本發(fā)明涉及一種軸承，具體涉及一種滾子軸承。

背景技術(shù)：

軸承是各類機械裝備的重要基礎(chǔ)零部件，它的精度、性能、壽命和可靠性對主機的精度、性能、壽命和可靠性起著決定性的作用。滾子軸承的主要作用是支承轉(zhuǎn)動的軸及軸上零件，并保持軸的正常工作位置和旋轉(zhuǎn)精度，圓柱滾子與滾道為線接觸軸承，主要承受徑向負(fù)荷。滾子軸承既適用于承受重載荷與沖擊載荷，也適用于高速旋轉(zhuǎn)。但是滾子軸承對潤滑性能的要求很高，軸承的內(nèi)、外圈、滾動體及保持器的相互接觸部分會發(fā)生摩擦及磨損，發(fā)生粘結(jié)從而導(dǎo)致軸承的滾動疲勞壽命的降低。同時異物的侵入也會導(dǎo)致滾子軸承內(nèi)、外圈滾道發(fā)生生銹和腐蝕，導(dǎo)致軸承的精度降低，進(jìn)一步導(dǎo)致機器的加工精度降低，帶來一定的經(jīng)濟損失。

當(dāng)前滾子軸承強化的方法主要有離子注入法、表面薄膜沉積、強力噴丸以及改善熱處理工藝等，但是都存在一定的缺點。離子注入法會造成表面損傷，必須經(jīng)過加溫退火工藝才能恢復(fù)穩(wěn)定性，工藝復(fù)雜。強力噴丸方法處理后的滾子軸承內(nèi)、外圈粗糙度較差，且可能會影響到滾子軸承的強度和精度，同時強力噴丸的過程是不容易控制的。表面薄膜沉積方法雖然能夠提高圓柱滾子軸承的強度，但不能確保滾子軸承工作過程的磨損降低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種滾子軸承內(nèi)外圈滾道耐磨結(jié)構(gòu)及其加工方法，通過在軸承滾道上設(shè)置凹坑陣列，以減小圓柱滾子軸承運行的摩擦力，達(dá)到減摩效果，提高圓柱滾子軸承的耐磨性能，改善其潤滑性能，大大提升圓柱滾子軸承的使用壽命。

技術(shù)方案：本發(fā)明提供了一種滾子軸承內(nèi)外圈滾道耐磨結(jié)構(gòu)，在軸承內(nèi)、外圈滾道上設(shè)置沿周向延伸呈鋸齒形或波浪形的凹坑陣列，所述凹坑陣列由圓柱形的凹坑組成。

進(jìn)一步，所述圓柱形凹坑的深度為3～4μm，直徑為100～160μm，相鄰兩個凹坑的距離為200～400μm。

進(jìn)一步，所述凹坑面積占滾道面積的5～10％。

一種滾子軸承內(nèi)外圈滾道耐磨結(jié)構(gòu)的加工方法，包括以下步驟：

(1)將軸承內(nèi)圈和外圈滾道進(jìn)行拋光，用酒精清洗后晾干；

(2)將軸承內(nèi)、外圈定位夾緊，用激光束通過聚焦透鏡照射在軸承內(nèi)、外圈滾道表面，沿鋸齒形或波浪形的路線進(jìn)行逐個凹坑的加工，通過加工條路線形成凹坑陣列；

