RU2276293C1

RU2276293C1 - Method of manufacture of bearing unit

Info

Publication number: RU2276293C1
Application number: RU2004134609/11A
Authority: RU
Inventors: Сергей Вильевич Магазов (RU); Сергей Вильевич Магазов; Владимир Николаевич Джигирей (RU); Владимир Николаевич Джигирей
Original assignee: Сергей Вильевич Магазов; Владимир Николаевич Джигирей
Priority date: 2004-11-29
Filing date: 2004-11-29
Publication date: 2006-05-10
Also published as: RU2004134609A

Abstract

FIELD: mechanical engineering.

SUBSTANCE: invention relates to manufacture of bearing units forming supports of rotating parts of machines. Proposed method includes assembling of antifriction bearing from outer and inner races, solids of revolution, cage, bearing shields, mounding of bearing race into plasticized material of part of mechanism and mounting part with bearing into housing of mechanism with forming of support unit and adjusting of clearances to preset fits. Race is molded into plasticized material of blank separately from bearing. Blank is located to free surface of race on machine tool and is machined to get size and shape of required accuracy and ready part with molded-in race is assembled into antifriction bearing as common assembly unit.

EFFECT: increased accuracy of manufacture, longevity and rigidly of parts of bearing unit.

2 dwg

Description

Изобретение относится к области общего машиностроения, а именно к способам изготовления подшипниковых узлов, образующих опоры вращающихся деталей машин и механизмов.The invention relates to the field of general engineering, and in particular to methods for manufacturing bearing assemblies forming supports for rotating parts of machines and mechanisms.

Известен способ изготовления подшипникового узла, выполняющий предварительную сборку подшипника качения, расточку гнезда ступицы готовой шестерни под наружное кольцо подшипника и шейки готовой оси или вала под диаметр внутреннего кольца подшипника в заданных пределах допусков, сборку подшипникового узла в виде опоры шестерни на оси или на валу с заданной посадкой [1].A known method of manufacturing a bearing assembly, pre-assembling a rolling bearing, a bore of a nest of a finished gear hub under an outer ring of a bearing and a neck of a finished axle or shaft under a diameter of an inner bearing ring within specified tolerances, assembling a bearing assembly in the form of a gear support on an axis or on a shaft given landing [1].

Существенным недостатком известного способа изготовления подшипникового узла является недостаточно высокая степень точности механической обработки гнезд, шеек или цапф деталей машин под подшипниковый узел качения и весьма повышенные требования к точности монтажа при сборке и регулировке зазоров подшипникового узла, особенно зубчатых редукторов, что в конечном случае сказывается на прочности и долговечности конструкции механизма.A significant drawback of the known method of manufacturing the bearing assembly is the insufficiently high degree of accuracy of machining the sockets, necks or pins of machine parts for the rolling bearing assembly and the very high requirements for mounting accuracy when assembling and adjusting the clearance of the bearing assembly, especially gear reducers, which ultimately affects strength and durability of the mechanism design.

