中空或部分中空的滚动元件的增材制造.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114901957A(43)申请公布日2022.08.12(21)申请号202180007671.9(74)专利代理机构北京东方亿思知识产权代理(22)申请日2021.02.01有限责任公司11258专利代理师柳春雷(30)优先权数据62/969,9622020.02.04US(51)Int.Cl.17/158,3982021.01.26USF16C33/32(2006.01)B28B1/00(2006.01)(85)PCT国际申请进入国家阶段日B28B11/24(2006.01)2022.06.27B28B11/08(2006.01)(86)PCT国际申请的申请数据PCT/US2021/0160352021.02.01(87)PCT国际申请的公布数据WO2021/158472EN2021.08.12(71)申请人舍弗勒技术股份两合公司地址德国黑措根奥拉赫(72)发明人佩里·霍伦基恩-弗朗索瓦·马斯布权利要求书1页说明书3页附图2页(54)发明名称中空或部分中空的滚动元件的增材制造(57)摘要中空轴承滚动元件或具有晶格内部结构的滚动元件提供了优于实心轴承的若干优点。它比实心轴承轻。需要更少的材料，并且减少了烧结时间，因为粘结材料可以容易地流动至表面附近。坯料使用增材制造工艺形成，该增材制造工艺提供了比常规双模具工艺更好的均匀性，从而能够生产更接近成品尺寸的坯料。它们还消除了与常规工艺相关联的“土星环”。这转化为减少的研磨余量和缩短的处理时间，从而减少了材料和精加工操作成本两者。这些过程还能够生产中空元件和部分中空的元件，从而进一步减少材料成本、解决芯部材料去除所固有的问题并且减少烧结时间。由增材制造提供的优点对于小批量生产的大型产品尤其有益。CN114901957ACN114901957A权利要求书1/1页1.一种陶瓷滚动元件制造过程，包括：使用增材制造工艺制造坯料，所述坯料由陶瓷粉末和粘结剂的混合物形成；烧结所述坯料以去除所述粘结剂并使所述陶瓷粉末硬化；以及研磨所述坯料以产生最终的滚动元件形状。2.根据权利要求1所述的过程，其中，所述坯料包括围绕具有至少一个有意空隙的芯部的外部壳体。3.根据权利要求2所述的过程，其中，所述芯部不包含陶瓷粉末和粘结剂。4.根据权利要求2所述的过程，其中，所述芯部是陶瓷粉末和粘结剂的晶格。5.根据权利要求1所述的滚动元件，其中，所述壳体具有球形外表面。2CN114901957A说明书1/3页中空或部分中空的滚动元件的增材制造[0001]相关申请的交叉引用[0002]本申请要求2020年2月4日提交的美国临时专利申请62/969,962和2021年1月26日提交的美国专利申请17/158,398的优先权，该美国临时专利申请和美国专利申请的全部公开内容通过参引并入本文。技术领域[0003]本公开涉及制造轴承滚动元件的方法。更具体地，本公开涉及采用增材制造来制造中空或具有晶格内芯的滚动轴承的方法。背景技术[0004]轴承减少了意在相对于彼此移动的部件之间的摩擦，尤其是当力从部件中的一个部件传递至另一个部件时。在滚动元件轴承中，在两个部件中的每个部件中形成有滚道，并且滚道内容纳有一组元件，从而使部件分开。元件与滚道之间的接触主要是滚动接触而不是滑动接触，由此显著减少了相对运动的阻力。在一些应用中，滚动元件可以通过笼状件相对于彼此间隔开。滚动元件可以是滚珠、筒形滚子、锥形滚子或球形滚子。[0005]根据应用，滚动元件可以由金属、陶瓷或其他材料制成。图1图示了用于模制用于滚动元件的坯料的常规工艺。坯料由两件式模具10和12形成。在压实时上模具与下模具之间的模具间隙14为约100微米，但是模具间隙的宽度和厚度两者将根据滚珠的尺寸、加工条件和其他变量而变化。加工和压实过程的质量将决定所形成的滚珠的状况以及在随后的步骤中纠正任何缺陷的必要处理。一旦滚珠在模具系统中形成，上述间隙将在滚珠的赤道周围留下一条薄的额外材料。这种凸起的材料通常被称为“土星环”并且必须在随后的处理步骤中去除。此外，在压实期间，模具的形状中的任何缺陷和施加在滚珠上的压力平衡将导致将不被认为是圆形的滚珠。这种形状偏差以及烧结过程期间的其他影响、比如变形和收缩都需要在允许去除更多的材料时考虑，从而在完成时形成完美的球形形状。为了补偿这些变形，添加了大量的“研磨”原料，以使得能够通过一系列的处理操作来创建真正的球体。这种研磨原料余量通常从对于10mm直径的滚珠的0.8mm变化至对于60mm直径的滚珠的1.9mm。[0006]在一些应用中，陶瓷滚动元件提供了优于其钢制对应物的优势。大多数陶瓷(特别是氮化硅Si3N4)的密度低于钢的密度，使得零部件非常坚固且轻，从而允许良好的热耗散。它还提