨的水平，例如精密硬車成型后的滾道1113、1123表面粗糙度Ra等于小于0.4微米，形狀和位置精度達到磨削或精密磨削級別；密封槽1115、1125表面粗糙度&等于小于1.6微米，形狀和位置精度達到精密軟車或磨削級別。
[0129]如果根據軸承運行工況，精密硬車后無需對滾道表面作進一步超精加工時，精密硬車后即全部達到軸承成品套圈的切削要求；如需對滾道表面作進一步超精密加工時，則精密硬車滾道時要留有余量，然后通過超精研、滾壓、滾光或拋光進一步降低滾道表面的粗糙度。
[0130]對外圈111、內圈112進行滾道直徑分選以與滾動體113組配出滿足成品軸承要求的游隙時，由于套圈滾道為橢圓弧，與滾動體113的接觸并不在滾道底部，因此需要將套圈滾道上與軸承設計游隙直接相關的接觸點處的直徑換算成滾道底部直徑并將其作為合套尺寸，進行套圈與滾珠的分選合套，實現對軸承游隙的控制。
[0131]外圈111、內圈112、滾珠113分選合套后，加裝保持器114即制得開式軸承，加注潤滑脂115和密封件116即制得圖11所示的套圈整體精密硬車成型的單列密封四點接觸球軸承。
[0132]實施例2、一種套圈整體精密硬車成型的滾動軸承的加工方法，如圖14-16，所述的滾動軸承為單列對數凸度滾道圓柱滾子軸承，包括內、外套圈142、141、嵌入外圈滾道和內圈滾道之間的滾動體143、保持器144，包括以下步驟:
[0133]I)套圈加工，包括以下操作:
[0134]①制備留有加工余量的半成品內、外套圈142、141，
[0135]②將留有加工余量的半成品內、外套圈142、141淬火、回火熱處理，
[0136]③將熱處理后的內、外套圈142、141分別進行整體精密硬車成型，
[0137]2)軸承合套裝配，將步驟I)③中的整體精密硬車成型后的內圈142、外圈141與成品圓柱滾子143分選合套，并完成整套軸承的裝配。[0138]半成品內、外套圈142、141上未加工油溝，其上滾道加工為直線。
[0139]套圈材料采用軸承鋼GCrl5，正常淬火，回火則根據軸承工作溫度選擇正常溫度回火或高溫回火，無論如何，回火后的硬度都在HRC45以上。
[0140]外圈141整體精密硬車成型:首先以外圈滾道1413或端面1412定位，精密硬車外圓表面1411，然后以軸承使用時的安裝配合表面-外圓表面1411為定位基準，依次精密硬車出對數凸度滾道1413、雙端面1412。
[0141]內圈142整體精密硬車成型:首先以內圈滾道1423或套圈擋邊1426或端面1422定位，精密硬車內圓表面1421，然后以軸承使用時的安裝配合表面-內圓表面1421為定位基準，依次精密硬車出對數凸度滾道1423、滾道擋邊1424、油溝1425和雙端面1422。
[0142]外圈141和內圈142整體精密硬車成形后，包括粗糙度在內的加工精度可以達到精磨的水平，如果根據軸承運行工況，精密硬車后無需對滾道表面作進一步超精加工時，精密硬車后即全部達到軸承成品套圈的切削要求；如需對滾道表面作進一步超精密加工時，則精密硬車滾道時要留有余量，然后通過超精研、滾壓、滾光或拋光進一步降低滾道表面的粗糙度。
[0143]對外圈141、內圈142和圓柱滾子143分選合套，加裝保持器144即制得圖14所示的整體精密硬車成型的單列對數凸度滾道圓柱滾子軸承。
[0144]實施例3、一種套圈整體精密硬車成型的滾動軸承的加工方法，如圖17-20，所述的滾動軸承為一列球一列滾子密封軸承，包括外圈171、內圈(芯軸)172、嵌入內、外圈溝形滾道之間的滾珠173、嵌入內、外圈非溝形滾道之間的圓柱滾子174、滾珠保持器175、滾子保持器176、潤滑脂177以及密封件178，包括以下步驟:
[0145]I)套圈加工，包括以下操作:
[0146]①制備留有加工余量的半成品內、外套圈172、171，
[0147]②將留有加工余量的半成品內、外套圈172、171淬火、回火熱處理，
[0148]③將熱處理后的內、外套圈172、171分別進行整體精密硬車成型，
[0149]2)軸承合套裝配，將步驟I)③中的整體精密硬車成型后的內圈172、外圈171與成品滾珠173、成品滾子174分選合套，并完成整套軸承的裝配。
[0150]半成品內、外套圈172、171上未加工密封槽，其上加工溝形滾道，可以是與套圈成品滾道形狀相仿的桃形滾道或圓弧形滾道，其上加工直線形非溝形滾道。
[0151]外圈171材料采用軸承鋼GCrl5，正常淬火，回火則根據軸承工作溫度選擇正常溫度回火或高溫回火，無論如何，回火后的硬度都會在HRC45以上；內圈172不同于一般的軸承內圈，是一實心軸，而滾道直接加工在這根軸上，稱為軸連軸承，內圈采用軸承鋼GCrl5或滲碳鋼，當采用軸承鋼GCrl5時，采用高頻淬火、回火，以達到“皮硬心軟”，當采用滲碳鋼時，先進行滲碳，然后進行淬火和低溫回火，同樣要達到“皮硬心軟”，回火后的硬度同樣會在HRC45以上，軸承內圈172特殊的熱處理方式，是為了防止內圈172在安裝或使用過程中的斷裂。
