专利名称：一种轴承滚道的凸度修型方法
技术领域：
本发明涉及轴承滚道的加工技术，具体地说是一种轴承滚道的凸度修型方法。
技术背景
在轴承加工中，尤其是对轴承滚道的凸度修型，现有技术很难实现修型，如修型均 采用车加工-热处理-磨加工-精研修型(磨床研磨)四个不同的工艺过程，由于轴承 的精度主要体现在滚道上，特别是滚道的表面的形状精度，是衡量轴承精度和质量的重要 标准。现有技术中的加工制造过程，制得的产品中，尤其是中大型轴承滚道表面一般为直 线面，难以形成对数曲线面，远不能满足特种轴承的使用。原因在于无法对轴承滚道面进 行准确的修型，如采用油石超精研技术，必须采用专用超精研设备来保证，该设备适应尺寸 段范围有限，目前最大尺寸的超精研设备加工直径^p800mm，而且造价昂贵。专利公告 号CN2747225Y，公开了一种超声波加工装置，该装置可用于金属表面的加工。专利公开号 CN101502881A，公开了一种数控车床的装置，该装置通过设置一个能实现超声波加工的刀 架，刀架由若干个传动机构将其设置在一定的位置上，可实现数控车床的对接，由于该技术 结构复杂，加工范围有局限性，只能对一般的金属表面加工，还无法实现对轴承滚道面的加 工。如果将现有的技术设备和加工工艺进行改进，将超声波技术和数控技术结合，并应用在 滚道的修型工序，不仅提高了轴承滚道加工的精度和质量，还能实现滚道的凸度修型，且加 工的应用范围更宽，甚至可以达到(p6000mm以上。发明内容
本发明的目的，旨在解决轴承滚道面凸度修型的难题，通过凸度修型将轴承滚道 面由直线滚道修型为呈凸度的对数曲线形状，并将滚道面凸度的粗糙度值提高3个等级以 上，粗糙度Ra值可达到0.2 μπι，甚至达到RaO. Iym以下；在加工表面产生压应力，同时表 面显微硬度提高20%以上，提高凸度滚道表面的耐磨性及耐蚀性，提高生产效率。
本发明为实现发明目的，采用的技术方案是一种轴承滚道的凸度修型方法，将事 先制成的轴承体用车床加工出所需的滚道面，在820-880°C的条件下进行热处理，将热处理 好的轴承体，置于超声波控制柜上，利用高硬度刀具先行精车轴承滚道面，即以车代磨，同 时对精车后的轴承滚道面采用修型装置对其表面进行至少一次的修型，即精车和修型同时 进行；其修型的技术方案是在数控车床上设置一个机床横梁，机床横梁的一端设有精车 装置，精车装置由精车刀架、车刀及精车刀架传动控制机构组成，在机床横梁的另一端设有 修型装置，修型装置由修型刀架、修型刀架传动控制机构、换能器、振动工具头、压紧装置及 超声波控制柜组成。工作时，数控车床开启，设置在数控车床一端的精车刀架带动车刀对轴 承滚道进行精车，当轴承滚道面精车至1/2时，数控车床另一端的修型刀架上的修型装置 在压紧装置的作用力下压向已精车后的轴承滚道面，压紧量用压力表计量为5-7公斤，振 动工具头以每秒3万次的频率锤击轴承滚道面，即振动工具头的锤击频率> 30KHz，车床 工件线速度80 110m/min，振动工具头走刀量0. 1 0. 25mm/r。
具体的说，本发明一种轴承滚道面的修型方法采用的超声波数控装置，包括数控 车床，在数控车床上设有一个机床横梁，机床横梁的一端设有精车装置，精车装置由精车刀 架、车刀及精车刀架传动控制机构组成；在机床横梁的另一端设有修型装置，修型装置由修 型刀架、修型刀架传动控制机构、换能器、振动工具头、压紧装置及超声波控制柜组成；换能 器设置在修型刀架上，振动工具头设置在换能器上，在换能器上还设有压力表，在换能器上 设有两条连线，分别与超声波控制柜连接，在修型刀架与换能器的连接架上设有压紧装置， 压紧装置上设有能推动换能器和振动工具头向轴承滚道面施压的油缸，油缸通过导管与油 压装置连接。
