專利名稱：鍛造的滾子的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冷成形滾子的制造，特別是涉及一種用于提高滾子質(zhì) 量和降低制造成本的方法、機(jī)器和工具。
背景技術(shù)：
用于防摩擦軸承(bearing)中的滾子(roller)通常最初在冷成 形機(jī)器中制造，通常，冷成形件隨后通過研磨處理來進(jìn)行機(jī)械加工， 以便獲得理想的精確形狀和表面光潔度。通常，研磨操作可以包括多 個步驟，因為冷成形部件具有較多的毛邊和/或多余材料(由于在冷成
形技術(shù)中使用的傳統(tǒng)方法和工具的限制和特征所致)。研磨處理很昂
貴，并明顯增加了最終滾子的成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種冷成形金屬滾子坯料，該冷成形金屬滾子坯料比 較接近最終研磨的滾子的凈形狀，因此大大降低了機(jī)械加工或研磨成 本，并改進(jìn)了晶粒結(jié)構(gòu)，這避免了軸承過早破壞。改進(jìn)的冷成形部件 由工具元件形成，該工具元件精密地形成沒有毛邊且晶粒結(jié)構(gòu)遵循滾 子端部邊緣輪廓且軸向連續(xù)從而避免在最終機(jī)械加工的產(chǎn)品中有不規(guī) 則性的部件。
該方法包括多級成形步驟和獨(dú)特工具，該工具能夠在各站中制成 精確形狀，而不需要產(chǎn)生毛邊或沒有產(chǎn)生毛邊的危險。工具設(shè)置成這 樣，即，將直徑與現(xiàn)有技術(shù)相比較小的坯料加工成直徑大大增加的部 件。該技術(shù)保證在滾子的滾轉(zhuǎn)表面區(qū)域和滾子的端面之間形成的圓角 中基本排除了原始坯料的剪切端面的材料。
滾子坯料或工件在各站中在各端同時成形。在工件端部的環(huán)形圓 角通過在連續(xù)工作站中填充相應(yīng)工具和模具腔而逐漸地精確成形，且 在工具和模具腔部件之間的分離平面處不會產(chǎn)生毛邊或沒有產(chǎn)生毛邊的危險。該無毛邊成形通過利用浮動;f莫具環(huán)限定和形成坯料中部而實 現(xiàn)，該浮動模具環(huán)消除了在工件側(cè)部的摩擦的作用，否則該摩擦作用 將防止材料流入空腔角，并促使或需要形成不希望的毛邊。在最后的 站中，通過用限位擋塊來封閉工具和模具而精確形成工件，這樣，工 具的幾何形狀確定了最終部件形狀，而不受機(jī)器變量影響。


圖l是根據(jù)本發(fā)明制成的滾子坯料的透視圖2是圖1的坯料的軸向剖面的顯微照片，該坯料經(jīng)過酸蝕刻以 便表示滾子坯料材料的晶粒圖形。
圖2A是坯料的典型圓角的放大的、類似于圖2的、坯料剖面的 顯微照片；
圖3是執(zhí)行本發(fā)明方法的多站冷成形或鍛造機(jī)器的工具區(qū)域的示 意平面圖4A和4B分別是圖3的機(jī)器的第一站在滑動件的前死點(diǎn)之前和 在前死點(diǎn)處的示意剖視圖5A和5B分別是圖3的機(jī)器的第二站在滑動件的前死點(diǎn)之前和 在前死點(diǎn)處的示意剖視圖6A和6B分別是圖3的機(jī)器的第三站在滑動件的前死點(diǎn)之前和 在前死點(diǎn)處的示意剖視圖；以及
圖7是由圖l和2的滾子坯料制成的最終滾子的側(cè)視圖。
具體實施例方式
圖1表示了根據(jù)本發(fā)明制成的冷成形滾子坯料10的實例。滾子坯 料為桶形，但是應(yīng)當(dāng)知道，本發(fā)明的特定原理也可用于其它滾子類型， 包括柱形和錐形滾子。通過下面所述的方法和工具制成的滾子坯料10 能夠制造成使得尺寸公差減小至目前工業(yè)上可接受的用于進(jìn)行隨后精 加工(通常通過在熱處理后研磨)的尺寸公差的大約1/10。滾子坯料 10在熱處理和研磨后通常以多個相同零件而用于防摩擦軸承組件中， 如本領(lǐng)域已知。