[0152]外圈171整體精密硬車成型:首先以外圈擋邊1714或端面1712定位，精密硬車外圓表面1711，然后以軸承使用時的安裝配合表面-外圓表面1711為定位基準，依次精密硬車出去尖桃形滾道1713、雙端面1712、直線滾道(套圈擋邊)1714和密封槽1715。當軸承尺寸較大，密封槽1715足夠寬時，整個外圈171的精密硬車加工可以是同一把刀具(比如PCBN單點車刀);當軸承為中小尺寸，密封槽1715寬度有限時，密封槽1715的精密硬車需要采用與密封槽輪廓相仿的成型車刀(比如硬質合金成形車刀)。
[0153]內圈172整體精密硬車成型:首先以芯軸172外徑表面(部分)定位精密硬車外徑表面(另一部分)，最終完成整個芯軸外圓表面1721 (直線滾道表面1724)的精密硬車成型，然后以軸承使用時的安裝配合表面-芯軸外圓表面1721為定位基準，依次精密硬車出去尖桃形滾道1723和雙端面1722。
[0154]該軸承外圈非溝形滾道和內圈非溝形滾道，滾道表面都是其所在套圈溝形滾道擋邊的其中一部份(一段)。
[0155]外圈171和內圈172整體精密硬車成形后，包括粗糙度在內的加工精度可以達到精磨的水平，如果根據軸承運行工況，精密硬車后無需對滾道表面作進一步超精加工時，精密硬車后即全部達到軸承成品套圈的切削要求；如需對其中一列滾道或全部兩列滾道表面作進一步超精密加工時，則精密硬車滾道時要留有余量，然后通過超精研、滾壓、滾光或拋光進一步降低滾道表面的粗糙度。
[0156]對外圈171、內圈172進行滾道直徑分選以與滾珠173組配出滿足成品軸承要求的游隙時，由于套圈滾道為去尖桃形，與滾珠173的接觸并不在滾道底部，因此需要將套圈滾道上與軸承設計游隙直接相關的接觸點處的直徑換算成滾道底部直徑并將其作為合套尺寸，進行套圈與滾珠的分選合套，實現對軸承游隙的控制。
[0157]外圈171、內圈172、滾珠173、滾子174分選合套后，分別加裝滾珠列保持器175和滾子列保持器176即制得開式軸承，加注潤滑脂177和密封件178即制得圖17所示的套圈整體精密硬車成型的一列球一列滾子密封軸承。
[0158]以下為軸承套圈部分關鍵表面精密硬車成型加工方法的實施例:
[0159]實施例4。套圈滾道精密硬車成型的單列圓柱滾子軸承。如圖21所示，滾道精密硬車成型的單列圓柱滾子軸承外圈剖面圖(圖21A)、滾道精密硬車成型的單列圓柱滾子軸承內圈剖面圖(圖21B)以及采用該外圈和內圈的單列圓柱滾子軸承(圖21C)。
[0160]該單列圓柱滾子軸承包括外圈211、內圈212、圓柱滾子213、保持器214，其中外圈211的滾道2113、內圈212的滾道2123及滾道擋邊2124精密硬車成型，無需磨削加工。
[0161]該套圈滾道精密硬車成型的單列圓柱滾子軸承其圓柱滾子213、保持器214的加工制作方法以及軸承的分選合套裝配方法同現行單列圓柱滾子軸承，不同的是外圈211和內圈212的加工制作方法，具體如下:
[0162](I)外圈211的制作方法
[0163]制備留有加工余量的半成品圓柱滾子軸承外圈,采用軟車制備，加工余量指留給后繼加工工序磨削、精密硬車、超精等的余量；
[0164]將留有加工余量的半成品圓柱滾子軸承外圈淬火、回火熱處理；
[0165]對外圈的兩個端面2111進行磨削，達到最終設計要求；
[0166]對外圈的外圓表面2112進行磨削，達到最終設計要求；
[0167]以外圈的端面2111和外圓表面2112進行定位，精密硬車外圈滾道2113，使表面粗糙度Ra等于小于0.4微米，其它形狀和位置精度達到磨削或精密磨削級別，絕大部分或全部技術指標達到最終設計要求；
[0168]外圓表面2112與端面2111之間的倒角、滾道2113與端面2111之間的倒角，由軟車加工而成，在端面2111和外圓表面2112磨削成型、滾道2113精密硬車成型后，這些倒角自然達到成品外圈的設計要求；
[0169]當外圈滾道2113精密硬車后仍有部分技術指標達不到最終設計要求時，以端面2111和外圓表面2112定位進行超精，直至所有技術指標達到最終設計要求；
[0170]外圈滾道2113采用精密硬車成型，由于采用精密數控車削加工，因此，滾道2113截面形狀可以根據工況需要設計、加工成不帶凸度形狀和帶任意凸形和凸量的凸度形狀。
[0171](2)內圈212的制作方法
[0172]制備留有加工余量的半成品圓柱滾子軸承內圈,采用軟車制備，加工余量指留給后繼加工工序磨削、精密硬車、超精等的余量；
[0173]將留有加工余量的半成品圓柱滾子軸承內圈淬火、回火熱處理；
[0174]對內圈的兩個端面2121進行磨削，達到最終設計要求；
[0175]對內圈的內圓表面2122進行磨削，達到最終設計要求；
[0176]以內圈的端面2121和內圓表面2122進行定位，精密硬車內圈滾道2123和滾道擋邊2124，使表面粗糙度Ra等于小于0.4微米，其它形狀和位置精度達到磨削或精密磨削級另IJ，絕大部分或全部技術指標達到最終設計要求；
[0177]內圓表面2122與端面2121之間的倒角以及套圈擋邊2125由軟車加工而成，在端面2121和內圓表面2122磨削成型后，這些倒角自然達到成品內圈212的設計要求。當根據軸承運行工況將保持器214設計為內圈212引導時，套圈擋邊2125也最好以端面2121和內圓表面2122為定位基準采用精密硬車成型；
[0178]當內圈滾道2123和擋邊2124精密硬車后仍有部分技術指標達不到最終設計要求時，以端面2121和內圓表面2122定位進行超精，直至所有技術指標達到最終設計要求；
