軸承制造技術——塑性加工

向心球軸承及圓錐滾子軸承多使用鍛件。大量使用鍛件的原因是：(1)利用金屬的延展性形成所要求的尺寸形狀，減少了切削留量，此外，能夠應用沖壓機及輾壓機等加工速度快的加工機床，生產(chǎn)率高。(2)如果去掉棒材及管材、板材的剪切加工面以及加工過程中的底部排氣等，不會切斷產(chǎn)品的金屬流線，還有，材料應變使晶粒微細化，加工硬化提高了材料強度等等，能改善材料自身的性能。此外，在風力發(fā)電機組及工業(yè)機械中使用的大直徑軸承，必須使用鍛件。

至于小批量生產(chǎn)的直徑較小產(chǎn)品，有時候在成本上不能發(fā)揮鍛件的優(yōu)勢，這時，可應用管材及棒材。

圖1  高溫成形+冷輾

圖2  熱鍛+熱輾

這種加工方式在同一溫度下進行鍛造與輾壓加工，故熱效率高，變形阻力小，工序周期縮短。但由于直接連接2道工序導致設備運轉率降低，同時，為使鍛造周期與輾壓周期相匹配，不得不將周期時間向下設置，因而不能充分地發(fā)揮鍛造工序的能力，該方式并未有效推廣。

在工業(yè)機械及風力發(fā)電機組用大型軸承方面，采用了熱鍛+熱輾加工的方法。熱輾加工中，除去加工部的鱗屑對提高加工質(zhì)量至關重要。此外，由于是大型軸承，削減加工余量尤為重要，尤其是像圓錐滾子軸承那樣的異形截面，為盡可能減少材料損失，熱鍛工序的加工精度以及熱輾異形斷面成形加工技術至關重要。

圖3  熱鍛+車削加工+冷輾

1.4  熱鍛+冷鍛

用熱鍛工藝制造環(huán)狀坯件，進行球化退火、車削、噴丸清理之后，將磷化處理的坯料進行冷鍛成形，這種情形下，能夠加工的零件尺寸有限，但易提高精度。另外，如進行球化退火，則由于表面脫碳，需要有消除該脫碳層的加工。不過，已有人提出了復碳退火減少車削余量的工藝。

1.5  小結

鍛造軸承套圈坯件的工廠正在向專業(yè)化、自動化方向發(fā)展，通過進一步提高金屬模具壽命，金屬模的小型化，提高操作性，生產(chǎn)效率大幅提高。隨著傳感器技術的進步，對加工狀態(tài)和金屬模具狀態(tài)的監(jiān)控不斷進步，能夠進一步降低次品率。另外，為減輕環(huán)境負擔，提高產(chǎn)品合格率，減輕后續(xù)工序中的加工負擔；生產(chǎn)設備的小型化、節(jié)能化；使用更環(huán)保的白色系潤滑劑等，也越來越受到重視。

2  向心滾針軸承

滾針軸承常用于變速器、發(fā)動機及壓縮機等，軸承安裝空間狹小，需要承載能力大的應用場合。

向心滾針軸承外圈的加工成形方法有：(1)板材的沖壓加工；(2)鍛造坯料的切削加工；(3)管材的切削加工等。其中，板材的沖壓加工占絕對多數(shù)。其原因是滾針軸承零件比球軸承零件薄，適合于沖壓加工。

2.1 連續(xù)自動沖壓(多工位沖壓)加工

連續(xù)自動沖壓加工(多工位沖壓)通常是用沖剪機從卷材中沖裁圓板狀的坯料，再用壓力機進行深沖成形及外圈底成形、打字工序、切毛邊工序等。為提高生產(chǎn)率，生產(chǎn)工序高速化是重要因素。目前，能夠實現(xiàn)200SPM ( Slide Per Minute：沖壓次數(shù)/min)。此外，基本上都是對沖壓件直接進行熱處理，而后只進行表面精加工。由于對沖壓精度要求很高，所以對沖壓設備及金屬模的精度、剛度都要求非常高，因此，軸承加工用的特殊、專用機械設備也得以快速發(fā)展。另一方面，產(chǎn)品批量小時，與其要求和專用機械相同的生產(chǎn)速度，不如在減少工序數(shù)量方面精心考慮。另外，應利用廉價的通用機床削減金屬模具費用，壓縮生產(chǎn)準備時間。后一種加工方法是適合于小批量零件的加工方法。

連續(xù)自動沖壓加工不必要設置實現(xiàn)沖壓機內(nèi)順序動作加工的托架，通過在板材的供給裝置上下功夫，能減少廢料，提高成品率高。與順序動作加工相比，沖壓機內(nèi)的送料裝置(連續(xù)自動送料裝置)是非常必要的，但設備費用稍高。

2.2 順序(連續(xù))沖壓加工

連續(xù)沖壓加工的優(yōu)點：能夠簡化壓力機內(nèi)送料裝置，容易增加工序數(shù)，適應多品種產(chǎn)品的沖壓加工，還有容易提高加工速度。缺點為：成品率低。

可根據(jù)加工的產(chǎn)品形狀、尺寸、批量等，選擇采用連續(xù)自動沖壓加工方式，或選用連續(xù)加工方式。

3  推力滾針軸承

推力滾針軸承套圈幾乎都是利用沖壓加工制成的。加工方法通常是采用2.2節(jié)中闡述的連續(xù)自動沖壓加工方法。由于產(chǎn)品厚度薄，加工工序數(shù)比向心滾針軸承的外圈少，但平面度很重要，要考慮沖壓加工、工序及金屬模具形狀。此外，推力滾針軸承的套圈難以利用沖壓加工以提高與滾子接觸的滾動面的表面粗糙度。因此，采用表面粗糙度好的坯料，并保持其表面狀態(tài)的加工方式很重要，要在材料供給(送料)裝置、成形工序、沖壓機內(nèi)傳送、產(chǎn)品送出、乃至后續(xù)工序的處理等多方面予以精心考慮。

4  向心滾針軸承保持架

向心滾針軸承保持架從成形方法來看大致分為以下2類。

4.1 焊接保持架

將帶鋼輾成所要求的形狀，利用沖壓機成形為保持滾子的兜孔及卡爪之后，卷成圓管狀并焊接。該方法的優(yōu)點在于與其他方法相比，材料的成品率最高。

4.2 非焊接保持架

非焊接保持架的成形方法主要有以下6種。

? 管料?兜孔沖壓?輾壓成形；

? 管料?兜孔沖壓?沖壓成形；

? 管料?脹形成形?兜孔沖壓；

? 管料?輾壓成形?兜孔沖壓；

? 管料(切削加工件)?兜孔沖壓；

? 管料(切削加工件)?兜孔沖壓?輾壓成形。

圓管料(除切削加工品之外)的成形方法，有以下3種模式：切斷管材；車削深沖件；深沖。各有優(yōu)、缺點，可根據(jù)需要數(shù)量及成本，選擇最佳工序。

4.3 小結

塑性加工的主要目標是產(chǎn)品的高精度和高的生產(chǎn)率，以及對小批量生產(chǎn)的適應能力。因此，沖壓設備的高剛度化、高速化、小型化，以及板材的高精度是重點，小批量生產(chǎn)的適應能力，則需要致力于通用壓力機的應用(包括省略工序)，以及實現(xiàn)生產(chǎn)準備時間最短化(瞬間完成準備)等來做研究。

（來源：軸承雜志社）

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