本實用新型涉及滾動軸承技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種滾道帶凸度的交叉滾子軸承及其制作方法。

背景技術(shù)：

申請人曾在2014100202253套圈精密硬車成型的滾動軸承及其加工方法中述及普通結(jié)構(gòu)軸承的滾道的結(jié)構(gòu)及滾道的硬車加工方法，解決了滾道磨削成型加工中存在的滾道截面形狀設(shè)計受限、磨削變質(zhì)甚至燒傷等問題，使套圈各表面能夠面向工況進(jìn)行設(shè)計，而且能夠以非常高的形位精度成型，對高密封、高可靠性等高性能滾動軸承的設(shè)計和制造具有工程實際意義。但現(xiàn)有技術(shù)未涉及交叉滾子軸承結(jié)構(gòu)和制作方法的改進(jìn)發(fā)展，尚不能滿足交叉滾子軸承技術(shù)發(fā)展的需要。本申請是進(jìn)一步將其改進(jìn)，并擴(kuò)大到交叉滾子軸承及其加工方法領(lǐng)域。

交叉滾子軸承從結(jié)構(gòu)上看，與2014100202253中的一般結(jié)構(gòu)滾動軸承不同的是：套圈滾道呈“V”型，因能同時承受軸向、徑向和角向聯(lián)合載荷，在軸向、徑向和角向都具有非常高的剛度而獲得越來越廣泛的應(yīng)用，尤其是在運轉(zhuǎn)剛度和精度要求比較高的主機(jī)及系統(tǒng)，比如精密機(jī)床轉(zhuǎn)臺、工業(yè)機(jī)器人的腰部、胯部、精密儀器儀表主軸等，相比其它類型的軸承，具有顯著優(yōu)勢。

交叉滾子軸承套圈工作表面即滾道的幾何形狀不同于其它類型的軸承，套圈滾道呈“V”型?，F(xiàn)有技術(shù)中，V型滾道的素線均為直線，不帶任何凸度。套圈滾道的素線為直線的優(yōu)點是形狀簡單，制作較容易，但也因此存在一些比較突出 的技術(shù)和質(zhì)量問題。由于交叉滾子軸承的滾道形狀和與滾子的接觸狀態(tài)都十分特別，其滾道形狀呈V型，當(dāng)其中一個滾子的工作表面(對圓柱滾子為圓柱面，對圓錐滾子為圓錐面)與一個套圈的其中一側(cè)滾道接觸時，該滾子的非工作表面即端面剛好與該套圈的另一側(cè)滾道相接觸；而與該滾子相鄰的滾子，情況恰恰相反。因此V型滾道中的任一側(cè)滾道與一排滾子的外圓面相接觸的同時，也與另外一排垂直交叉排列的滾子的端面相接觸。換句話說，V型滾道的任一側(cè)滾道，既為一排滾子的滾道又為另外一排滾子的擋邊。由于滾子端面的加工精度遠(yuǎn)不及外圓表面，也不及V型滾道表面，又由于滾子的硬度高于滾道的硬度，因此，滾子端面與滾道的接觸面積越大，相對較硬且粗糙的滾子端面對滾道面擦傷和劃傷的風(fēng)險就越大。當(dāng)被擦劃傷的滾道同另一排滾子的工作表面接觸時，在比較高的接觸應(yīng)力作用下，首先影響軸承運轉(zhuǎn)的靈活性、平穩(wěn)性，同時，擦劃傷也成為早期疲勞失效的根源，影響軸承運行的可靠度和壽命。

交叉滾子軸承往往使用在速度不高但載荷類型復(fù)雜、載荷值較大、各向精度要求極高的場合，如精密機(jī)床轉(zhuǎn)臺、工業(yè)機(jī)器人腰部和胯部等，高的各向運行精度反過來要求軸承要具備很高徑向剛度、軸向剛度、角向剛度或力矩剛度，為了提高軸承的剛度，交叉滾子軸承往往采用很小的游隙乃至負(fù)游隙，游隙很小加上交叉滾子軸承內(nèi)部滾子很多，即滾子—滾道接觸副個數(shù)很多(N個滾子就有4N個接觸副)，因此帶來啟動和運轉(zhuǎn)摩擦力矩的增大，力矩增大反過來引起軸承溫度升高，溫度升高必然導(dǎo)致軸承及主機(jī)的精度下降，這是一個客觀存在的結(jié)構(gòu)性矛盾，現(xiàn)行滾道不帶凸度、同滾子直線接觸的交叉滾子軸承，在運行精度和服役壽命方面存在上述不足。

在較重的負(fù)荷時，交叉滾子軸承V型滾道不帶凸度會導(dǎo)致滾子與滾道接觸時 在接觸區(qū)域的兩端即滾道的端部出現(xiàn)壓力奇異分布的邊緣效應(yīng)，以及會導(dǎo)致在滾道的中部出現(xiàn)壓力集中的現(xiàn)象，由于軸承失效發(fā)生在接觸區(qū)應(yīng)力最大的接觸部位，因此，軸承的承載能力下降嚴(yán)重，發(fā)生接觸區(qū)局部早期疲勞失效的風(fēng)險很大，而且使得滾子的抗歪斜能力很差，外部稍有偏心載荷，軸承就會存在旋轉(zhuǎn)不靈乃至卡滯的風(fēng)險。

現(xiàn)行交叉滾子軸承結(jié)構(gòu)中，其中一個套圈采用整體剖分結(jié)構(gòu)，即該套圈由兩個各帶一側(cè)滾道的套圈通過連接螺釘緊固，由于兩半套圈在熱處理之前需要分別制作加工，不僅加工精度較差，加工效率也較低。

從制作工藝上看，現(xiàn)行技術(shù)交叉滾子軸承套圈滾道采用切入磨削方式成型，受砂輪精度不高和磨削散熱條件很差的限制，加工后的套圈滾道不僅尺寸和形狀精度不夠高，而且存在磨削變質(zhì)層乃至磨削燒傷，使得滾道的形狀和性能變差，影響到軸承的運轉(zhuǎn)精度、壽命和可靠度，另外，對滾道素線不是直線的帶凸度V型滾道，切入磨削加工方法無能為力