В современных точных приборах, например микроэлектромашинах, диаметры цапф осей и валов выбирают в пределах нескольких миллиметров, и поэтому прочность соединения внутреннего кольца подшипника качения с цапфой в основном создается плотностью посадки со значительными натягами. Для оптимального соединения поля допусков сужаются до одного микрона. Однако даже такие величины натягов приводят к значительным деформациям колец, ведущим к увеличению диаметра дорожки качения. Кроме того, большое значение имеет правильность геометрических форм сопрягаемых поверхностей, в основном определяемая их овальностью и конусностью, так как кольца подшипников являются тонкостенными деталями при посадках с натягом деформируются, принимая форму посадочного места. Оба явления уменьшают радиальный зазор в самом подшипнике. При недостаточном радиальном или осевом зазоре тела качения могут быть защемленными и потеряют возможность самоустанавливаться и изменять плоскость вращения. Это может привести к тому, что тела качения, обкатываясь по постоянной дорожке качения, быстро достигнут в отдельных точках поверхности предельного числа циклов погружения, а следовательно, и максимального износа. Особенно недопустимо заклинивание тел качения в высокоскоростных подшипниках, так как это приводит к быстрому их разрушению.In modern precision instruments, for example, microelectric machines, the diameters of the axle and shaft trunnions are chosen within a few millimeters, and therefore the strength of the joint of the inner ring of the rolling bearing with the trunnion is mainly created by the tightness of the fit with significant interference. For an optimal connection, the tolerance fields narrow to one micron. However, even such interference values lead to significant ring deformations leading to an increase in the diameter of the raceway. In addition, the correctness of the geometric shapes of the mating surfaces, which is mainly determined by their ovality and taper, is of great importance, since the bearing rings are thin-walled parts that are deformed during interference fit, taking the form of a seat. Both phenomena reduce the radial clearance in the bearing itself. With insufficient radial or axial clearance, the rolling elements can be pinched and lose the ability to self-align and change the plane of rotation. This can lead to the fact that the rolling elements, rolling along a constant raceway, quickly reached at individual points on the surface the limit of the number of dive cycles, and therefore maximum wear. Jamming of rolling elements in high-speed bearings is especially unacceptable, as this leads to their rapid destruction.

Известен способ изготовления подшипникового узла, включающий предварительную обработку с заданной точностью наружного кольца подшипника качения с получением готовой детали механизма, например, в виде зубчатого венца шестерни [2], сборку детали наружного кольца с другими деталями подшипника качения в единый узел, монтаж подшипникового узла механизма.A known method of manufacturing a bearing assembly, including pre-processing with a given accuracy of the outer ring of the rolling bearing to obtain a finished mechanism part, for example, in the form of a gear ring gear [2], assembling the outer ring part with other parts of the rolling bearing into a single assembly, mounting the bearing assembly of the mechanism .

Недостатком известного способа изготовления подшипникового узла является неоправданный расход дорогостоящей высококачественной шарикоподшипниковой стали на производство целой детали совместно с кольцом подшипника качения. Обязательная термообработка кольца, выполненного заодно целое с готовой деталью, приводит к короблению этой детали с дальнейшими трудозатратами на ликвидацию ее последствий.A disadvantage of the known method of manufacturing a bearing assembly is the unjustified consumption of expensive high-quality ball-bearing steel for the production of an entire part together with a rolling bearing ring. Mandatory heat treatment of the ring, made at the same time as a whole with the finished part, leads to warping of this part with further labor to eliminate its consequences.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ изготовления подшипникового узла, включающий предварительную сборку подшипника качения и формование вокруг наружного кольца подшипника из пластифицируемого материала заготовки детали заданной формы и размеров с закладными элементами [3].The closest in technical essence to the proposed one is a method of manufacturing a bearing assembly, including pre-assembly of a rolling bearing and molding around the outer ring of the bearing from the plasticized material of the workpiece blanks of a given shape and size with embedded elements [3].

Недостатком известного способа изготовления подшипникового узла является низкая точность получаемых при обработке заготовки с заформованным подшипником готовых ответственных деталей механизмов. Как известно, литье из металлов не позволяет сразу получать готовую деталь с высокой точностью задаваемых размеров и хорошим качеством поверхности и требует последующей механической и термической обработки. Формование готовой детали из пластических масс вокруг кольца подшипника дает хорошую гладкую поверхность, но требует последующей механической обработки для получения высокоточных по размерам деталей, что определяется точностью изготовления пресс-форм. Однако механическая обработка изготовленной по известному способу детали с заформованным целиком подшипником качения становится невозможной в силу недостаточной конструктивной базы для постановки детали на обработку на станок, так как она занята на наружном кольце телами качения и сепаратором подшипника, а внутреннее кольцо является свободно вращающейся деталью и не может служить базовым элементом.A disadvantage of the known method of manufacturing a bearing assembly is the low accuracy of the finished critical parts of the mechanisms obtained by processing the workpiece with a shaped bearing. As you know, casting from metals does not allow you to immediately get the finished part with high accuracy of the set dimensions and good surface quality and requires subsequent mechanical and heat treatment. Forming the finished part from plastics around the bearing ring gives a good smooth surface, but requires subsequent machining to obtain high-precision parts, which is determined by the accuracy of the mold manufacturing. However, the machining of a part manufactured by the known method with a whole molded rolling bearing becomes impossible due to insufficient structural base for setting the part to be machined, since it is occupied on the outer ring by rolling elements and a bearing cage, and the inner ring is a freely rotating part and does not can serve as a basic element.