滾子10在多站漸進(jìn)冷成形機(jī)器11中形成，該冷成形機(jī)器11在圖3中表示，且它的類型為工業(yè)中公知。鍛造機(jī)器1示于圖3中的工具 區(qū)域的平面圖中。機(jī)器11包括在切斷站14處的套管12,該套管12 接收鋼絲13，該套管12的中心由中心線16表示。鋼絲13(該鋼絲為 合適的鋼，例如AISI 52100 )通過本領(lǐng)域已知的供給裝置而非常精確 地以與初始工件或坯料10a的理想長度相對應(yīng)的增量供給至剪切器,或 切刀17。機(jī)器ll包括多個漸進(jìn)的成形站21-23，優(yōu)選數(shù)目為三個。 站21 - 23通常相互均勻隔開并與切斷站14均勻隔開。成形站21 - 23 包括模具套26-28,該模具套固定在靜止模具架(breast)或支承 墊29上；以及在滑動件34上的工具或沖頭套31-33，該滑動件34 朝著模具架和離開模具架進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動。滑動件34在圖3中表示為處 于前死點(diǎn)。未示出的普通傳遞機(jī)構(gòu)使得工件以與滑動件34朝向和離開 模具架29的周期性移動相關(guān)的定時方式而逐步從切斷站14運(yùn)動至各 成形站21-23。
下面將參考圖3、 4A、 4B、 5A、 5B以及6A、 6B來介紹滾子坯 料10的形成。具有預(yù)定直徑或精確長度的初始坯料或工件10a由剪切 器17來制造，這樣，坯料10a的各端表面36、 37是剪切表面，具有 在剪切處理中固有的不規(guī)則性或不平度。工件10a被傳送給第一成形 站21，如圖4A和4B所示。工具和模具腔41、 42形成于各插入件43、 44中。在圖3和4中以交叉陰影線表示的這些插入件或工具元件43、 44以及其它部件都由碳化物或其它適于工具加工的材料形成。與模具 腔42相聯(lián)的浮動模具環(huán)46包括插入件47。這些腔41、 42、插入件 43、 44、模具環(huán)46和插入件47以及后面將介紹的其它部件都為環(huán)形 或環(huán)狀形式。如圖3所示，浮動模具環(huán)46是具有較深柱形裙緣48和 一體式端壁49的杯形體。如圖3所示，浮動模具環(huán)裙緣48套在模具 套26上，且在它們之間有最小的徑向間隙，同時允許它們之間軸向運(yùn) 動。端壁49有中心孔，模具環(huán)插入件47固定在該中心孔中。
浮動模具環(huán)46被彈性偏壓至前進(jìn)位置，在該前進(jìn)位置，它的端壁 49和插入件47與模具腔42和套26隔開有限距離(如圖4A和4B的 右側(cè)所示)。偏壓力由繞模具腔42軸線(對應(yīng)于第一站21的中心線)對稱布置的壓縮彈簧51 (圖3的平面圖中只可見一個)來提供。浮動 模具環(huán)46的前進(jìn)或延伸位置由裝入浮動模具環(huán)裙緣48周邊上的斜槽
中的切向銷52來確定。
參考圖4A和4B，工件或初始坯料10a被裝入第一站21中。圖 4A和4B的右側(cè)表示坯料10a的成形階段的開始處，該坯料10a已經(jīng) 從切斷站14傳送過來。在圖4A和4B的右側(cè)所示的機(jī)器周期之前， 坯料已在該站中通過它的端部36、 37由脫模銷或噴射器銷53、 54而 保持就位，該脫模(knockout)銷或噴射器銷53、 54分別與工具和模 具元件相聯(lián)。這些銷53、 54通過摩擦阻力(包括盤旋彈簧57和摩擦 靴58)而從可收縮地保持在它們的從前一機(jī)器周期延伸的位置，從而 當(dāng)從傳送機(jī)構(gòu)接收到坯料時能夠使銷夾持該坯料18。在隨后的站22、 23中的脫模銷上的類似摩擦阻力也用于相同目的。在所示結(jié)構(gòu)中，工 具和模具腔41、 42具有直徑較小的坯料圓角形成區(qū)域59，在所示實 例中，該較小直徑小于工件10a的原始直徑。圖4A和4B的左側(cè)對應(yīng) 于滑動件34的前死點(diǎn)，并表示在第一站中的工件成形已經(jīng)完成。在所 示處理中，工件或坯料10b在它的兩端同時和對稱地受到局部擠壓， 在它的中部已經(jīng)鐓粗。在該第一站21中的成形處理的擠壓部件導(dǎo)致形 成原始剪切端面36、 37的基本全部材料離開插入件腔41、 42的環(huán)形 圓角59，該環(huán)形圓角59形成坯料10b的、在坯料端部和坯料側(cè)面之 間的圓角。如圖所示，坯料的圓角通過工具和模具腔41、 42的形狀互 補(bǔ)的角59來制造。