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種滾道帶凸度的交叉滾子軸承，以克服現(xiàn)行技術(shù)的上述不足，滾道帶凸度交叉滾子軸承，能夠改善、避免滾子端面對滾道面的擦劃傷，降低軸承運轉(zhuǎn)溫升，提高交叉滾子軸承的抗歪斜能力，避免滾道兩端同滾子接觸時應(yīng)力奇異分布的邊緣效應(yīng)，進(jìn)而顯著提高軸承的運轉(zhuǎn)性能和壽命。同時，提供一種局部剖分式套圈結(jié)構(gòu)，使得交叉滾子軸承既能滿足裝填滾子和滾子隔離塊的需要，又比現(xiàn)行的套圈整體剖分式結(jié)構(gòu)具有更高的加工精度、裝配精度和更低的加工成本。本實用新型的另一目的在于提供一種滾道帶凸度的交叉滾子軸承的制作方法，包括滾子軸承套圈中的帶凸度的V型滾道的加工方法，使交叉 滾子軸承的質(zhì)量、壽命和生產(chǎn)率提高。

本實用新型的技術(shù)方案如下：

1、本實用新型是一種滾道帶凸度的交叉滾子軸承，包括交叉圓柱滾子軸承和交叉圓錐滾子軸承，其特征是，所述交叉滾子軸承包括具有環(huán)形內(nèi)V形滾道的外圈、具有環(huán)形外V形滾道的內(nèi)圈、嵌入外圈V型滾道和內(nèi)圈V型滾道之間并交叉排列的滾子或還包括滾子隔離塊、潤滑劑、密封件和連接螺釘，至少有一個套圈的V型滾道為帶凸度V型滾道。

本實用新型申請中的帶凸度V型滾道，不僅改善了滾子工作表面(滾子外圓面)同滾道的接觸狀態(tài)，而且改善了滾子非工作表面(滾子端面)同滾道的接觸狀態(tài)，減輕或避免滾子端面對滾道面的擦傷，提高了軸承的抗歪斜能力，降低了軸承的摩擦力矩和運轉(zhuǎn)溫升，避免了滾子—滾道接觸端部應(yīng)力奇異分布的邊緣效應(yīng)，從而顯著提高了軸承的運轉(zhuǎn)精度和運行可靠度，延長了軸承的服役壽命。

2、上述的帶凸度V型滾道的凸型包括直素線型、全凸圓弧型、圓弧與直線相交型、圓弧與直線相切型、圓弧與圓弧相切型、多段圓弧修型或?qū)?shù)曲線凸型；所述的帶凸度V型滾道的凸度量小于500微米。

帶凸度V型滾道，指V型滾道的兩側(cè)滾道幾何素線不再是一條直線，而是在滾子與滾道有效接觸寬度(凸型部分，即不包括滾道與擋邊之間的倒角和滾道與底部越程槽之間的倒角)的中部凸起，向兩側(cè)減小，以對數(shù)凸型為例，就是滾道支撐面的母線形狀為由中部向兩側(cè)均為一條對稱的對數(shù)曲線組成，對數(shù)曲線母線中部凸起，向兩側(cè)減小，對數(shù)曲線母線的兩端與兩倒角圓弧光滑連接。

交叉滾子軸承同圓柱滾子軸承在滾道寬度同滾子長度比值、滾道母線同擋邊和越程槽(或稱油溝)的夾角、滾子本身的長徑比、運轉(zhuǎn)速度、所受外部載荷類 型、大小等方面差別迥異，其凸型設(shè)計和凸度量不能照搬圓柱滾子軸承，必須根據(jù)交叉滾子軸承的全部設(shè)計輸入，通過計算機(jī)進(jìn)行數(shù)值計算獲得。兩種軸承之間存在的具體區(qū)別如下表。

交叉滾子軸承滾道不帶凸度時，滾子端面會擦傷滾道，原因在于，滾子端面會接觸到滾道，而且滾子端面比滾道硬而粗糙；軸承運轉(zhuǎn)溫升高，原因在于，軸承內(nèi)滾子—滾道摩擦副個數(shù)成倍增多，而且滾子端面會接觸擦傷滾道；軸承抗歪 斜能力低，原因在于，軸承內(nèi)部游隙很小而且常常為負(fù)值，軸承內(nèi)部摩擦副個數(shù)很多，而且每個摩擦副的接觸狀態(tài)都為線狀，在傾覆力矩的作用下或當(dāng)內(nèi)圈與外圈出現(xiàn)不同心時，接觸副兩個物體相互之間的自調(diào)整、適應(yīng)能力很差，極易導(dǎo)致軸承卡滯。當(dāng)交叉滾子軸承滾道帶凸度后，這些問題就會得到實質(zhì)性的改善或徹底解決。

3、所述的一個帶凸度V型滾道的套圈為軸承外圈。外圈滾道的摩擦損壞重于內(nèi)圈。

4、還提供一種所述的內(nèi)圈或外圈為局部剖分式的交叉滾子軸承結(jié)構(gòu)，包括帶有滾道缺口的套圈，由與缺口吻合的、包含V型滾道一側(cè)部分滾道的滾道塊堵補(bǔ)在缺口處，滾道塊堵通過連接螺釘與帶缺口的套圈沿套圈軸向緊固在一起，形成帶V型滾道的套圈。

帶塊堵的套圈局部剖分式交叉滾子軸承，相對于套圈整體剖分式交叉滾子軸承，具有如下表所示的顯著技術(shù)和質(zhì)量優(yōu)勢。

本實用新型是滾道帶凸度的交叉滾子軸承及其制作方法，包括帶凸度的交叉圓柱滾子軸承和帶凸度的交叉圓錐滾子軸承，其特點是，套圈的滾道帶有凸度，帶凸度的滾道數(shù)控磨削成形或數(shù)控精密硬車成形。

