改進(jìn)鋼球生產(chǎn)工藝與提高鋼球制造精度等級(jí)

聶明輝

摘 要：隨著軸承行業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)鋼球精度的要求也在逐步提高。研磨是鋼球加工的最后一道工序，直接決定著鋼球表面的最后質(zhì)量和精度。本人根據(jù)多年工作經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)參考現(xiàn)有研究成果，對(duì)鋼球生產(chǎn)工藝關(guān)鍵技術(shù)以及提高鋼球制造精度等級(jí)措施進(jìn)行了簡(jiǎn)要的論述。

關(guān)鍵詞：鋼球；生產(chǎn)工藝；制造精度；措施

引言

國內(nèi)鋼球加工設(shè)備經(jīng)過多年的發(fā)展，已經(jīng)發(fā)展成為專業(yè)化生產(chǎn)企業(yè)進(jìn)行制造，同時(shí)滿足所有加工工藝需求和工藝過程，以及品種齊全的一類專業(yè)設(shè)備。我們現(xiàn)在主要關(guān)心的是如何改進(jìn)鋼球生產(chǎn)工藝，提高鋼球精度等級(jí)，降低生產(chǎn)成本，將企業(yè)的生產(chǎn)利益最大化，同時(shí)將鋼球生產(chǎn)質(zhì)量進(jìn)一步的提升。

1鋼球質(zhì)量技術(shù)指標(biāo)

1.1表面粗糙度

表面粗糙度是指鋼球表面有區(qū)別于球形誤差和波紋度的微觀不平度，其對(duì)球軸承中頻和高頻振動(dòng)的產(chǎn)生有很大影響。并且表面粗糙度越大，球軸承產(chǎn)生的振動(dòng)也越大，所以在鋼球的制造過程中，需嚴(yán)格控制其表面粗糙度的值。

1.2形狀誤差

形狀誤差是球軸承產(chǎn)生噪聲和振動(dòng)的主要原因之一，在鋼球的生產(chǎn)過程中，磨盤通過對(duì)鋼球的接觸點(diǎn)進(jìn)行擠壓和刮擦，從而達(dá)到去除多余材料，磨削成圓的目的。由于形狀誤差的存在，會(huì)使球軸承中鋼球的中心位置不斷變化，從而產(chǎn)生低頻振動(dòng)和噪聲，并且鋼球的形狀誤差越大，球軸承在正常工作時(shí)的振動(dòng)也就越大。

2鋼球基本加工工藝

隨著鋼球加工設(shè)備的發(fā)展，目前國內(nèi)鋼球的基本加工工藝過程為：原材料檢查→冷鐓→光磨→（軟磨）→熱處理→硬磨→（表面強(qiáng)化）→初研→精研→（渦流探傷、外觀檢查）→超精研→（光學(xué)外觀）→清洗防銹→成品檢查→成品包裝。在每道工序之間根據(jù)需要進(jìn)行清洗防銹、干燥烘干、挑揀工序缺陷球和質(zhì)量控制檢查，工藝質(zhì)量控制指標(biāo)更加嚴(yán)格，工藝工裝和工藝細(xì)節(jié)的控制更加完善，對(duì)汽車軸承等專用鋼球進(jìn)行100%渦流探傷和光電外觀，可以穩(wěn)定批量生產(chǎn)G5，G10鋼球，滿足不同軸承的裝配要求。

3常用兩種臥式和立式研球機(jī)分析

研磨鋼球的設(shè)備有臥式和立式兩種，其中，立式研球機(jī)的特點(diǎn)是主軸垂直放置、兩研磨板水平放置和水平輸球方式，如圖1所示；而臥式研球機(jī)的結(jié)構(gòu)所具有的特點(diǎn)則是主軸水平放置、兩研磨板垂直放置，如圖2所示。

對(duì)于立式研球機(jī)兩研磨板是水平放置的，它的優(yōu)點(diǎn)在于鋼球在研磨盤中磨削時(shí)速度方向始終和重力方向相垂直，重力和離心力對(duì)其影響比較小，這樣鋼球在加工時(shí)就能夠有較好的尺寸選擇性，可以及時(shí)修正鋼球在加工時(shí)的幾何誤差，從而生產(chǎn)出高質(zhì)量的鋼球。

對(duì)于臥式研球機(jī)兩研磨板是垂直安裝的，它的優(yōu)點(diǎn)在于鋼球可以在不借助于外力的作用下，依靠自身的重力比較順暢的進(jìn)入兩板之間，避免鋼球由于與研磨板碰撞而產(chǎn)生表面損傷。但從操作性上來說，立式研球機(jī)更具優(yōu)越性。因?yàn)榕P式研球機(jī)的輸球裝置是置前的，出球口會(huì)很大一部分被進(jìn)球口遮擋；在鋼球的實(shí)際加工中，操作人員不能夠清楚的觀察到進(jìn)球口的分布情況，也就不能控制控制最佳的進(jìn)球量。