浮動模具環(huán)46使得坯料10b的材料能夠充分推入模具腔42的角 59中。當(dāng)坯料10b的中間部分進(jìn)行鐓粗時，它通過浮動模具環(huán)46和
(特別是)插入件47的柱形內(nèi)表面而被限制為合適尺寸。在坯料10a 和浮動模具環(huán)插入件47的壁之間的摩擦力并不能夠太多限制坯料材 料移動至模具腔角59中，因為通過克服偏壓彈簧51的相對較小力， 浮動模具環(huán)46能夠與坯料原料和前進(jìn)的工具腔41 一起運(yùn)動，這樣， 基本全部鍛造力傳遞至在模具腔角59區(qū)域中的坯料材料。因此，有效 消除了在工具的模具側(cè)的成形腔中的側(cè)壁摩擦的影響，且坯料10b的端部能夠基本同時地端對端對稱地形成。
第二模具站22 (圖5A、 5B中所示)包括浮動模具環(huán)61和浮動 模具環(huán)插入件60，該浮動模具環(huán)61的結(jié)構(gòu)和功能與第一站21的模具 環(huán)46類似。成一體的柱形裙緣65、彈簧51和切向銷52 (作用與前述 相同)與浮動模具環(huán)61相聯(lián)。工具和模具腔插入件62、 63安裝在相 應(yīng)的套32和27中。
第一站的模具環(huán)插入件47形成的、在坯料10b中部的直徑(圖 4A和4B的左側(cè))比較接近在第二站中的浮動模具環(huán)插入件60的內(nèi) 部柱形表面的直徑(例如形成滑動配合或間隙配合)。坯料或工件10b 傳送至第二站22，且因為它的直徑接近插入件60的內(nèi)壁的直徑，因 此在坯料和第二站22的工具元件之間保持良好對齊。在該站中，對滑 動件34的下一次沖擊使得坯料10b在靠近它的端部處鐓粗，以便減小 它的角的半徑，并使得它在角附近的直徑擴(kuò)大。與第一站21中相同， 浮動模具環(huán)61消除了在坯料的中部和浮動模具環(huán)插入件60的模具腔 64之間的摩擦的影響，因此，能夠?qū)ΨQ、端對端和同時地將坯料10b 完全鐓鍛至工具的角66中和插入件62、 63的模具腔67、 68中。
在第三站23中，如圖6A、 6B所示，對稱的腔81、 82形成于安 裝在各工具和模具套33、 28中的工具和模具插入件組83、 84中。圖 6A和6B的右半部分表示成形處理的開始，這些圖的左半部分表示在 冷成形處理結(jié)束時形成的最終滾子坯料10。在該站23中，比較圖6A 和6B的右半部分和左半部分可知，坯料通過在它的端部處的有限擠 壓和沿它的中部鐓粗的組合而形成。從由第二站接收的中間坯料10b 形成該端部將受到略微但是相當(dāng)精確地限制。鐓粗坯料IO的中部將產(chǎn) 生最終的桶形。
由于多種原因，在第三站23中產(chǎn)生的滾子坯料10將非常精確地 形成，超過了結(jié)合在第一和第二站21、 22中的成形作用所述而最初形 成的、它的圓角。首先，工具和模具腔81、 82的圓角88與前面的第 二站的圓角沒有較大差別，因此在該站中在這些角區(qū)域只需要較少的 成形。第二，固定在模具套28上的引導(dǎo)環(huán)卯與工具套33的前端非常緊密地配合，這樣，當(dāng)工具套裝入環(huán)中時，這些工具和模具套彼此精
確對齊。引導(dǎo)環(huán)90和套28的前端為柱形。
工具和模具套33、28的相對長度制成為使得當(dāng)滑動件處于前死點(diǎn) 時在它們之間沿滑動方向稍微干涉且使得模具和工具套的面91、 92 相互接觸。這樣，滾子坯料10的最終形狀由工具(即插入件83、 84 的腔81、 82)的形狀而精確和重復(fù)地確定。至少工具插入件83從工 具套33平面稍微凹入，因此在滑動件的前死點(diǎn)位置，在工具和模具插 入件83、 84之間并不接觸。
