專利名稱：陶瓷軸承結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是關(guān)于一種陶瓷軸承結(jié)構(gòu)，特別是指一種耐磨耗、壽命長、運(yùn)轉(zhuǎn)效率高而且加工容易的陶瓷軸承結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
機(jī)械領(lǐng)域中，軸承的應(yīng)用幾乎無所不在，軸承是整部機(jī)器運(yùn)行的關(guān)鍵，其性能直接影響整臺機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)性能和工作效率。傳統(tǒng)的軸承結(jié)構(gòu)通常有兩種，即滾珠軸承和含油軸承，其應(yīng)用各有所不同，也各有優(yōu)缺點(diǎn)。
含油軸承是采用軸承(即軸套)與軸心直接接觸并作相對滑動，為減小摩擦力和耗損從而提高壽命與效率，通常在軸套與軸心接觸面間加入潤滑油，此種軸承制造成本低、承載壓力大，因而得到廣泛的應(yīng)用，但因軸套與軸心間大面積緊密接觸，摩擦力大、運(yùn)轉(zhuǎn)效率低，磨損后軸套與軸心間隙增大而影響性能，而且由于軸心與軸套接觸緊密，潤滑油容易被擠出，而使其直接大面積進(jìn)行干摩擦，軸承的磨損相當(dāng)嚴(yán)重，因此，含油軸承壽命較短。
而滾珠軸承是采用軸心與軸承非直接接觸，在軸心與軸承間設(shè)置一系列排布均勻的小滾珠，當(dāng)軸心與軸承發(fā)生相對轉(zhuǎn)動時，滾珠即在軸承內(nèi)表面與軸心外表面間相對滾動，這種軸承結(jié)構(gòu)由于各部件之間的相對運(yùn)動都是滾動，摩擦阻力小，適用于運(yùn)轉(zhuǎn)平滑、轉(zhuǎn)速高的場合，但滾珠軸承承載壓力小，而且由于摩擦造成滾珠磨損變形后，運(yùn)轉(zhuǎn)精度及性能迅速降低，滾珠軸承部件多，制造成本高；尤其在小型機(jī)械中，如計算機(jī)散熱用風(fēng)扇等，采用滾珠軸承制造成本相比含油軸承高得多，故，小型機(jī)械中大多采用含油軸承，新型含油軸承結(jié)構(gòu)的改良日新月異，也不斷有新型材料應(yīng)用于含油軸承的制造中。
傳統(tǒng)含油軸承材料一般是采用銅基合金或不銹鋼等，但隨著現(xiàn)代化機(jī)械生產(chǎn)的不斷發(fā)展，軸承的轉(zhuǎn)速越來越高，由于摩擦耗損帶來的負(fù)面影響越來越大，傳統(tǒng)軸承材料由于硬度和耐磨性低在高速運(yùn)轉(zhuǎn)及長時間工作場合中已經(jīng)不能滿足應(yīng)用的要求，因此新型軸承材料的推出漸漸成為必然，業(yè)內(nèi)人士經(jīng)過不斷的研究與實(shí)踐，發(fā)現(xiàn)將陶瓷等高硬度材料應(yīng)用在軸承結(jié)構(gòu)中，可以解決傳統(tǒng)軸承材料耐磨性差、壽命低、運(yùn)轉(zhuǎn)精度低等問題。同時利用陶瓷高硬度的特性，可在保障運(yùn)轉(zhuǎn)正常前提下適當(dāng)減小軸承與軸心接觸面積從而減小摩擦力，以便提高運(yùn)轉(zhuǎn)效率，如公告于2002年7月11日的臺灣專利公告495118號，為減小軸承與軸心接觸面積，將軸承內(nèi)表面加工成平滑的非圓柱面，因軸承與軸心接觸面積大大減小，因而摩擦力減小，從而大大提高了運(yùn)轉(zhuǎn)性能。
但陶瓷材料硬度高、耐磨耗、耐蝕性、耐熱性優(yōu)秀而極難進(jìn)行機(jī)械加工，使得陶瓷材料軸承的制造變得相當(dāng)困難，其應(yīng)用因而受到限制，這也成為目前陶瓷軸承仍無法廣泛應(yīng)用的最重要原因。內(nèi)表面為圓柱形的陶瓷軸承及上述臺灣專利公告495118號所揭露的軸承結(jié)構(gòu)在實(shí)際工程制造上仍然存在諸多困難。
