薄壁軸承的制作方法、其薄壁內(nèi)圈/外圈的加工方法以及精密柔性軸承的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)械領(lǐng)域，尤其涉及一種薄壁軸承的制作工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有技術(shù)中，若軸承外徑為D，內(nèi)徑為d，徑向截面尺寸就是(D-d)/2。通常，徑向截面尺寸小于內(nèi)徑的1/4，或小于外徑的1/6，或小于滾動(dòng)體直徑的兩倍的滾動(dòng)軸承可以看做薄壁滾動(dòng)軸承。薄壁軸承的重量一般不到相同內(nèi)徑超輕系列軸承重量的1/2，有些型號(hào)薄壁軸承的重量甚至不到相同內(nèi)徑超輕系列軸承重量的1/40，可見(jiàn)其壁厚之薄，寬度之窄。
[0003]隨著主機(jī)向集成化、輕量化、智能化、低能耗方向發(fā)展，主機(jī)的尺寸越來(lái)越小，重量越來(lái)越輕，但精度更高，功能愈發(fā)強(qiáng)大，這就促使?jié)L動(dòng)軸承的設(shè)計(jì)寬度比超輕系列還要窄，徑向截面尺寸比超輕系列還要小，即設(shè)計(jì)為薄壁滾動(dòng)軸承。尤其是近年，隨著智能制造的興起，以工業(yè)機(jī)器人為代表的輕量化、靈敏化、智能化的系統(tǒng)、主機(jī)和裝備大量涌現(xiàn)，使薄壁軸承獲得了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。
[0004]當(dāng)薄壁軸承每個(gè)系列中的橫截面尺寸被設(shè)計(jì)為固定值時(shí)，就變成等截面薄壁軸承，例如 0.1875X0.1875 英寸、0.25X0.25 英寸、0.3125X0.3125 英寸、0.375X0.375 英寸、0.50X0.50英寸、0.75X0.75英寸、1.0X 1.0英寸，在同一個(gè)系列中橫截面尺寸是不變的，不隨內(nèi)徑尺寸d的增大而增大，故稱之為等截面薄壁軸承。使用大內(nèi)孔、小橫截面的薄壁軸承，可以用大直徑的空心軸代替小直徑的實(shí)心軸，使諸如空氣、光束、水管、電纜等可以通過(guò)空心軸的空間來(lái)提供，使設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)潔。等截面薄壁軸承廣泛應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人當(dāng)中。
[0005]當(dāng)薄壁軸承套圈的壁厚僅為軸承外徑的0.014?0.023倍時(shí)，就演變?yōu)槿嵝暂S承，其應(yīng)視作薄壁軸承的一種。柔性軸承又稱諧波軸承，是諧波減速器專用軸承，因套圈壁極薄、工作時(shí)套圈呈周期性的彎曲變化而得名。諧波減速器是一種先進(jìn)、精密的減速器，因體積小、質(zhì)量輕、回差小、定位精度和傳動(dòng)效率高、易于實(shí)現(xiàn)精確的位置控制等突出優(yōu)勢(shì)而在工業(yè)機(jī)器人、高檔轎車、航空航天、光學(xué)儀器、高檔印刷機(jī)等精密機(jī)械領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。隨著以工業(yè)機(jī)器人等為核心的智能制造的興起，諧波減速器同RV減速器一起，因其固有的先進(jìn)性而受到世界各國(guó)的廣泛重視。
[0006]可見(jiàn)，薄壁軸承的應(yīng)用場(chǎng)合都比較精密，典型的如工業(yè)機(jī)器人用諧波減速器柔性軸承、RV減速器軸承、機(jī)器人腰部和胯部十字交叉滾子軸承，但是薄壁軸承的套圈壁厚很薄，寬度很窄，在加工處理的所有環(huán)節(jié)都非常容易變形，獲得高的制造精度十分不易。
