不对称滚道的球式回转支承及其加工方法

摘要

本发明公开了一种不对称滚道的球式回转支承及其加工方法。该回转支承的滚道为不对称型滚道，滚道上下不对称，内外圈滚道不对称，其具体结构参数是：曲率比K(滚道与钢球曲率半径的比值，R/r)的取值范围为：1.02～1.08，接触角α取值范围为55°～65°，交角β取值范围为10°～20°。根据上述具体结构参数，先采用数控车床对滚道进行半精加工，然后滚道淬火采用中频感应淬火，淬火硬度为57～62HRC；最后应用数控滚道专用磨床对不对称滚道进行成形磨削道。该回转支承能够改善钢球和滚道的接触应力状态，承载能力可提高35％。

权利要求

1.一种不对称滚道的球式回转支承，其特征是将现有球式回转支承的对称滚道型式改为不对称型滚道，滚道上下不对称，内外圈滚道不对称；不对称滚道的具体结构参数是：曲率比K是指滚道与钢球曲率半径的比值R/r，该曲率比K的取值范围为1.02～1.08，接触角α取值范围为55°～65°，交角β是指滚道中心截面与水平截面的交角，该交角β的取值范围为10°～20°。

2.如权利要求1所述的不对称滚道的球式回转支承加工方法，

(1)根据不对称滚道的具体结构参数，采用数控车床对滚道进行半精加工；

(2)滚道淬火采用中频感应淬火，淬火硬度为57～62HRC；

(3)应用数控滚道专用磨床对不对称滚道进行成形磨削，或者应用数控车床硬车滚道。

说明书

不对称滚道的球式回转支承及其加工方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种改进结构的球式回转支承及其制造方法。

背景技术

[0002] 现在通用的单排球式回转支承及八点接触球式回转支承的滚道型式为双圆弧双圆心，R/r＞1，上下滚道对称(见附图1)，内外圈滚道对称。滚道淬火硬度、淬硬层深度、滚道曲率半径和接触角是影响桃形滚道回转支承的承载能力和使用寿命的四个重要参数。滚道淬火硬度受钢球表面硬度限制只能为55～62HRC，从这方面提高承载能力作用有限；淬硬层深度只要大于规定值即可，加深淬硬层深度除了会提高淬火成本外，并不能在提高承载能力方面有大的作用；在现有滚道型式中接触角过大会增加滚道边口压溃的可能，也不宜通过增大接触角的方法来提高回转支承的承载能力；滚道曲率半径与钢球半径的比值一般为1.04～1.08，比值越小承载能力越大，但是比值越小滚道形状精度的控制难度越大。在现有的工艺条件下，不能通过减小滚道曲率比的方法来提高回转支承的承载能力。

发明内容

[0003] 本发明的目的是一种可以提高滚道承载能力的球式回转支承及其制造加工方法。

[0004] 将球式回转支承的对称滚道型式改为不对称型滚道，滚道上下不对称，内外圈滚道不对称。不对称滚道的结构形状如附图2所示。

[0005] 图中：

[0006] r——钢球曲率半径；

[0007] R——滚道曲率半径；

[0008] α——钢球与滚道的接触角；

[0009] β——滚道中心截面与水平截面的交角。

[0010] 不对称滚道的具体结构参数如下：

[0011] 曲率比K(滚道与钢球曲率半径的比值，R/r)的取值范围为：1.02～1.08，接触角α取值范围为55°～65°，交角β取值范围为10°～20°。

[0012] 不对称滚道的球式回转支承的加工方法如下：

[0013] (1)根据不对称滚道的具体结构参数，采用数控车床对滚道进行半精加工；

[0014] (2)滚道淬火采用中频感应淬火，淬火硬度为57～62HRC；

[0015] (3)应用数控滚道专用磨床对不对称滚道进行成形磨削，或者应用数控车床硬车滚道。

[0016] 研究表明，将普通球式滚道改成不对称滚道，能够改善钢球和滚道的接触应力状态，提高滚道承载能力，进而提高回转支承的工作性能和寿命。采用不对称滚道后，在滚道曲率半径、淬硬层深度相同的情况下，回转支承的承载能力可以提高35％。

附图说明

[0017] 图1现有回转支承的滚道结构示意图。

[0018] 图2不对称滚道的结构示意图。

[0019] 图3是不对称滚道的单排球式回转支承滚道结构示意图。

具体实施方式

[0020] 从图3可以看出，单排球式回转支承的滚道型式设计为不对称滚道。当单排球式回转支承的滚道参数取值为：钢球曲率半径r＝9.922mm、接触点的滚道曲率半径与钢球曲率半径的比值t＝1.04和接触角α＝60°。

[0021] 可得不对称滚道的曲率半径R＝10.32mm、滚道中心截面与水平截面的交角β＝15°。

[0022] 按照以上尺寸，首先是应用数控车床进行该种不对称滚道的半精加工。数控车削的滚道曲面形状规则、表面粗糙度低、滚道边口圆弧倒角半径一致，且与滚道面平滑连接。规则的滚道曲面，使淬硬层深度均匀成为可能，平滑连接的倒角避免了淬火时的“尖角效应”，根除了滚道边口易淬裂的缺陷。数控车削的不对称滚道曲面，除表面粗糙度外，其余尺寸与磨削后的滚道曲面完全一致，因此滚道的磨削余量很小。

[0023] 然后应用中频感应加热的方法对半精加工的滚道进行表面热处理，淬火硬度为57～62HRC，淬硬层深度大于3.0mm。

[0024] 最后对回火后的不对称滚道进行成形磨削加工或采用以车代磨。成形磨削中最重要的是砂轮修整，利用数控滚道专用磨床的三坐标联动装置通过程序控制砂轮的修整成型能达到很好的效果。从原理上避免了对刀和近似修整而产生的误差，滚道形状和原始接触角得到有效保证。数控滚道专用磨床的位置控制精度可以满足磨削加工中的微量进给，提高滚道的加工精度。采用数控车床、陶瓷或立方氮化硼刀具进行滚道硬车，既能保证车削出的滚道形状、表面粗糙度符合设计要求，又可在滚道表面形成冷着硬化层起到提高回转支承使用寿命的作用。