(3)用超聲波清洗軸承內(nèi)、外圈并進(jìn)行進(jìn)一步拋光。

進(jìn)一步，步驟(2)在加工軸承內(nèi)圈滾道時，激光束垂直于軸承軸向方向直接通過透鏡聚焦在滾道上。

加工軸承內(nèi)圈滾道包括以下步驟：

①在進(jìn)行第一條路線的凹坑加工時，首先加工路線最底端的任意點；

②帶動軸承內(nèi)圈順時針旋轉(zhuǎn)并沿軸承軸線方向向下移動Lcos30°；其中，L為凹坑間距，D為軸承的最大直徑；

③重復(fù)步驟②，直至加工到本路線最頂端的點；

④帶動軸承內(nèi)圈順時針旋轉(zhuǎn)并沿軸承軸線方向向上移動Lcos30°；

⑤重復(fù)步驟④，直至加工到本路線最底端的點；

⑥重復(fù)步驟①～⑤待軸承完成自身360°旋轉(zhuǎn)回到最初加工點位置，完成一條路線凹坑的加工；

⑦恢復(fù)到初始加工位置，帶動軸承內(nèi)圈往下移動2Lcos30°，重復(fù)步驟①～⑥完成第二條路線凹坑的加工。

進(jìn)一步，步驟(2)在加工軸承外圈滾道時，在軸承外圈內(nèi)部設(shè)有平面鏡和透鏡，平面鏡與入射激光束呈45°夾角，激光束沿平行于軸承軸向方向發(fā)射，通過平面鏡反射后再經(jīng)透鏡聚焦在滾道上。

加工軸承外圈滾道包括以下步驟：

①在進(jìn)行第一條路線的凹坑加工時，首先加工路線最底端的任意點；

②帶動軸承外圈順時針旋轉(zhuǎn)并沿軸承軸線方向伸出Lcos30°；其中，L為凹坑間距，D為軸承的最大直徑；

③重復(fù)步驟②，直至加工到本路線最頂端的點；

④帶動軸承外圈順時針旋轉(zhuǎn)并沿軸承軸線方向縮進(jìn)Lcos30°；

⑤重復(fù)步驟④，直至加工到本路線最底端的點；

⑥重復(fù)步驟①～⑤完成自身360°旋轉(zhuǎn)回到最初加工點位置，完成一條路線凹坑的加工；

⑦恢復(fù)到初始加工位置，帶動軸承外圈向外伸出2Lcos30°，重復(fù)步驟①～⑥完成第二條路線凹坑的加工。

有益效果：1、本發(fā)明在軸承內(nèi)、外圈滾道設(shè)置的微凹坑能夠使得軸承在工作狀態(tài)下，在滾道表面形成流體動壓潤滑，當(dāng)滾子軸承運動時，潤滑油進(jìn)入工作區(qū)，建立一定的油壓支撐外載荷，形成油膜，保護(hù)工作面，減小摩擦系數(shù)，從而降低磨損延長使用壽命；呈鋸齒形或波浪形的微凹坑陣列構(gòu)造分布在軸承寬度上為“兩端少，中間多”的狀態(tài)，減少了潤滑劑的軸端流失，確保軸承在寬度方向上充分潤滑，提高軸承的潤滑性能；同時，圓柱形的凹坑容積更大，具有更優(yōu)異的潤滑油存儲能力，可以從不同方向接受磨粒和外來異物；凹坑的大小及布置方式既能保證軸承的耐磨性能得到改善，又能保證軸承的強度和精度不受影響，通過盡可能的減少凹坑數(shù)量以保證軸承的整體機械強度、剛度和配合精度。

2、滾道表面的微凹坑采用激光燒蝕技術(shù)進(jìn)行加工，相較于激光沖擊技術(shù)產(chǎn)生的微凹坑，激光燒蝕技術(shù)適用的加工尺寸范圍更大，效果更好。

附圖說明

圖1為本發(fā)明凹坑陣列的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為凹坑陣列的剖面圖；

圖3為凹坑陣列的局部放大圖；

圖4為軸承內(nèi)圈滾道激光燒蝕加工示意圖；

圖5為軸承外圈滾道激光燒蝕加工示意圖；

圖6為凹坑陣列的加工線路圖。

具體實施方式

下面對本發(fā)明技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明，但是本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于所述實施例。

實施例：一種滾子軸承內(nèi)外圈滾道耐磨結(jié)構(gòu)，如圖1所示，在軸承內(nèi)、外圈滾道的滾面上設(shè)置沿周向延伸的鋸齒形凹坑陣列，凹坑陣列是由一個個圓柱形的凹坑組成。如圖2所示，每個圓柱形凹坑的深度h為4μm，直徑d為150μm，相鄰的每兩個凹坑之間的距離相同，如圖3所示，L為300μm。所有凹坑所占面積為滾道面積的8％。

為了加工出該種凹坑陣列，采用如圖4、5所示的加工裝置，包含激光器1和聚焦透鏡3。加工軸承內(nèi)圈滾道時，激光器1發(fā)射的激光束2通過聚焦透鏡3直接照射在待處理的軸承內(nèi)圈4滾道上，具體操作如下：