[0179]內圈滾道2123、滾道擋邊2124采用精密硬車成型，由于采用精密數控車削加工，因此，滾道2123和滾道擋邊2124的截面形狀可以根據工況需要設計、加工成不帶凸度形狀和帶任意凸形和凸量的凸度形狀。
[0180]然后，將內圈212、外圈211與滾動體213分選合套，加裝保持器214，制得如圖21C所示的套圈滾道精密硬車成型的單列圓柱滾子軸承。
[0181]實施例5。套圈滾道和密封槽精密硬車成型的單列密封向心球軸承。如圖22所示，滾道和密封槽精密硬車成型的單列密封向心球軸承外圈剖面圖(圖22A)、滾道和密封槽精密硬車成型的單列密封向心球軸承內圈剖面圖(圖22B)以及采用該外圈和內圈的單列密封向心球軸承(圖22C)。
[0182]該單列密封向心球軸承包括外圈221、內圈222、滾珠223、保持器224、潤滑脂225和密封圈226，其中外圈221的滾道2213、密封槽2214以及內圈222的滾道2223、密封槽2224精密硬車成形，無需磨削加工。
[0183]該套圈滾道和密封槽精密硬車成型的單列密封向心球軸承，其滾珠223、保持器224、潤滑劑225、密封件226的加工制作方法以及軸承的分選合套裝配方法同現行單列密封向心球軸承，不同的是外圈221和內圈222的加工制作方法，具體如下:
[0184](I)外圈221的制作方法
[0185]制備留有加工余量的半成品密封向心球軸承外圈，采用軟車制備，加工余量指留給后繼加工工序磨削、精密硬車、超精等的余量；[0186]將留有加工余量的半成品密封向心球軸承外圈淬火、回火熱處理；
[0187]對外圈的兩個端面2211進行磨削，達到最終設計要求；
[0188]對外圈的外圓表面2212進行磨削，達到最終設計要求；
[0189]如圖22A，以外圈的端面2211和外圓表面2212進行定位，精密硬車外圈滾道2213，使表面粗糙度Ra等于小于0.4微米，其形狀和位置精度達到磨削或精密磨削級別，絕大部分或全部技術指標達到最終設計要求；精密硬車外圈密封槽2214，使表面粗糙度Ra等于小于1.6微米，其形狀和位置精度達到精密軟車或磨削級別，全部技術指標達到最終設計要求；
[0190]外圈221上的其它表面，比如套圈擋邊2215，外圓表面2212與端面2211之間的倒角，一般由軟車加工成型，但當該軸承根據應用工況將保持器設計為外圈221引導時，也可以端面2211和外圓表面2212為定位基準，采用精密硬車成型；
[0191]當外圈滾道2213精密硬車后仍有部分技術指標達不到最終設計要求時，以端面2211和外圓表面2212定位進行超精，直至所有技術指標達到最終設計要求；
[0192]外圈滾道2213采用精密硬車成型，由于采用精密數控車削加工，因此，滾道2213截面形狀可以根據工況需要設計、加工成圓弧溝道、橢圓溝道、尖桃形溝道、去尖桃形溝道等，附圖22A表示的是橢圓溝道，溝道橢圓弧所在橢圓的長軸為2a。，短軸為2b。；
[0193]外圈密封槽2214采用精密硬車成型，由于采用精密數控車削加工，因此，密封槽2214截面形狀可以根據工況需要設計、加工成直線形、臺階形、V型、U型等，附圖22A表示的是U型密封槽。
[0194](2)內圈222的制作方法
[0195]制備留有加工余量的半成品密封向心球軸承內圈，一般采用軟車制備，加工余量指留給后繼加工工序磨削、精密硬車、超精等的余量；
[0196]將留有加工余量的半成品密封向心球軸承內圈淬火、回火熱處理；
[0197]對內圈的兩個端面2221進行磨削，達到最終設計要求；
[0198]對內圈的內圓表面2222進行磨削，達到最終設計要求；
[0199]以內圈的端面2221和內圓表面2222進行定位，精密硬車內圈滾道2223，使表面粗糙度Ra等于小于0.4微米，其形狀和位置精度達到磨削或精密磨削級別，絕大部分或全部技術指標達到最終設計要求；精密硬車內圈密封槽2224，使表面粗糙度Ra等于小于1.6微米，其它形狀和位置精度達到精密軟車或磨削級別，全部技術指標達到最終設計要求；
[0200]內圈222上的其它表面，比如套圈擋邊2225，內圓表面2222與端面2221之間的倒角，一般由軟車加工成型，但當該軸承根據應用工況將保持器設計為內圈222引導時，也可以端面2221和內圓表面2222為定位基準，采用精密硬車成型；當內圈滾道2223精密硬車后仍有部分技術指標達不到最終設計要求時，以端面2221和內圓表面2222定位進行超精，直至所有技術指標達到最終設計要求；
[0201]內圈滾道2223采用精密硬車成型，由于采用精密數控車削加工，因此，滾道2223截面形狀可以根據工況需要設計、加工成圓弧溝道、橢圓溝道、尖桃形溝道、去尖桃形溝道等，附圖22B表示的是橢圓溝道，溝道橢圓弧所在橢圓的長軸為2ai;短軸為2bi ；
[0202]內圈密封槽2224采用精密硬車成型，由于采用精密數控車削加工，因此，密封槽2224截面形狀可以根據工況需要設計、加工成凹槽形、凹臺形、直線等，附圖22B表示的是凹槽形密封槽；
[0203]當密封槽2224為凹臺時，如附圖22D所示，密封圈226的密封唇進行相應調整，和圖22D所示凹臺2224構成防塵密封副；
