[发明专利]一种内外圈滚道表面带有微织构的球轴承及其加工方法

说明书

本发明公开一种内外圈滚道表面带有微织构的球轴承及其加工方法，包括轴承内圈、轴承外圈和滚动体，所述轴承内圈的滚道表面和轴承外圈的滚道表面均设有强化研磨层，所述强化研磨层的表面设有一组或多组沿轴承的轴向方向排列的微织构结构，所述每组微织构结构包括多个沿圆周方向均匀排列的凹坑，所述凹坑呈局部球状，所述凹坑的开口朝向垂直于滚道表面的切线。方法为根据球轴承的设计尺寸，加工出轴承内圈和轴承外圈；进行强化研磨加工，再进行清洗；使用多轴联动激光加工系统进行快速激光铣削加工，制备一组或多组沿轴承的轴向方向排列的微织构结构，所述每组微织构结构包括多个沿圆周方向均匀排列的凹坑；使用超声波清洗再进行抛光。

技术领域

本发明涉及球轴承技术领域，特别涉及一种内外圈滚道表面带有微织构的球轴承及其加工方法。

背景技术

轴承是机械设备中的核心部件，严重的摩擦磨损现象不仅会降低自身使用寿命，而且直接影响重大装备整体的运行安全性与服役寿命。

随着制造技术的不断提高，为了进一步优化轴承的各项物理性能，如承载能力、耐磨性能和摩擦系数，现有技术提出一种在工件上进行表面织构的加工方法，表面微织构技术是指使用特种加工方法在机械零件表面上加工出凹坑和凸起等微细结构以改善零件表面摩擦学性能的加工技术。例如，申请公布号为CN108571514A的发明专利公开了“一种用于径向滑动轴承的半椭圆形分布织构化表面”，该织构化表面呈椭圆形设置在滑动轴承上，以矩形网格阵列排布的圆坑织构为基础，有效增加摩擦配副的油膜厚度，减小油膜破裂而导致金属直接接触的可能性。

其中，上述表面结构整体为半椭圆形，位于轴承展开平面的入口，并非均匀排布在轴承的内圈和外圈的滚道上，而且圆坑织构呈矩阵排列，形成一个半椭圆形的表面织构，该半椭圆形的表面织构从轴承的润滑油液入口处开始呈收敛形式，虽然能够获得更大的承载力和更小的摩擦系数，但是只能减少轴承的边界附近的油膜流体动压峰的限制作用，难以对整个滚道进行润滑作用，不适合用于滚动轴承，例如球轴承等，也不能为球轴承带来提高润滑性能、抗载荷能力以及使用寿命等有益效果。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种内外圈滚道表面带有微织构的球轴承，该球轴承的滚道表面上开设有微织构，可以有效提高自身的润滑性能和抗载荷能力，同时能延长使用寿命。

本发明的另一目的在于提供一种内外圈滚道表面带有微织构的球轴承的加工方法。

本发明的技术方案为：一种内外圈滚道表面带有微织构的球轴承，包括轴承内圈、轴承外圈和设置在轴承内圈与轴承外圈之间的滚动体，所述轴承内圈的滚道表面和轴承外圈的滚道表面均设有强化研磨层，所述强化研磨层的表面设有一组或多组沿轴承的轴向方向排列的微织构结构，所述每组微织构结构包括多个沿圆周方向均匀排列的凹坑，所述凹坑呈局部球状，所述凹坑的开口朝向垂直于滚道表面的切线。

所述凹坑的深度为3～4μm，凹坑的直径为100～160μm，相邻凹坑的距离为200～400μm，所述滚动体的外侧设有保持架。

沿轴承的圆周方向，在相邻的凹坑之间开设引流槽，所述引流槽连通相邻的凹坑，所述引流槽的深度小于凹坑的深度。

一种内外圈滚道带有微织构的球轴承的加工方法，包括以下步骤：

s1、根据球轴承的设计尺寸，加工出轴承内圈和轴承外圈；

s2、对轴承内圈的滚道表面和轴承外圈的滚道表面进行强化研磨加工，再对轴承内圈的滚道表面和轴承外圈的滚道表面进行清洗；

s3、使用多轴联动激光加工系统对轴承内圈的滚道表面和轴承外圈的滚道表面的强化研磨层进行快速激光铣削加工，制备一组或多组沿轴承的轴向方向排列的微织构结构，所述每组微织构结构包括多个沿圆周方向均匀排列的凹坑；

s4、使用超声波清洗轴承内圈的滚道表面和轴承外圈的滚道表面，再进行抛光。