滾道凸度涉及凸型和凸度量兩個參數(shù)，盡管如前所述，滾道凸型分為多種，但從滾子—滾道接觸應(yīng)力沿滾道寬度分布盡可能均勻、更好地避免邊緣效應(yīng)的角度考慮，會優(yōu)先選用圖8E所示圓弧與圓弧相切的凸型和圖8G所示變曲率的對數(shù)曲線凸型，凸度量則要根據(jù)具體的軸承參數(shù)和運行工況條件(比如潤滑條件、轉(zhuǎn)速、載荷類型和載荷大小等)，通過計算機(jī)進(jìn)行數(shù)值計算獲得。圓弧與圓弧相切的凸型，優(yōu)點是在圓弧與圓弧的連接處因相切而平滑過渡，但圓弧仍然屬于定曲率曲線，由于不同幾何位置(點)的曲率一樣，反使得各位置(點)的接觸應(yīng)力不同；對數(shù)曲線是變曲率二次曲線，隨著幾何位置(點)的變化，曲率相應(yīng)變化，這樣就能使得各位置(點)的接觸應(yīng)力相同，即等應(yīng)力，這樣方能對滾道和滾動體工作表面上各點的材料等強(qiáng)度利用，又由于對數(shù)曲線處處連續(xù)、光滑，因此，無論是從避免滾道擦傷的角度還是避免應(yīng)力奇異分布(各點應(yīng)力嚴(yán)重不等)的角度，對數(shù)曲線都是交叉滾子軸承滾道最理想的凸型。

在交叉滾子軸承的V型滾道帶上凸度后，為進(jìn)一步提高軸承的加工精度、裝配精度和工作精度，將現(xiàn)行交叉滾子軸承套圈整體剖分式結(jié)構(gòu)創(chuàng)新為局部剖分結(jié)構(gòu)，不僅簡化了工藝流程，降低了加工成本，提高了加工精度，而且還提高了軸 承的裝配精度，避免了軸承運轉(zhuǎn)過程中兩半套圈微觀錯位的風(fēng)險。

帶凸度的V型滾道，如果凸度量不大、凸型也不復(fù)雜，可以采用切入磨削成形加工方法，但切入磨削工藝存在兩個原理性技術(shù)局限：(1)對凸量較大或/和凸型復(fù)雜的V型滾道，磨削非常困難甚至是無能為力；(2)難以在一次裝卡定位中將套圈的多個功能表面順序加工出來，以保障各功能表面的相互位置精度；(3)存在磨削變質(zhì)層乃至磨削燒傷等重要質(zhì)量問題。采用精密硬車成形，如果有兩個磨成基準(zhǔn)面，對外圈是端面和外圓面，對內(nèi)圈是端面和內(nèi)圓面，可以采用機(jī)械裝夾方式，但機(jī)械裝夾時，外圈必需以外圓面和端面定位，內(nèi)圈必需以內(nèi)圓面和端面定位，因此，外圈在硬車滾道時就無法對外圈的外圓面進(jìn)行硬車，內(nèi)圈在加工滾道時，就無法對內(nèi)圈的內(nèi)圓面進(jìn)行硬車，但外圈的外圓面和滾道面、內(nèi)圈的內(nèi)圓面和滾道面之間的相互位置精度至關(guān)重要，這個精度的高低直接、顯著影響軸承的運行性能。再之，采用多瓣夾具夾緊外圈的外圓面或脹緊內(nèi)圈的內(nèi)圓面會使套圈發(fā)生徑向變形(例如外圈外圓三瓣式階梯夾頭會使外圈發(fā)生三棱式變形)，影響到套圈的加工精度，對寬度比較窄、壁比較薄的交叉滾子軸承套圈，這個負(fù)面影響更加顯著，因此，為了獲得高的形狀和位置精度，本實用新型提供套圈中的一個或二個表面作為基準(zhǔn)面，以精密硬車成形工藝、并設(shè)計相應(yīng)的加工夾具及輔具，保證工藝的實施。

對套圈端面，不管兩端面是否對稱相同，一般都會將兩個端面全部磨削出來，當(dāng)兩端面對稱相同或基本對稱相同時，采用雙端面磨床將兩個端面同時磨出，兩個端面不做區(qū)別，任一端面都可以作為后工序的定位基準(zhǔn)面；當(dāng)兩端面差異較大時，采用單端面磨床，磨完一個端面后再磨另一個端面，約定其中一個端面作為后工序的定位基準(zhǔn)面。端面(即便是兩個端面相同，可以不做區(qū)分)只算為一個 基準(zhǔn)面，因此上文“預(yù)磨兩個基準(zhǔn)面”中，兩個基準(zhǔn)面不會是指套圈的兩個端面，而是指端面加上另外一個(不是套圈端面，對外圈是外圓表面；對內(nèi)圈是內(nèi)圓表面)基準(zhǔn)面，預(yù)磨基準(zhǔn)面指將所磨表面磨至最終尺寸。另外，對不是預(yù)磨成基準(zhǔn)面的待精車加工表面，為了減少硬車加工余量、提高精密硬車效率，在精車成形加工前，也可以對這些表面進(jìn)行粗磨。

為提高加工精度，精密硬車需要采用數(shù)控設(shè)備，對一次曲線和圓弧二次曲線，采用ISO指令編程精度足以滿足要求，但當(dāng)凸型為非圓二次曲線，比如對數(shù)曲線時，采用ISO指令、多段圓弧逼近的編程方式滿足不了高精度要求，需要采用其它高精度編程方式。

本實用新型方案具有以下優(yōu)勢，(1)滾道凸度改善滾子與滾道之間的摩擦，減少發(fā)熱，提高軸承的質(zhì)量、壽命。(2)滾道凸度根據(jù)軸承工作時實際承受載荷類型和大小進(jìn)行面向工況的針對性設(shè)計，從根本上提高了軸承的運行可靠度和實際工況條件下的服役壽命；(3)凸度值根據(jù)工況條件進(jìn)行計算，然后進(jìn)行加工，非常靈活，準(zhǔn)確；(4)同時改善了滾子外圓面和兩端面同V型滾道的接觸狀態(tài)，顯著降低了軸承啟動和運轉(zhuǎn)摩擦力矩以及軸承溫升，同樣避免了滾子端面對滾道的擦傷、溫升，所有這些，對保障軸承的運行精度、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性、精度壽命和避免軸承早期失效具有十分重要的意義；(5)徹底消除了滾子—滾道接觸時存在的應(yīng)力邊緣效應(yīng)，提高了軸承的承載能力和抗歪斜能力，大大延長了軸承的疲勞壽命。

