專利名稱：高速高精數(shù)控機(jī)床軸承專用鋼球生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋼球生產(chǎn)方法，尤其是一種高速高精數(shù)控機(jī)床軸承專用鋼球的生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
目前精密高速數(shù)控機(jī)床軸承屬于高精度、高技術(shù)軸承品種，技術(shù)含量較高，開發(fā)難度較大，目前大部分需要依賴進(jìn)口，嚴(yán)重制約著精密高速數(shù)控機(jī)床的國產(chǎn)化進(jìn)程，已經(jīng)成為急需替代進(jìn)口的關(guān)鍵零部件。軸承主要有鋼球、內(nèi)外套圈和保持架四部分組成，在軸承的四大組成部分中，鋼球是最薄弱環(huán)節(jié)，鋼球的表面紋理直接影響軸承的壽命，對軸承振動和噪音的影響率在60%以上，而且80%以上的軸承失效源于鋼球的失效。目前我國鋼球與國外高精度鋼球經(jīng)測試在“粗糙度”、“圓度”等單粒幾何精度等方面并無多大差別，但合套后軸承的振動噪音值差別較大，造成這種差別的，除了原材料的差另Ij外，更重要的是熱處理水平及鋼球成型工藝的差異，導(dǎo)致鋼球在軸承中工作狀態(tài)的不同，從而對軸承振動、噪音和壽命產(chǎn)生了較大的影響。傳統(tǒng)的鋼球生產(chǎn)工藝一般采用鋼球冷鐓、光球、淬火回火處理、硬磨、初研、精研等工序加工，但還達(dá)不到高速高精數(shù)控機(jī)床軸承專用鋼球的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種高速高精數(shù)控機(jī)床軸承專用鋼球生產(chǎn)方法，該方法工藝簡單，生產(chǎn)的鋼球能夠達(dá)到《滾動軸承精品鋼球技術(shù)條件》要求。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案—種高速高精數(shù)控機(jī)床軸承專用鋼球生產(chǎn)方法，步驟如下( I)鋼球冷鐓，采用多工位高速冷鐓方式加工毛坯；(2)粗加工，采用大循環(huán)光球工藝；(3)熱處理，采用連續(xù)滾筒爐可控氣氛淬火、冷處理、回火處理，碳勢自動控制；(4)表面強(qiáng)化，應(yīng)用變頻調(diào)速多打板結(jié)構(gòu)表面強(qiáng)化；(5)硬磨，采用陶瓷砂輪大循環(huán)工藝加工；(6)初研，然后采用雙輥分選；(7)精研，然后光電渦流探傷；(8)時效處理，然后超精研加工；(9)光電檢查，超精研后采用光電外觀儀檢測鋼球表面缺陷。所述步驟(I)中首先將軸承鋼絲用套筒切料方式切成料段，然后將料段整形，最后將料段鐓制成鋼球毛坯。所述步驟(2)中每車加工量1000-1200Kg，銼削和磨削分開進(jìn)行；首先采用銼削工藝，消除環(huán)帶及兩極毛刺，然后再磨削加工，加工速度90-130r/min，壓力100-200KN，磨削量O. 15-0. 20mm。所述步驟(3)中采用連續(xù)滾筒爐氮基可控氣氛淬火，淬火介質(zhì)為快速淬火油，淬火后進(jìn)行冷處理，最后回火處理，淬火加熱溫度830-850°C，淬火介質(zhì)溫度60-80°C，冷處理溫度6-8°C，回火溫度140-160°C，氣氛為氮氣+丙烷+甲醇(氮氣8-10m3/h，丙烷0_300L/h自動控制，甲醇1-2. 5L/h)。所述步驟(4)中打板轉(zhuǎn)速160-200r/min，滾筒轉(zhuǎn)速8_12r/min，強(qiáng)化后表面硬度HRC62-63. 5，然后進(jìn)行回火處理，回火溫度140_150°C。所述步驟(6)中初研在立式研球機(jī)上加工，采用2000#樹脂砂輪，加工速度
10-30r/min，壓力2-4KN ;雙輥分選采用鋼球尺寸檢驗方式，雙輥成傾斜 分布，根據(jù)不同的產(chǎn)品規(guī)格，調(diào)整相應(yīng)的距離及傾斜角度，將合格產(chǎn)品、規(guī)值偏大、規(guī)值偏小尺寸分類選出。所述步驟(7)中精研在立式研球機(jī)上加工，采用4000#樹脂砂輪，加工速度
10-20r/min，壓力1-3KN ;光電渦流探傷，采用光電、渦流和振動三個探頭同步檢測鋼球表面和內(nèi)在缺陷。所述步驟(8)中的時效處理采用網(wǎng)帶式回火爐人工時效，溫度為120 150°C，消除殘余應(yīng)力，提高尺寸精度；超精研在立式研球機(jī)上加工，不添加磨料，采用6000#樹脂砂輪，水劑精研液，加工速度10-15r/min，壓力O. 8-1KN。所述步驟(2)、步驟(5)中采用水劑磨削液加工；步驟(6)和步驟(7)中采用金剛石微粉與水劑精研液混合(每公斤水劑精研液添加150-500克金剛石微粉)作為研磨劑。本發(fā)明的有益效果是通過本發(fā)明加工的鋼球球直徑變動量小于O. 07 μ m,圓度小于O. 05 μ m,球形誤差小于O. 05 μ m,表面粗糙度Ra小于O. 007 μ m,球批直徑變動量小于O. 09 μ m,鋼球合套后軸承dmn值大于2. 5X106mm · r/min。本發(fā)明所采用的工藝路線是在現(xiàn)有鋼球加工工藝基礎(chǔ)上，通過分析影響鋼球精度、壽命、高速性能指標(biāo)(dji)的相關(guān)因素，選擇可靠、合理的工藝方法、合理的工藝裝備來提高鋼球的制造精度、壽命及高速性能
