[发明专利]一种圆锥滚子轴承内圈冷轧成形方法

说明书

本发明公开了一种圆锥滚子轴承内圈冷轧成形方法，包括以下步骤：S1、将环坯沿高度方向依次分为平滑连接的环坯小圆柱体、环坯小圆台体、环坯大圆台体和环坯大圆柱体；S2、轧制孔型由驱动辊、芯辊和导向辊的工作面形成，驱动辊、芯辊和导向辊均设计为工字型结构，驱动辊和导向辊的工作面形状与内圈环件的外表面形状一致，芯辊的工作面形状与内圈环件的内表面形状一致，驱动辊、芯辊和导向辊上下两端的凸缘分别对环坯的两端面进行轴向约束，驱动辊做旋转运动，同时芯辊做径向进给运动，对环坯进行冷轧成形。本发明具有成形精度高、提升产品质量、材料利用率和加工效率的优点。

技术领域

本发明属于轴承制造技术领域，具体涉及一种圆锥滚子轴承内圈冷轧成形方法。

背景技术

圆锥滚子轴承作为可承受径、轴向联合载荷的一类典型滚动轴承，在汽车、轧机、矿山、冶金装备领域有着广泛的应用，尤其对于高速重载装备支承传动发挥着重要作用。轴承套圈(包括内圈和外圈)是轴承承载的基体，对轴承的服役性能和寿命有着决定性的影响，是轴承制造的核心。由于圆锥滚子轴承套圈形状复杂，工业生产中普遍采用热成形后切削加工的方式，其中热成形工艺主要为锻造挤压成形或者锻造挤压制坯后热轧成形。

传统的圆锥滚子轴承套圈热成形方式在技术经济性和成形质量方面存在一些显著问题：1、能耗高，烧损大，材料利用率低；2、成形精度低，切削量大，对金属流线的完整性破坏大；3、晶粒组织较为粗大。热成形工艺问题不仅影响了轴承套圈生产效率和成本，而且损害了其机械性能，也影响了轴承服役性能，尤其对于需要在高速、重载、冲击等恶劣工况下长寿命服役的高品质圆锥滚子轴承，现有的热成形工艺已然无法满足需求。

冷轧环(简称冷轧)作为一种先进的精密塑性成形技术，不仅节能、节材、高效，而且通过室温精密成形获得完整致密的金属流线和细匀的晶粒组织，能够显著强化力学性能和疲劳性能，在轴承套圈工业生产中已经广泛应用，是替代热成形成为高性能轴承套圈的主流制造技术。由于轴承钢室温塑性低、冷成形性差，轴承套圈冷轧成形的截面形状较为简单，一般为矩形截面和对称异形截面。然而，圆锥滚子轴承套圈具有非对称突变截面几何特点，冷轧成形难度大，对工艺设计规划提出了很高要求，极易因设计规划不合理而产生轧制过程失稳翘曲、截面成形不完整等缺陷，因此只能简化形状轧制成形再切削加工，不仅耗材耗时，而且无法获得完整合理分布的金属流线，制约了冷轧技术经济效果和产品质量，以圆锥滚子轴承套圈为代表的非对称截面轴承套圈精密冷轧成形技术也是当前高性能轴承制造业迫切需要攻克解决的关键技术。

发明内容

本发明的目的在于提供一种圆锥滚子轴承内圈冷轧成形方法，它通过精确设计冷轧环坯和孔型、合理规划轧制过程，实现非对称内锥形截面形状精密成形，获得高精度和完整致密金属流线，提高产品制造技术经济性和质量性能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种圆锥滚子轴承内圈冷轧成形方法，内圈环件包括环件圆台体以及位于环件圆台体小径端的小挡圈和位于环件圆台体大径端的大挡圈，内圈环件内设有环件圆柱形孔，包括以下步骤：

S1、环坯设计：将环坯沿高度方向依次分为平滑连接的环坯小圆柱体、环坯小圆台体、环坯大圆台体和环坯大圆柱体，环坯小圆柱体的高度略小于小挡圈的高度，环坯大圆柱体的高度略小于大挡圈的高度，环坯小圆台体和环坯大圆台体的高度之和等于环件圆台体的高度，基于体积不变原理，根据内圈环件的各尺寸设计环坯的各尺寸；

S2、冷轧成形：轧制孔型采用半闭式孔型结构，驱动辊、芯辊和导向辊均设计为工字型结构，驱动辊和导向辊的工作面形状与内圈环件的外表面形状一致，芯辊的工作面形状与内圈环件的内表面形状一致，将环坯放入驱动辊与芯辊之间，并通过导向辊进行导向，驱动辊、芯辊和导向辊上下两端的凸缘分别对环坯的两端面进行轴向约束，驱动辊做旋转运动，同时芯辊做径向进给运动，对环坯进行冷轧成形，得到内圈环件。

按上述技术方案，步骤S1中，环坯尺寸设计具体包括以下步骤：