綜上所述，本申請產(chǎn)品能提高交叉滾子軸承的性能、壽命，其制作方法能提高交叉滾子軸承的質(zhì)量、生產(chǎn)效率。

附圖說明

圖1為帶凸度交叉圓柱滾子軸承剖切示意圖。

圖2A為圖1所示軸承外圈右視圖。

圖2B為圖1所示軸承外圈剖切示意圖。

圖3為圖1所示軸承內(nèi)圈剖切示意圖。

圖4為內(nèi)圈局部剖分帶凸度交叉圓錐滾子軸承剖切示意圖。

圖5為圖4所示軸承外圈剖切示意圖。

圖6A為圖4所示軸承內(nèi)圈剖切示意圖。

圖6B為圖4所示軸承內(nèi)圈左視圖。

圖6C為圖4所示為內(nèi)圈滾道塊堵制作中，用線切割加工U型軌跡示意圖。

圖7A交叉滾子軸承套圈中，不帶凸度的直滾道剖切局部放大示意圖。

圖7B為交叉滾子軸承套圈(除去交叉圓錐滾子軸承內(nèi)圈)，不帶凸度的直滾道剖切局部放大幾何關(guān)系圖。

圖7C為交叉圓錐滾子軸承內(nèi)圈中，不帶凸度的直滾道剖切局部放大圖。

圖8A為直素線凸型滾道剖切局部放大示意圖。

圖8B為全凸圓弧形滾道剖切局部放大示意圖。

圖8C為圓弧與直線相交凸型滾道剖切局部放大示意圖。

圖8D為圓弧與直線相切凸型滾道剖切局部放大示意圖。

圖8E為圓弧與圓弧相切凸型滾道剖切局部放大示意圖。

圖8F為多段圓弧相交凸型滾道剖切局部放大示意圖。

圖8G為對數(shù)曲線凸型滾道剖切局部放大示意圖。

圖9為電磁吸盤直接吸附外圈基準(zhǔn)端面，精密硬車示意圖。

圖10為電磁吸盤通過極靴吸附內(nèi)圈基準(zhǔn)端面，精密硬車示意圖。

圖11為立式精密硬車加工內(nèi)圈多表面示意圖。

圖12為帶外圈外圓引導(dǎo)面的極靴與外圈定位關(guān)系示意圖。

圖13為帶內(nèi)圈內(nèi)圓引導(dǎo)面的極靴示意圖。

圖14為圖13中極靴與內(nèi)圈定位關(guān)系示意圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖，詳細(xì)說明本實用新型。

實施例1、如圖1所示為交叉滾子軸承示意圖，為外圈整體剖分帶凸度交叉圓柱滾子軸承，包括具有環(huán)形內(nèi)V形滾道的外圈11、具有環(huán)形外V形滾道的內(nèi)圈12、嵌入外圈V型滾道和內(nèi)圈V型滾道之間并交叉排列的圓柱滾子13，兩排圓柱滾子呈90度逐個交替交叉放置在內(nèi)圈12和外圈11之間的帶凸形的V形槽中，從圖中滾子回轉(zhuǎn)中心線區(qū)分一排滾子和另外一排滾子，兩排滾子的尺寸和精度完全相同。外圈11設(shè)計為兩半結(jié)構(gòu)，包括兩半套圈111和112，兩半套圈通過若干連接螺釘113連接緊固為整體外圈；圖2A為圖1所示外圈為整體剖分的、帶凸度交叉圓柱滾子軸承外圈12的右側(cè)視圖，圖中可以看出采用了三顆連接螺釘將兩半外圈111、112固連為一個整體。

從圖2B和圖3可以看出，內(nèi)圈和外圈V型滾道靠近各自基準(zhǔn)端面121、114一側(cè)的滾道和各自基準(zhǔn)端面之間的夾角為45度，兩側(cè)滾道之間的夾角為90度，V型滾道夾在套圈擋邊123、115和滾道底部的越程槽122、116之間。當(dāng)滾道帶有凸度、在有效寬度范圍內(nèi)不再為一條直線時，在凸度曲線的起點和終點之間連線，兩側(cè)滾道各得到一條直線，對靠近基準(zhǔn)端面一側(cè)的滾道，該連線同基準(zhǔn)端面之間的夾角同樣為45度，兩條連線之間的夾角同樣為90度，此處所述帶凸度滾 道相關(guān)兩個角度設(shè)計、加工、度量的原則同樣適用于帶凸度交叉圓柱滾子軸承的內(nèi)圈、帶凸度交叉圓錐滾子軸承的外圈和內(nèi)圈，后面就不再一一重述。滾道同擋邊、滾道同越程槽在套圈實體內(nèi)側(cè)均構(gòu)成鈍角。

圖7A為交叉滾子軸承套圈不帶凸度的直滾道剖切局部放大示意圖。為清晰看圖將任一滾道截面放大，并把滾道素線置于水平位置。從圖7A到圖7C，圖8A到圖8G都是這樣做的。圖7A中，滾道素線AB為一條直線，AC為擋邊局部，BD為越程槽局部，滾道同擋邊的交點為A，同越程槽的交點為B，滾道不帶凸度。

圖7B為交叉滾子軸承套圈(除去交叉圓錐滾子軸承內(nèi)圈)不帶凸度的直滾道剖切局部放大幾何關(guān)系圖。圖中滾道素線AB為一條直線，AC為擋邊局部，BD為越程槽局部，AB與AC在軸承實體外側(cè)的夾角、AB與BD在軸承實體外側(cè)的夾角均為45度。

圖7C為交叉圓錐滾子軸承內(nèi)圈不帶凸度的直滾道剖切局部放大幾何關(guān)系圖。圖中滾道素線AB為一條直線，AC為擋邊局部，BD為越程槽局部。AB與AC在軸承實體外側(cè)的夾角為45度減去軸承所裝圓錐滾子的圓錐角(2β)、AB與BD在軸承實體外側(cè)的夾角為45度加上軸承所裝圓錐滾子的圓錐角(2β)。

