[發明專利]不對稱滾道的球式回轉支承及其加工方法

有效

• 申請號: 200910116844.1
• 申請日: 2009-05-22
• 公開（公告）號: CN101555907A
• 公開（公告）日: 2009-10-14
• 發明（設計）人: 侯寧;梅幫明;許麗華;侯舒皓;侯書驍
• 申請（專利權）人: 馬鞍山精一工程機械有限公司
• 主分類號: F16C33/58
• 分類號: F16C33/58;F16C19/02;C21D1/18;C21D1/42;C21D9/40
• 代理公司: 馬鞍山市金橋專利代理有限公司
• 代理人: 唐宗才

技術領域

本發明涉及一種改進結構的球式回轉支承及其制造方法。

背景技術

現在通用的單排球式回轉支承及八點接觸球式回轉支承的滾道型式為雙圓弧雙圓心，R/r＞1，上下滾道對稱(見附圖1)，內外圈滾道對稱。滾道淬火硬度、淬硬層深度、滾道曲率半徑和接觸角是影響桃形滾道回轉支承的承載能力和使用壽命的四個重要參數。滾道淬火硬度受鋼球表面硬度限制只能為55～62HRC，從這方面提高承載能力作用有限；淬硬層深度只要大于規定值即可，加深淬硬層深度除了會提高淬火成本外，并不能在提高承載能力方面有大的作用；在現有滾道型式中接觸角過大會增加滾道邊口壓潰的可能，也不宜通過增大接觸角的方法來提高回轉支承的承載能力；滾道曲率半徑與鋼球半徑的比值一般為1.04～1.08，比值越小承載能力越大，但是比值越小滾道形狀精度的控制難度越大。在現有的工藝條件下，不能通過減小滾道曲率比的方法來提高回轉支承的承載能力。

發明內容

本發明的目的是一種可以提高滾道承載能力的球式回轉支承及其制造加工方法。

將球式回轉支承的對稱滾道型式改為不對稱型滾道，滾道上下不對稱，內外圈滾道不對稱。不對稱滾道的結構形狀如附圖2所示。

圖中：

r——鋼球曲率半徑；

R——滾道曲率半徑；

α——鋼球與滾道的接觸角；

β——滾道中心截面與水平截面的交角。

不對稱滾道的具體結構參數如下：

曲率比K(滾道與鋼球曲率半徑的比值，R/r)的取值范圍為：1.02～1.08，接觸角α取值范圍為55°～65°，交角β取值范圍為10°～20°。

不對稱滾道的球式回轉支承的加工方法如下：

(1)根據不對稱滾道的具體結構參數，采用數控車床對滾道進行半精加工；

(2)滾道淬火采用中頻感應淬火，淬火硬度為57～62HRC；

(3)應用數控滾道專用磨床對不對稱滾道進行成形磨削，或者應用數控車床硬車滾道。

研究表明，將普通球式滾道改成不對稱滾道，能夠改善鋼球和滾道的接觸應力狀態，提高滾道承載能力，進而提高回轉支承的工作性能和壽命。采用不對稱滾道后，在滾道曲率半徑、淬硬層深度相同的情況下，回轉支承的承載能力可以提高35％。

附圖說明

圖1現有回轉支承的滾道結構示意圖。

圖2不對稱滾道的結構示意圖。

圖3是不對稱滾道的單排球式回轉支承滾道結構示意圖。

具體實施方式

從圖3可以看出，單排球式回轉支承的滾道型式設計為不對稱滾道。當單排球式回轉支承的滾道參數取值為：鋼球曲率半徑r＝9.922mm、接觸點的滾道曲率半徑與鋼球曲率半徑的比值t＝1.04和接觸角α＝60°。

可得不對稱滾道的曲率半徑R＝10.32mm、滾道中心截面與水平截面的交角β＝15°。

按照以上尺寸，首先是應用數控車床進行該種不對稱滾道的半精加工。數控車削的滾道曲面形狀規則、表面粗糙度低、滾道邊口圓弧倒角半徑一致，且與滾道面平滑連接。規則的滾道曲面，使淬硬層深度均勻成為可能，平滑連接的倒角避免了淬火時的“尖角效應”，根除了滾道邊口易淬裂的缺陷。數控車削的不對稱滾道曲面，除表面粗糙度外，其余尺寸與磨削后的滾道曲面完全一致，因此滾道的磨削余量很小。

然后應用中頻感應加熱的方法對半精加工的滾道進行表面熱處理，淬火硬度為57～62HRC，淬硬層深度大于3.0mm。

最后對回火后的不對稱滾道進行成形磨削加工或采用以車代磨。成形磨削中最重要的是砂輪修整，利用數控滾道專用磨床的三坐標聯動裝置通過程序控制砂輪的修整成型能達到很好的效果。從原理上避免了對刀和近似修整而產生的誤差，滾道形狀和原始接觸角得到有效保證。數控滾道專用磨床的位置控制精度可以滿足磨削加工中的微量進給，提高滾道的加工精度。采用數控車床、陶瓷或立方氮化硼刀具進行滾道硬車，既能保證車削出的滾道形狀、表面粗糙度符合設計要求，又可在滾道表面形成冷著硬化層起到提高回轉支承使用壽命的作用。