超声波控制柜通过连线与数控车床的控制系统连接。超声波控制柜和换能器采用 现有技术。
油压装置通过连线与数控车床的控制系统连接。油压装置和数控车床的控制系统 采用现有技术。
本发明一种轴承滚道的凸度修型方法，采用上述技术方案和设备，其加工方法的 具体步骤如下
步骤一、将事先制成的轴承体用车床加工出所需的滚道面；
步骤二、将形成滚道的轴承体，在820-880°C的条件下进行热处理，热处理按照常 规工艺进行；
步骤三、将热处理好的轴承体，设置于具有精车装置和修型装置的超声波控制柜 上，设定技术参数工件线速度80 llOm/min，精车装置的走刀量和振动工具头的走刀量 为0. 1 0. 25mm/r,设定滚道的修型量是10 μ m-30 μ m ；
步骤四、启动超声波数控装置，设置在数控车床一端的精车刀架带动车刀对轴承 滚道先行精车，当轴承滚道面精车至1/2时，数控车床另一端的修型刀架上的修型装置 在压紧装置的作用力下压向已精车后的轴承滚道面，压紧量用压力表计量为5-7公斤， 振动工具头呈对数曲线以每秒大于3万次的频率对轴承滚道面进行锤击，即锤击频率 ^ 30KHz，数控程序编制是在直滚道加工过程中，设置X轴和Y轴参数值，使振动工具头在加 工直滚道时走出大弧度的轨迹，滚道面形成两端低、中间高的凸度形状，精车刀架上的车刀 完成全部滚道面的精车后，精车刀架自动升起，修型刀架上的振动工具头继续锤击轴承滚 道面，当振动工具头锤击完成全部的轴承滚道面后，直线滚道呈凸度的对数曲线滚道，滚道 凸度修型量0. OlO 0. 030mm ；修型刀架升起，轴承滚道的修型工序完成，制得产品。
本发明，修型过程的工作原理是将轴承体采用车加工、热处理后，再用超声波加 工装置对轴承滚道的表面进行精车和修型，该修型方法替代了传统的研磨工艺。将车加工 和热处理过的轴承体，采用超声波数控装置同时对轴承滚道面进行精车和修型，也可以说 是边精车边修型。修型的原理是数控车床(CNC)上的超声波换能器接收到声波信号后， 转换为一种动能，该动能传导于振动工具头上，由于振动工具头的前端与轴承滚道相对，由 电转变为振动能量，换能器推动振动工具头以每秒钟3万次以上的频率振动，振动工具头 以高频的振动锤击轴承滚道所修型的表面，使得轴承滚道面的表层金属组织产生微量的塑 性变形，工件表面的波纹度愈加趋向平整，从而由直线滚道形成对数曲线的表面质量，该技 术是以油剂为媒介在金属表面成放射状传播的一种量子，其作用是使金属材料原子的电子 层吸收该量子，电子层活动更加活跃，从而造成原子核与电子层结合力相对变小，原子与原子的结合力变小，金属材料在该量子的作用下塑性发生变化，延展性提高。另外再加频率为 30KHz的高频率振动，当振动传感器检测到振幅3-5微米的高频振动时，即该状态为最佳工 作状态，换能器和振动控制柜都处于最佳工作状态，可以使工件达到理想的粗糙度值和修 型的量度，同时滚道表面的显微硬度较加工前提高20%以上，滚道的粗糙度比一般研磨出 的粗糙度提高3级以上，粗糙度Ra值可达0. 2 μ m，甚至达到RaO. 1 μ m以下，而且加工效率 较传统研磨工艺提高50 %以上。
该技术也可以延伸应用于齿加工过程中的齿面粗糙度修型方面，可以将插齿或铣 齿无法保证的粗糙度从Ra3. 2 μ m提升到RaO. 8 μ m以上。实施时可将超声波修型头装置在 相应的数控齿加工设备上面，按照齿加工的程式将齿形表面的粗糙度得到改善。
直滚道轴承零件的滚道部分在设计中利用赫兹理论，采用最优化的结构设计， 在承载滚道和滚子都进行了修型，滚道和滚子都具有凸度，一般为10μπι-30μπι之间，这 将有效减少了承载部位的边角应力集中效应，使接触应力更均勻，从而使承载能力增加 5% -10%，工作寿命延长。