圖8A為直素線凸型滾道剖切局部放大示意圖。圖中，對稱分布在滾道中垂線兩側(cè)A、B兩點之間的連線AB為直線，凸度圓弧的半徑為R，倒角圓弧的半徑為r，左側(cè)凸度圓弧與滾道直線段的交點為A、與倒角圓弧的交點為C，倒角圓弧與滾道擋邊的交點為E，EG為擋邊局部；右側(cè)凸度圓弧與直線滾道的交點為B、與倒角圓弧的交點為D，倒角圓弧與越程槽的交點為F，F(xiàn)H為越程槽局部。從滾道最高點度量到C點或D點的距離為滾道凸度量Td。

圖8B為全凸圓弧形滾道剖切局部放大示意圖，圖中，凸度圓弧半徑為Rc，凸度圓弧同擋邊的交點為A，同越程槽的交點為B，AC為擋邊局部，BD為越程槽局部。從滾道最高點度量到A點或B點的距離為滾道凸度量Td。

圖8C為圓弧與直線相交凸型滾道剖切局部放大示意圖，圖中，凸度圓弧半徑為Rc，凸度圓弧與擋邊之間由直線段AC相連，與越程槽之間由直線段BD相連，凸度圓弧與AC、BD均相交，EC為擋邊局部，DF為越程槽局部。從滾道最高點度量到A點或B點的距離為滾道凸度量Td。

圖8D為圓弧與直線相切凸型滾道剖切局部放大示意圖，圖中，凸度圓弧半徑為Rc，凸度圓弧與擋邊之間由直線段AC相連，與越程槽之間由直線段BD相連，凸度圓弧與AC、BD均相切，EC為擋邊局部，DF為越程槽局部。從滾道最高點度量到A點或B點的距離為滾道凸度量Td。

圖8E為圓弧與圓弧相切凸型滾道剖切局部放大示意圖，圖中，凸度圓弧半徑為Rc，凸度圓弧與擋邊之間由半徑為R的圓弧段AC相連，與越程槽之間由半徑為R的圓弧段BD相連，凸度圓弧與AC圓弧、BD圓弧均相切，EC為擋邊局部，DF為越程槽局部。從滾道最高點度量到A點或B點的距離為滾道凸度量Td。

圖8F多段圓弧相交(圖示出了5段)凸型滾道剖切局部放大示意圖，圖中，五段圓弧的半徑分別為Rc1、Rc2、Rc3、Rc4、Rc5，五段圓弧組成曲線AB，凸度圓弧與擋邊之間的倒角圓弧為AC，半徑為r，凸度圓弧與越程槽之間的倒角圓弧為BD，半徑為r，EC為擋邊局部，DF為越程槽局部。從滾道最高點度量到A點或B點的距離為滾道凸度量Td。

圖8G對數(shù)曲線凸型滾道剖切局部放大示意圖，圖中，AB段為對數(shù)曲線，對數(shù)曲線的最高點在滾道有效寬度的中垂線上，向兩側(cè)緩慢降低，對數(shù)曲線同擋 邊之間的倒角圓弧為AC，半徑為r，同越程槽之間的倒角圓弧為BD，半徑為r，EC為擋邊局部，DF為越程槽局部。從滾道最高點度量到A點或B點的距離為滾道凸度量Td。

一般或較輕負(fù)荷的交叉滾子軸承，可在圖2B和圖5所示外圈的V型滾道上設(shè)置如圖8A或8E所示的凸起(因外圈的滾道幾何形狀為內(nèi)圓錐表面，與滾子端面接觸時摩擦接觸面較大，較之內(nèi)圈滾道更易于受損)，以減少滾子端面對滾道面的擦傷、降低軸承溫升、提高軸承的運轉(zhuǎn)精度壽命和疲勞壽命。

重載工況下的交叉滾子軸承，為了避免滾子對滾道面的擦傷、降低軸承溫升、提高軸承的抗歪斜能力、避免重載工況下應(yīng)力奇異分布(即接觸端部的應(yīng)力集中)現(xiàn)象，從而提高軸承的運轉(zhuǎn)性能和運行可靠度，在內(nèi)圈和外圈滾道均帶如圖8E所示的凸度，凸度由三段圓弧相切組成，中間圓弧半徑為Rc，圓弧中心位于滾道寬度的中垂線上，兩側(cè)圓弧半徑均為R，半徑為Rc的圓弧與半徑為R的兩個圓弧分別相切于A、B兩點，靠近擋邊的半徑為R的圓弧與擋邊相切于C點，靠近越程槽的半徑為R的圓弧與越程槽相切于D點，EC為擋邊局部，DF為越程槽局部。從滾道最高點度量到A點或B點的距離為滾道凸度量Td，范圍在0.1微米至500微米。參量Rc、R和Td在軸承安裝和服役條件(比如運行速度、載荷類型和大小等)已知，軸承除了凸度以外的設(shè)計參數(shù)(材料參數(shù)、幾何參數(shù)等)得以確定后，由計算機(jī)進(jìn)行數(shù)值計算給出。

由于凸度由三段圓弧相切組成，因此，相比直線與直線相交、圓弧與直線相交的凸型具有過渡平順、光滑的優(yōu)勢。但圓弧為定曲率二次曲線，在整個滾道的不同位置點處的曲率半徑只有兩個值，滾道中部為Rc，滾道兩端部為R，不同位置點處的曲率半徑相等，反過來會導(dǎo)致各點的接觸應(yīng)力不等，但會比無凸度滾道 的應(yīng)力奇異分布現(xiàn)象(載荷越重這種現(xiàn)象越顯著)有顯著改善，由于三段圓弧相切凸型編程、加工簡單，因此，該凸型仍然有非常好的實際應(yīng)用價值。