[0007]現(xiàn)行薄壁軸承制造企業(yè)，以柔性軸承為例，仍然采用圖1和圖2所示正常壁厚軸承套圈的切削加工工藝流程，只不過(guò)切削加工之前的熱處理過(guò)程中對(duì)套圈的擺放比較講究和小心，溝道采用2次或2次以上磨削成形，粗磨和精磨工序間增加附加回火工藝，這些措施的采取，固然使得套圈的制造精度有所提高，但提高程度有限，而且，這些措施的采用大大降低了薄壁套圈的制造效率，提高了薄壁套圈進(jìn)而提高了薄壁軸承的制造成本。究其原因就是，在套圈的磨削和超精過(guò)程中，套圈會(huì)不可避免地受到來(lái)自?shī)A具的磁性吸附力、夾持力、支撐力和來(lái)自砂輪、油石的壓力、切削力，在這些力的作用下，正常壁厚套圈不會(huì)變形或變形極微，而薄壁套圈尤其是柔性軸承套圈就會(huì)發(fā)生明顯的變形。薄壁套圈很難獲得高的加工精度和主機(jī)對(duì)薄壁軸承日益增長(zhǎng)的精度要求形成了一對(duì)突出的矛盾，嚴(yán)重制約了輕量化主機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)精度和極限轉(zhuǎn)速的進(jìn)一步提高，發(fā)明經(jīng)濟(jì)可行的大幅度提高薄壁軸承套圈尤其是柔性軸承套圈加工精度和加工效率的工藝方法，顯得十分迫切和必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是現(xiàn)行薄壁軸承套圈切削加工存在的工序較多、效率低下、成本較高、精度較低。
[0009]為了解決這些技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種薄壁軸承的薄壁內(nèi)圈/外圈的加工方法，包括如下步驟:
[0010]so:提供留有加工余量的薄壁套圈；
[0011]S1:沿薄壁套圈的徑向和/或軸向進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)；
[0012]S2:對(duì)步驟S1補(bǔ)強(qiáng)后得到的補(bǔ)強(qiáng)套圈進(jìn)行淬火、回火熱處理；
[0013]S3:對(duì)熱處理后的補(bǔ)強(qiáng)套圈進(jìn)行相應(yīng)的磨削、硬車和超精研，包括去除加工余量和步驟S1補(bǔ)強(qiáng)得到的補(bǔ)強(qiáng)部分，得到成品薄壁套圈。
[0014]可選的，在所述步驟S1中，進(jìn)一步為沿薄壁套圈的徑向進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，所述補(bǔ)強(qiáng)部分補(bǔ)強(qiáng)于步驟S0提供的所述薄壁套圈的外圓面。
[0015]可選的，在所述步驟S0中，所提供的薄壁套圈具有滾道；在所述步驟S3中，對(duì)補(bǔ)強(qiáng)套圈進(jìn)行硬車、磨削和超精研的過(guò)程進(jìn)一步包括:
[0016]對(duì)所述補(bǔ)強(qiáng)套圈的兩個(gè)端面、內(nèi)圓面、外圓面和滾道面進(jìn)行磨削；
[0017]對(duì)磨削后的滾道面進(jìn)行超精研，成型后:
[0018]硬車加工所述補(bǔ)強(qiáng)套圈的外圓面，從而去除徑向補(bǔ)強(qiáng)的補(bǔ)強(qiáng)部分。
[0019]可選的，加工的是薄壁外圈；所述滾道面與所述內(nèi)圓面相交。
[0020]可選的，加工的是薄壁內(nèi)圈；所述滾道面與所述外圓面相交，補(bǔ)強(qiáng)部分錯(cuò)開(kāi)滾道面布置。
[0021]可限額，加工的是薄壁內(nèi)圈，在所述步驟S0中，所提供的薄壁套圈不帶滾道，在所述步驟S3中，對(duì)補(bǔ)強(qiáng)套圈進(jìn)行硬車、磨削和超精研的過(guò)程進(jìn)一步包括:
[0022]對(duì)所述補(bǔ)強(qiáng)套圈的兩個(gè)端面、內(nèi)圓面、外圓面進(jìn)行磨削；
[0023]硬車加工所述補(bǔ)強(qiáng)套圈的外圓面，從而去除徑向補(bǔ)強(qiáng)的補(bǔ)強(qiáng)部分，并在所述外圓面硬車出滾道面；
[0024]對(duì)滾道面進(jìn)行超精研。