在加工制造过程中，采用先进的制造工艺，利用高精度数控CNC设备，在滚道感应 淬火硬车后，以先进的滚道超声波修型技术代替磨加工，进行滚道修型加工，保证设计滚道 面的修型要求。既改善了滚道表面的粗糙度，达到RaO. 2 μ m,甚至达到RaO. 1 μ m以下，同时 又使表面组织致密性得到提高，形成压应力层，进一步提高了滚道的耐磨性和轴承疲劳寿 命。此工艺可缩短生产周期，降低成本，显著提高加工质量。
本发明所述的轴承滚道面的修型方法，在修型中还可以采用百分表计量振动工具 头与滚道表面的压紧量，工序步骤如下
步骤一、将事先制成的轴承体用车床加工出所需的滚道面；
步骤二、将形成滚道的轴承体，在820-880°C的条件下进行热处理，热处理按照常 规工艺进行；
步骤三、将热处理好的轴承体，设置于具有精车装置和修型装置的数控车床上，设 定技术参数，工件线速度80 llOm/min，精车装置的走刀量和/或振动工具头的走刀量为 0. 1 0. 25mm/r,滚道的修型量 10 μ m-30 μ m ；
步骤四、开启超声波数控装置，设置在数控车床一端的精车刀架带动车刀对轴 承滚道先行精车，当轴承滚道面精车至1/2时，数控车床另一端的修型刀架上的修型装 置在压紧装置的作用力下压向已精车后的轴承滚道面，压紧量采用百分表计量为18-22 丝，振动工具头呈对数曲线对轴承滚道面进行超高频率的锤击，振动工具头的锤击频率 ^ 30KHz，精车刀架上的车刀完成全部的滚道面后，精车刀架自动升起，修型刀架上的振动 工具头继续锤击轴承滚道面，当振动工具头锤击完成全部的轴承滚道面后，轴承滚道由直 线滚道修整为对数曲线滚道，数控车床的修型刀架自动升起，轴承滚道的修型工序完成，制 得广品。
本发明的有益效果是
1、在轴承关键的工序滚道中，其加工工序采用超声波修型技术，利用超声波加工 装置与数控CNC设备结合，通过超声波修型振动工具头在CNC设备的应用，实现滚道的修型 加工，由一般的直线滚道修整为凸度的对数曲线滚道。
2、在保证零件原始精度无变化的前提下，进一步将滚道粗糙度提升3级以上，可以达到RaO. 2 μ m,甚至达到RaO. 1 μ m以下，由于采用数控CNC设备在热处理后直接进行精 车加工后修型，使得产品加工效率比传统的磨削、滚道超精研加工提高50%以上。
3、采用该技术可以使滚道表层的金属组织更加致密，同时使滚道表面的显微硬度 提高20%以上，提高了滚道的接触疲劳性能。同时采用该加工技术，结合滚道修型结构的设 计，通过CNC设备的参数调整，可以很方便的实现滚道所需要的形状和粗糙度要求，从而提 高了其承载能力10%以上，轴承寿命提高30%以上。
图1是本发明修型装置的结构示意图2是本发明凸度修型后的轴承滚道的效果图3是传统车、磨工艺加工出的直线滚道的效果示意图。
图中标记1、机床回转工作台，2、轴承套圈，3、超声波控制柜，4、连线，5、连线，6、 振动工具头，7、换能器，8、压紧装置，9、修型刀架，10、机床横梁，11、精车刀架，12、压力表， 13、车刀，14、精车刀架传动控制机构，15、修型刀架传动控制机构，16、数控车床，17、凸度修 型的第二推力滚道面，18、凸度修型的第一推力滚道面，19、对数曲线，20、直线滚道的第二 推力滚道面，21、直线滚道的第一推力滚道面，22、直线滚道。
具体实施方式