Формование подшипника качения в заготовке из металлических сплавов нарушает после остывания механические свойства шарикоподшипниковой стали колец и тел качения и зазоры между ними, исчезает эффект селективной подборки соединяемых деталей подшипника из одной сортировочной группы. Использование для формования готового подшипника качения неоправданно и по причине неиспользования качественной гладкой наружной поверхности кольца, получение которой требует определенных трудозатрат.The formation of a rolling bearing in a billet of metal alloys violates after cooling the mechanical properties of ball-bearing steel of the rings and rolling elements and the gaps between them, the effect of the selective selection of the connected bearing parts from one sorting group disappears. The use of a finished rolling bearing for molding is unjustified due to the non-use of a high-quality smooth outer surface of the ring, the receipt of which requires certain labor costs.

Положительный эффект по предлагаемому способу изготовления подшипникового узла, включающему сборку подшипника качения из наружного и внутреннего кольца, тел качения, сепаратора, защитных шайб, заформовывание кольца подшипника в пластифицируемый материал детали механизма, установку детали с заформованным в ней подшипником качения в корпусе механизма с формированием опорного узла и регулировкой зазоров по заданным посадкам, достигается тем, что наружное или внутреннее кольцо отдельно заформовывают в пластифицируемый материал заготовки, заготовку базируют на свободной поверхности кольца на станке и обрабатывают с получением детали требуемых по точности размеров и формы, а далее готовую деталь с заформованным кольцом собирают в подшипник качения как единый сборочный узел.A positive effect on the proposed method of manufacturing a bearing assembly, including assembling a rolling bearing from the outer and inner rings, rolling elements, a cage, protective washers, forming the bearing ring into the plasticized material of the mechanism part, installing the part with the rolling bearing formed in it in the mechanism body with the formation of a support node and adjusting the gaps for a given fit, is achieved by the fact that the outer or inner ring is separately molded into plasticizable material ki, the blank is based on the free surface of the rings machined and treated to obtain the desired items on the accuracy of dimensions and shape, and then the finished part with overmoulded ring is collected in the rolling bearing as a single assembly.

На фиг.1 представлен подшипниковый узел, встроенный в ступицу шестерни редуктора, на фиг.2 - подшипниковый узел опорного ролика конвейера, выполненные по предлагаемому способу.In Fig.1 shows a bearing assembly built into the hub of the gear wheel of the gearbox, Fig.2 - bearing assembly of the support roller of the conveyor, made by the proposed method.

Пример 1 реализации способа изготовления подшипникового узла. Наружное кольцо 1 подшипника качения устанавливают в литейную форму, которую заливают под давлением пластифицированным материалом (жидкий алюминий, термопластичный полимер и др.). После остывания материала заготовку с заформованным кольцом устанавливают на металлообрабатывающие станки, базируясь относительно (база А) и торца (база Б) внутренней поверхности кольца, и производят изготовление, например, зубчатого колеса 2 редуктора с возможным достижением высоких степеней точности на отклонение размеров и формы как шестерни в целом, так и ее зубьев 3 в отдельности. Далее шестерню с заформованным наружным кольцом собирают с остальными деталями подшипника качения в единый сборочный узел, устанавливаемый на вал или ось редуктора в виде опоры (фиг.1).Example 1 implementation of a method of manufacturing a bearing assembly. The outer ring 1 of the rolling bearing is installed in a mold, which is filled under pressure with plasticized material (liquid aluminum, thermoplastic polymer, etc.). After the material cools down, the billet with the formed ring is mounted on metalworking machines, based on (base A) and end face (base B) of the inner surface of the ring, and, for example, gearboxes 2 of the gearbox are manufactured with the possible achievement of high degrees of accuracy in deviation of size and shape as gears in general, and its teeth 3 separately. Next, the gear with the molded outer ring is assembled with the remaining parts of the rolling bearing into a single assembly, mounted on the shaft or axis of the gearbox in the form of a support (Fig. 1).