冷成形機(jī)器10在制造滾子坯料時的精度通過用潤滑劑/冷卻劑對 工具進(jìn)行冷卻的技術(shù)而提高。潤滑劑/冷卻劑利用泵(未示出)通過在 工具和模具套31-33、 26-28以及浮動模具環(huán)裙緣48、 65中的內(nèi)部 通道94而循環(huán)。冷卻劑可以布置成使得工具的溫度保持在室溫和 140°F之間。冷卻工具元件的方法提高了冷成形機(jī)器的成形精度，因 為它基本消除了在工具中由于熱引起的尺寸變化，否則該尺寸變化將 導(dǎo)致它制做的滾子坯料部件的尺寸精度變化。
通過比較原始坯料10a的構(gòu)型和最終形狀10，可以發(fā)現(xiàn)所述方法 與普通實際方法的區(qū)別在于對坯料進(jìn)行了較大百分率的鐓粗，即直徑 變化。該技術(shù)有助于消除坯料10的圓角的不規(guī)則性。
圖2和2a是根據(jù)本發(fā)明方法通過上述工具和機(jī)器制成的滾子坯料 沿縱向剖開時的顯微照片。對滾子坯料10進(jìn)行蝕刻，以便突出它的晶 粒結(jié)構(gòu)圖形。圖2A是類似于圖2的放大圖，表示了滾子坯料10在滾 子10的周邊主表面102 (對應(yīng)于滾轉(zhuǎn)表面)和端表面103之間的圓角 表面101處的晶粒結(jié)構(gòu)圖形，其它角也是所示角的類型。在特別如圖 2A所示的滾子坯料10的所示實例中，圓角表面IOI與主表面102平 滑接合。晶粒圖形的特征是平滑、無中斷的線，這些線與沿滾子坯料 的主長度延伸的主表面102平行以及與在滾子坯料的各端部處的圓角 表面101平行。滾子坯料的端面103大致垂直于它的縱向軸線(該縱 向軸線對應(yīng)于旋轉(zhuǎn)軸線)。在圖2和2A中，端面103稍微不規(guī)則，因 為它們是滾子坯料的原始或起始形狀的剪切端面的痕跡。滾子坯料10由于多種原因而優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的滾子坯料。滾子坯料
制造為具有非常精確的尺寸公差，在某些情況下為現(xiàn)有預(yù)期公差的大
約1/10，因此它接近最終滾子產(chǎn)品的凈形狀，從而大大降低了達(dá)到規(guī)
定尺寸和滾轉(zhuǎn)表面光潔度質(zhì)量所需的機(jī)械加工量。因為圓角精確形成 為凈形狀(即如最終使用的形狀)或接近凈形狀，因此在這些區(qū)域不 需要機(jī)械加工或只需要最少的機(jī)械加工。
在所述方法中，工具布置成這樣，即，將形成原始剪切端表面的 材料從圓角排除。這些角處沒有這種材料將非常有利，因為通常在剪 切處理中產(chǎn)生的缺陷和不規(guī)則性不會存在于圓角中。已知在現(xiàn)有技術(shù) 的滾子的圓角中的這些缺陷和不規(guī)則性將在用于軸承組件中時引起裂 紋和過早軸承破壞。而且，所述滾子坯料避免了在工具和模具腔元件 之間的分離平面處的毛邊?，F(xiàn)有技術(shù)的方法和工具通常導(dǎo)致在工具和 模具元件分離的位置處滾子坯料的周邊上產(chǎn)生毛邊環(huán)。該毛邊環(huán)需要 額外的機(jī)械加工步驟，并導(dǎo)致在最終滾轉(zhuǎn)表面上的斷開晶粒圖形?，F(xiàn) 有技術(shù)的軸承滾子易于在毛邊造成的晶粒圖形斷開的位置附近產(chǎn)生過 早破壞。
如前所述，應(yīng)當(dāng)知道，滾子坯料由于改進(jìn)的晶粒結(jié)構(gòu)和精確形狀 而能夠降低防摩擦軸承的制造成本，并提高軸承在使用壽命中的性能。
如圖7中所示，用于防摩擦軸承組件的最終防摩擦金屬滾子95 通過通常在熱處理后對坯料10進(jìn)行機(jī)械加工而制造，即通過從它的環(huán) 形主表面102上和(可選擇地)從它的端表面103上磨去有限量(例 如0.07mm)的材料而制造。合適的研磨設(shè)備和技術(shù)為本行業(yè)公知。 滾子的旋轉(zhuǎn)軸線表示為96;滾子的端部99位于或基本位于與軸線96 垂直的平面內(nèi)，且滾轉(zhuǎn)表面97環(huán)繞軸線96同心布置。形成滾轉(zhuǎn)表面 97和圓角表面98的滾子金屬的晶粒結(jié)構(gòu)圖形平行于這些表面，這是 從坯料10的主表面102上磨去少量材料的結(jié)果。