實施例2、內(nèi)圈局部剖分帶凸度交叉圓錐滾子軸承—對數(shù)曲線凸型

內(nèi)圈局部剖分帶凸度交叉圓錐滾子軸承如圖4所示，包括外圈21、內(nèi)圈22、嵌入外圈V型滾道和內(nèi)圈V型滾道之間并交叉排列的圓錐滾子23，兩排圓錐滾子呈90度逐個交替交叉放置，一排圓錐滾子的錐頂和另一排圓錐滾子的錐頂分別落在軸承回轉(zhuǎn)中心線上軸承兩側(cè)的兩點。外圈21如圖5所示，為整體結(jié)構(gòu)，內(nèi)圈22如圖4、圖6A、6B和6C所示，為往軸承內(nèi)填入足夠數(shù)量的圓錐滾子23，內(nèi)圈22設(shè)計為帶滾道塊堵的局部剖分結(jié)構(gòu)，內(nèi)圈22由帶缺口的內(nèi)圈221、塊堵222和將塊堵222固連到帶缺口內(nèi)圈221之上的連接螺釘223，在內(nèi)圈徑向方向，缺口從內(nèi)圈擋邊到內(nèi)圓表面開通；在內(nèi)圈軸向方向，缺口從端面開到V型滾道中部；在內(nèi)圈圓周方向，缺口寬度大于軸承所裝滾子直徑和所裝隔離塊的寬度(圖示軸承不帶隔離塊，即為滿裝交叉滾子軸承)，以保證軸承合套裝配時，滾子和隔離塊能從缺口處順利填入內(nèi)圈V型滾道和外圈V型滾道之間，塊堵222同帶缺口內(nèi)圈221上的缺口尺寸吻合，因此，采用連接螺釘223，剛好將塊堵222封堵固連在帶缺口內(nèi)圈221上，形成完整的內(nèi)圈22。從圖5可以看出，外圈V型滾道靠近基準(zhǔn)端面211一側(cè)的滾道同基準(zhǔn)端面夾角為45度，兩側(cè)滾道之間的夾角為90度，圖6A可以看出，內(nèi)圈靠近基準(zhǔn)端面224一側(cè)的滾道同基準(zhǔn)端面之間的夾角為45度加上軸承所裝圓錐滾子的圓錐角2β，兩側(cè)滾道之間的夾角為90度加上4β，V型滾道夾在套圈擋邊212、226和滾道底部的越程槽213、225之間。內(nèi)圈和外圈滾道均帶圖8G所示的凸度，凸型為對數(shù)曲線，對數(shù)曲線AB的最高點在滾道寬度的中分線上，從此點向兩側(cè)逐漸降低，EC直線為擋邊局部，其與對數(shù) 曲線AB由半徑為r的圓弧倒角連接，F(xiàn)D直線為越程槽局部，其與對數(shù)曲線AB同樣由半徑為r的圓弧倒角連接，對數(shù)曲線的最高點到A點或B點之間的距離Td為對數(shù)曲線或滾道的凸度量，范圍在0.1微米至500微米。對數(shù)曲線方程中的系數(shù)項、常數(shù)項、凸度值Td在軸承安裝和服役條件(比如運行速度、載荷類型和大小等)已知，軸承除了凸度以外的設(shè)計參數(shù)(材料參數(shù)、幾何參數(shù)等)得以確定后，由計算機(jī)進(jìn)行數(shù)值計算給出。

對數(shù)曲線為變曲率二次曲線，即對數(shù)凸型滾道上各點的曲率隨著位置的變化而變化，因此使得，在與滾子工作表面接觸時，各點的接觸應(yīng)力相等或基本相等，同時又因為對數(shù)曲線各點處處光滑連續(xù)，因此可以說，對數(shù)曲線凸型滾道無論從避免滾道擦傷、減小溫升還是從避免接觸應(yīng)力奇異分布現(xiàn)象的角度來看，都是最為理想的凸型滾道。當(dāng)然，對數(shù)曲線凸型滾道的精密加工，需要采用數(shù)控機(jī)床，采用用戶宏程序編程。用戶宏程序編程，可以使用變量，并給變量賦值，常量之間可以運算，程序運行時可以跳轉(zhuǎn)，大大提高了編程的靈活性和非圓二次曲線的加工精度。

實施例3、內(nèi)圈局部剖分帶凸度交叉圓錐滾子軸承結(jié)構(gòu)、加工及裝配

局部剖分交叉滾子軸承，只需局部剖分其中一個套圈，內(nèi)圈或外圈，圖4給出內(nèi)圈局部剖分帶凸度交叉圓錐滾子軸承的裝配圖，圖5是其中的外圈21的剖視圖，可以看出外圈21為整體結(jié)構(gòu)，圖6A是其中的內(nèi)圈22剖視圖，圖6B是其中的內(nèi)圈22左側(cè)視圖，圖6C是圖6B中的A向視圖，可以看出內(nèi)圈22為局部剖分結(jié)構(gòu)，由帶缺口的內(nèi)圈221、滾道塊堵222和連接螺釘223組成，其中連接螺釘223將塊堵222固定在帶缺口的內(nèi)圈221上，塊堵和缺口相吻合。局部剖分結(jié)構(gòu)內(nèi)圈22的制造方法如下：(1)制作帶V型滾道的整體內(nèi)圈車坯，車坯上設(shè)計 加工有滾道塊堵固定用螺孔，螺孔沿套圈軸向從套圈一側(cè)端面通過V型滾道底部并向前延伸一段距離，套圈總寬為B；(2)對整體內(nèi)圈車坯進(jìn)行淬火、回火熱處理；(3)采用慢走絲線切割，走U形軌跡(如圖6C所示)，割出包括固定螺孔在內(nèi)、寬度W不小于軸承所裝滾子直徑和隔離塊寬度、高度H等于端面到V型滾道底部距離、兩側(cè)切口厚度T相等的滾道塊堵222，同時產(chǎn)生與滾道塊堵相吻合的U型滾道缺口；(4)用連接螺釘223將滾道塊堵222與帶缺口的軸承內(nèi)圈221緊固，配對進(jìn)行熱處理后的磨削和精密硬車加工；(5)軸承合套裝配時，松開連接螺釘223，拿掉滾道塊堵222，從帶缺口的軸承內(nèi)圈221處將全部滾子23和隔離塊填入外圈21的V型滾道和內(nèi)圈22的V型滾道之間；(6)放回滾道塊堵222，并用連接螺釘223與帶缺口內(nèi)圈221緊固，完成軸承套圈與滾動體的合套。在軸承整個加工和裝配過程中，塊堵從哪個套圈上割下來的，在加工和裝配過程中始終跟著這個套圈配對，進(jìn)行加工和裝配，不宜混淆。