為提高軸承與軸心相接觸的內(nèi)表面光潔度，從而保證其運(yùn)轉(zhuǎn)平滑，通常需要對其內(nèi)表面進(jìn)行研磨精加工，如圖1所示的軸承1內(nèi)表面加工示意圖，因陶瓷硬度極大，耐磨性相當(dāng)好，當(dāng)研磨軸承1內(nèi)表面深處時，因研磨機(jī)2的心軸3伸入軸承1內(nèi)較長，受軸承內(nèi)表面幾何誤差的影響，心軸3極易發(fā)生彎曲和旋轉(zhuǎn)震動，加工出來的軸承1內(nèi)表面為非柱面體(中間內(nèi)徑小端部內(nèi)徑大或者內(nèi)腔軸線彎曲以及存在偏心誤差等)，且因加工長度大引起軸承內(nèi)表面光潔度不均，其產(chǎn)品必然難以滿足應(yīng)用的要求。如圖2所示，為減小精加工長度，可在軸承1兩端分別加工，但仍同樣存在上述問題，況且極易引起同軸度誤差，軸承1內(nèi)部深處仍無法獲得與端部相同的精度。因此即便是采用優(yōu)秀的軸承材料，仍需要有良好的結(jié)構(gòu)設(shè)計才能解決生產(chǎn)上的諸多問題，進(jìn)而滿足應(yīng)用的需要。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種耐磨耗，壽命長，運(yùn)轉(zhuǎn)效率高且易于加工之陶瓷軸承結(jié)構(gòu)。
本實(shí)用新型的目的是通過下列技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本實(shí)用新型陶瓷軸承結(jié)構(gòu)呈一中空管狀，軸承內(nèi)表面為非圓柱面，且在靠向軸承的兩端設(shè)有若干個沿徑向向內(nèi)凸伸的扣爪，這些扣爪與軸心外表面緊密接觸。
本實(shí)用新型陶瓷軸承結(jié)構(gòu)，與現(xiàn)有軸承比較具有如下優(yōu)點(diǎn)通過在軸承內(nèi)表面靠向兩端設(shè)置交錯間隔的三點(diǎn)支撐結(jié)構(gòu)，能夠有效防止軸承運(yùn)轉(zhuǎn)時震動的發(fā)生，對軸承運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性提高效果顯著，更重要的是這種軸承結(jié)構(gòu)可采用燒結(jié)及射注成型方式作出坯體后，對靠向兩端之小長度小面積進(jìn)行精加工，即減少了加工的投入，又使加工精度大大提高，解決了陶瓷軸承難以加工出合格產(chǎn)品的難題。
本實(shí)用陶瓷軸承結(jié)構(gòu)不論從生產(chǎn)上還是在應(yīng)用上，與傳統(tǒng)軸承結(jié)構(gòu)相比，都具有明顯的進(jìn)步性。

下面參照附圖，結(jié)合實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。
圖1是陶瓷材料的傳統(tǒng)軸承結(jié)構(gòu)一端加工示意圖。
圖2是陶瓷材料的傳統(tǒng)軸承結(jié)構(gòu)兩端加工示意圖。
圖3是本實(shí)用新型陶瓷軸承結(jié)構(gòu)之立體圖。
圖4是圖3沿V-V方向之剖視圖。
圖5是圖3沿IV-IV方向之剖視圖圖6是圖3沿VI-VI方向之剖面圖。
圖7是本實(shí)用新型陶瓷軸承結(jié)構(gòu)之端部視圖。
圖8是本實(shí)用新型陶瓷軸承的加工示意圖。
具體實(shí)施方式本實(shí)用新型陶瓷軸承結(jié)構(gòu)，是采用陶瓷材料燒結(jié)或射注成型后局部表面研磨加工而成的，主要是為解決傳統(tǒng)軸承運(yùn)轉(zhuǎn)磨擦阻力大，耗損嚴(yán)重，壽命短及陶瓷材料機(jī)械加工困難等問題而提出的新型結(jié)構(gòu)設(shè)計。
請同時參閱圖3到圖5以及圖7，該陶瓷軸承10大致呈一中空管體，外表面為圓柱形，其內(nèi)表面等間距地設(shè)有六個平行的軸向凹槽12，其中不相鄰的三個凹槽12底部靠向軸承10一端的一段長度沿徑向向內(nèi)凸伸有扣爪141，該等扣爪141與凹槽12的連接處具有一定的弧度或斜度，以加強(qiáng)扣爪141與軸承10內(nèi)表面的連接強(qiáng)度，也使軸承10坯體成型時易于拔模，這些扣爪141端部呈內(nèi)凹之弧柱面，而且這些弧柱面位于同一柱面，均與軸心20外表面緊密接觸，與上述三個凹槽12間隔的另三個凹槽12靠向軸承10另一端的一段長度也向內(nèi)凸伸有結(jié)構(gòu)相同的扣爪144，上述軸承10內(nèi)表面靠向兩端的扣爪141、144分別間隔交錯接觸軸心20外表面。