一种轴承滚道面的凸度修型方法，将事先制成的轴承体用车床加工出所需的滚道 面，在820-880°C的条件下进行热处理，将热处理好的轴承体，置于数控车床上，利用高硬度 刀具进行精车轴承滚道面的同时对精车后的轴承滚道面进行至少一次的修型，即精车和修 型同时进行，其修型的技术方案是在数控车床上设置一个机床横梁，机床横梁的一端设有 精车装置，精车装置由精车刀架、车刀及精车刀架传动控制机构组成，在机床横梁的另一端 设有修型装置，修型装置由修型刀架、修型刀架传动控制机构、换能器、振动工具头、压紧装 置及超声波控制柜组成。工作时，超声波数控装置开启，设置在数控车床一端的精车刀架带 动车刀对轴承滚道进行精车，当轴承滚道面精车至1/2时，数控车床另一端的修型刀架上 的修型装置在压紧装置的作用力下压向已精车后的轴承滚道面，压紧量用压力表计量为 5-7公斤，振动工具头呈对数曲线对轴承滚道面进行超高频率的锤击，振动工具头的锤击频 率彡30KHz，车床参数设定工件线速度80 110m/min,振动工具头走刀量0. 1 0. 25mm/ r,滚道的修型量10 μ m-30 μ m。
由图1可知，本发明一种轴承滚道面的凸度修型方法采用的超声波数控装置，包 括数控车床16，在数控车床上设有一个机床横梁10，机床横梁10的一端设有精车装置，精 车装置由精车刀架11、车刀13及精车刀架传动控制机构14组成，在机床横梁10的另一端 设有修型装置，修型装置由修型刀架9、修型刀架传动控制机构15、换能器7、振动工具头6、 压紧装置8及超声波控制柜3组成，换能器7设置在修型刀架9上，振动工具头6设置在换 能器7上，在换能器7上还设有压力表12，在换能器7上还设有两条连线4、5分别与超声波 控制柜3连接，在修型刀架9与换能器7之间的连接架上还设有压紧装置8，压紧装置8上 设有能推动换能器7和振动工具头6向轴承滚道面施压的油缸，油缸通过导管与油压装置 连接。
超声波控制柜3通过连线与数控车床16的控制系统连接。超声波控制柜3和换 能器7采用现有技术。
油压装置通过连线与数控车床16的控制系统连接。油压装置和数控车床的控制 系统采用有技术。
本发明一种轴承滚道面的凸度修型方法，采用上述所述的技术方案和设备，具体 步骤如下
步骤一、将事先制成的轴承体用车床加工出所需的滚道面；
步骤二、将形成滚道的轴承体，在820-880°C的条件下进行热处理，热处理按照常 规工艺进行；
步骤三、将热处理好的轴承体，设置于具有精车装置和修型装置的超声波数控柜 上，设定工件线速度80 llOm/min，精车装置的走刀量和振动工具头的走刀量为0. 1 0. 25mm/r,设定滚道的凸度修型量是10 μ m-30 μ m ；
步骤四、开启超声波数控装置，设置在数控车床一端的精车刀架带动车刀对轴承 滚道先行精车，当轴承滚道面精车至1/2时，数控车床另一端的修型刀架上的修型装置在 压紧装置的作用力下压向已精车后的轴承滚道面，压紧量用压力表计量为5-7公斤，振动 工具头呈对数曲线对轴承滚道面进行超高频率的锤击，振动工具头的锤击频率》30KHz, 即修型加工时振动工具头的打击频率在每秒钟3万次以上，设置X轴和Y轴的加工程序 值，振动工具头执行程序走出大弧度轨迹，使滚道锤击面的两侧与中间部位形成0.01 0. 03mm的高度差，实现滚道凸度修型，达到直滚道超光整凸度修型加工的目的；精车刀架 上的车刀完成全部的滚道面后，精车刀架自动升起，修型刀架上的振动工具头继续锤击轴 承滚道面，当振动工具头锤击完成全部轴承滚道面的凸度修型后，直线滚道呈凸度的对数 曲线滚道，数控车床的修型刀架自动升起，轴承滚道的修型工序完成，制得产品。
实施例1
一种轴承滚道的凸度修型方法，将事先制成的轴承体用车床加工出所需的滚道面 后，再行热处理，将形成滚道面并经热处理好的轴承体设置于超声波控制柜上，在进行精车 滚道面的同时对其表面进行至少一次的凸度修型，步骤如下
步骤一、将事先制成的轴承体用车床加工出所需的滚道面；