例如，如上所述制造 的一個商業(yè)上的桶形滾子坯料具有大約18mm的標(biāo)稱主外部直徑和大 約17.5mm的標(biāo)稱長度，且圓角具有2.04mm的標(biāo)稱半徑。在另一個 商業(yè)實例中， 一個桶形滾子坯料具有大約12mm的標(biāo)稱主直徑和大約10mm的標(biāo)稱長度，且圓角具有1.4mm的標(biāo)稱半徑。這兩個實例的坯 料例如能夠在主表面進(jìn)行研磨以便除去很小的大約0.07mm的材料， 從而形成周邊滾轉(zhuǎn)表面97，并獲得合適的商業(yè)尺寸和表面光潔度要 求。最終滾子的端面99通常保留它們的冷成形狀態(tài)而不進(jìn)行機(jī)械加 工，或者可以根據(jù)需要進(jìn)行研磨。
在各種滾子設(shè)計中，圓角的表面(在滾子的冷成形狀態(tài)以及最終 或研磨狀態(tài))通常并不與周邊形成的主表面或周邊最終滾轉(zhuǎn)表面相切， 和/或并不與在它的各端表面處的徑向平面相切。例如，圓角表面可以 與周邊形成的主表面或周邊最終滾轉(zhuǎn)表面和/或徑向端表面以各種不 同角度(例如10度、20度或更大度數(shù))相交。原始冷成形的端表面 可以環(huán)繞滾子軸線對稱地凹入，并可以進(jìn)行研磨。
理想的是，當(dāng)實施本發(fā)明時，基本全部形成的圓角表面都沒有來 自起始坯料的原始剪切端面的材料，緊位于該圓角表面下的晶粒圖形 將與該表面平行。根據(jù)本發(fā)明，坯料的圓角表面冷成形為精確形狀， 且沒有來自起始坯料的原始不規(guī)則剪切端面的材料，這使得坯料通常 能夠在不需要對圓角進(jìn)行機(jī)械加工的情況下被機(jī)械加工成最終的軸承 滾子。
應(yīng)當(dāng)知道，以上公開僅為示例性，且在不脫離包含于本z^開文本 教導(dǎo)的范圍的情況下能夠通過添加、改變或省略特征而進(jìn)行各種變化。 因此，本發(fā)明并不局限于公開文本中的特定細(xì)節(jié)，除非下面的權(quán)利要 求需要這樣限定。這里使用的術(shù)語"工具"包括(單獨(dú)或共同的)工 具和模具插入件、工具和模具套以及浮動模具環(huán)和插入件。在一些情
況下，可能希望使工具套和插入件形成一體。
權(quán)利要求
1.一種冷成形的金屬軸承滾子，由剪切端柱形坯料制成，該柱形坯料有連續(xù)的環(huán)形主表面，該主表面對應(yīng)于同心環(huán)繞一旋轉(zhuǎn)中心軸線的滾轉(zhuǎn)表面，并布置在大致與所述中心軸線垂直的一對端面之間，所述端面大致代表滾子的端部，在滾子的各端部的環(huán)形圓角表面從主表面平滑延伸，在滾子的各端部的圓角形成主表面和相應(yīng)的端表面之間的過渡區(qū)域，各圓角表面基本沒有用于形成坯料原始剪切端面的材料。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的金屬軸承滾子，其中形成各所述圓角 表面的材料和緊鄰所述主表面的材料的晶粒圖形基本平行于所述圃角 表面和所述主表面，因此，所述圓角表面和所述主表面沒有由于在坯引起的缺陷。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬軸承滾子，其中各端面由存在于 用于形成滾子的坯料的剪切端部處的材料形成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的、由冷成形的坯料制造的金屬軸承滾子， 其特征在于通過研磨主表面而形成它的最終狀態(tài)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的金屬軸承滾子，其中主表面處于冷成 形狀態(tài)。