該軸承10先由陶瓷材料燒結(jié)成坯體，如圖6所示，由于軸承10內(nèi)表面的凹槽12一端為扣爪141(或144)，而其余長度則呈平直開放的形狀，而且從凹槽12底部凸伸出的扣爪141、144分別在軸承10兩端間隔交錯排列，所以，可以通過設(shè)置具有交錯排列的凸棱的塑模將陶瓷材料填入而燒結(jié)或射注成型，并采取兩端拔模的方式取出陶瓷軸承坯體。坯體成型后，與軸心20相接觸的扣爪141和144端部的光潔度尚不能滿足軸承10的工作要求，如圖8所示，為提高其光潔度，將成型后的軸承坯體固定在研磨機(jī)30上，兩端分別插入研磨心軸32，對軸承10內(nèi)表面凹槽12底部凸伸出的扣爪141、144端部的弧柱面進(jìn)行研磨精加工，使其弧柱面光滑，并能保證其各扣爪141、144端部的弧柱面同軸(各圓弧面所在柱體重合)。由于精加工僅對扣爪141、144端部的小面積弧狀柱面研磨，而扣爪141、144均設(shè)在軸承10兩端，其長度較小，研磨精加工時不會造成心軸32伸出過長而又需承受較大徑向力而彎曲或擺動，從而引起加工誤差，同時因精加工長度及面積小，加工效率提高，表面粗糙度、弧面斜度以及兩端弧柱面的同軸度等精度大大提高，因軸承10可采用燒結(jié)或射注成型方式作出坯體，非常適合批量生產(chǎn)，本實(shí)用新型陶瓷軸承結(jié)構(gòu)解決了陶瓷軸承難以加工、合格率低而難以滿足實(shí)際應(yīng)用需要的諸多難題。
本實(shí)用新型充分利用陶瓷材料諸多優(yōu)良的物理特性(硬度大、耐腐蝕、耐磨耗、耐高溫，受熱膨脹率小)，將軸承的工作面積大大減小，使軸承與軸心間由面接觸變成線接觸或近似點(diǎn)接觸，摩擦力大大減小，軸承運(yùn)轉(zhuǎn)效率顯著提高，使軸承長期保持良好的運(yùn)轉(zhuǎn)性能，而壽命又不會受到影響，更重要的是，由于結(jié)構(gòu)上的設(shè)計使其加工容易，精度能夠得到保證，從而加工出合格的陶瓷軸承產(chǎn)品。
權(quán)利要求1.一種陶瓷軸承結(jié)構(gòu)，包括軸承和軸心，該軸承呈一中空管狀，內(nèi)表面為非圓柱面，其特征在于軸承內(nèi)表面在靠向軸承的兩端設(shè)有若干個沿徑向向化內(nèi)凸伸的扣爪，這些扣爪與軸心外表面緊密接觸。
2.如權(quán)利要求1所述的陶瓷軸承結(jié)構(gòu)，其特征在于該軸承內(nèi)表面等間隔設(shè)有偶數(shù)個軸向凹槽。
3.如權(quán)利要求2所述的陶瓷軸承結(jié)構(gòu)，其特征在于其中部分扣爪是由不相鄰的凹槽底部靠向軸承一端的一段長度沿徑向向內(nèi)凸伸而成的。
4.如權(quán)利要求3所述的陶瓷軸承結(jié)構(gòu)，其特征在于另一部分扣爪是由與該等凹槽間隔的凹槽在靠向軸承另一端的一段長度沿徑向向內(nèi)凸伸而成的。
5.如權(quán)利要求1、3或4所述的陶瓷軸承結(jié)構(gòu)，其特征在于這些扣爪與凹槽的連接處設(shè)有適當(dāng)?shù)幕《然蛐倍取?br> 6.如權(quán)利要求1、3或4所述的陶瓷軸承結(jié)構(gòu)，其特征在于這些扣爪端部呈內(nèi)凹的弧柱面。
7.如權(quán)利要求6所述的陶瓷軸承結(jié)構(gòu)，其特征在于這些扣爪端部的弧柱面位于同一柱面，而且都是與軸心相接觸。
專利摘要一種陶瓷軸承結(jié)構(gòu)，是采用陶瓷材料燒結(jié)或射注成型后局部表面研磨加工而成的，該軸承大致呈一中空管體，其內(nèi)表面等間距設(shè)有六個平行的軸向凹槽，其中不相鄰的三個凹槽底部靠向軸承一端的一段長度設(shè)有向內(nèi)凸伸的扣爪，這些扣爪端部呈內(nèi)凹的弧柱面，這些弧柱面與軸心外表面位于同一柱面，而且都是與軸心緊密接觸，與上述三個凹槽間隔的另三個凹槽靠向軸承另一端的一段長度也向內(nèi)凸伸有相同結(jié)構(gòu)的扣爪，該等扣爪端部的弧柱面分別間隔交錯接觸軸心外表面。
文檔編號F16C33/02GK2594528SQ0225052
公開日2003年12月24日 申請日期2002年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月18日
發(fā)明者徐牧基 申請人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司