步骤二、将形成滚道的轴承体，在820°C的条件下进行热处理；
步骤三、将热处理好的轴承体，设置于具有精车装置和修型装置的超声波控制柜 上，设定工件线速度80 llOm/min，精车装置的走刀量和振动工具头的走刀量为0. 1 0. 25mm/r,设定滚道凸度修型量10 μ m-30 μ m ；
步骤四、开启超声波数控装置，设置在数控车床一端的精车刀架带动车刀对轴承 滚道先行精车，当轴承滚道面精车至1/2时，数控车床另一端的修型刀架上的修型装置在 压紧装置的作用力下压向已精车后的轴承滚道面，压紧量用压力表计量为5公斤，振动工 具头呈对数曲线对轴承滚道面进行超高频率的锤击，振动工具头的锤击频率30KHz，设置 X轴和Y轴的加工程序值，振动工具头执行程序走出大弧度轨迹，使滚道锤击面的两侧与中 间部位形成0. Ol 0. 03mm的高度差，精车刀架上的车刀完成全部滚道面的精车后，精车刀 架自动升起，修型刀架上的振动工具头继续锤击轴承滚道面，当振动工具头锤击完成全部 轴承滚道面的凸度修型后，直线滚道呈凸度的对数曲线滚道，数控车床的修型刀架升起，制7得广品。
实施例2
一种轴承滚道的凸度修型方法，步骤如下
步骤一、将事先制成的轴承体用车床加工出所需的滚道面；
步骤二、将形成滚道的轴承体，在830°C的条件下进行热处理；
步骤三、将热处理好的轴承体，设置于具有精车装置和修型装置的超声波控制柜 上，设定工件线速度80 llOm/min，精车装置的走刀量和振动工具头的走刀量为0. 1 0. 25mm/r,设定滚道的凸度修型量10 μ m-30 μ m ；
步骤四、开启超声波数控装置，设置在数控车床一端的精车刀架带动车刀对轴承 滚道先行精车，当轴承滚道面精车至1/2时，数控车床另一端的修型刀架上的修型装置在 压紧装置的作用力下压向已精车后的轴承滚道面，压紧量用压力表计量为6公斤，振动工 具头呈对数曲线对轴承滚道面进行超高频率的锤击，锤击频率31KHz，即锤击频率每秒 钟3. 1万次，设置X轴和Y轴的加工程序值，振动工具头执行程序走出大弧度轨迹，使滚道 锤击面的两侧与中间部位形成0. 01 0. 03mm的高度差，精车刀架上的车刀完成全部滚道 面的精车后，精车刀架自动升起，修型刀架上的振动工具头继续锤击轴承滚道面，当振动工 具头锤击完成全部轴承滚道面的凸度修型后，直线滚道呈凸度的对数曲线滚道，修型刀架 升起，轴承滚道的凸度修型工序完成，制得产品。
实施例3
一种轴承滚道的凸度修型方法，步骤如下
步骤一、将事先制成的轴承体用车床加工出所需的滚道面；
步骤二、将形成滚道的轴承体，在840°C的条件下进行热处理；
步骤三、将热处理好的轴承体，设置于具有精车装置和修型装置的超声波控制柜 上，设定工件线速度80 llOm/min，精车装置的走刀量和振动工具头的走刀量为0. 1 0. 25mm/r,设定滚道凸度修型量10 μ m-30 μ m ；
步骤四、开启超声波数控装置，设置在数控车床一端的精车刀架带动车刀对轴承 滚道先行精车，当轴承滚道面精车至1/2时，数控车床另一端的修型刀架上的修型装置在 压紧装置的作用力下压向已精车后的轴承滚道面，压紧量用压力表计量为7公斤，振动工 具头呈对数曲线对轴承滚道面进行超高频率的锤击，锤击频率32KHz，即每秒钟锤击3. 2 万次，设置X轴和Y轴的加工程序值，振动工具头执行程序走出大弧度轨迹，使滚道锤击面 的两侧与中间部位形成0. 01 0. 03mm的高度差，精车刀架上的车刀完成全部滚道面的精 车后，精车刀架自动升起，修型刀架上的振动工具头继续锤击轴承滚道面，当振动工具头锤 击完成全部轴承滚道面的凸度修型后，直线滚道呈凸度的对数曲线滚道，数控车床的修型 刀架升起，轴承滚道的修型工序完成，制得产品。