6. —種鍛造的金屬滾子，可用于滾子軸承中，具有繞中心軸線對 稱的圓形軸向延伸的本體，該滾子由柱形坯料形成，該本體以繞所述延伸的端表面區(qū)域為邊界，滾轉(zhuǎn)表面的假想軸向和徑向延伸部分與端 表面區(qū)域相交的區(qū)域的特征在于圓化的環(huán)形周向連續(xù)過渡區(qū)域，該過 渡區(qū)域的半徑明顯小于滾轉(zhuǎn)表面的相鄰區(qū)域的半徑，過渡區(qū)域表面在 幾何上基本與滾轉(zhuǎn)表面連續(xù)，并可選擇地與端表面連續(xù)，滾子由柱形 坯料形成，該柱形坯料有剪切端面，且原始直徑小于滾轉(zhuǎn)表面的主直 徑，在滾子各端部的過渡區(qū)域表面有由冷成形處理形成的連續(xù)晶粒結(jié) 構(gòu)圖形，并基本沒有來自相應(yīng)原始剪切端面的材料，因此，過渡區(qū)域表面將有效消除與剪切端面相關(guān)的任何不連續(xù)性和不規(guī)則性。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的鍛造金屬滾子，其中滾轉(zhuǎn)表面區(qū)域有 基本連續(xù)的軸向方向的晶粒圖形。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的鍛造金屬滾子，其中滾轉(zhuǎn)表面的軸向 中部部分通過周向連續(xù)的工具環(huán)而形成。
9. 一種對接近凈形狀的、用于防摩擦軸承的金屬滾子坯料進(jìn)行冷 成形的方法，包括從預(yù)定尺寸的金屬線上將坯料剪切成預(yù)定長度； 將坯料傳送給多個連續(xù)的工作站；在工作站使坯料進(jìn)行成形，以便形 成環(huán)繞潛在滾轉(zhuǎn)表面的主環(huán)形表面、相對的滾子端面和在主表面端部 的環(huán)形圓角，該主環(huán)形表面能夠進(jìn)行機(jī)械加工，以便產(chǎn)生所迷滾轉(zhuǎn)表 面，且所述的在主表面端部的環(huán)形圓角從主表面至端面形成均勻過渡，端面的材料隔絕。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中坯料通過擠壓和鐓粗的 組合而形成，以便使得圓角表面與剪切金屬線端面隔絕。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中坯料在工具腔和模具腔 之間進(jìn)行鐓粗，該坯料受到浮動模具元件的限制，該浮動模具元件能 夠在坯料被推入模具腔中以使坯料的圓角成形時隨坯料材料沿滑動方 向運(yùn)動，以便減小在模具腔中形成坯料角時在坯料和浮動模具元件之間的摩擦的影響。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中坯料從通過浮動模具元 件形成它的中部直徑的工作站傳送至隨后的工作站，該隨后工作站有 與另 一模具腔相聯(lián)的另 一浮動模具元件。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中浮動模具元件是環(huán)，在 第一所述工作站中的浮動環(huán)的尺寸設(shè)置為使得坯料形成有在它的中部 的直徑，它的中部與在第二所述工作站中的浮動環(huán)進(jìn)行滑動配合。
14. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中在最后工作站中的所述 坯料通過在相應(yīng)套中承載的工具和模具腔而形成，所述套用于在承栽 所述工具腔的滑動件處于前死點(diǎn)時限制該最后工作站工具和模具腔的運(yùn)動。
15. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中通過使冷卻劑液體經(jīng)過 在模具架上的工具套和往復(fù)運(yùn)動的滑動件而進(jìn)行循環(huán)，工具將保持在 有限的工作溫度范圍內(nèi)。
