轴承加工四大因素(轴承四大精度).

DIN
NF SS14
SCM440 42CrMo4 42CD4 2244
1053
SKT5 S50C
40CrMn Mo7
1674
• 冶炼 浇铸 扩散退火 清理 开坯 轧制 (球化退火)
• 我国轴承钢材料的主要生产厂家有: 兴澄特钢、东北特钢、大 冶钢厂、上钢五厂、郑州永通、西宁特钢、无锡特钢、重钢、 本钢等。
对于渗碳钢轴承零件，锻造后的正火便于切削加工；对于要求较 高的轴承零件，一般渗碳后正火，然后高温回火，再进行淬火及低 温回火处理。
3.淬火:
•定义:将金属材料加热到Ac1以上温度,保温一定时间,然后快速冷 却下来的一种工艺.
轴承加工四大因素
轴承材料 轴承设计 轴承热处理 轴承冷加工
GYZ®瓦房店工业冶金轴承制造有限公司
WAFANGDIAN INDUSTRY METALLURGICAL BEARING MANUFACTURE CO.,LTD
• 轴承钢分类:
• 轴承钢一般可分为高碳铬轴承钢，渗碳轴承钢, 不锈轴承钢,回转支 承轴承用钢和特殊性能钢.
也承受较小 Fr
轴向接触轴承
900 只能承受 Fa
：滚动体同外圈滚道接
触点的法线与垂直于轴承轴 心线的平面之间的夹角
轴向承载能力
一、概述
球轴承 按滚动体分类
滚子轴承
4. 滚动轴承的代号
前置代号 基本代号 后置代号
用字母表示轴承 的分部件
例如； L表示分离轴承 的可分离套圈
用字母和数字表示轴承的结构、 公差及材料的特殊要求等
≤0.25
0.93-1.05
0.15-0.35
0.25-0.45 1.35-1.60 ≤0.015 ≤0.025 ≤0.10 ≤0.25
≤0.30
0.93-1.05
0.15-0.35
0.25-0.45 1.35-1.60 ≤0.010 ≤0.025 ≤0.10 ≤0.30
≤0.30
0.93-1.05
1.401.65
1.651.95
0.350.65
0.350.65
1.251.75
≤0.0 25
≤0.0 25
≤0.0 25
≤0.0 30
≤0.0 30
≤0.0 30
≤0.0 25
≤0.0 25
≤0.0 20
≤0.0 30
≤0.0 30
≤0.0 30
≤0. 30
≤0. 30
≤0. 25
0.400.70
SUJ2
52100
100Cr6
SKF3
C
0.95-1.05
Si
0.15-0.35
Mn 0.25-0.45
Cr 1.40-1.65
S
≤0.025
P
≤0.025
Mo ≤0.10
Ni ≤0.30
Cu ≤0.25
0.95-1.10
0.15-0.35
≤0.50 1.30-1.60 ≤0.025 ≤0.025 ≤0.08 ≤0.25
Fr Fa Fa Fr
(0类) (8类) + ( 0类)
Fr、Fa
角接触球轴承 (6类)
圆锥滚子轴承 (7类)
平稳： 球轴承
冲击： 滚子轴承
二、滚动轴承的选择
(2) 转速和旋转精度
球轴承 极限转速 和 旋转精度 比滚子轴承的高
推力轴承 极限转速 低 (离心力使滚动体与保持架摩擦严重)
整体保持架 极限转速 比分离的高
0.951.05
0.951.05
0.951.05
0.170.23
0.170.23
0.170.23
0.150.35
0.450.75
0.200.40
0.150.40
0.150.40
0.150.40
0.250.45
0.951.25
0.250.40
0.600.90
0.400.70
0.300.60
1.401.65
Al
≤0.05
≤0.05
≤0.05
Ti
≤0.003
≤0.003
Ca
≤0.001
As
≤0.040
Sn
≤0.030
Sb
≤0.005
Pb
≤0.002
常用轴承钢的化学成分（重量%）
成分
C
Si
Mn Cr
P
S
Ni
Cu Mo
牌号
GCr15 GCr15SiMn GCr18Mo G20CrNiMo G20CrNi2Mo G20Cr2Ni4
0.15-0.35
0.25-0.45 1.35-1.65 ≤0.015 ≤0.025 ≤0.10 ≤0.25
≤0.30
中外高碳铬轴承钢化学成分比较（重量%）
元素 GCr15
SUJ2
52100
100Cr6
SKF3
Ni+Cu ≤0.50
O
≤0.0015 ≤0.0015 ≤0.0015 ≤0.0015
≤0.0015
圆螺母调整
三、滚动轴承的组合设计
(2) 轴承组合位置的调整
(3) 轴承的予紧
利用金属垫片 消除游隙、提高 旋转精度和支承 刚度
套杯结构
三、滚动轴承的组合设计
5. 轴承的配合
配合
内圈与轴 外圈与座孔
载荷方向不变时
内圈(动圈) 取紧一点 外圈(不动圈) 取松一点
载荷性质
平稳 取松一点 变化 取紧一点
• 材料及热处理标准主要有GB/T18254-2002,JB/T1255-2001, JB/T8881- 2001等.