4鋼球研球機(jī)壓溝工藝的改進(jìn)

對(duì)于臥式研球機(jī)，在對(duì)鋼球加工一段時(shí)間后，研磨盤將會(huì)發(fā)生變形，這時(shí)需對(duì)其進(jìn)行重新壓溝，防止各溝槽中因誤差的產(chǎn)生而導(dǎo)致鋼球碰撞，有效地避免鋼球表面發(fā)生燒傷的可能。此外，如果研球機(jī)對(duì)鋼球進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間研磨，轉(zhuǎn)動(dòng)盤和固定盤之間的距離會(huì)逐漸變小，即產(chǎn)生合板現(xiàn)象。合板現(xiàn)象會(huì)嚴(yán)重的破壞鋼球表面，致使其質(zhì)量下降甚至報(bào)廢。所以，合理的溝槽壓溝對(duì)鋼球研磨至關(guān)重要，是生產(chǎn)出高精度鋼球的技術(shù)保證。

改進(jìn)的壓溝工藝是采用循環(huán)式壓溝，其原理與鋼球正常研磨相似。通過轉(zhuǎn)動(dòng)盤的帶動(dòng)作用，鋼球被帶入料道，在料道中各溝槽中的鋼球經(jīng)過混合，會(huì)重新回到溝槽中。為了能使各盤溝消耗均勻，適當(dāng)?shù)南蛄系乐屑尤胍恍┬碌匿撉?，鋼球通過分配器進(jìn)入溝槽中，經(jīng)過反復(fù)的循環(huán)可完成對(duì)盤的壓溝。改進(jìn)后的壓溝方法與原方法相比，可以通過壓溝時(shí)間的延長(zhǎng)，消除不同盤溝之間的誤差。對(duì)于改進(jìn)后的方法，在壓溝剛開始時(shí)，其壓力和速度不可太大，因?yàn)閴毫^大會(huì)使鋼球進(jìn)入盤溝瞬間造成對(duì)盤溝的壓傷破壞。為了縮短延長(zhǎng)的時(shí)間，在壓溝前可調(diào)整轉(zhuǎn)動(dòng)盤與固定盤之間的空間位置減小平行度，同時(shí)壓溝時(shí)可不拆下和調(diào)整分配器。

5提高鋼球制造精度等級(jí)措施分析

5.1用深酸洗

熱酸洗過程不僅消耗鋼球整體尺寸，而且由于環(huán)帶和兩極應(yīng)力大，導(dǎo)致腐蝕速度大，腐蝕層深度為0.18mm，嚴(yán)重的出現(xiàn)晶間腐蝕。這不但需增加鋼球加工總留量，同時(shí)在加工過程中還易產(chǎn)生疲勞。為此，采用深酸洗配合渦流探傷代替熱酸洗，并采用合理的酸配比，使鋼球深酸洗尺寸消耗控制在0.04-0.05mm。為驗(yàn)證其可靠性，用500粒經(jīng)深酸洗和渦流探傷的鋼球進(jìn)行熱酸洗檢查，未發(fā)現(xiàn)問題。由此可見，用深酸洗和渦流探傷取代熱酸洗檢查是可行的。

5.2提高鋼球表面硬度的均勻性

用保護(hù)氣氛淬火代替空氣爐加熱淬火，并提高設(shè)備控溫精度，鋼球表面硬度的均勻性得到有效提高，成品鋼球單一硬度差小于等于0.5HRC，批硬度差小于等于1HRC。

5.3改進(jìn)工具設(shè)計(jì)、減少鋼球加工留量

在保證精度的前提下，減少鋼球各工序留量，可以減少磨削時(shí)間，同時(shí)減少因磨削量過大產(chǎn)生的變質(zhì)層，降低產(chǎn)生磨削質(zhì)量問題的幾率。根據(jù)航空軸承材料的原始特性，自行研制硬度合金沖壓模具及輔助工具，并進(jìn)行反復(fù)的壓球驗(yàn)證，結(jié)果表明：采用硬質(zhì)合金刀板和切料胎，提高了切料質(zhì)量，減少了壓型折疊；采用硬質(zhì)合金壓球胎，保持胎具在沖壓過程中基本不變形，提高了球坯的精度。同時(shí)，選用的料徑和切料長(zhǎng)，保證壓縮比（切料長(zhǎng)/料徑）在2.0-2.2之間，使料段在壓型過程處于最佳變形狀態(tài)。由此，加工出的球坯尺寸基本一致，且環(huán)帶小而薄，從而使鋼球加工的總留量由1.2mm減少到0.8mm。

結(jié)束語

總而言之，鋼球是球體形狀的零件，其整個(gè)表面既是工作面，又是加工中的基準(zhǔn)面和支承面。鋼球的加工具有獨(dú)特的專業(yè)化特征，對(duì)原材料的質(zhì)量、工藝水平和加工設(shè)備的要求都非常高，這就需要我們對(duì)其加工工藝以及設(shè)備進(jìn)行合理的優(yōu)化。

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