[0204]如附圖22E所示，當密封槽2224演變為套圈擋邊2225 (即內圈擋邊不開設密封槽)時，實際上就是利用套圈擋邊2225進行密封，密封圈226的密封唇進行相應調整，和圖22E所示的套圈擋邊2225構成防塵密封副。
[0205]然后，將外圈221、內圈222和滾珠223分選合套，加裝保持器224、潤滑脂225和密封圈226，制得如圖22C所示的滾道和密封槽精密硬車成型的單列密封向心球軸承。
[0206]實施例6。套圈滾道和密封槽精密硬車成型的一球一滾密封軸連軸承。如圖23所示，滾道和密封槽精密硬車成型的一球一滾密封軸連軸承外圈剖面圖(圖23A)、滾道和密封槽精密硬車成型的一球一滾密封軸連軸承內圈剖面圖(圖23B)以及采用該外圈和內圈的一球一滾密封軸連軸承(圖23C)。
[0207]如圖23C，該一球一滾密封軸連軸承包括外圈231、內圈232、滾珠233、圓柱滾子234、滾珠保持器235、圓柱滾子保持器236、潤滑脂237和密封圈238，其中，如圖23A中的外圈231的球列滾道2313、滾子列滾道2314、密封槽2315以及如圖23B中的內圈232的球列滾道2323、滾子列滾道2324、密封面2321精密硬車成形，無需磨削加工。
[0208]該套圈滾道和密封槽精密硬車成型的一球一滾密封軸連軸承，其滾珠233、圓柱滾子234、滾珠保持器235、圓柱滾子保持器236、潤滑劑237、密封件238的加工制作方法以及軸承的分選合套裝配方法同現行一球一滾密封軸連軸承，不同的是外圈231和內圈232的加工制作方法，具體如下:
[0209](I)外圈231的制作方法
[0210]制備留有加工余量的半成品一球一滾密封軸連軸承外圈，一般采用軟車制備，力口工余量指留給后繼加工工序磨削、精密硬車、超精等的余量；
[0211]將留有加工余量的半成品一球一滾密封軸連軸承外圈淬火、回火熱處理；
[0212]對外圈的兩個端面2311進行磨削，達到最終設計要求；
[0213]對外圈的外圓表面2312進行磨削，達到最終設計要求；
[0214]以外圈的端面2311和外圓表面2312進行定位，精密硬車外圈球列滾道2313、圓柱滾子列滾道2314，使表面粗糙度Ra等于小于0.4微米，其形狀和位置精度達到磨削或精密磨削級別，絕大部分或全部技術指標達到最終設計要求；精密硬車外圈密封槽2315，使表面粗糙度Ra等于小于1.6微米，其形狀和位置精度達到精密軟車或磨削級別，全部技術指標達到最終設計要求；為使球列滾道2313和圓柱滾子列滾道2314具有更好的相互位置精度，在外圈231 —次裝卡定位中精密硬車出它們；
[0215]除端面2311、外圓表面2312、球列滾道2313、圓柱滾子列滾道2314、密封槽2315以外的其它表面、溝槽和倒角，均軟車加工成型，隨著套圈磨削和精密硬車的完成而定型；
[0216]當外圈球列滾道2313、滾子列滾道2314精密硬車后仍有部分技術指標達不到最終設計要求時，以端面2311和外圓表面2312定位進行超精，直至所有技術指標達到最終設計要求；
[0217]外圈球列滾道2313采用精密硬車成型，由于采用精密數控車削加工，因此，滾道2313截面形狀可以根據工況需要設計、加工成圓弧溝道、橢圓溝道、尖桃形溝道、去尖桃形溝道等，附圖23A表示的是去尖桃形溝道，其去尖桃形溝道截面形狀放大圖如附圖23D所示，23131表示去尖桃形溝道的左半圓弧表面，圓弧中心點為O2，23132表示去尖桃形溝道的右半圓弧表面，圓弧中心點為O1，23133表示溝道底部小圓弧，該小圓弧23133與溝道左半圓弧23131和右半圓弧23132相切，圖23D中，Db表示滾珠直徑，O為其圓心，滾珠與滾道具有兩個接觸點，如圖中實心黑點所示；
[0218]如圖23A，外圈圓柱滾子列滾道2314采用精密硬車成型，由于采用精密數控車削加工，因此，滾道2314截面形狀可以根據工況需要設計、加工成不帶凸度形狀和帶任意凸形和凸量的凸度形狀；
[0219]外圈密封槽2315采用精密硬車成型，由于采用精密數控車削加工，因此，密封槽2315截面形狀可以根據工況需要設計、加工成任意槽形，包括V型、U型等，附圖23A表示的是U型密封槽。
[0220](2)內圈(芯軸)232的制作方法
[0221 ] 制備留有加工余量的半成品一球一滾密封軸連軸承內圈，一般采用軟車制備,力口工余量指留給后繼加工工序磨削、精密硬車、超精等的余量；
[0222]將留有加工余量的半成品一球一滾密封軸連軸承內圈淬火、回火熱處理；
[0223]如圖23B，該軸是一個臺階軸，滾道在直徑較大的軸段上，直徑較大軸段的外圓表面是2321，球列滾道即溝形滾道是2323，滾子列非溝形滾道是2324，2324與2321具有同樣的外徑尺寸，直徑較小軸段外圓表面是2322。軸上的密封槽演變為密封表面即直徑較大軸段的外圓表面2321 ；
[0224]采用無心貫穿磨削方法磨削軸上的非溝形滾道表面2324和密封表面2321 (實際上它們具有相同的外徑，可以采用相同的加工工藝)，然后采用無心貫穿超精方法超精，直至非溝形滾道表面2324和密封表面2321達到最終設計要求；
[0225]以外圓表面2321進行定位裝卡，精密硬車出溝形滾道2323和直徑較小軸的外圓表面2322，如果軸的長度過長，可以直徑較小軸端的端面頂尖孔作為輔助定位，精密硬車溝形滾道2323的表面粗糙度Ra等于小于0.4微米，其它形狀和位置精度達到磨削或精密磨削級別，絕大部分或全部技術指標達到最終設計要求；