Пример 2. Наружное кольцо 1 подшипника помещают в пресс-форму и под давлением заливают термопластичным полимерным материалом. После остывания материала заготовку с заформованным кольцом устанавливают на токарный станок с базированием по внутренней поверхности (база А) кольца, и производят изготовление ролика 4 транспортера с минимальными отклонениями в размерах на радиальное биение. Далее ролик с кольцом собирают в единый подшипник качения, устанавливаемый на оси транспортера в виде опорных узлов (фиг.2).Example 2. The outer ring 1 of the bearing is placed in the mold and pressurized with a thermoplastic polymer material. After cooling the material, the preform with the formed ring is mounted on a lathe based on the inner surface (base A) of the ring, and the conveyor roller 4 is made with minimal deviations in radial runout dimensions. Next, the roller with the ring is assembled into a single rolling bearing mounted on the axis of the conveyor in the form of support nodes (figure 2).

Необходимость повышения точности и как следствие увеличения долговечности и прочности механических передач требует на сегодняшний день техническое перевооружение шарикоподшипниковых заводов на изготовление готовых деталей, отличающихся высокой точностью размеров и формы, например зубчатых шестерен серийно производимых редукторов различных типов и другой продукции машиностроения, что становится возможным на базе реализации предложенного способа изготовления подшипниковых узлов. Именно на заводе-изготовителе подшипников становится возможным формовать заготовки с встроенными кольцами подшипников качения, имеющих достаточную конструктивную базу для изготовления высокоточных деталей на металлообрабатывающих станках, обладающих высокой технологичностью и материалоемкостью. При этом наружная заформованная поверхность кольца подшипника качения может начисто не обрабатываться, она не имеет осевые и радиальные зазоры. После сборки детали с кольцом с остальными деталями подшипника усиливается жесткость сопрягаемых деталей.The need to improve accuracy and, as a consequence, increase the durability and strength of mechanical gears, requires today the technical re-equipment of ball-bearing factories for the manufacture of finished parts that are highly accurate in size and shape, for example, gear gears of commercially available gearboxes of various types and other engineering products, which becomes possible on the basis of implementing the proposed method of manufacturing bearing assemblies. It is at the factory of bearings that it becomes possible to form workpieces with built-in rings of rolling bearings, having a sufficient structural base for the manufacture of high-precision parts on metalworking machines with high adaptability and material consumption. At the same time, the outer molded surface of the rolling bearing ring may not be completely finished; it does not have axial and radial clearances. After assembling the part with the ring with the remaining parts of the bearing, the stiffness of the mating parts is enhanced.

Предлагаемый способ успешно внедрен на шарикоподшипниковом заводе при изготовлении подшипникового узла роликов серийных транспортирующих механизмов.The proposed method has been successfully implemented at a ball-bearing factory in the manufacture of a roller bearing assembly of serial transporting mechanisms.

Claims

A method of manufacturing a bearing assembly, including assembling a rolling bearing from the outer and inner rings, rolling elements, a cage, protective washers, molding the bearing ring into the plasticizable material of the mechanism part, installing the part with a bearing in the mechanism body with the formation of the support assembly and adjusting the clearances for the given fittings, characterized in that the ring separately from the bearing is molded into the plasticizable material of the workpiece, the workpiece is based on the free surface of the ring on the machine and process to give details of the required accuracy of dimensions and shape, and the finished part with overmoulded ring is collected in the rolling bearing as a single assembly.