16. —組用于對金屬滾子坯料進(jìn)行冷成形的工具，包括 一對工 具和模具腔，用于使坯料端部與圓角同時形成；以及浮動模具環(huán)，用 于當(dāng)坯料被推向模具腔時通過在浮動模具環(huán)和坯料之間的摩擦力而通 過周向限制坯料的中部來使坯料成形，而與工具腔的運(yùn)動沒有直接關(guān) 聯(lián)，這樣，在坯料中部作為阻礙力的摩擦力將有效消除，否則該阻礙 力將減少坯料材料對模具腔的圓角的填充。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的一組工具，其中模具腔在套中，且 所述浮動模具環(huán)布置為由所迷套支承，以朝著所述模具腔而運(yùn)動。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的一組工具，其中所述套有柱形部分， 該柱形部分的軸線與滑動件的運(yùn)動方向?qū)R，且所述浮動模具環(huán)有裙 緣，該裙緣嵌套在所述套的柱形部分上。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的一組工具，其中所述模具腔為裝入所述套中的插入件。
20. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的一組工具，還包括第二對工具和模 具腔以及用于所述第二模具腔的浮動模具環(huán)，所述第二對工具和模具 腔用于對從所述第一工具和模具腔以及第一浮動模具環(huán)接收的坯料的 端部進(jìn)行成形。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的一組工具，其中所迷第一浮動模具 環(huán)的尺寸設(shè)置為對坯料的中部進(jìn)行成形，以便在第二浮動模具環(huán)中產(chǎn) 生滑動配合。
22. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的一組工具，還包括第三對工具和模 具腔，它們設(shè)置為對從所述第二對工具和模具腔接收的坯料進(jìn)行最終 成形。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的一組工具，包括引導(dǎo)件，其與所述 滑動件分離，用于精密對齊所迷第三對腔。
24. 根據(jù)權(quán)利要求22所述的一組工具，其中所述多對工具和模 具腔具有用于使冷卻劑循環(huán)的相關(guān)通道，以便使所述工具腔保持在預(yù) 定溫度范圍內(nèi)。
25. 一種多站冷成形機(jī)器，包括模具架和滑動件，該滑動件朝 著模具架和離開模具架進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動；第一工作站，該第一工作站承 載在滑動件和模具架上的工具和模具腔；浮動模具環(huán)，該浮動模具環(huán) 與模具腔相聯(lián)，模具環(huán)支承在模具架上，用于限制沿滑動件運(yùn)動方向 相對于模具腔的運(yùn)動，浮動模具環(huán)布置得在朝著模具腔浮動時形成坯 料中部的外徑，以便有效消除在它和坯料之間的摩擦力，該摩擦力將 對坯料材料填充模具腔產(chǎn)生阻礙影響。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的多站冷成形機(jī)器，其中所迷浮動模 具環(huán)彈性地偏壓向所述滑動件。
27. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的多站冷成形機(jī)器，還包括第二工作 站，該第二工作站承載第二組工具和模具腔；第二浮動模具環(huán)，該第二浮動模具環(huán)與第二模具腔相聯(lián)，第二浮動模具環(huán)支承在模具架上， 用于限制沿模具運(yùn)動方向相對于第二模具腔的運(yùn)動，第一浮動環(huán)布置 得使得所形成的坯料的尺寸適于裝入第二浮動模具環(huán)中，第二浮動模 具環(huán)布置得形成坯料中部的外徑，同時有效消除在它和坯料之間的摩 擦力，該摩擦力將作為對坯料材料填充第二模具腔的阻礙力。
28. 根據(jù)權(quán)利要求25所述的多站冷成形機(jī)器，還包括隨后的工 作站，該隨后的工作站有工具和模具腔，它們布置得當(dāng)所述滑動件處 于前死點(diǎn)時彼此隔開預(yù)定距離。
