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陶瓷球轴承的球体如何加工制造
2018-10-23 11:17
精密轴承中的陶瓷球轴承我们都是用过,下面我们简单了解一下陶瓷球的滚动体是如何制造加工的。
对于轴承用陶瓷球 ,要求具有很高的形状精 度、尺寸精度、表面质量和材料特性 。由于陶瓷材 料硬度高, 与金属相比脆性较大, 加工困难 ,且加 工时易在材料表面产生裂纹等表面缺陷 ,在轴承 运转中引起陶瓷球碎裂、早期疲劳而使轴承失效。 所以加工陶瓷球最重要的是必须始终保持球表面 不出现损伤 ,只有在加工工艺参数与陶瓷球材料 的特性相匹配时, 才能在保证质量和经济性的前 提下进行加工工艺的改进 。
1 陶瓷球加工的技术难点 由于陶瓷球材料硬度高达 1 600 HV 以上 ,是 钢球硬度的两倍 ,因此,钢球的加工工艺和磨料不 适合陶瓷球加工 。陶瓷球加工存在如下主要问题:陶瓷球表面能低 ,研磨介质和磨料附着性差, 影响陶瓷球加工效率 、球表面粗糙度和加工球批 直径变动量;陶瓷球在研磨盘沟道中自转性差 ,影 响陶瓷球的加工精度特别是球形误差 ;因现有加 工设备是基于钢球加工设计制造的, 需对其进行 改造;磨料种类和研磨板及其技术条件要进行合 理选择;批量加工工艺参数要进行优化 。
加工陶瓷球的技术关键和难点是 :
提高研磨介质及磨 料的附着能力。
提高陶瓷球的自转性能。
批量加工工艺参数的优化确定。
批量加工在 线检测和质量控制。
2 陶瓷球加工方法 陶瓷球的加工工序一般分为 :粗磨、精磨、初 研和精研四道工序。粗磨工序要完成陶瓷毛坯球 加工留量 95 %的加工量 ,是影响陶瓷球加工效率 的关键工序 ,需在保证陶瓷球加工质量的前提下 尽量提高加工速度 ;精磨工序的目的是进一步改 善由于粗磨造成的表面加工缺陷, 提高陶瓷球的 表面质量和精度;初研工序的目的是改善陶瓷球 的精度和表面质量 , 使陶瓷球的精度基本达到成 品球的要求 ;精研工序的目的是改善陶瓷球的表 面质量和精度 ,使陶瓷球达到成品球的精度要求。
2 .1 陶瓷球循环加工方法 本方法分粗磨加工和研磨加工 ,研磨加工又 包括初研和精研。 陶瓷球粗磨加工在循环机床上进行, 所用砂 轮为金刚石砂轮, 研磨盘材料采用高硬(HB > 220)铸铁。粗磨加工后陶瓷球表面粗糙度 Ra 为 1 .98 μm, 球形误差高达 72 .5 μm ,粗磨后陶瓷球表 面粗糙。 初研加工采用碳化硅 、碳化硼 、刚玉和人造金 刚石磨料, 精研采用氧化铬 、氧化铁 、人造金刚石 微粉磨料;研磨盘采用铸铁盘, 硬度为 140 ~ 220 HB 。严格选择磨料的粒度 、种类、形状、浓度及破 碎特性,研磨液由煤油、脂 、机油、蜡和水基乳化剂 的混合液组成 ,控制研磨液的粘度 、承载特性及各 种添加剂的含量 。同时控制温度、压力和转速等 工艺参数。精研后的陶瓷球表面粗糙度为 0 .008 μm ,球形误差 0 .08 μm 。 该方法可实现陶瓷球批量稳定加工, 易于进 行工业化生产和质量控制 ,是陶瓷球加工技术的 发展方向 。
高精度陶瓷球批量加工技术 洛阳轴承研究所通过陶瓷球研磨机理的研 究,研制开发出陶瓷加工专用复合磨料和复合研 · 9 · 《轴承》 2002.№ .3 磨液 ,以适应陶瓷球的加工,有效提高了研磨介质 和磨料对陶瓷球的附着能力和研磨效率 。所加工 陶瓷球规格从 1 ~ 34 mm ,精度为G5 级、G10 级, 加工批量为万粒级。
3 .1 陶瓷球粗磨加工技术 陶瓷球的粗磨加工是陶瓷球加工的第一道工 序,需去除陶瓷球留量的 95 %, 材料去除量大 ,要 求加工效率高, 同时注意加工表面质量和精度。 陶瓷球在粗磨前 ,首先应进行质量评价 。并对陶 瓷毛坯球进行尺寸分选, 挑出极大球和极小球 ,控 制毛坯球加工留量在 0 .3 ~ 0 .5 mm , 以保证粗磨 加工的顺利进行 。 陶瓷球的粗磨加工采用循环加工方法,磨料: FMM -1 型复合磨料;研磨液:FYM -1 型复合研磨 液:磨球板:铸铁磨球板 , 硬度大于 230 HB;磨球 盘转速 48 ~ 170 r min ,压力 2 ~ 3 MPa 。在加工过 程中 ,控制陶瓷球加工精度 、表面质量。
3 .2 陶瓷球精磨加工技术 陶瓷球的精磨加工是陶瓷球加工的第二道工 序。由于陶瓷球粗磨要求高的加工效率 ,所用磨 料粗 、磨球机转速快 ,加工球表面粗糙, 且精度较 低,需进行陶瓷球的精磨加工 ,改善陶瓷球表面质 量和精度 。 陶瓷球精磨加工采用循环加工方法, 磨料: FMM -2 型复合磨料;研磨液:FYM -2 复合研磨 液;研磨板 :铸铁研磨板, 硬度为 210 ~ 240 HB;磨 球盘转速 48 ~ 120 r min ,压力 2 ~ 3 MPa。在加工 过程中, 控制陶瓷球加工精度 、表面质量。
3 .3 陶瓷球初研加工 初研加工是陶瓷球加工的第三道工序, 是为 了进一步改善陶瓷球表面质量和精度 , 消除加工 表面应力 。初研后的陶瓷球精度基本达到成品球 的要求。 陶瓷球初研加工采用循环加工方法 , 磨料: FMY -3 型复合磨料 ;研磨液:FYY -3 型复合研磨 液;研磨板:铸铁研磨板, 硬度 190 ~ 220 HB ;研磨 盘转速25 ~ 60 r min ,压力 1 ~ 2 .5 MPa。在初研过 程中 ,控制陶瓷球加工精度 、表面质量。
3 .4 陶瓷球精研加工 精研加工是陶瓷球加工的最后一道工序, 也 是获得最终产品的工序。要求陶瓷球精度和表面 质量达到G10 或 G5 级 。
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