(1)將軸承內(nèi)圈4滾道進(jìn)行拋光，并用酒精清洗軸承內(nèi)圈4，進(jìn)行晾干；

(2)軸承內(nèi)圈4水平的安裝在數(shù)控工作臺5上進(jìn)行定位夾緊，并設(shè)置激光器1參數(shù)，激光束2的波長為532nm，調(diào)Q頻率為5～15KHz，光束質(zhì)量為M²＜2，發(fā)散角θ小于0.003mrad，光束模式為基模TEM00，激光束2從激光器1由左至右水平的發(fā)出，與軸承的軸線方向垂直，通過聚焦透鏡3照射在預(yù)先處理好的軸承內(nèi)圈4滾道上；

(3)通過移動數(shù)控工作臺5，利用激光器1在軸承內(nèi)圈4滾道加工出一系列微凹坑陣列，具體操作如下：

A、如圖6所示，在進(jìn)行a路線微凹坑加工時，首先加工a路線最底端的任意點；

B、步驟A完成后，數(shù)控工作臺5帶動軸承內(nèi)圈4順時針旋轉(zhuǎn)并沿軸承軸線方向向下移動Lcos30°；其中，L為凹坑間距，D為軸承的最大直徑；

C、重復(fù)步驟B，直至加工到a路線最頂端的點；

D、步驟C完成后，數(shù)控工作臺5帶動軸承內(nèi)圈4順時針旋轉(zhuǎn)并沿軸承軸線方向向上移動Lcos30°；

E、重復(fù)步驟D，直至加工到a路線最底端的點；

F、重復(fù)步驟A、B、C、D、E完成a路線微凹坑的加工；

G、a路線微凹坑加工完成時，數(shù)控工作臺5恢復(fù)到初始加工位置，數(shù)控工作臺5帶動軸承內(nèi)圈4往下移動2Lcos30°；

I、重復(fù)步驟A、B、C、D、E、F完成b路線微凹坑的加工。

軸承外圈6滾道耐磨結(jié)構(gòu)的加工方法與內(nèi)圈滾道相似，不同的是，在加工軸承外圈6滾道時，軸承外圈6立起，軸端面對激光器1，軸線方向是水平的，在軸承外圈6內(nèi)部設(shè)置平面鏡7及透鏡3，平面鏡7與入射激光束2呈45°夾角，激光束2從激光器1由左至右水平的發(fā)出，經(jīng)平面鏡7反射后的激光束2沿軸承的徑向方向射出，通過透鏡3聚焦在軸承外圈6滾道上，加工過程具體操作如下：

K、在進(jìn)行a路線微凹坑加工時，首先加工a路線最底端的任意點；

L、步驟K完成后，數(shù)控工作臺5帶動軸承外圈6順時針旋轉(zhuǎn)并沿軸承軸線方向向左伸出Lcos30°；

M、重復(fù)步驟L，直至加工到a路線最頂端的點；

N、步驟M完成后，數(shù)控工作臺5帶動軸承外圈6順時針旋轉(zhuǎn)并沿軸承軸線方向向右縮進(jìn)Lcos30°；

O、重復(fù)步驟N，直至加工到a路線最底端的點；

P、重復(fù)步驟K、L、M、N、O完成a路線微凹坑的加工。

Q、a路線微凹坑加工完成時，數(shù)控工作臺5恢復(fù)到初始加工位置，數(shù)控工作臺5帶動軸承外圈6往外伸出2Lcos30°。

R、重復(fù)步驟K、L、M、N、O、P完成b路線微凹坑的加工。

加工完成后用超聲波清洗軸承內(nèi)外圈滾道并進(jìn)行進(jìn)一步的拋光。

本發(fā)明利用激光燒蝕技術(shù)在滾子軸承的內(nèi)、外圈滾道上進(jìn)行凹坑造型，通過微凹坑造型的合理分布，在不影響軸承的精度和強度前提下，確保了凹坑能夠從多方向捕捉磨粒和外來異物，避免發(fā)生生銹腐蝕和進(jìn)一步的磨損，可以顯著提高軸承的使用壽命和潤滑性能。同時產(chǎn)生的凹坑能提高其耐磨性能，改善潤滑性能，降低軸承內(nèi)、外圈滾道與滾動體發(fā)生粘結(jié)的可能性。