• 高碳铬轴承钢棒材交货状态主要有热轧退火棒材/ 热轧不退火 棒材 ( 锻件)/ 冷拔退火棒材等，渗碳轴承钢是热轧（正火）材。
• 高碳铬轴承钢制造的零件： 套圈：热轧不退火棒材 锻造 球化退火 车削 热处理淬回火
防油流出、防尘进入
密封圈密封
接触式
毡圈密封 密封圈密封
间隙密封 非接触式
迷宫密封
间隙密封
迷宫密封
四、滚动轴承的受力分析及计算准则
略
五、滚动轴承的疲劳寿命计算
略
六、滚动轴承的静强度和极限转速校核
略
热处理:将金属材料加热至一定的温度,保温一定的时间,然后以一定
的
速度冷却下来的工艺方法.
金属材料通过正确的热处理方法,可以获得所需的性能.
游动支承外圈 取松一点
避免滚道上某一 接触点始终停留 在 A处
6. 轴承的装拆
定位轴肩高度应低于内圈高度
外圈应留拆卸高度或设计拆卸螺孔
三、滚动轴承的组合设计
7. 轴承的润滑与密封
(1) 轴承的润滑
减摩、降温
润滑脂 重载、低速 定期添加
毡圈密封
润滑油 高速、精密件 手工定期加油、飞溅、油泵
(2) 轴承的密封
6 深沟 球轴承 7 角接触球轴承 3 圆锥滚子轴承 5 推力球轴承
二、滚动轴承的选择
1. 类型选择
(1) 载荷的大小、方向和性质
载荷大小
小：球轴承 (点接触) 大：滚子轴承 (线接触)
载荷方向 载荷性质
Fr ：深沟球轴承 (0类) 圆柱滚子轴承
Fa ：推力球轴承 (8类) 推力滚子轴承
Fr 和 Fa
1.602.00
3.253.75
≤0.2 5
≤0.2 5
≤0.2 5
≤0.2 5
≤0.2 5
≤0.2 5
≤0.10
≤0.10
0.150.25 0.150.30 0.200.30
回转支承轴承用钢
各国编号对照:
中国 GB 42CrMo 5CrMnMo
50Mn
美国 AISI
4140
日本
德国 法国 瑞典
JIS
例如；
公差等级 6X标注 0
/P6X 不标
2
4
56
/P2 /P4 /P5 /P6
一、概述
基本代号
61206
内径代号
一般为：内径 5
直径系列代号
同一内径有不同的直径
宽度系列代号
内外径相同时有不同的宽度
类型代号
代号 0、1 2 3 4 直径 特轻 轻 中 重
代号 0 1 2 3~6 宽度 窄 正常 宽 特宽
除滚动体外，其它元件可有可无
球 滚子
圆柱滚子 滚针 圆锥滚子 鼓形滚子 非对称鼓形滚子 螺旋滚子
一、概述
3. 滚动轴承的主要类型
向心轴承
按公称接触角
分类
推力轴承
径向接触轴承
00
向心角接触轴承
球主轴要承承亦受能F承r 受较小
Fa
00 450 同时承受 Fr 和 Fa
推力角接触轴承
450 900 主要承受 Fa
℃
加热
T 保温
冷却
0 t
1.退火: •定义:将材料加热到一定温度,保温一定时间,然后缓慢冷却下来的方法.
•目的:消除内应力,降低硬度,便于车削加工;改善组织,为最终热处理做组织准备. •工艺方法:扩散退火,去应力退火,再结晶退火,（等温）球化退火,时效处理等.
