滾珠軸承包括一排或多排滾珠,這些滾珠通過保持架,保持在稱為滾道的內圈和外圈之間,此外還有一些功能,包括保護潤滑劑的密封件以及將軸承固定在適當位置的螺釘,本文僅回顧軸承的主要部件,即滾道、滾珠和保持架。
大多數軸承和軸承部件都是由鋼制成的,最常用的是SAE 52100軸承鋼,是一種含1%碳和1.5%鉻合金的鉻鋼,這種材料在超過120℃的溫度下仍可穩定運行,常見的保持架由聚酰胺塑料制成,這種材料生產成本較低,但并不適用于苛刻的環境中,特別是高溫應用。


內滾道和外滾道是通過非常相似的流程制造的,使用自動機器將鋼管切割成滾道的基本形狀,在加熱過程中留下少量額外的材料來解決翹曲問題,外圈上印有軸承編號和制造商信息。
然后將環置于熱處理爐中進行硬化,并根據零件的尺寸,在20分鐘至數小時的時間范圍內加熱至1550華氏度(840攝氏度)左右,然后在油中冷卻,并在第二個烤箱中在約300華氏度(148攝氏度)下回火,這個過程使滾道既堅硬又耐用。
道道的每個部分都必須研磨,以確保軸承寬度、半徑、座圈位置和幾何結構正確,一些軸承(如角接觸軸承),需要在稍后的過程中進行額外的研磨,以確保套圈的尺寸精確。


軸承滾珠是通過非常精密的過程制造而成的,一個完美的圓形和光滑的滾珠,可以最大限度地減少軸承內的摩擦,滾珠開始時是一個金屬絲或棒塊,其中包含形成成品球所需的必要材料,經過一個叫做“冷鐓”的過程,在這個過程中,金屬絲的兩端相互碰撞,形成一個球。
之后滾珠被反復送入兩個鑄鐵圓盤之間的凹槽中,其中一個圓盤旋轉,另一個圓盤靜止,粗糙的凹槽有效地撕開了飛邊,使滾珠變得相當圓,但尺寸稍大,便于此后研磨,接下來,在磨至合適的尺寸和圓度之前,這些滾珠要經歷類似于滾道的熱處理過程,以提高耐用性。
最后,滾珠被移到研磨機上,研磨機使用軟鑄鐵盤對它們進行拋光,類似于翻滾過程,壓力較小,使用拋光膏使表面完全光滑,無需進一步去除材料,滾珠在研磨機中停留8-10小時,以產生完全光滑的球。


保持架是軸承的一部分,可以由多種不同的材料制成,對于鋼保持架或金屬保持架,保持架由一片薄金屬沖壓而成,然后放置在一個模具狀結構中,使保持架彎曲成合適的形狀,然后拆下保持架并準備好進行組裝,對于塑料保持架,使用一種稱為“注射成型”的工藝,將熔化的塑料注射到模具中,然后硬化成形。
經過如上的流程,所有軸承零件都已完成,之后可以對軸承進行組裝。首先,將內圈放置在外圈內部,然后將滾珠插入并均勻間隔在滾道之間,最后,安裝保持架以將滾珠固定到位,塑料保持架很容易卡入,而鋼保持架通常需要鉚接在一起,最后,在軸承上涂上防銹劑或特定應用的其他特殊表面處理劑,并包裝好以備裝運。


滾珠軸承生產成本低廉,數百年來一直備受青睞,但滾珠軸承還有更為高效的結構,如使用磁鐵或壓縮空氣防止兩個物體完全接觸的磁懸浮軸承,這類軸承由于結構之間無直接接觸,因此零摩擦,可以承受超高轉速,哪怕光速旋轉也是可能的,但其生產和操作成本過于昂貴,因此基本無人使用。
滾珠也有很科幻的生產工藝,如制造“太空滾珠”,軸承滾珠在航天飛機上制造,熔化的鋼塊在零重力下自由漂浮,形成完全且完美的球體,然而,這種制造方式也比研磨成型更為昂貴。