实施例4
一种轴承滚道的凸度修型方法，步骤如下
步骤一、将事先制成的轴承体用车床加工出所需的滚道面；
步骤二、将形成滚道的轴承体，在870°C的条件下进行热处理；
步骤三、将热处理好的轴承体，设置于具有精车装置和修型装置的超声波控制柜 上，设定工件线速度80 llOm/min，精车装置的走刀量和振动工具头的走刀量为0. 1 0. 25mm/r,设定滚道的凸度修型量是10 μ m-30 μ m ；
步骤四、开启超声波数控装置，设置在数控车床一端的精车刀架带动车刀对轴承 滚道先行精车，当轴承滚道面精车至1/2时，数控车床另一端的修型刀架上的修型装置在 压紧装置的作用力下压向已精车后的轴承滚道面，压紧量用压力表计量为7公斤，振动工 具头呈对数曲线对轴承滚道面进行超高频率的锤击，锤击频率32KHz，即每秒钟锤击3. 2 万次，设置X轴和Y轴的加工程序值，振动工具头执行程序走出大弧度轨迹，使滚道锤击面 的两侧与中间部位形成0. 01 0. 03mm的高度差，精车刀架上的车刀完成全部滚道面的精 车后，精车刀架自动升起，修型刀架上的振动工具头继续锤击轴承滚道面，当振动工具头锤 击完成全部轴承滚道面的凸度修型后，直线滚道呈凸度的对数曲线，修型刀架升起，轴承滚 道的修型工序完成，制得产品。
实施例5
一种轴承滚道的凸度修型方法，步骤如下
步骤一、将事先制成的轴承体用车床加工出所需的滚道面；
步骤二、将形成滚道的轴承体，在870°C的条件下进行热处理；
步骤三、将热处理好的轴承体，设置于具有精车装置和修型装置的超声波控制柜 上，设定工件线速度80 llOm/min，精车装置的走刀量和振动工具头的走刀量为0. 1 0. 25mm/r,设定滚道凸度修型量是10 μ m-30 μ m ；
步骤四、开启超声波数控装置，设置在数控车床一端的精车刀架带动车刀对轴承 滚道先行精车，当轴承滚道面精车至1/2时，数控车床另一端的修型刀架上的修型装置在 压紧装置的作用力下压向已精车后的轴承滚道面，压紧量用压力表计量为7公斤，振动工 具头呈对数曲线对轴承滚道面进行超高频率的冲击，冲击频率32KHz，即每秒钟冲击3. 2 万次，设置X轴和Y轴的加工程序值，振动工具头执行程序走出大弧度轨迹，使滚道冲击面 的两侧与中间部位形成0. 01 0. 03mm的高度差，精车刀架上的车刀完成全部滚道面的精 车后，精车刀架自动升起，修型刀架上的振动工具头继续冲击轴承滚道面，当振动工具头冲 击完成全部轴承滚道面的凸度修型后，直线滚道呈凸度的对数曲线，数控车床的修型刀架 升起，轴承滚道的修型工序完成，制得产品。
实施例6
一种轴承滚道的凸度修型方法，步骤如下
步骤一、将事先制成的轴承体加工出所需的滚道面；
步骤二、将形成滚道的轴承体，在850°C的条件下进行热处理；
步骤三、将热处理好的轴承体，设置于具有精车装置和修型装置的超声波控制柜 上，设定工件线速度80 llOm/min，精车装置的走刀量和振动工具头的走刀量为0. 1 0. 25mm/r,设定滚道凸度修型量是10 μ m-30 μ m ；
步骤四、开启超声波数控装置，设置在数控车床一端的精车刀架带动车刀对轴承 滚道先行精车，当轴承滚道面精车至1/2时，数控车床另一端的修型刀架上的修型装置在 压紧装置的作用力下压向已精车后的轴承滚道面，压紧量采用百分表计量为18丝，振动 工具头呈对数曲线对轴承滚道面进行超高频率的锤击，锤击频率30KHz，即每秒钟锤击3 万次，设置X轴和Y轴的加工程序值，振动工具头执行程序走出大弧度轨迹，使滚道锤击面 的两侧与中间部位形成0. 01 0. 03mm的高度差，精车刀架上的车刀完成全部滚道面的精车后，精车刀架自动升起，修型刀架上的振动工具头继续锤击轴承滚道面，当振动工具头锤 击完成全部轴承滚道面的凸度修型后，直线滚道呈凸度的对数曲线，数控车床的修型刀架 升起，轴承滚道的修型工序完成，制得产品。
