專利名稱：小型滾珠軸承的制造工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請涉及一種用來承受徑向載荷的滾珠軸承的制造工藝。
背景技術(shù)：
用來承受徑向載荷的滾珠軸承的典型形狀是內(nèi)環(huán)置于外環(huán)的內(nèi)表面。多個球置于這兩個軌道環(huán)之間，球承受滾動運動以及彼此之間保持相同的距離。因為滑動摩擦非常小，所以滾珠軸承被廣泛應用于各種機器的轉(zhuǎn)動部分中。
然而，關(guān)于內(nèi)、外環(huán)的各種制造方法已經(jīng)沿用了很多年。例如，

圖14、15表示了一種在外環(huán)上鉆出孔2以放置內(nèi)環(huán)的情況?？孜挥谝粋€圓桿的端面的中心，使端面的形狀為環(huán)形。旋轉(zhuǎn)桿材1時，把鉆頭從環(huán)形部分的外側(cè)向較深處的外周面推進以進行環(huán)形部分的切割，于是得到外環(huán)坯件3。外環(huán)是通過機械加工外環(huán)坯件3而得到的。為了制作內(nèi)環(huán)，比用于外環(huán)的桿材直徑小的桿材被用于圖14所示的工藝中。
圖15所示的制作工藝表示了一個鉆頭被推入一個旋轉(zhuǎn)的管材4當中的情況。切斷管材4外環(huán)坯件3就形成了。外環(huán)是通過機械加工外環(huán)坯件3而得到的。此外，內(nèi)環(huán)是由比外環(huán)管材直徑小的管材制成的。內(nèi)環(huán)由圖15所示的工藝制成。
圖14所示的工藝的缺陷是孔2形成時，切下的桿材1的余量是薄片或碎片，這造成了原材料的很大浪費。此外，使用的切削油的數(shù)量是很大的。特別是當小型滾珠軸承外環(huán)的直徑是13mm或以下時，制作一件成品時材料浪費的比率是很大的。例如，在外環(huán)的寬度是5mm或以下時，某些情況下得到的切下的余量可能達到外環(huán)寬度的50％。另外，當加工工藝之后剩下的材料薄片或碎片以及切削油被扔掉都可能導致環(huán)境污染，盡管切削油可能被再次利用。因此，盡可能減少這種浪費是有益的。而且，因為內(nèi)外環(huán)是由不同尺寸的材料制成的，所以人們抱怨限制材料成本是困難的，生產(chǎn)效率很低。
此外，使用圖15所示的工藝制造內(nèi)外環(huán)，其中外環(huán)的外徑是13mm或以下時，機械加工變得困難且這種工藝缺少實用性。這種尺寸的管材成本高且難于獲得。而且，和圖14所示的工藝類似，原材料浪費的比率很高且管材的切割引起環(huán)境污染。
發(fā)明概述本發(fā)明的一個目的就是提供一種制作小型滾珠軸承的工藝，在這種工藝中，材料的浪費大大減少。這就會減少環(huán)境污染，降低材料成本，并提高生產(chǎn)效率。
本發(fā)明的第一個實施例涉及的是一種在制造過程中獲得外環(huán)坯件和內(nèi)環(huán)坯件的工藝。外環(huán)的外徑是13mm或更小，內(nèi)環(huán)置于外環(huán)的內(nèi)側(cè)。
這個工藝的步驟包括機械切割材料而剪切出一級坯件，然后，錐造一級坯件以獲得終級坯件，分離終級坯件以獲得外環(huán)坯件和內(nèi)環(huán)坯件。
第二實施例包括以下步驟機械切割材料而剪切出一級坯件，鍛造一級坯件以獲得二級坯件，然后，將二級坯件切成圓片以形成多個終級坯件。最后一步是把這些終級坯件分離以形成外環(huán)坯件和內(nèi)環(huán)坯件。
“剪切”意思是使用一種如帶有強制剪切的切割工具，例如使用一種不產(chǎn)生薄片或碎片的沖模(mold die)。
由于從終級坯件可以同時獲得兩個坯件，所以原材料的浪費可以大大減少，生產(chǎn)效率提高。此外，由于使用的是剪切，當從原材料獲得一級坯件時，沒有原材料的浪費。如果我們把這種方法和用鋸或車刀等需要切割邊來進行切割的方法比較的話，其在降低原材料的浪費上有突出的優(yōu)點。因此，本發(fā)明在制造小型滾珠軸承(外徑是13mm或更小，寬度是5mm或更小)上非常有效，而以前制造這種小型滾珠軸承的原材料浪費的比率是很高的。于是，小型滾珠軸承就容易制造且降低了材料成本。