特别要注意等温球化退火的快冷阶段，防止网状碳化物的析出及退火组织的 不均匀。
要求： 在轴向力作用下，轴不产生轴向窜动
轴受热伸长时，不致于影响轴承运转
(1) 两端固定
间隙 C
适用于短轴、温升不高的场合
考虑轴受热伸长在一端应留有 间隙 C = 0.2~0.4mm
由调整垫片保证间隙
每个支点限制轴的一个方向移动，合起来限制轴的双向移动
三、滚动轴承的组合设计
(2) 一端固定、一端游动
（贝氏体淬火） 磨削 附加回火 磨削 装配 滚动体：热轧不退火棒材 热冲（锻造） 球化退火 车削 热
处理淬回 火 磨削 （附加回火） 磨削 装配 退火棒材 冷冲 车削 热处理淬回火 磨削 （附加回
火） 磨削 装配 • 渗碳轴承钢制造的零件： 套圈及滚动体：棒材 锻造（冷热冲） 正火 车削 渗碳淬回
火 （高温回火+热处理淬回火） 磨削 装配
高速、轻载
球轴承
低速、重载
滚子轴承
(3) 调心性能 内外圈相对偏转一定角度仍可正常运转
支承刚度差、轴承座孔不同心、多支点
(4) 其它
装拆方便 内外圈分离的轴承 (圆锥滚子轴承 )
价格 球轴承比滚子轴承低
精度低的价格低 (一般公差等级选 0 级 )
二、滚动轴承的选择
2. 尺寸选择
轴承内径 与轴颈直径相等
类别
型号
钢种
高碳铬轴承钢 GCr15 GCr15SiMn GCr15SiMo GCr18Mo
渗碳轴承钢
G20CrMo(A) G20CrNiMo(A)(C-8620) G20CrNi2Mo(A)(C-4320) G20Cr2Ni4(A) G10CrNi3Mo(A)(E-9310) G20Cr2Mn2Mo(A)
适用于长轴、工作温度较高的场合
轴承内部不能游动
(3) 两端游动
主动轴设计为两端游动支承
轴承内部可以游动
一个支点限制轴的双向移动， 一个支点可以轴向移动
从动轴设计为两端固定支承
由于左右螺旋角加工误差， 人字齿轮轴会左右窜动，
三、滚动轴承的组合设计
3. 轴承支承设计的两个特殊问题
角接触球轴承 的排列 必须成对使用
℃ 790±10℃
720±10℃ 炉冷650 ℃
GCr15轴承钢球化退火工艺
0
t
锻造组织500X 片状珠光体
球化退火组织500X 球状珠光体
2.正火:
•定义:将金属材料加热到较高（Ac3或Acm以上）的温度,保温一定时间, 然后空冷下来的一种工艺.
•目的:便于车削加工;改善组织.
对于高碳钢轴承零件,一般用正火来消除网状组织或消除退火过热 的片状组织, 在球化退火前进行正火处理可以细化晶粒。
圆锥滚子轴承
正装 “面对面”
反装 “背靠背”
正装 反装
跨距 变小 变大
悬臂受力 变形大 变形小
调整间隙 方便 不便
三、滚动轴承的组合设计
典型支承结构 车床主轴的支承结构 一端固定、一端游动
螺母予紧轴承
螺母调整轴承游隙
三、滚动轴承的组合设计
4. 轴承间隙的调整
(1) 轴承内部游隙的调整
垫片调整
螺钉调整
不锈轴承钢 9Cr18 9Cr18Mo 1Cr13～4Cr13
回转支承轴承用 42CrMo 5CrMnMo 50Mn
钢
特殊性能钢 Cr4Mo4V QBe2
• 常用轴承钢世界主要国家的牌号(化学成分相近):
中国
美国
日本
德国
SKF
GCr15
52100 SUJ2
100Cr6 SKF3
GCr15SiMn 52100.1
Fa 0 或 Fa 较小时
Fa 不大时
轴肩 + 圆螺母与 轴肩 + 轴端挡圈
止退垫圈
与螺栓
Fa 较大时
Fa 较大时
三、滚动轴承的组合设计
(2) 轴承外圈的轴向固定
轴承ຫໍສະໝຸດ Baidu盖
Fa 较大时
轴承座孔凸肩
Fa 较大时
孔用弹性挡圈
Fa 较小时
三、滚动轴承的组合设计
2. 轴承支承的结构形式
轴上两个支点上的轴承，其内外圈的固定不能只从本身着眼
滚动轴承设计
一、概述
1. 滚动轴承部件设计的主要内容
已知条件 工作条件 载荷大小及性质 转速 工作温度
设计内容 选择轴承的类型 轴承的组合设计
轴承尺寸的验算
轴承的固定和调整 轴承的配合 轴承的润滑和密封
一、概述
2. 滚动轴承的基本结构
内圈 与轴配合 外圈 与机座配合 滚动体 在滚道中产生滚动摩擦 保持架 保持滚动体位置
100CrMn6 SKF2
GCr18Mo
100CrMo7 SKF24
G20CrNiMo 8620 SNCM220 21NiCrMo2 2506
G20CrNi2Mo 4320 SNCM22
G20Cr2Ni4 3316 SNC815 14NiCr14
中外高碳铬轴承钢化学成分比较（重量%）
元素 GCr15
代号 0、1 2 3 4 直径 特轻 轻 中 重
直径系列
载荷很小 载荷很大 一般情况
超轻或特轻系列 重系列 轻或中系列
宽度系列 一般选正常系列
代号 0 1 2 3~6 宽度 窄 正常 宽 特宽
选择轴承
校核计算
三、滚动轴承的组合设计
1. 轴承的轴向固定
(1) 轴承内圈的轴向固定
轴肩 轴肩 + 弹性挡圈