实施例7
一种轴承滚道的凸度修型方法，步骤如下
步骤一、将事先制成的轴承体加工出所需的滚道面；
步骤二、将形成滚道的轴承体，在870°C的条件下进行热处理；
步骤三、将热处理好的轴承体，设置于具有精车装置和修型装置的超声波控制柜 上，设定工件线速度80 llOm/min，精车装置的走刀量和振动工具头的走刀量为0. 1 0. 25mm/r,设定滚道凸度修型量是10 μ m-30 μ m ；
步骤四、开启超声波数控装置，设置在数控车床一端的精车刀架带动车刀对轴承 滚道先行精车，当轴承滚道面精车至1/2时，数控车床另一端的修型刀架上的修型装置在 压紧装置的作用力下压向已精车后的轴承滚道面，压紧量采用百分表计量为20丝，振动 工具头对轴承滚道面进行超高频率的冲击，冲击频率31KHz，即每秒钟冲击3. 1万次，设 置X轴和Y轴的加工程序值，振动工具头执行程序走出大弧度轨迹，使滚道冲击面的两侧与 中间部位形成0. 01 0. 03mm的高度差，精车刀架上的车刀完成全部滚道面的精车后，精车 刀架自动升起，修型刀架上的振动工具头继续冲击轴承滚道面，当振动工具头冲击完成全 部轴承滚道面的凸度修型后，直线滚道呈凸度的对数曲线，数控车床的修型刀架升起，轴承 滚道的修型工序完成，制得产品。
实施例8
一种轴承滚道的凸度修型方法，步骤如下
步骤一、将事先制成的轴承体加工出所需的滚道面；
步骤二、将形成滚道的轴承体，在880°C的条件下进行热处理；
步骤三、将热处理好的轴承体，设置于具有精车装置和修型装置的超声波控制柜 上，设定工件线速度80 llOm/min，精车装置的走刀量和振动工具头的走刀量为0. 1 0. 25mm/r,设定滚道凸度修型量是10 μ m-30 μ m ；
步骤四、开启超声波数控装置，设置在数控车床一端的精车刀架带动车刀对轴承 滚道先行精车，当轴承滚道面精车至1/2时，数控车床另一端的修型刀架上的修型装置在 压紧装置的作用力下压向已精车后的轴承滚道面，压紧量采用百分表计量为22丝，振动 工具头对轴承滚道面进行超高频率的锤击，锤击频率32KHz，即每秒钟锤击3. 2万次，设 置X轴和Y轴的加工程序值，振动工具头执行程序走出大弧度轨迹，使滚道锤击面的两侧与 中间部位形成0.01 0. 03mm的高度差，精车刀架上的车刀完成全部滚道面的精车后，精车 刀架自动升起，修型刀架上的振动工具头继续锤击轴承滚道面，当振动工具头锤击完成全 部轴承滚道面的凸度修型后，直线滚道呈凸度的对数曲线，数控车床的修型刀架升起，轴承 滚道的修型工序完成，制得产品。
由图3可知，图3是传统车、磨工艺加工出的直线滚道的效果示意图；经传统的加 工工艺车、磨出的轴承滚道为一条直线，无法实现凸度的修型和工艺要求，滚道质量效果很差。
由图2可知，图2是本发明凸度修型后的轴承滚道的效果图；采用本发明的工艺方法，经凸度精整后的轴承滚道面呈凸度的对数曲线，实现了轴承滚道的硬力变化，满足了生 产工艺要求，质量提高，使用寿命延长。
本发明适应于圆柱滚子轴承的外圈和内圈、双列圆锥滚子轴承的内外圈、四列圆 锥滚子轴承的内外圈、推力调心滚子轴承圈和座、推力球形轴承的轴圈和座圈及满装圆柱 滚子轴承的内外圈的滚道面的凸度修型，三排滚子式轴承滚道面的加工、四点接触球型转 盘轴承、双排异径球型转盘轴承、球-滚子组合型转盘轴承、交叉滚子型转盘轴承、关节轴 承等轴承滚道面的加工。
权利要求