由于通過切割和分離二級坯件而得到了多個終級坯件，所以二級坯件的寬度設定為由此可以分別獲得多個外環(huán)坯件和內(nèi)環(huán)坯件。二級坯件的寬度自然比終級坯件的寬度寬，這就有利于在分離為外環(huán)坯件和內(nèi)環(huán)坯件之前進行處理。
此外，本發(fā)明可以附加以下步驟。
在第一實施例和第二實施例的鍛造步驟中，內(nèi)環(huán)的內(nèi)徑孔被同時鉆出。內(nèi)徑孔是采用鍛造的方法而不是采用切割的方法，這有利于原材料浪費的減少。
在終級坯件被分為內(nèi)環(huán)坯件和外環(huán)坯件的分離步驟前，在終級坯件上鉆出內(nèi)環(huán)的內(nèi)徑孔。終級坯件比分離步驟后的內(nèi)環(huán)坯件大且易于加工，也易于形成內(nèi)徑孔。
在內(nèi)環(huán)上鉆出內(nèi)徑孔以后，內(nèi)徑孔的內(nèi)表面就通過機械加工，如切削或研磨而加工成預定的內(nèi)徑。較大的終級坯件(第一實施例中的終極坯件及第二實施例中的二級坯件)比起分離后的內(nèi)環(huán)坯件易于操作，因此易于加工形成內(nèi)徑孔。此外，如果把這種對內(nèi)徑孔的加工應用于第二實施例，就有可能使內(nèi)環(huán)坯件的內(nèi)徑孔變得均勻，且?guī)в泻芨叩木取?br> 此外，在分離步驟前把終級坯件的兩個端面加工到預定的寬度或把終級坯件外周面加工到預定的外徑都是可能的。這些加工步驟可以由機械操作來完成，如切削或研磨，另外由于分離前的坯件易于操作，所以也易于加工。當終級坯件的寬度加工完成后，有可能高精度地同時制造外環(huán)坯件和內(nèi)環(huán)坯件。因此，不需要單獨加工寬度，或是僅僅作一個小的調(diào)整就可以進行加工。當寬度單獨進行加工時，必需控制研磨以使寬度一致，然而，當加工終級坯件的寬度時這就變得不必要了。
此外，本發(fā)明包括一種用于分離的溝槽的制作方法。這種溝槽使得終級坯件分離為內(nèi)環(huán)坯件和外環(huán)坯件，并使得終級坯件的分離變得容易。
以上所述特點和優(yōu)點僅僅是一種代表性的說明。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應該知道，本發(fā)明并不僅僅局限于權(quán)利要求所述。以下結(jié)合附圖和權(quán)利要求的描述將使本發(fā)明其它的特點和優(yōu)點更加清晰。
附圖的簡要說明圖1表示的是本發(fā)明第一種工作模式的制作工藝的方框圖；圖2表示的是第一種工作模式把桿材壓成終級坯件的側(cè)視示意圖；圖3表示的是分離終級坯件的平面圖(A)和剖視圖(B)；圖4表示的是從終級坯件獲得的外環(huán)坯件和內(nèi)環(huán)坯件的平面圖(A)和剖視圖(B)；圖5表示的是第一種工作模式下軸承裝置的剖視圖；圖6表示的是本發(fā)明第二種工作模式的制作工藝方框圖；圖7表示的是第二種工作模式下在其上形成引導槽的終級坯件的平面圖(A)和剖視圖(B)；
圖8表示的是本發(fā)明的第三種工作模式的制作工藝方框圖；圖9表示的是在第三種工作模式下在其內(nèi)部形成內(nèi)徑孔的終級坯件的平面圖(A)和剖視圖(B)；圖10表示的是本發(fā)明的第四種工作模式的制作工藝方框圖；圖11表示的是本發(fā)明的第五種工作模式的制作工藝方框圖；圖12表示的是本發(fā)明的第五種工作模式下初始步驟到獲得二級坯件的側(cè)視示意圖；圖13表示的是第五種工作模式下終級坯件被切成圓片的側(cè)視示意圖；圖14表示的是傳統(tǒng)工藝中一種制作外環(huán)時局部剖面的側(cè)視圖；圖15表示的是傳統(tǒng)工藝中另一種制作外環(huán)時局部剖面的側(cè)視圖。
最優(yōu)實施例的詳細敘述以下敘述的是本發(fā)明的一種小型滾珠軸承的制作工藝，該滾珠軸承外環(huán)的外徑是13mm成更小，寬度是5mm或更小(此后的敘述中簡稱為軸承)。
A.第一種工作模式圖1表示的是本發(fā)明第一種工藝模式下的制作步驟(1)到(7)。接下來，我們將按順序詳細解釋這些步驟。