[0025]可選的，所述補(bǔ)強(qiáng)部分的壁厚為所述薄壁套圈壁厚的0.2至10倍。
[0026]可選的，在所述步驟S1中，進(jìn)一步為沿薄壁套圈的軸向進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，所述補(bǔ)強(qiáng)部分補(bǔ)強(qiáng)于所述薄壁套圈的一側(cè)端面。
[0027]可選的，在所述步驟S3中，對(duì)補(bǔ)強(qiáng)套圈進(jìn)行硬車、磨削和超精研的過(guò)程進(jìn)一步包括:
[0028]對(duì)所述補(bǔ)強(qiáng)套圈的兩個(gè)端面和外圓面進(jìn)行磨削；
[0029]夾持所述補(bǔ)強(qiáng)部分，硬車薄壁套圈內(nèi)圓面和滾道面；
[0030]將薄壁套圈從軸向補(bǔ)強(qiáng)部分硬切斷下來(lái)；
[0031]研磨薄壁套圈切斷端面；
[0032]對(duì)滾道面進(jìn)行超精研。
[0033]可選的，所述補(bǔ)強(qiáng)部分的外徑與所述薄壁套圈的外徑一致，內(nèi)徑小于所述薄壁套圈的內(nèi)徑，寬度為所述薄壁套圈寬度的0.2至10倍。
[0034]可選的，在所述步驟S1中，進(jìn)一步為同時(shí)沿薄壁套圈的徑向和軸向進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，所述補(bǔ)強(qiáng)部分包括徑向補(bǔ)強(qiáng)部分和軸向補(bǔ)強(qiáng)部分，所述徑向補(bǔ)強(qiáng)部分位于所述薄壁套圈的外圓面，所述軸向補(bǔ)強(qiáng)部分位于所述薄壁套圈的一側(cè)端面。
[0035]可選的，在去除補(bǔ)強(qiáng)部分的過(guò)程中，先去除軸向補(bǔ)強(qiáng)部分，再去除徑向補(bǔ)強(qiáng)部分。
[0036]可選的，在所述步驟S3中，對(duì)補(bǔ)強(qiáng)套圈進(jìn)行硬車、磨削和超精研的過(guò)程進(jìn)一步包括:
[0037]對(duì)所述補(bǔ)強(qiáng)套圈的兩個(gè)端面和外圓面進(jìn)行磨削；
[0038]將所述補(bǔ)強(qiáng)套圈區(qū)分為軸向補(bǔ)強(qiáng)部分與剩下的徑向補(bǔ)強(qiáng)套圈，夾持所述軸向補(bǔ)強(qiáng)部分，硬車徑向補(bǔ)強(qiáng)套圈的內(nèi)圓面和滾道面；
[0039]將徑向補(bǔ)強(qiáng)套圈從軸向補(bǔ)強(qiáng)部分硬切斷下來(lái)；
[0040]研磨徑向補(bǔ)強(qiáng)套圈切斷端面；
[0041]對(duì)滾道面進(jìn)行超精研；
[0042]硬車外圓面，去除徑向補(bǔ)強(qiáng)部分。
[0043]可選的，所述徑向補(bǔ)強(qiáng)部分的壁厚為所述薄壁套圈壁厚的0.2至10倍；所述軸向補(bǔ)強(qiáng)部分的寬度為所述薄壁套圈寬度的0.2至10倍，外徑等于所述薄壁套圈徑向補(bǔ)強(qiáng)后的外徑，內(nèi)徑等于或小于所述薄壁套圈的內(nèi)徑。
[0044]本發(fā)明還提供了一種薄壁軸承的薄壁內(nèi)圈/外圈的加工方法，包括如下步驟:
[0045]S00:提供留有加工余量的、至少包含兩個(gè)薄壁套圈的薄壁套圈組，所述薄壁套圈組內(nèi)，各薄壁套圈沿軸向依次排布，兩相鄰薄壁套圈間通過(guò)連接部分連接；
[0046]S10:沿薄壁套圈組的一側(cè)軸向進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，從而形成補(bǔ)強(qiáng)套圈組；
[0047]S20:對(duì)步驟S10得到的補(bǔ)強(qiáng)套圈組進(jìn)行淬火、回火熱處理；
[0048]S30:對(duì)熱處理后的補(bǔ)強(qiáng)套圈組進(jìn)行相應(yīng)的磨削、硬車和超精研，包括去除加工余量和步驟S10補(bǔ)強(qiáng)得到的軸向補(bǔ)強(qiáng)部分以及連接部分，得到相應(yīng)數(shù)量的成品薄壁套圈。