實施例4帶凸度外圈的切入磨削成形加工方法

如圖2A和圖2B所示，外圈11帶凸度V型滾道的切入磨削方法與現(xiàn)行不帶凸度V型滾道的切入磨削工藝方法原理相同，包括在磨削滾道前，先磨削外圈兩個端面和外圓表面，然后采用電磁無心夾具吸附外圈基準(zhǔn)端面，支撐外圓面磨削滾道，所不同的是，砂輪工作面要帶與滾道凸度恰恰相反的凹度進(jìn)行磨削，為保證砂輪工作表面的形狀，就要采用帶與滾道凸度一樣的金剛滾輪對砂輪進(jìn)行修整，為此要定制金剛滾輪。當(dāng)外圈由兩半組成時，兩半外圈要在連接螺釘緊固狀態(tài)下配對進(jìn)行磨削加工。

帶凸度圓柱滾子軸承內(nèi)圈如圖3所示，內(nèi)圈帶凸度V型滾道的切入磨削方法同現(xiàn)行不帶凸度V型滾道的切入磨削工藝方法原理相同，包括在磨削滾道前，先 磨削內(nèi)圈兩個端面和內(nèi)圈內(nèi)圓表面，然后采用電磁無心夾具，吸附內(nèi)圈基準(zhǔn)端面，支撐內(nèi)圈滾道面磨削內(nèi)圈滾道(支滾道磨滾道工藝方法)，所不同的是，砂輪工作面要帶與滾道凸度恰恰相反的凹度進(jìn)行磨削，為保證砂輪工作表面的形狀，就要采用帶與滾道凸度一樣的金剛滾輪對砂輪進(jìn)行修整，為此要定制金剛滾輪。

當(dāng)內(nèi)圈為局部剖分結(jié)構(gòu)時，滾道塊堵要在與帶對應(yīng)缺口的內(nèi)圈用連接螺釘緊固狀態(tài)下配對進(jìn)行精密硬車加工。

實施例5(采用制作方法中的3A方法)電磁吸附精密硬車套圈

多表面復(fù)合精密硬車成形，將帶V型滾道的套圈在一次裝夾定位中順序精密硬車成形。在精密硬車成形加工前，套圈只有一個精磨端面作為基準(zhǔn)面。如圖10所示為內(nèi)圈的硬車成形，電磁吸盤上帶有若干T型槽，用連接螺釘將極靴同心固定在電磁吸盤上，工件基準(zhǔn)面被極靴端面同心吸牢。為保證刀具在加工時與極靴不會發(fā)生干涉，極靴端部的外徑小于套圈基準(zhǔn)面的外徑，極靴端部的內(nèi)徑大于套圈基準(zhǔn)面的內(nèi)徑。在一次裝夾定位中，依次完成對擋邊、V型滾道、另一端面和內(nèi)圓表面的精密硬車加工。由于內(nèi)圈滾道帶有凸度，需采用數(shù)控精密硬車，在滾道凸型和凸度值已知即滾道素線方程已知的情況下，當(dāng)滾道素線僅由直線和圓弧組成時，采用ISO代碼指令編程；當(dāng)滾道素線包括非圓二次曲線，比如對數(shù)曲線時，采用用戶宏程序功能編程。精密硬車采用CBN或PCBN刀片，加工后的表面粗糙度值Ra小于等于1.6微米，表面的形狀和位置精度至少達(dá)到P5級。精密硬車滾道的凸度量可以從0至500微米。當(dāng)內(nèi)圈為局部剖分結(jié)構(gòu)時，滾道塊堵要在與帶對應(yīng)缺口的內(nèi)圈用連接螺釘緊固狀態(tài)下配對進(jìn)行精密硬車加工。

實施例6、(采用制作方法中的3A方法)如圖9所示為外圈的精密硬車成形加工，步驟與實施例5的內(nèi)圈硬車加工類似，只不過不帶極靴，在精密硬車外圓 或擋邊時，若使刀具不與電磁吸盤3發(fā)生干涉，這兩個表面與基準(zhǔn)端面之間的倒角尺寸不能太小。

實施例7、(采用制作方法中的3B方法)立式精密硬車；帶凸度交叉滾子軸承內(nèi)圈立式精密硬車成形加工方法—多表面復(fù)合精密硬車

如圖11，當(dāng)套圈外徑超過300毫米，尤其是超過350毫米時，工件尺寸已經(jīng)超出絕大部分臥式車床的加工范圍，則采用立式精密硬車成形工藝方法，立式車床給工件安裝提供了一個水平轉(zhuǎn)臺4(轉(zhuǎn)臺繞豎直的中心軸線旋轉(zhuǎn))，如欲在一次裝夾定位中加工多個重要功能表面，就不能直接將套圈放置或固定在轉(zhuǎn)臺上。如圖11所示，機(jī)床轉(zhuǎn)臺上帶有若干T型槽，采用套圈支座401支撐套圈(圖示為內(nèi)圈)，套圈支座通過支座固定螺栓402固定在轉(zhuǎn)臺上，套圈支座帶有螺孔，套圈在放置在套圈支座上后，施力螺釘403通過套圈上的安裝孔或工藝孔(交叉滾子軸承外圈和內(nèi)圈上往往已經(jīng)有若干個安裝用螺孔或通孔，如果沒有的話，也可以加工3個或更多的工藝孔)將套圈固定在套圈支座上，與轉(zhuǎn)臺一起同心旋轉(zhuǎn)。

套圈支座與套圈基準(zhǔn)端面相接觸的端部，其外徑略小于套圈基準(zhǔn)端面?zhèn)鹊耐鈴剑瑑?nèi)徑略大于基準(zhǔn)端面?zhèn)鹊膬?nèi)徑，以免加工時刀具與支座發(fā)生干涉。如圖11，內(nèi)圈只有一個磨成基準(zhǔn)面時，采用這樣的內(nèi)圈裝夾固定方法，能在一次裝夾定位中，完成對內(nèi)圈包括V型滾道和內(nèi)圓表面在內(nèi)的多個功能表面的復(fù)合精密硬車成形。按上述的加工方法編程，在一次裝夾定位中，依次完成對擋邊、V型滾道和內(nèi)圓表面的精密硬車加工。