29. —種冷成形的金屬軸承滾子，由剪切端部柱形坯料制成，并 有連續(xù)的環(huán)形主表面，該主表面對應(yīng)于同心環(huán)繞一旋轉(zhuǎn)中心軸線的滾 轉(zhuǎn)表面，且布置在大致與所述中心軸線垂直的一對隔開的端面之間， 所述端表面大致代表滾子的端部，在滾子的各端部的環(huán)形圓角表面從 環(huán)形主表面均勻延伸，在滾子的各端部的圓角形成主表面和相應(yīng)端面 之間的過渡區(qū)域，各圓角表面基本沒有用于形成坯料原始剪切端面的 材料，形成各所述圓角表面的材料和緊鄰所述圓角表面的材料的晶粒圖形基本平行于所述圓角表面，因此，所述圓角表面沒有由于在坯料 的原始剪切端面處的不規(guī)則表面區(qū)域而引起的缺陷。
30. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的金屬軸承滾子，其中各端面由存在 于用于形成滾子的坯料的剪切表面處的材料形成。
31. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的、由冷成形坯料制造的滾子，其特征 在于通過研磨而使?jié)L轉(zhuǎn)表面從所述主表面形成它的最終狀態(tài)。
32. 根據(jù)權(quán)利要求29所述的金屬軸承滾子，其中環(huán)形主表面處 于冷成形狀態(tài)。
33. —組用于冷成形機(jī)器的工具，包括模具套，該模具套布置 為固定在機(jī)器的模具架上，該套布置得有模具腔，該模具腔在加工軸 線上并與在滑動件上的工具成相對關(guān)系，該滑動件朝著模具架和離開 模具架往復(fù)運(yùn)動；以及浮動模具環(huán)，該浮動模具環(huán)布置為支承在套上， 用于限制沿滑動件運(yùn)動方向相對于模具套的運(yùn)動。
34. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的一組工具，其中所述套有柱形部分， 當(dāng)它安裝在冷成形機(jī)器中時，該柱形部分的軸線與滑動件的運(yùn)動方向 對齊，所述浮動模具環(huán)具有嵌套在所述柱形部分上的部分，用于支承 所迷環(huán)，以便沿滑動件運(yùn)動方向運(yùn)動。
35. 根據(jù)權(quán)利要求33所述的一組工具，還包括笫二模具套，用 于安裝在模具架上；以及第二浮動模具環(huán)，該第二浮動模具環(huán)布置為 支承在第二模具套上，用于限制沿滑動件運(yùn)動方向相對于第二模具套 的運(yùn)動，第二浮動模具環(huán)用于接收在第一模具套和第一浮動模具環(huán)處 形成的坯料。
36. —組用于形成滾子坯料的工具，該滾子坯料用于防摩擦軸承， 該組工具包括 一對圓形工具和模具腔，它們各自有主直徑，并布置 成對圓形截面的坯料端部同時進(jìn)行冷成形； 一單獨(dú)的模具環(huán)，其具有 圓形通孔，工具和模具腔各自的構(gòu)型用于形成具有圓角的剪切坯料的 端部，該圓角的半徑與坯料的直徑相比較小，通孔至少與工具和模具 腔的主直徑一樣大。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于精確冷成形防摩擦軸承的滾子坯料的機(jī)器、方法和工具。機(jī)器是使用浮動模具腔的多站漸進(jìn)成形器，以便能夠非常精確且無毛邊地對滾子端部同時進(jìn)行成形。工具和多級成形產(chǎn)生了具有有利晶粒圖形的改進(jìn)滾子，并避免了現(xiàn)有技術(shù)中由于在坯料的圓角中存在剪切端面材料和在它的中部有毛邊而引起的結(jié)構(gòu)缺陷。
文檔編號B21H1/14GK101410641SQ200580029408
公開日2009年4月15日 申請日期2005年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月13日
發(fā)明者唐納德·E·克林茨蘭, 馬克·W·博德納 申請人:國民機(jī)械有限責(zé)任公司