СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОЛЕЦ ПО КРАЙНЕЙ МЕРЕ ДВУХРЯДНЫХ ПОДШИПНИКОВ КАЧЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК B21H1/12 

Изобретение относится к обработке металлов давлением, а именно к раскатке колец, предназначенных для изготовления подшипников качения, и может быть использовано по прямому назначению при производстве подшипников.

Известен способ [1] изготовления колец подшипников качения, при котором используют кольцевую профильную заготовку повышенной объемной точности (отклонение по объему не более 3% от объема готового кольца), включающий предварительное вытачивание со снятием стружки заготовки прямоугольного сечения, затем холодную раскатку, причем закрытую, проводимую в матрице, при некотором несущественном увеличении диаметра наружной цилиндрической поверхности на 3 4% (т.е. по существу имеет место накатка профиля).

Результатом накатки профиля является получение совершенной макроструктуры металла в области дорожки качения, характеризующейся тем, что имеющиеся волокна металла огибают эквидистантно дорожку качения, не выходя торцами наружу в этой области, тем самым нагрузочные способности и долговечность колец резко возрастают по сравнению с кольцами, полученными точением (у которых на дорожку качения выходят торцы нарезанных волокон металла). Появляется возможность изготовления этим способом колец из низколегированных (по сравнению со специальными подшипниковыми) сталей при достижении той же нагрузочной способности и долговечности, что и у колец из высоколегированной специальной подшипниковой стали, но выполненной путем вытачивания.

Однако способ обладает узкими технологическими возможностями, ограниченными рамками изготовления колец радиальных шарикоподшипников.

Известен способ [2] изготовления колец подшипников качения, при котором используют кольцевую профильную заготовку повышенной объемной точности (отклонение по объему не более 3% от объема готового кольца), включающий предварительное изготовление заготовки с профилем поперечного сечения, являющимся близким к зеркальному отображению профиля поперечного сечения готового кольца, и формирование при раскатке, включающее заполнение ручья прокатного валка с профилем поперечного сечения, близким к зеркальному отображению профиля поперечного сечения указанной заготовки. Результатом изготовления кольца этим способом является получение совершенной макроструктуры металла в области дорожки качения, характеризующейся тем, что имеющиеся волокна металла огибают дорожку качения по кривым, близким к эквидистантным, к поверхности дорожки качения, не выходя своими торцами наружу в этой области, тем самым нагрузочные возможности и долговечность колец резко возрастают по сравнению с кольцами, полученными точением (у которых на дорожку качения выходят торцы перерезанных волокон металла).

Технологические возможности известного способа ограничены областью изготовления колец радиальных шариковых подшипников, а при прокатке колец радиально-упорных подшипников, как показали эксперименты, произведенные заявителем, не достигается важнейшего параметра одновременности заполнения профиля ручья и получения требуемых диаметральных размеров, а в противном случае, как это имеет место на практике, из-за различных величин сечений кольца, различном сопротивлении течению металла и различных степеней деформации участков происходит "убегание" или "отстаивание" одной поверхности от другой и получается в итоге или искажение формы кольца(cедловина, бочкообразность) при достижении необходимых диаметральных размеров, либо достижение правильной формы поперечного сечения кольца при размерах кольца, отличающихся от заданных.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей и обеспечение тем самым изготовления колец радиально-упорных подшипников.

В способе изготовления колец подшипников качения, включающем предварительное изготовление вытачиванием со снятием стружки полуфабриката с профилем поперечного сечения, являющимся близким к зеркальному отображению профиля поперечного сечения готового кольца и формирование полуфабриката при прокатке прокатными валками с профилем ручья, идентичным профилю поперечного сечения готового кольца, согласно изобретению полуфабрикат, предназначенный для изготовления наружного кольца радиально-упорного подшипника, выполняют с двумя радиальными выступами, наружным и внутренним, с объемом соответственно 75 78,5% и 17,5 20,5% от объема внутреннего выступа готового наружного кольца.

Наличие у кольцевой профильной заготовки двух выступов с указанными объемами позволяет при формировании прокатными валками одновременно достичь заданных диаметральных размеров и полного заполнения профиля ручья, тем самым решена задача расширения технологических возможностей.

