專利名稱：整體式自潤滑關節軸承輥軋成形方法及輥軋設備的制作方法
技術領域：
本發明屬于軸承制造領域，特別涉及一種關節軸承的成形方法及設備。
背景技術：
目前，公知的自潤滑關節軸承按外圈的結構形式可分為單縫式、雙縫式、雙半式和整體式。粘附于外圈內球面上的自潤滑層是軸承的關鍵功能結構，其在制造中有無損傷，對軸承的性能起到決定性作用。單縫式自潤滑關節軸承在組裝時，將內圈直接壓入開縫的外圈內，該方法極易造成自潤滑層與內圈外表面損傷，在使用上，因開縫導致的受力不均，使軸承壽命與可靠性降低；雙縫式自潤滑關節軸承外圈與自潤滑層是剖分的，裝配結構相對復雜，使用中易導致受力不均勻；雙半式自潤滑關節軸承，由若干螺栓將兩個半外圈連接，結構復雜、裝配要求高，兩半外圈與自潤滑層表面也是非整體式結構，間隙不均勻、受力不均勻，并且此結構不適用于小型自潤滑關節軸承。以上結構形式的自潤滑關節軸承都存在受力不均勻與間隙不均勻的缺點。整體式自潤滑關節軸承，外圈與自潤滑層為整體結構，外圈與內圈結構簡單，間隙條件符合成品軸承要求，使用中可靠性高，但現有制造技術上，外圈是用鍛壓方法包絡成形在內圈上，首先將外圈坯料套在內圈外，然后壓制外圈，使得外圈內表面抱死內圈的外球面上，然后機加工外圈，再通過輥軋外圈，使得潤滑層與內圈外表面之間產生間隙，即自潤滑關節軸承游隙，在制造過程中，為形成外圈內球面與符合成品軸承要求的軸承游隙，自潤滑層需經受兩次非均勻的劇烈擠壓與變形，自潤滑層極易造成壓潰損傷，產品成品率不高、自潤滑層可靠性不高，鍛造壓力較大，精確控制成形較難，而輥軋成形具有成形力小、易于控制成形間隙的優點，因此，開發整體式自潤滑關節軸承制造中的無內圈作用輥軋成形技術具有重要的價值。

發明內容
本發明的目的是為了解決現有技術所存在的上述技術問題，針對整體式自潤滑關節軸承，提供一種在制造過程中外圈坯料內表面與內圈外球面間無壓力作用的整體式自潤滑關節軸承輥軋成形方法及輥軋設備。本發明的目的可通過下述技術方案來實現
一種包括軸承內圈、軸承外圈和粘附在軸承外圈內表面的自潤滑層的整體式自潤滑關節軸承，其特征是按要求，對外圈坯料進行車磨加工，將自潤滑層貼于外圈坯料內表面，將軸承內圈套裝在包含有上輥、左下輥和右下輥三個主動輥，以及一個浮動軸的輥軋設備的浮動軸上，并將軸承內圈置于粘附自潤滑層的外圈坯料中，調整浮動軸高度，使外圈坯料置于上輥、左下輥和右下輥三個軋輥中間，并與左下輥和右下輥相靠，調整上輥高度，當上輥與外圈坯料剛好接觸后，上輥、左下輥和右下輥圍繞自身中心軸線同時同向轉動，上輥向下做進給運動，左下輥和右下輥沿相互靠近的方向實現進給運動，依據輥軋的轉速與位置控制要求，精確控制上輥的向下移動位置和速度，以及左下輥和右下輥的相對間距與三輥分布，待上輥向下移動到達目標位置，外圈坯料內表面成內球面并形成符合成品軸承要求的軸承游隙時，上輥向上移動，然后停機，對輥軋過的外圈坯料端部和外表面進行車磨加工， 獲得符合成品要求的自潤滑關節軸承。所述外圈坯料為環形體，其寬度兩端有倒棱，倒棱尺寸為 1x45'-2x45°。在所述成形方法中，輥軋設備上輥的輥軋轉速-時間曲線與輥軋進給運動的位移-時間曲線按成形要求進行控制與調整，左下輥和右下輥的轉速-時間曲線與進給運動的位移-時間曲線由上輥的轉速-時間曲線與進給運動的位移-時間曲線相同。