(1)切割出一級坯件如圖2所示，圓柱形粒狀的一級坯件10通過剪切獲得。桿1為普通的軸承鋼材料，如一種經(jīng)過預先熱處理的高碳鉻鋼。
(2)通過鍛造形成終級坯件通過鍛造及軸向擠壓一級坯件10，如圖2所示的盤形的終級坯件20就形成了。終級坯件20的外徑和寬度接近于最后形成的軸承的尺寸。
(3)寬度研磨通過對終級坯件20的兩個端面的研磨來對終級坯件進行寬度研磨，終級坯件20的寬度磨成所生產(chǎn)的軸承的寬度。
(4)外周面的研磨終級坯件20的外周面要進行研磨，終級坯件20的外徑研磨到所生產(chǎn)的軸承的外徑。
(5)分離終級坯件以形成外環(huán)坯件和內(nèi)環(huán)坯件如圖3所示，終級坯件20被切割并通過切割沿著距中央位置預定距離的同心圓分離。得到的外周上的環(huán)作為外環(huán)坯件30，內(nèi)周上的盤作為內(nèi)環(huán)坯件40。
(6)外環(huán)坯件和內(nèi)環(huán)坯件的再處理外環(huán)坯件30的內(nèi)周表面被研磨，其內(nèi)徑加工成外環(huán)的內(nèi)徑尺寸。如圖5所示，用于球運行的槽32、安裝密封環(huán)的槽33、用于密封環(huán)安裝的階梯形部分34以及用于扣環(huán)安裝的槽35分別形成在內(nèi)周面的寬度方向上的中央處及一側(cè)和另一側(cè)形成。外環(huán)坯件30最終形成為外環(huán)30A。
另一方面，如圖4所示，通過在內(nèi)環(huán)上鉆一個孔41，內(nèi)環(huán)坯件40的中央被切下。于是，內(nèi)環(huán)坯件40形成了環(huán)形。內(nèi)環(huán)坯件40的外周面被研磨，其外徑加工成內(nèi)環(huán)的外徑的尺寸。緊接著，內(nèi)環(huán)坯件40的內(nèi)周面被研磨，同時，如圖5所示，其內(nèi)徑加工成內(nèi)環(huán)的內(nèi)徑的尺寸。用于球運行的槽42形成在外周面的寬度方向上的中央處。內(nèi)環(huán)坯件40加工成內(nèi)環(huán)40A。
(7)軸承的安裝當外環(huán)30A和內(nèi)環(huán)40A如上所述形成后，內(nèi)環(huán)40A如圖5所示置于外環(huán)30A的內(nèi)側(cè)。一預定數(shù)量的球50插入槽32和42中并彼此面對。保持架51裝配到每一個球50上，于是使球50在自由轉(zhuǎn)動的情況下可以保持相等的間距。在清洗和漂洗后，潤滑油加到保持架51和球50之間。最后，密封環(huán)52安裝到外環(huán)30A的槽33中，另一個密封環(huán)53安裝到相對側(cè)的階梯形部分34中。扣環(huán)54被安裝到槽35中。在這種情況下，密封環(huán)52是由涂覆了橡膠52b的芯棒52a形成的，利用橡膠52b的彈性將其保持裝配在槽33中的位置處。此外，密封環(huán)53是由金屬制成的，其位置由扣環(huán)54保持。圖5所示軸承的安裝如上步驟所示。
由于兩個環(huán)，外環(huán)坯件30和內(nèi)環(huán)坯件40是從終級坯件20上同時得到的，所以材料的浪費大大減少，生產(chǎn)效率提高。此外，由于從桿材1獲得一級坯件10是通過剪切的方式，所以材料的浪費也少。與采用需要切割邊的鋸或車刀進行切割的方法相比，本發(fā)明的方法大大減少了材料的浪費。于是，對于制作一個外徑為13mm或更小、寬度為5mm或更小的小型滾珠軸承來說，這種方式極為有效，且制作工藝簡單易行。此外，材料浪費減少，材料成本降低，同時限制了環(huán)境污染。
此外，在終級坯件20分離為外環(huán)坯件30和內(nèi)環(huán)坯件40的步驟(5)之前，終級坯件20的寬度在步驟(3)中通過研磨其寬度來完成的，終級坯件20的外徑是在步驟(4)中通過研磨其外周面來完成的。在任何一種情況下，由于和分離前進行比較工件更容易被加工，所以完成上述加工也變得更容易。特別是，在步驟(3)中進行寬度切割時，有可能高精度地獲得外環(huán)坯件30和內(nèi)環(huán)坯件40寬度的一致性，于是就不需要在分離后進行外環(huán)坯件30和內(nèi)環(huán)坯件40各自的寬度加工，于是生產(chǎn)效率提高。