由于內(nèi)圈滾道帶有凸度，需采用數(shù)控精密硬車，在滾道凸型和凸度值已知即滾道素線方程已知的情況下，當(dāng)滾道素線僅由直線和圓弧組成時，采用ISO代碼指令編程；當(dāng)滾道素線包括非圓二次曲線，比如對數(shù)曲線時，采用用戶宏程序功 能編程。精密硬車采用CBN或PCBN刀片，加工后的表面粗糙度值Ra小于等于1.6微米，表面的形狀和位置精度至少達(dá)到P5級。精密硬車滾道的凸度量可以從0至500微米。當(dāng)內(nèi)圈為局部剖分結(jié)構(gòu)時，滾道塊堵要在與帶對應(yīng)缺口的內(nèi)圈用連接螺釘緊固狀態(tài)下配對進(jìn)行精密硬車加工。外圈加工與內(nèi)圈類似，外圈裝夾固定后，即可精密硬車加工該外圈的V型滾道和外圓表面以及其它需要加工部位。

實施例8、如圖12，外圈V型滾道的硬車(采用制作方法中的2A方法)，為兩個磨成基準(zhǔn)面外圈V型滾道精密硬車成形，采用帶引導(dǎo)面的整體極靴時極靴的設(shè)計及外圈快速精準(zhǔn)裝夾方法。

當(dāng)外圈有兩個磨成基準(zhǔn)面，即一個外圈端面和外圓面時，采用電磁夾具，仍然以外圓端面為基準(zhǔn)面，使用極靴，極靴吸附的是外圈的基準(zhǔn)端面，在極靴的進(jìn)入口上設(shè)計外圓引導(dǎo)面，可以對外圈起到快速、準(zhǔn)確的與電磁吸盤的同心定位作用，不僅大幅度節(jié)省加工輔助時間，而且提高了硬車成形表面與其它非硬車成形表面之間的相互位置精度。整體極靴5通過固定螺釘6固定在電磁吸盤3上，整體極靴上帶有臺階孔，臺階孔口徑尺寸與外圈的外圓表面之間形成小間隙或過渡配合，在安放外圈時，該孔起到引導(dǎo)作用，以利于外圈在極靴上的快速、精確同心定位，臺階孔內(nèi)臺階面吸牢外圈基準(zhǔn)端面。套圈在極靴上定位后進(jìn)行加工，完成至少用硬車加工帶有凸度的滾道和滾道擋邊。由于滾道帶有凸度，需采用數(shù)控精密硬車，在滾道凸型和凸度值已知即滾道素線方程已知的情況下，當(dāng)滾道素線僅由直線和圓弧組成時，采用ISO代碼指令編程；當(dāng)滾道素線包括非圓二次曲線，比如對數(shù)曲線時，采用用戶宏程序功能編程。精密硬車采用CBN或PCBN刀片，刀尖角不大于45度，加工后的表面粗糙度值Ra小于等于1.6微米，表面的形狀和位置精度至少達(dá)到P5級。精密硬車滾道的凸度量可以從0至500微米。當(dāng)外 圈由兩半外圈組成時，兩半外圈要在連接螺釘緊固狀態(tài)下配對進(jìn)行精密硬車加工。

整體極靴由于其徑向方向的定位尺寸固定不可調(diào)整，因此，一般是一個尺寸規(guī)格的套圈對應(yīng)一個極靴，極靴與電磁吸盤和套圈的同心調(diào)整比較快捷，適于批量生產(chǎn)。

整體極靴也可以用多瓣式極靴來替代。

實施例9、內(nèi)圈V型滾道的精密硬車(采用制作方法中的2B方法加工內(nèi)圈)，如圖14，兩個磨成基準(zhǔn)面內(nèi)圈V型滾道精密硬車成形采用帶引導(dǎo)面的多瓣極靴時的設(shè)計及內(nèi)圈快速精準(zhǔn)裝夾方法

當(dāng)內(nèi)圈有兩個磨成基準(zhǔn)面，即一個內(nèi)圈端面和內(nèi)圓面，采用電磁夾具，仍然以內(nèi)圈端面為基準(zhǔn)面，如圖13為夾具極靴示意圖，極靴吸附的是內(nèi)圈的基準(zhǔn)面，在極靴上設(shè)計內(nèi)圓引導(dǎo)面，能對內(nèi)圈起到快速、準(zhǔn)確的定位作用，不僅大幅度節(jié)省加工時的輔助時間，而且提高了硬車成形表面與其它非硬車成形表面之間的相互位置精度。如圖13所示為多瓣極靴(圖示為6瓣)的示意圖，極靴瓣7通過固定螺釘6固定在電磁吸盤3上，極靴頭部外圓部分呈臺階狀，頭部柱面的外圓直徑與內(nèi)圈基準(zhǔn)面即內(nèi)圓面形成小間隙或過渡配合，在安放內(nèi)圈時，由于頭部柱面直徑較之內(nèi)圓面直徑略小，作為引導(dǎo)面，起到引導(dǎo)作用，以利于內(nèi)圈在極靴上的快速、精確同心定位，臺階底部吸附內(nèi)圈基準(zhǔn)面。在內(nèi)圈同心被極靴吸牢后，在一次裝夾定位中，能依次完成除內(nèi)圈基準(zhǔn)面外的其它部位，至少包括對V型滾道和內(nèi)圈外表面的精密硬車加工。

由于內(nèi)圈滾道帶有凸度，需采用數(shù)控精密硬車，在滾道凸型和凸度值已知即滾道素線方程已知的情況下，當(dāng)滾道素線僅由直線和圓弧組成時，采用ISO代碼指令編程；當(dāng)滾道素線包括非圓二次曲線，比如對數(shù)曲線時，采用用戶宏程序功 能編程。精密硬車采用CBN或PCBN刀片，加工后的表面粗糙度值Ra小于等于1.6微米，表面的形狀和位置精度至少達(dá)到P5級。精密硬車滾道的凸度量可以從0至500微米。

以上所述交叉滾子軸承，沒有特指時，均包括交叉圓柱滾子軸承和交叉圓錐滾子軸承；所述套圈，沒有特指時，均包括內(nèi)圈和外圈；整體剖分和局部剖分都只需剖分一個套圈，可以是內(nèi)圈，也可以是外圈。舉例的加工方法，舉例內(nèi)圈的對外圈加工具有同樣的借鑒意義，舉例外圈的，對內(nèi)圈加工具有同樣的借鑒意義。

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(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化，都應(yīng)落在本申請的保護(hù)范圍內(nèi)。