本發明的成形方法通過精確控制上輥輥型素線與下輥輥型素線形狀和尺寸、輥軋工藝參數及外圈坯料形狀和尺寸，在外圈坯料成形的同時，實現外圈坯料與軸承內圈之間的裝配過程，在粘附有自潤滑層的軸承外圈與軸承內圈之間形成滿足成品要求的間隙，在輥軋過程中，外圈坯料與軸承內圈之間無抱死擠壓作用，不會對自潤滑層造成損傷，該輥軋成形工藝是在輥軋設備上實現的。所述輥軋設備包括上輥、左下輥和右下輥三個主動輥，以及一個浮動軸，其特征是三個輥子的中心軸線相互平行，從輥子端面看，三個輥子中心軸線成等腰三角形分布， 上輥位于頂端，左下輥和右下輥分別水平分布于底端，同時，從垂直上輥中心軸線方向看， 三個輥子都對稱于同一個面；浮動軸軸線可在豎直方向上運動。上輥輥型素線形狀為一圓弧，左下輥和右下輥具有相同輥型素線，其輥型素線形狀為一矩形凹槽。本發明與現有技術相比具有以下優點本發明解決了現有整體式自潤滑關節軸承外圈成形及裝配對自潤滑層影響的問題，在軸承外圈輥軋成形及裝配中，成形力小，成形過程易于控制，軸承外圈與軸承內圈間無抱死與擠壓作用，在輥軋過程中，不會對自潤滑層造成損傷，并形成符合成品軸承要求的游隙，所制造的軸承具有使用壽命長、可靠性高的特點，同時，在生產過程中，該制造方法使軸承成品率得到大幅提高。


圖1為本發明的輥軋設備示意圖； 圖2為圖IWA--A向剖視圖3為圖2中上輥輥型的放大圖； 圖4為本發明的軸承外圈形狀變化示意圖； 圖5為上棍位移-時間曲線； 圖6為上棍轉速-時間曲線。圖中1、上輥，2、上輥軸，3、外圈坯料，4、自潤滑層，5、軸承內圈，6、左下輥，7、左下輥軸，8、右下輥，9、右下輥軸，10、上輥輥型素線，11、浮動軸，12、下輥輥型素線，13、軸承外圈。
具體實施例方式在圖1、2、3所示的整體式自潤滑關節軸承輥軋成形輥軋設備示意圖中，上輥1、左下輥6和右下輥8三個主動輥分別置于上輥軸2、左下輥軸7和右下輥軸9中，浮動軸11位于上述三個輥軸中間，輥軋設備上輥輥型素線10形狀為一圓弧，圓弧尺寸與外圈坯料3的寬度兩端倒棱尺寸相適應，左下輥和右下輥具有相同的下輥輥型素線12，其形狀為一矩形凹槽，凹槽寬度與外圈坯料的寬度相適應，凹槽深度與外圈坯料的厚度相適應；浮動軸軸線可隨外圈坯料在豎直方向上運動。將套裝在輥軋設備浮動軸的軸承內圈5置于粘附有自潤滑層4的外圈坯料中，調整浮動軸高度，使外圈坯料置于上輥、左下輥和右下輥的中間，并靠在左下輥和右下輥的凹槽中。依照附圖4所示，整體式自潤滑關節軸承的外圈坯料為環形體，其寬度兩端有倒棱，倒棱尺寸為1x45" 2x45°。按不同產品對外圈坯料3的要求，制造出外圈坯料，將外圈坯料內表面進行打磨處理，在打磨后的外圈坯料內表面上粘附自潤滑層4。調整上輥高度，當上輥與外圈坯料剛好接觸后，三個輥子同時轉動，外圈坯料在摩
擦力作用下隨三個輥子轉動，在轉動過程中，依照圖5和圖6所示，其中，^d2、4、Sax分
別表示進給到最大位移的初始時間、進給到最大位移的結束時間、進給結束時間、進給最大
位移，々、^、&、^mffi分別為轉速提升時間、轉速不變時間、轉速降低時間、最大轉速，依據