此外，內(nèi)環(huán)40A的內(nèi)徑孔41可以在步驟(2)鍛造的時候就形成。由于內(nèi)徑孔41通過鍛造形成，因此它的尺寸不完全精確。于是，在步驟(6)進行再加工時需如上所述把內(nèi)徑加工成需要的尺寸。如果內(nèi)徑孔在鍛造步驟中以這種方式形成，將進一步減少材料浪費。
以上所述僅僅是本發(fā)明的一種實施例。其他工作模式是第一模式的改進。
B第二種工作方式如圖6所示的工藝還包括一個附加步驟(4)b“形成引導槽”，其介于第一種工作方式下的步驟(4)和(5)之間。在這個步驟(4)b中，如圖7所示，一個預定寬度的引導槽22(供分離用)用于將終級坯件20分離為外環(huán)坯件30和內(nèi)環(huán)坯件40。引導槽22形成在終級坯件20的兩個端面上。引導槽22可以通過切割或鍛造的方式獲得。在這種方式下獲得引導槽22，使分離時切割工具上施加的壓力大大減少。分離可以在下一步驟(5)中通過切割完成，或在切割的位置利用壓頭進行沖壓完成。兩種情況下，終級坯件20的分離都變得較容易。
C第三種工作模式圖8所示的第三種工作模式在第一種工作模式的步驟(4)和(5)之間有一個附加的步驟(4)c“內(nèi)環(huán)的內(nèi)徑孔的形成”。如圖9所示，在步驟(4)c中，內(nèi)徑孔41在終級坯件20分離前通過切下終級坯件20的中央而首先形成。于是，形成內(nèi)徑孔41在步驟(6)中略掉了。如果，內(nèi)徑孔41在終級坯件20分離前形成，即終級坯件20大于內(nèi)環(huán)坯件40，這就會有許多優(yōu)點，即終級坯件20和內(nèi)徑孔41易于加工和便于形成。
D第四種工作方式如圖10所示的第四種生產(chǎn)工藝有一個介于第三種工作模式的步驟(4)c和(5)之間的額外的第二種工作模式的步驟(4)b。在步驟(4)c中，在終級坯件20的中央形成內(nèi)環(huán)的內(nèi)徑孔41后，圖7所示的引導槽22在終級坯件20的兩個端面上形成。然后，步驟(5)中，終級坯件20被分離。
E第五種工作模式如圖11所示的第五種生產(chǎn)工藝中，如圖12通過剪切從桿材1切下圓柱形的一級坯件10B。一級坯件10B的長度設定為可以獲得多個外環(huán)坯件30和內(nèi)環(huán)坯件40。接下來，在步驟(2)中，軸向鍛壓一級坯件10B，以形成如圖12所示的二級坯件20B。二級坯件20B的寬度設定為可以獲得多個外環(huán)坯件30和內(nèi)環(huán)坯件40。在步驟(2)b中，二級坯件20B切成圓片，如圖13所示，于是形成多個終級坯件20(圖中所示為2個)。二級坯件20B可以切成許多圓片，此后，類似于以上提到的第一種工作模式，從步驟(3)到步驟(7)從終級坯件20獲得外環(huán)坯件30和內(nèi)環(huán)坯件40。以上任何一組工作模式都可以采用步驟(3)到步驟(7)。
當二級坯件20B先于終級坯件20獲得時，二級坯件20預先做得厚一點，這就使得外環(huán)坯件30和內(nèi)環(huán)坯件40分離前的操作變得容易。在第五種工作模式中，相對于切下圓片以形成多個終級坯件增加步驟(4)b或(4)c都是可以的。
這里提到的各種工作模式都可以應用于小型滾珠軸承的制造，其中滾動元件是球，以及本發(fā)明可以應用于以各種滾針或滾柱作為滾動件的滾珠軸承的制造。
為方便起見，以上所述僅限于所有可能的實施例中的一種代表性的實施例，這也僅僅是揭示了本發(fā)明的原理和最優(yōu)實施例，而并沒有窮盡所有的可能。其它可替代的實施例都將落在本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。例如，各個不同實施例中的元件或步驟可以進行結(jié)合，或以上所討論的實施例中的元件可以和沒有討論的可改進的實施例中的元件進行結(jié)合。顯然，許多未盡的實施例將落進本發(fā)明的保護范圍，另一些是等同物。
權(quán)利要求