1.一种轴承滚道的凸度修型方法，其特征在于采用超声波控制柜对轴承滚道的修型 面以每秒大于3万次的超高频率锤击，锤击后的轴承滚道面由直线滚道修型为呈凸度的对 数曲线，步骤如下步骤一、将事先制成的轴承体加工出所需的滚道面；步骤二、将形成滚道的轴承体，在820-880°C的条件下进行热处理；步骤三、将热处理好的轴承体，设置于具有精车装置和修型装置的超声波控制柜上，设 定工件线速度80-110m/min，精车装置的走刀量和修型装置的走刀量为0. 1-0. 25mm/r，设 定滚道凸度修型量为10 μ m-30 μ m ；步骤四、开启超声波数控装置，设置在数控车床一端的精车刀架带动车刀对轴承滚 道先行精车，当轴承滚道面精车至1/2时，数控车床另一端的修型刀架上的修型装置在压 紧装置的作用力下压向已精车后的轴承滚道面，压紧量用压力表计量为5-7公斤，振动 工具头呈对数曲线对轴承滚道面进行超高频率的锤击，锤击频率^ 30KHz,精车刀架上 的车刀完成全部滚道面的精车后，精车刀架自动升起，修型刀架上的振动工具头继续锤击 轴承滚道面，当振动工具头锤击完成全部轴承滚道面的凸度修型后，直线滚道面呈凸度的 对数曲线，数控车床的修型刀架升起，轴承滚道的凸度修型工序完成，滚道凸度修型量为 0. 010-0. 030mm，制得产品。
2.根据权利要求1所述的轴承滚道的凸度修型方法采用的超声波数控装置，包括数控 车床(16)，其特征在于在数控车床(16)上设有一个机床横梁(10)，机床横梁(10)的一端 设有精车装置，在机床横梁(10)的另一端设有修型装置。
3.根据权利要求2所述的轴承滚道的凸度修型方法采用的超声波数控装置，其特征在 于所述的修型装置，由修型刀架(9)、修型刀架传动控制机构(15)、换能器(7)、振动工具 头(6)、压紧装置(8)及超声波控制柜C3)组成，换能器(7)设置在修型刀架(9)上，振动工 具头(6)设置在换能器(7)上，在换能器(7)上还设有压力表(12)，在换能器(7)上设有两 条连线G)、(5)分别与超声波控制柜C3)连接，在修型刀架(9)与换能器(7)之间的连接 架上还设有压紧装置(8)，压紧装置(8)上设有能推动换能器(7)和振动工具头(6)向轴承 滚道面施压的油缸，油缸通过导管与油压装置连接。
4.根据权利要求2所述的轴承滚道的凸度修型方法采用的超声波数控装置，其特征在 于所述的精车装置，由精车刀架(11)、车刀(1 和精车刀架传动控制机构(14)组成。
5.根据权利要求3所述的轴承滚道的凸度修型方法采用的超声波数控装置，其特征在 于所述的超声波控制柜(3)通过连接线与数控车床(16)的控制系统连接。
6.根据权利要求3所述的轴承滚道的凸度修型方法采用的超声波数控装置，其特征在 于所述的油压装置通过连接线与数控车床(16)的控制系统连接。
全文摘要
一种轴承滚道的凸度修型方法，涉及轴承滚道的加工技术，采用超声波数控装置对轴承滚道面以≥30KHz超高频率锤击的工艺进行，修型后的轴承滚道面由直线滚道呈凸度的对数曲线，方法先加工出所需的滚道面，在820-880℃的条件下进行热处理，后将轴承体设置于超声波数控装置上，先行精车，当轴承滚道面精车至1/2时，修型装置的振动工具头对轴承滚道面进行超高频率的锤击。可实现精车和修型同时进行；滚道粗糙度提升三个等级以上，Ra值达到0.2μm，加工效率比传统的磨削加工提高50％以上；滚道表层的金属组织更加致密，滚道表面的显微硬度提高20％以上，提高了滚道的接触疲劳性能，提高承载能力10％以上，轴承寿命提高30％以上。
文档编号B23P17/00GK102029513SQ20101052656
公开日2011年4月27日 申请日期2010年10月19日 优先权日2010年9月28日
发明者梅建洛, 王迪 申请人:洛阳世必爱特种轴承有限公司