[0226]軸的端面、較大軸段和較小軸端之間的過渡凹槽、臺肩、各軸段端面與其外圓表面之間的倒角均采用軟車削成型，隨著滾道表面、密封表面的精密磨削或精密硬車加工成型而定型；
[0227]當內圈球列滾道2323精密硬車后仍有部分技術指標達不到最終設計要求時，采用超精機進行超精，直至所有技術指標達到最終設計要求；
[0228]內圈球列滾道2323采用精密硬車成型，由于采用精密數控車削加工，因此，滾道2323截面形狀可以根據工況需要設計、加工成圓弧溝道、橢圓溝道、尖桃形溝道、去尖桃形溝道等，附圖23B表示的是去尖桃形溝道，其去尖桃形溝道截面形狀放大圖如附圖23E所示，23231表示去尖桃形溝道的左半圓弧表面，圓弧中心點為O2，23232表示去尖桃形溝道的右半圓弧表面，圓弧中心點為O1, 23233表示溝道底部小圓弧，該小圓弧23233與溝道左半圓弧23231和右半圓弧23232相切，圖23E中，Db表示滾珠直徑，O為其圓心，滾珠與滾道具有兩個接觸點，如圖中實心黑點所示；
[0229]內圈滾子列滾道2324和密封表面2321當然可以采用精密硬車成型，但一般情況下，這樣的軸采用無心貫穿磨削成型更具有效率和精度優勢。
[0230]將外圈231、內圈232、滾珠233和圓柱滾子234分選合套，加裝保持器235和236、油脂237、密封圈238即制得如圖23C所示的套圈滾道和密封槽精密硬車成型的一球一滾密封軸連軸承。
[0231]實施例7。套圈滾道、滾道邊緣倒角和引導擋邊精密硬車成型的角接觸球軸承。如圖24所示，滾道精密硬車成型的角接觸球軸承外圈剖面圖(圖24A)、滾道、滾道邊緣倒角和引導擋邊精密硬車成型的角接觸球軸承內圈剖面圖(圖24B)以及采用該外圈和內圈的角接觸球軸承(圖24C)，圖24D是內圈溝形滾道及滾道邊緣倒角放大圖。
[0232]該角接觸球軸承包括外圈241、內圈242、滾珠243和保持器244，保持器244采用內圈241(的擋邊)引導，其中外圈241的滾道2413、內圈242的滾道2423、內圈的擋邊2424以及內圈滾道邊緣倒角2425精密硬車成形，無需磨削加工。
[0233]該套圈關鍵表面采用精密硬車成型的角接觸球軸承，其滾珠243、保持器244的加工制作方法以及軸承的分選合套裝配方法同現行角接觸球軸承，不同的是外圈241和內圈242的加工制作方法，具體如下:
[0234](I)外圈241的制作方法
[0235]制備留有加工余量的半成品角接觸球軸承外圈，一般采用軟車制備，加工余量指留給后繼加工工序磨削、精密硬車、超精等的余量；
[0236]將留有加工余量的半成品角接觸球軸承外圈淬火、回火熱處理；
[0237]對外圈的兩個端面2411進行磨削，達到最終設計要求；
[0238]對外圈的外圓表面2412進行磨削，達到最終設計要求；
[0239]如圖24A，以外圈的端面2411和外圓表面2412進行定位，精密硬車外圈滾道2413，使表面粗糙度Ra等于小于0.4微米，其形狀和位置精度達到磨削或精密磨削級別，絕大部分或全部技術指標達到最終設計要求；
[0240]外圈241上的其它表面，比如套圈擋邊2414和2415，外圓表面2412與端面2411之間的倒角，一般由軟車加工成型，當然，如果對套圈擋邊2414和2415有比較高的要求，也可以采用精密硬車成型；
[0241]當外圈滾道2413精密硬車后仍有部分技術指標達不到最終設計要求時，以端面2411和外圓表面2412定位進行超精，直至所有技術指標達到最終設計要求。
[0242](2)內圈242的制作方法
[0243]制備留有加工余量的半成品角接觸球軸承內圈，一般采用軟車制備，加工余量指留給后繼加工工序磨削、精密硬車、超精等的余量；
[0244]將留有加工余量的半成品角接觸球軸承內圈淬火、回火熱處理；
[0245]對內圈的兩個端面2421進行磨削，達到最終設計要求；
[0246]對內圈的內圓表面2422進行磨削，達到最終設計要求；
[0247]以內圈的端面2421和內圓表面2422進行定位，在一次裝卡定位中精密硬車內圈滾道2423、內圈引導擋邊2424以及滾道邊緣倒角2425，使表面粗糙度Ra等于小于0.4微米，其形狀和位置精度達到磨削或精密磨削級別，絕大部分或全部技術指標達到最終設計要求；
[0248]內圈242上的其它表面，比如套圈擋邊2424與端面2421之間的倒角，內圓表面2422與端面2421之間的倒角，一般由軟車加工成型；
[0249]當內圈滾道2423和弓I導擋邊2424精密硬車后仍有部分技術指標達不到最終設計要求時，以端面2421和內圓表面2422定位進行超精，直至所有技術指標達到最終設計要求；
[0250]內圈擋邊在該軸承中是引導擋邊，對其進行精密硬車成型無疑會提高引導精度。滾道邊緣倒角2425采用精密硬車成型，且與滾道2423在內圈一次裝卡定位中同時精密硬車成型，不僅大大提高了滾道邊緣倒角的表面光潔度、尺寸和形狀精度，使得設計的滾道邊緣倒角得以精確保證，而且數控精密硬車，以極高的精度保證了滾道邊緣倒角與滾道和擋邊的精準銜接。圖24D中，L為滾道邊緣倒角2425的寬度，β為滾道邊緣倒角2425與擋邊2424的夾角。