На фиг. 1 представлен полуфабрикат кольца в момент начала его раскатки; на фиг. 2 полуфабрикат кольца в момент конца раскатки; на фиг.3 фотографии макроструктуры готового кольца, полученного предложенным способом.

Примеры осуществления способа представлены в таблице.

Изготавливали наружные кольца 1 радиально-упорного двухрядного подшипника качения тип 256907 с габаритами (номинал) готового (после прокатки) кольца Дх х В 65,5 х 52,9 х 37,5 мм.

Внутренний прокатный валок 2 и наружный прокатный валок 3 образуют ручей 4, при регламентированном сближении прокатных валков, имеющий профиль поперечного сечения, идентичный профилю поперечного сечения готового кольца 1.

Кольцевую профильную заготовку 5 выполняли из стали ШХ15Ш вытачиванием из трубы со снятием стружки и полученная таким образом заготовка имеет повышенную объемную точность (отклонение по объему не более 3% от объема готового кольца). Размеры кольцевой профильной заготовки 5 без учета выступов составляли (номинал) для всех примеров осуществления: ширина 37,54 мм, диаметр наружный 54,4 мм, диаметр внутренний 46,2 мм. Средний (среди примеров) размер диаметра по наружному радиальному выступу 6 составил 58,6 мм, средний (среди примеров) размер диаметра по внутреннему радиальному выступу 7 44,5 мм.

Кольцевую профильную заготовку выполняли согласно ряда примеров (см. таблицу) осуществления с различными объемами радиальных внутреннего 7 и наружного 6 выступов в отношении к объему внутреннего выступа 8 готового наружного кольца 1. Изменение объемов достигалось изменением размера диаметров выступов 6 и 7. При максимальном объеме наружного выступа 6 принимали минимальный объем внутреннего выступа 7 и наоборот, что обусловлено выдерживанием дополнительного соотношения величина суммарного объема выступов данной кольцевой профильной заготовки должна находиться в пределах 94 97% от объема внутреннего выступа готового наружного кольца.

Больший чем 97% суммарный объем выступов 6 и 7 приводит к резкому увеличению нагрузок на внутренний валок 2 и существенно сокращает срок его службы, меньший чем 94,5% суммарный объем выступов 6 и 7 приводит к корсетности наружного диаметра готового кольца.

Кольцевые заготовки выполняли по 20 шт. с различными объемами выступов
По результатам испытаний способа можно сделать вывод, что выход за нижний предел объема внутреннего выступа приводит к получению полного профиля, выход за верхний предел к бочкообразованию, выход за нижний предел объема наружного выступа к корсетности, выход за верхний предел к неполучению полного профиля.

Оптимальными являются объем выступа 7, равный 19,2% и объем выступа 6, равный 77,5% от объема выступа готового кольца.

Назначение: для изготовления подшипников качения. Существо изобретения: предварительно изготавливают кольцевые профильные заготовки вытачиванием со снятием стружки из полуфабриката с профилем поперечного сечения, являющимся близким к зеркальному отображению профиля поперечного сечения готового кольца. Далее прокаткой в прокатных валках с профилем ручья, идентичным профилю поперечного сечения готового кольца, получают готовые кольца. Кольцевые профильные заготовки выполняют с двумя радиальными выступами, наружным и внутренним, с объемами соответственно 75 - 78,5% и 17,5 - 20,5% от объема внутреннего выступа готового наружного кольца. 3 ил., 1 табл.

Способ изготовления колец по крайней мере двухрядных подшипников качения, включающий предварительное вытачивание кольцевой профильной заготовки с образованием кольцевого выступа в средней части наружной поверхности и последующее формирование готового кольца прокаткой в калиброванных прокатных валках, отличающийся тем, что предварительное вытачивание кольцевой профильной заготовки ведут с образованием дополнительного кольцевого выступа в средней части внутренней поверхности, при этом увязанные кольцевые выступы на наружной и внутренней поверхностях кольцевой профильной заготовки выполняют по объемам, равным соответственно 75 78,5% и 17,5 20,5% от объема внутреннего кольцевого выступа готового кольца.