1.一種小型滾珠軸承的生產(chǎn)工藝，其可以獲得外環(huán)坯件和內(nèi)環(huán)坯件，包括以下步驟通過剪切自桿材上切割出一級坯件；鍛造所述一級坯件獲得具有兩個端面的終級坯件；分離所述終級坯件獲得外環(huán)坯件和內(nèi)環(huán)坯件；其中，外環(huán)坯件的外徑至多為13mm，內(nèi)環(huán)坯件置于外環(huán)坯件之內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其中，在所述鍛造步驟中，內(nèi)環(huán)坯件的內(nèi)徑孔被同時鉆出。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的工藝，其中，所述內(nèi)徑孔的內(nèi)周面通過機械加工形成預定的內(nèi)徑尺寸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其中，內(nèi)環(huán)坯件的內(nèi)徑孔在所述分離步驟之前被鉆出。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其中，所述終級坯件的兩個端面通過機械加工形成預定的寬度。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，其中，所述終級坯件的外周面通過機械加工形成預定的外徑。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的工藝，還包括一個形成槽的步驟，該槽用來將所述終級坯件分離為內(nèi)環(huán)坯件和外環(huán)坯件。
8.一種小型滾珠軸承的生產(chǎn)工藝，其可以獲得外環(huán)坯件和內(nèi)環(huán)坯件，包括以下步驟通過剪切自桿材上切割出一級坯件；鍛造所述一級坯件獲得二級坯件；切割所述二級坯件獲得多個終級坯件；分離所述的多個終級坯件獲得外環(huán)坯件和內(nèi)環(huán)坯件；其中，外環(huán)坯件的外徑至多為13mm，內(nèi)環(huán)坯件置于外環(huán)坯件之內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的工藝，其中，在所述鍛造步驟中，內(nèi)環(huán)坯件的內(nèi)徑孔被同時鉆出。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的工藝，其中，內(nèi)環(huán)坯件的內(nèi)徑孔在所述分離步驟之前被鉆出。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的工藝，其中，所述內(nèi)徑孔的內(nèi)周面通過機械加工成預定的內(nèi)徑。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的工藝，其中，所述終級坯件的兩個端面通過機械加工形成預定的寬度。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的工藝，其中，所述終級坯件的外周面通過機械加工形成預定的外徑。
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的工藝，還包括一個形成槽的步驟，該槽用來將所述終級坯件分離為內(nèi)環(huán)坯件和外環(huán)坯件。
全文摘要
一種小型滾珠軸承的制造工藝，該工藝可以減少材料浪費而提高制造效率。該工藝包括通過切割出一級坯件、鍛造一級坯件獲得終級坯件、分離終級坯件形成外、內(nèi)環(huán)坯件而獲得內(nèi)環(huán)坯件和外環(huán)坯件，其中，外環(huán)坯件的外徑至多為13mm，通過剪切進行一級坯件的切割。
文檔編號B21K1/02GK1443948SQ03107560
公開日2003年9月24日 申請日期2003年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月21日
發(fā)明者小源陸朗 申請人:美蓓亞株式會社