[0251]然后，將外圈241、內圈242和滾珠243分選合套，加裝保持器244，制得如圖24C所示的滾道、滾道邊緣倒角及引導擋邊精密硬車成型的角接觸球軸承。
[0252]軸承密封件包括密封圈、防塵蓋、擋圈、護圈、防塵密封組件等，密封件一般固定在軸承外圈上，與外圈之間宏觀上沒有相對運動，因此，外圈上需要加工固定密封件的密封槽，該密封槽采用精密數控硬車加工；密封圈一般與內圈形成動態密封副，當內圈擋邊作密封面時，該擋邊屬于外表面，可以選擇精密硬車成型或貫穿無心磨削成型，當內圈上開設密封臺或密封槽時，采用精密硬車成型。
[0253]上述給出了部分實施例，實際上，本發明滾動軸承套圈整體精密硬車成型或滾道、密封槽等關鍵表面精密硬車成型方法，由于采用精密硬車成型取代現行技術的磨削成型，對滾動軸承的設計、加工制作、性能帶來的變化是多樣的、深刻的，對套圈上不同表面的精密硬車成型能夠使軸承獲得不同的優勢，對套圈上多個或多種表面精密硬車成型能夠使軸承獲得協同、多重的技術和質量優勢，為清晰起見，下面分述之:
[0254](I)套圈滾道精密硬車成型
[0255]套圈滾道精密硬車成型，使得軸承外圈和內圈溝形滾道可以面向軸承運行工況設計為任意定曲率溝形滾道和變曲率溝形滾道，且截面形狀包括但不限于單一圓弧、橢圓、雙曲線、拋物線和復合曲線，所述的復合曲線包括尖桃形和去尖桃形，溝形滾道的底部還可以開儲脂溝槽，這些溝形滾道的精密硬車成型方法和實施例所列舉溝形滾道的成型方法相同或相近。溝形滾道采用不同的滾道截形，由此與滾珠形成不同的接觸形式、接觸點數、接觸載荷和接觸剛度。尤其是變曲率溝形滾道，一個套圈滾道能與滾珠形成2個甚至更多的接觸點，由于滾珠不與滾道底部接觸，黏附在滾道底部的潤滑脂不會被滾珠刮走，從而使得滾道底部具有儲脂功能，提高了軸承的潤滑壽命，底部帶儲脂溝槽的溝形滾道，這種效果會更加明顯；由于提高了軸承在徑向、軸向和角向的接觸剛度，從而進一步提高了軸承的動態密封精度和額定動載荷，提高了軸承的運行可靠度和運行壽命，特別適合于運行工況比較苛刻的汽車硅油風扇離合器軸承、汽車發電機軸承、汽車張緊輪軸承、汽車空調電磁離合器軸承、木材加工機械軸承、扶手電梯軸承等工作在粉塵或介質侵襲環境、外圈旋轉、皮帶驅動、外部載荷較大等因此對軸承的密封精度、剛度、承載能力和運行可靠度要求較高的場合。
[0256]在上述實施例中，軸承外圈和內圈非溝形滾道可以面向軸承運行工況設計為任意定曲率非溝形滾道和變曲率非溝形滾道，且截面形狀包括但不限于單一直線、三段直線、單一大圓弧、對數曲線、雙曲線、兩段直線夾一段圓弧、多段圓弧和復合曲線；還包括楔形滾道和凸量為>0至0.5毫米的凸形滾道，這些非溝形滾道的精密硬車成型方法和實施例所列舉非溝形滾道的成型方法相同或相近。非溝形滾道采用不同的滾道截形，由此與滾子形成不同的接觸形式和接觸應力分布形式、接觸載荷、接觸剛度。尤其是凸形滾道，由于避免了滾子端部接觸的應力集中，從而改善了接觸微區的應力狀態，提高了軸承的承載能力，提高了軸承的運行可靠度和運行壽命。特別適合于運行工況比較苛刻的高速精密機床主軸滾子軸承、螺桿空壓機滾子軸承等運行可靠度要求比較高的滾子軸承。滾道精密硬車加工成型使得凸量較大的凸形滾道，比如凸量(或凸度)為0.05毫米，都可以不費力地加工出來，這在超精形成凸度工藝方法下，是不可想象的。
[0257]可以看出，只要工況需要，只要有利于提高軸承的運行可靠度和運行壽命，任何定曲率滾道、變曲率滾道甚至是異形滾道(如單向自鎖軸承外圈的楔形滾道)，所有能夠設計出來的滾道都可以精密硬車成型，對滾道磨削成型方式顯示出極大的優越性。
[0258]當滾道凸度較大時，軸承套圈合套分選時，應取凸形曲線的峰點量取滾道直徑，對外圈滾道，此為最小滾道直徑；對內圈滾道，此為最大滾道直徑。
[0259]多列軸承，不管是多列滾珠軸承、多列滾子軸承甚至是多列滾珠與滾子并存軸承，其滾道精密硬車成型方法與實施例相同或相似，不過，對多列軸承，同一套圈上的所有列滾道，均可在一次裝卡定位中精密硬車成型，保證了所有列滾道的相互位置精度，相對滾道磨削加工優勢更加明顯，尤其是對(I)不同列滾道間距比較大和(2)滾珠列和滾子列并存軸承，一次定位裝卡，幾乎不可能將同一個套圈上的滾道全部磨削出來。
[0260]對某些工況軸承套圈，精密硬車成型后的滾道無需再作進一步的超精密加工，但對有些特殊工況，比如高速、超高速運轉的滾動軸承，滾道需要更低的表面粗糙度，滾道精密硬車時，可留適當加工余量，等精密硬車后，再對滾道進行超精研、滾壓、滾光、拋光等超精密加工，但即便是超精研，也與現有技術超精研有所不同，現有技術超精研是為了消除磨削缺陷，包括磨削粗糙度、磨削變質層等，由于磨削滾道散熱條件較差，因此導致磨削變質層較重、較深，因此，要將磨削變質層除去，就需要很大的超精量，如可達20微米，這一方面牽涉到效率和成本，另一方面過大的超精量也是對切入磨削獲得的較好的滾道截形的一種破壞；而精密硬車由于散熱條件較好，滾道切削變質層相對較薄，因此，需要的超精量可比現行技術磨削后超精量減少1/5至1/2，既提高了效率，又使超精對精密硬車獲得的滾道截形的破壞控制在一定的程度。
[0261]由于現有技術軸承套圈滾道采用磨削成型，因此，滾道油溝實際上就是砂輪磨削越程槽，在本發明套圈整體硬車成型加工方法下，砂輪磨削越程槽不再必須，油溝可以取消或按照精密硬車加工的方便進行設計。