[0049]可選的，在所述步驟S30中，對(duì)補(bǔ)強(qiáng)套圈組進(jìn)行硬車、磨削和超精研的過(guò)程進(jìn)一步包括:
[0050]磨削補(bǔ)強(qiáng)套圈組的雙端面和外圓面；
[0051]夾持所述軸向補(bǔ)強(qiáng)部分，硬車薄壁套圈組的內(nèi)圓面和滾道面；
[0052]將各薄壁套圈從連接部分或軸向補(bǔ)強(qiáng)部分硬切斷下來(lái)；
[0053]研磨各薄壁套圈切斷端面；
[0054]對(duì)滾道面進(jìn)行超精研。
[0055]可選的，所述軸向補(bǔ)強(qiáng)部分的寬度為所述薄壁套圈寬度的0.2至10倍，內(nèi)徑小于所述薄壁套圈的內(nèi)徑，外徑與所述薄壁套圈的外徑一致；所述連接部分的寬度為1至5毫米，外徑小于或等于薄壁套圈的外徑，內(nèi)徑大于或等于薄壁套圈的內(nèi)徑。
[0056]可選的，在所述步驟S10中，還包括:
[0057]沿各薄壁套圈的徑向進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)，于所述薄壁套圈的外圓面形成徑向補(bǔ)強(qiáng)部分；
[0058]在所述步驟S30中，對(duì)套圈進(jìn)行硬車、磨削和超精研的過(guò)程進(jìn)一步包括:磨削補(bǔ)強(qiáng)套圈組的雙端面和外圓面；
[0059]將所述補(bǔ)強(qiáng)套圈組區(qū)分為軸向補(bǔ)強(qiáng)部分和徑向補(bǔ)強(qiáng)套圈組，夾持所述軸向補(bǔ)強(qiáng)部分，硬車所述徑向補(bǔ)強(qiáng)套圈組的內(nèi)圓面和滾道面；
[0060]將所述徑向補(bǔ)強(qiáng)套圈組中的各徑向補(bǔ)強(qiáng)套圈從連接部分或軸向補(bǔ)強(qiáng)部分硬切斷下來(lái)；
[0061]研磨各徑向補(bǔ)強(qiáng)套圈切斷端面；
[0062]對(duì)滾道面進(jìn)行超精研；
[0063]硬車外圓面，去除徑向補(bǔ)強(qiáng)部分。
[0064]可選的，所述徑向補(bǔ)強(qiáng)部分的壁厚為所述薄壁套圈壁厚的0.2至10倍，所述軸向補(bǔ)強(qiáng)部分的外徑等于薄壁套圈徑向補(bǔ)強(qiáng)后的外徑。
[0065]可選的，本發(fā)明還提供了一種薄壁軸承的制造方法，包括:
[0066]先采用本發(fā)明可選方案提供的方法制作薄壁外圈，采用本發(fā)明可選的方案提供的方法制作薄壁內(nèi)圈；
[0067]然后將所述薄壁內(nèi)圈、薄壁外圈以及成品滾動(dòng)體分選合套，放置保持器，裝配成完整的薄壁軸承。
[0068]本發(fā)明還提供了一種精密柔性軸承，采用單列球軸承，軸承外圈和軸承內(nèi)圈的壁厚均為軸承外圈外徑的0.014至0.023倍，且?guī)闲螡L道，其中軸承精度等級(jí)不低于P4級(jí)，所述軸承內(nèi)圈為柔性軸承內(nèi)圈，所述軸承外圈為柔性軸承外圈，并采用如下制造過(guò)程制造而成:
[0069]采用本發(fā)明可選的方案提供的方法制作精度等級(jí)不低于P4級(jí)的柔性軸承外圈，采用本發(fā)明可選的方案提供的方法制作精度等級(jí)不低于P4級(jí)的柔性軸承內(nèi)圈；
[0070]選用精度等級(jí)不低于G5級(jí)的滾珠，然后將所述柔性軸承外圈、柔性軸承內(nèi)圈以及滾珠分選合套，放置保持器，裝配成精度等級(jí)不低于P4級(jí)的精密柔性軸承。
[0071]本發(fā)明及其可選的方案中，薄壁軸承套圈的補(bǔ)強(qiáng)加工方法的補(bǔ)強(qiáng)始于一開(kāi)始的毛坯投料，徑向補(bǔ)強(qiáng)套圈的壁厚被補(bǔ)強(qiáng)到與正常軸承壁厚相近，軸向補(bǔ)強(qiáng)套圈補(bǔ)強(qiáng)部分的壁厚等于或超過(guò)正常軸承套圈壁厚、補(bǔ)強(qiáng)部分的寬度足夠加工夾