上輥位移-時間曲線和上輥的轉速-時間曲線，精確控制上輥的向下移動位置和旋轉速度， 上輥移動的同時，左下輥和右下輥從水平方向相互靠近，左下輥和右下輥的轉速-時間曲線與進給運動的位移-時間曲線和上輥的轉速-時間與進給運動的時間-位移曲線相同， 待上輥向下移動到達目標位置時，外圈坯料內表面成內球面，外圈坯料內表面與軸承內圈外表面無抱死擠壓作用，并且外圈坯料內表面與軸承內圈外表面之間的間隙滿足成品整體式自潤滑關節軸承的游隙要求，然后上輥向上移動，最后停機。從浮動軸上取出輥軋后的軸承，按軸承外圈13寬度與外徑要求，對軸承進行車加工，最終獲得符合游隙要求并滿足外形要求的整體式自潤滑關節軸承。
權利要求
1.一種整體式自潤滑關節軸承輥軋成形方法，其特征是將自潤滑層貼于外圈坯料內表面，將軸承內圈套裝在包含有上輥、左下輥和右下輥三個主動輥，以及一個浮動軸的輥軋設備的浮動軸上，并將軸承內圈置于粘附自潤滑層的外圈坯料中，調整浮動軸高度，使外圈坯料置于上輥、左下輥和右下輥三個軋輥中間，并與左下輥和右下輥相靠，調整上輥高度， 當上輥與外圈坯料剛好接觸后，上輥、左下輥和右下輥圍繞自身中心軸線同時同向轉動，上輥向下做進給運動，左下輥和右下輥沿相互靠近的方向實現進給運動，依據輥軋的轉速與位置控制要求，精確控制上輥的向下移動位置和速度，以及左下輥和右下輥的相對間距與三輥分布，待上輥向下移動到達目標位置，外圈坯料內表面成內球面并形成符合成品軸承要求的軸承游隙時，上輥向上移動，然后停機，對輥軋過的外圈坯料端部和外表面進行車磨加工，獲得符合成品要求的自潤滑關節軸承。
2.根據權利要求1所述的整體式自潤滑關節軸承輥軋成形方法，其特征是外圈坯料為環形體，其寬度兩端有倒棱，倒棱尺寸為 1x45° ~ 2x45°。
3.一種根據權利要求1所述的整體式自潤滑關節軸承輥軋成形方法中使用的輥軋設備，包括上輥、左下輥和右下輥三個主動輥，以及一個浮動軸，其特征是三個主動輥的中心軸線相互平行，從輥子端面看，三個輥子中心軸線成等腰三角形分布，上輥位于頂端，左下輥和右下輥分別水平分布于底端，同時，從垂直上輥中心軸線方向看，三個輥子都對稱于同一個面。
4.根據權利要求3所述的的輥軋設備，其特征是浮動軸的軸線可在豎直方向上運動。
5.根據權利要求3或4所述的的輥軋設備，其特征是上輥輥型素線形狀為一圓弧，左下輥和右下輥具有相同輥型素線，其輥型素線的形狀為一矩形凹槽。
6.根據權利要求5所述的的輥軋設備，其特征是上輥輥型素線的圓弧尺寸與外圈坯料的寬度兩端倒棱尺寸相適應，左下輥和右下輥的輥型素線的凹槽寬度與外圈坯料的寬度相適應，凹槽深度與外圈坯料的厚度相適應。
全文摘要
本發明涉及一種整體式自潤滑關節軸承輥軋成形方法及輥軋設備，其特征是將自潤滑層貼于外圈坯料內表面，將軸承內圈套裝在包含有上輥、左下輥和右下輥三個主動輥，以及一個浮動軸的輥軋設備的浮動軸上，并將軸承內圈置于粘附自潤滑層的外圈坯料中，通過精確控制輥型素線形狀與尺寸、外圈坯料形狀與尺寸、輥軋轉速與進給運動，同時實現軸承外圈成形與裝配。輥軋過程中，軸承外圈與軸承內圈間無抱死與擠壓作用，并形成符合成品軸承要求的軸承游隙。本發明解決了整體式自潤滑關節軸承現有制造工藝對自潤滑層造成損傷的問題。軸承外圈內表面成形過程與軸承游隙可控，所制造的軸承具有使用壽命長、可靠性高的優點。
文檔編號B21H1/16GK102489642SQ201110362488
公開日2012年6月13日 申請日期2011年11月16日 優先權日2011年11月16日
發明者夏振偉, 楊育林, 陳繼剛 申請人:燕山大學