[0262]實施例列舉了球軸承和球列滾道，圓柱軸承及圓柱列滾道，但套圈精密硬車成型的滾動軸承的加工方法絕不局限于這些類型的滾道和軸承，現行存在以及今后出現的所有滾道，本發明加工方法均完全適用。
[0263](2)套圈密封槽精密硬車成型
[0264]軸承套圈密封槽精密硬車成型，由于套圈經過熱處理后硬度大幅度提高，因此能夠獲得很高的表面精度、尺寸精度和形位精度，使得軸承套圈密封槽可以進行任意截面形狀的高精度設計，比如，密封槽表面粗糙度Ra從原來軟車時的3.2可以降低到1.6甚至更低。[0265]密封槽精密硬車成型時，由于加工的材質硬度很高，因此，能夠獲得很高的表面光潔度及尺寸精度；以精密磨削成型的軸承安裝表面(外圈的外圓表面、端面，內圈的內圓表面、端面)為定位基準進行加工，因此密封槽與軸承安裝表面的相互位置精度得以切實保證；密封槽與滾道可在套圈一次裝卡定位中精密硬車成型，保證了密封槽與軸承工作表面套圈滾道的相互位置精度。所有這些，都遠非軟車密封槽所能比擬的。軸承密封槽精密硬車成型采用精密硬車數控機床，刀具可選用單點車削刀具(同時有徑向進給和軸向進給)或成型車刀(軸向位置對好后，僅需徑向進給)。精密硬車成型后不再對套圈進行熱處理，因此，精密硬車成型的密封槽的高精度得以自始至終保留。
[0266]套圈密封槽精密硬車成型，其精度遠高于現行技術軟車成型，成型后無需任何加工，所有技術指標完全達到軸承套圈密封槽最終設計要求。為減小密封槽精密硬車成型時的切削抗力、延長刀具壽命，可以在軟車加工時，在軸承套圈毛坯上軟車出帶精密硬車留量的密封臺或密封槽，到套圈毛坯熱處理后，精密硬車密封槽時，將留量車除，達到密封槽最終設計要求。
[0267]軸承套圈密封槽精密硬車成型，帶來的是軸承密封槽的高精度設計、高精度成型加工，大幅度提高了密封槽自身各表面的光潔度、密封槽形狀精度、尺寸精度以及與軸承套圈安裝表面和工作表面的相互位置精度，由此帶來了軸承密封性能的提高，實現了軸承的高密封，使軸承防塵、防漏脂、防密封唇磨損(接觸式密封)等性能得以大幅度提升，從而提高了軸承的運行平穩性、運行可靠度和服役壽命。
[0268](3)套圈非溝形滾道擋邊、油溝精密硬車成型
[0269]滾子軸承的非溝形滾道擋邊與滾動體兩端相接觸，對軸承的運轉性能影響很大，但該擋邊磨削、超精都非常困難，擋邊精密硬車成型使得擋邊的高精度加工簡單化，如果必要擋邊也可帶凸度設計，精密硬車帶凸度的擋邊和精密硬車不帶凸度的擋邊幾乎一樣精準、高效。如果滾道和滾道擋邊在一次裝卡定位中同時硬車出來，還能從根本上保證滾道與滾道擋邊的相互位置精度。所有這些，對提高軸承的運行平穩性、可靠度和壽命都很有益處。
[0270]滾道油溝其實就是原來磨削非溝形滾道時的砂輪越程槽，在滾道精密硬車成型加工方法下，越程槽不再必須，但可以根據精密硬車工藝或軸承潤滑的需要在滾道和滾道擋邊間靈活設計油溝，并將該油溝軟車或精密硬車出來。
[0271](4)套圈溝形滾道邊緣倒角精密硬車成型
[0272]套圈溝形滾道(簡稱溝道)邊緣倒角，有利于避免球軸承套圈與滾珠合套時，溝道邊緣尖角對滾珠表面的劃傷，同時，溝道邊緣倒角也降低了溝道的深度，減小了溝道與滾珠之間的包容面積，因此有利于降低軸承的摩擦力矩和溫升。現行技術溝道邊緣倒角軟車成型，一是表面粗糙度不容易控制，在合套時仍然存在劃傷滾珠表面的風險；二是倒角與溝道的相互位置關系不易保證，使倒角的積極功效大打折扣。
[0273]溝道邊緣倒角與溝道一起在套圈一次裝卡定位中精密硬車成型，不僅大幅度提高了倒角本身的光潔度，而且使得溝道和其邊緣倒角的相互位置關系得以高精度保證，使得溝道邊緣倒角的積極功效充分地發揮出來，減少了滾珠的劃傷，降低了軸承的摩擦力矩和溫升，從而提高了軸承的運行可靠度和運行壽命。
[0274]( 5 )套圈引導擋邊精密硬車成型[0275]在軸承保持器由套圈擋邊引導時，套圈擋邊的精度對引導保持器的引導精度、弓丨導平穩性關系很大，套圈擋邊被滾道分為兩部分，因此是不連續的，內圈擋邊無心貫穿磨削存在一定難度，外圈作為引導擋邊時，外圈擋邊屬于內表面，無法采用貫穿無心磨削，因此現行技術都是采用軟車成型，軟車成型加工精度受限，而且還存在熱處理時的變形問題。套圈引導擋邊精密硬車成型，相對軟車成型，極大地提高了引導擋邊的光潔度、形狀和位置精度，提高了軸承運轉時對保持器的引導精度，對減小或避免軸承高速運轉時保持器的渦動十分有利，從而提高了軸承的運轉平穩性和運行可靠度。
[0276](6)套圈上多個關鍵表面精密硬車成型或套圈整體精密硬車成型
[0277]如上所述，軸承套圈上任一個表面精密硬車成型對軸承的運行可靠度都有其特定的積極功效，套圈上多個關鍵表面精密硬車成型或套圈整體精密硬車成型將使這些積極功效得到協同和倍增，從而使軸承的運行平穩性和運行可靠度得到大幅度的提高，例如，密封槽和滾道精密硬車成型，制造出的將是高密封、抗疲勞軸承。
[0278]本發明加工方法不僅適用于鋼制軸承套圈，同時適合由工程陶瓷、工程塑料、碳石墨、復合材料制得的軸承套圈。
[0279]本發明加工方法，一般采用數控車床，采用無切削液的干式切削或有切削液的濕式切削，刀具材料可選用立方氮化硼、聚晶立方氮化硼、陶瓷、金剛石、硬質合金等。
[0280]本發明加工方法，套圈整體或關鍵表面采用精密硬車成型，克服了磨削和超精加工成型帶來的一系列技術問題、質量問題、效率問題和環保問題:磨削燒傷、磨削變質層、磨削表面拉應力、超精破壞磨削已經獲得的滾道形狀、砂輪和油石脫落物軋傷劃傷滾道表面、各表面相互位置精度不夠高、密封槽熱處理變形、變曲率滾道和異形滾道難以加工、效率低、成本高、所有工序均需要切削液、諸多工序套圈流轉容易產生銹蝕和磕碰傷等，開拓了軸承套圈加工成型的新出路。單就軸承套圈工作性能的提升來講，精密硬車成型，使得精密硬車成型表面本身的形狀和性能都得以控制，保證了被加工表面的完整性，屬于抗疲勞制造，同時，使得精密硬車成型表面相對軸承安裝使用基準面(一般是外圈的外圓表面和端面，內圈的內圈表面和端面)的相互位置精度、各精密硬車成型面(如雙列或多列滾道)之間的相互位置精度得以大幅度提高，因此，本發明方法加工的滾動軸承，相對于現行技術滾動軸承具有旋轉精度高、密封精度高、承載能力強、耐磨損和抗疲勞等一些列優勢，具有更高的運行可靠度和更長的運行壽命，其發明制作非常具有工程實際意義。
[0281]總之，本加工方法，其加工的關鍵表面包括:滾道、滾道擋邊、滾道油溝、密封槽、套圈擋邊、溝型滾道邊緣倒角等，用精密硬車成型替代現有技術的磨削(如滾道等)成型和軟車成型(如密封槽等)，除克服了滾道等表面磨削成型存在的滾道截面形狀設計受限、磨削變質甚至燒傷等技術和質量問題還克服了密封槽、溝型滾道邊緣倒角等表面軟車成型存在的加工精度不高、熱處理變形等技術和質量問題，使套圈各表面能夠面向工況進行設計，以非常高的形位精度成型，使套圈關鍵表面的形狀和性能都得以控制，對高密封、高可靠性等高性能滾動軸承的設計和制造具有非常重要的工程實際意義。
[0282]以上公開的僅為本申請的幾個具體實施例，但本申請并非局限于此，任何本領域的技術人員能思之的變化，都應落在本申請的保護范圍內。
【權利要求】
1.一種套圈精密硬車成型的滾動軸承的加工方法，所述的滾動軸承包括內圈、外圈，其特征在于包括以下步驟: I)套圈加工，包括以下操作: ①制備留有加工余量的半成品內圈、外圈， ②將留有加工余量的半成品內圈、外圈淬火、回火熱處理， ③將熱處理后的內圈、外圈分別進行整體精密硬車成型加工，或部分精密硬車成型加工； 2 )軸承合套裝配，將步驟I)③中的整體或部分精密硬車成型加工后的內圈、外圈與成品滾動體分選合套，并完成整套軸承的裝配。
2.如權利要求1所述的滾動軸承的加工方法，其特征在于:步驟I)③中所述的整體精密硬車成型包括精密硬車基準面，達到軸承成品套圈設計要求；然后以所述的基準面為準，裝卡定位，精密硬車其余部位，達到軸承成品套圈設計要求；步驟I)③中所述的部分精密硬車成型加工包括磨削基準面，達到軸承成品套圈設計要求；然后以所述的基準面為準，裝卡定位，精密硬車其余部位，達到軸承成品套圈設計要求； 所述的基準面是內圈、外圈使用時的安裝配合表面，內圈的基準面包括端面和內圓表面，外圈的基準面包括端面和外圓表面；軸連軸承的內圈是一根軸，其安裝配合表面包括軸的端面和外圓表面； 所述的其余部位包括套圈的滾道、溝型滾道邊緣倒角、非溝形滾道擋邊、非溝形滾道油溝、套圈擋邊和密封槽； 所述的密封槽包括外 圈和內圈上用于固定密封件和與密封件構成密封副的凹臺和凹槽； 對雙列或多列軸承，其套圈上的所有滾道在一次裝卡定位中精密硬車成型。
3.如權利要求2所述的滾動軸承的加工方法，其特征在于:所述的精密硬車成型的滾道、非溝形滾道擋邊表面粗糙度Ra等于小于0.4微米，其形狀和位置精度達到磨削或精密磨削級別；溝形滾道邊緣倒角、非溝形滾道油溝、套圈擋邊、密封槽表面粗糙度Ra等于小于1.6微米，其形狀和位置精度達到精密軟車或磨削級別。
4.如權利要求2所述的滾動軸承的加工方法，其特征在于:所述的套圈的滾道包括定曲率溝形滾道，其截面形狀包括單一圓弧；變曲率溝形滾道，其截面形狀包括橢圓、雙曲線、拋物線和復合曲線，所述的復合曲線包括尖桃形和去尖桃形；以及底部帶儲脂溝槽的溝形滾道。
5.如權利要求2所述的滾動軸承的加工方法，其特征在于:所述的套圈的滾道包括定曲率非溝形滾道，其截面形狀包括單一直線、三段直線和單一大圓弧；變曲率非溝形滾道，其截面形狀包括對數曲線、雙曲線、兩段直線夾一段圓弧、多段圓弧和復合曲線；還包括由若干楔形面和楔形槽組成的楔形滾道；以及凸量為>0至0.5毫米的凸形滾道。
6.如權利要求1所述的滾動軸承的加工方法，其特征在于:所述的套圈材料包括軸承用鋼材、工程陶瓷、工程塑料、碳石墨和復合材料。
7.如權利要求1所述的滾動軸承的加工方法，其特征在于:在所述的步驟I)③之后還包括步驟I)④，所述的步驟I)④是對內圈、外圈的滾道和滾道擋邊進行超精研、滾壓、滾光或拋光加工。
8.用權利要求1所述方法加工的滾動軸承，其特征是所述滾動軸承內圈、外圈的滾道截面形狀包括:定曲率和變曲率溝形滾道；底部帶儲脂溝槽的溝形滾道以及定曲率和變曲率非溝形滾道；還包括楔形滾道`以及凸形滾道。
【文檔編號】F16C19/00GK103737024SQ201410020225
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2014年1月16日 優先權日:2013年6月26日
【發明者】趙聯春, 趙思澄, 陳淑英 申請人:上海斐賽軸承科技有限公司