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。實施例1 :以3. 969mm (5/32)鋼球的生產(chǎn)工藝為例，鋼球材質(zhì)為GCr 15。(I)鋼球冷鐓在高速冷鐓機(jī)上將軸承鋼絲采用套筒切料；然后將料段整形，去除毛刺；然后進(jìn)行冷鐓。采用多工位冷鐓方式，每分鐘加工毛坯700粒，毛坯尺寸φ 4. 27mm。(2)粗加工采用大循環(huán)光球工藝，水劑磨削液加工，加工量lOOOKg，首先采用銼削工藝，消除環(huán)帶及兩極毛刺，然后轉(zhuǎn)車進(jìn)行磨削加工。加工速度90r/min，壓力100KN，磨削量O. 18mm。(3)熱處理采用連續(xù)滾筒爐進(jìn)行氮基可控氣氛淬火，淬火介質(zhì)為快速淬火油，淬火后進(jìn)行冷處理，最后回火處理。淬火加熱溫度830°C，淬火介質(zhì)溫度70°C，冷處理溫度7°C，回火溫度160°C，氣氛為氮氣+丙烷+甲醇(氮氣8m3/h，丙烷0-300L/h自動控制，甲醇2L/h)，淬火-冷處理-回火聯(lián)線生產(chǎn)。(4)表面強(qiáng)化
應(yīng)用變頻調(diào)速多打板結(jié)構(gòu)進(jìn)行表面強(qiáng)化，打板轉(zhuǎn)速160r/min,滾筒轉(zhuǎn)速8r/min,強(qiáng)化后表面硬度HRC62-63. 5。然后進(jìn)行回火處理，回火溫度140°C。(5)硬磨硬磨采用陶瓷砂輪大循環(huán)工藝，水劑磨削液加工，磨削量O. 09mm。(6)初研在立式研球機(jī)上進(jìn)行初研加工，采用金剛石微粉與水劑精研液混合作為研磨劑(每公斤水劑精研液配150克金剛石 微粉)，2000#樹脂砂輪，加工速度15r/min，壓力2KN。(7)雙輥分選雙輥分選采用鋼球尺寸檢驗方式，雙輥成傾斜分布，將合格產(chǎn)品、規(guī)值偏大、規(guī)值偏小尺寸分類選出。(8)精研在立式研球機(jī)上進(jìn)行初研加工，采用金剛石微粉與水劑精研液混合作為研磨劑(每公斤水劑精研液配150克金剛石微粉)，4000#樹脂砂輪，加工速度15r/min，壓力1KN。(9)光電渦流探傷采用光電、渦流和振動三個探頭同步檢測鋼球表面和內(nèi)在缺陷。(10)時效處理采用網(wǎng)帶式回火爐進(jìn)行人工時效，溫度為120°C，消除殘余應(yīng)力，提高尺寸精度。(11)超精研在立式研球機(jī)上進(jìn)行初研加工，不添加磨料，采用6000#樹脂砂輪，水劑精研液。加工速度10r/min，壓力O. 8謂。(12)光電檢查 采用光電外觀儀檢測鋼球表面缺陷。實施例2 :以5. 953mm (15/64)鋼球的生產(chǎn)工藝為例，鋼球材質(zhì)為GCrl5。(I)鋼球冷鐓在高速冷鐓機(jī)上將軸承鋼絲采用套筒切料；然后將料段整形，去除毛刺；然后進(jìn)行冷鐓。采用多工位冷鐓方式，每分鐘加工毛坯600粒，毛坯尺寸φ 6. 26mm。(2)粗加工采用大循環(huán)光球工藝，水劑磨削液加工，加工量llOOKg，首先采用銼削工藝，消除環(huán)帶及兩極毛刺，然后轉(zhuǎn)車進(jìn)行磨削加工。加工速度130r/min，壓力150KN，磨削量O. 15mm。(3)熱處理采用連續(xù)滾筒爐進(jìn)行氮基可控氣氛淬火，淬火介質(zhì)為快速淬火油，淬火后進(jìn)行冷處理，最后回火處理。淬火加熱溫度845°C，淬火介質(zhì)溫度60°C，冷處理溫度8°C，回火溫度140°C，氣氛為氮氣+丙烷+甲醇(氮氣9m3/h，丙烷0-300L/h自動控制，甲醇lL/h)，淬火-冷處理-回火聯(lián)線生產(chǎn)。(4)表面強(qiáng)化應(yīng)用變頻調(diào)速多打板結(jié)構(gòu)進(jìn)行表面強(qiáng)化，打板轉(zhuǎn)速180r/min,滾筒轉(zhuǎn)速10r/min,強(qiáng)化后表面硬度HRC62-63. 5。然后進(jìn)行回火處理，回火溫度140°C。(5)硬磨硬磨采用陶瓷砂輪大循環(huán)工藝,水劑磨削液加工,磨削量O. 09_。(6)初研
在立式研球機(jī)上進(jìn)行初研加工，采用金剛石微粉與水劑精研液混合作為研磨劑(每公斤水劑精研液配400克金剛石微粉)，2000#樹脂砂輪，加工速度，25r/min，壓力3KN。(7)雙輥分選雙輥分選采用鋼球尺寸檢驗方式，雙輥成傾斜分布，將合格產(chǎn)品、規(guī)值偏大、規(guī)值偏小尺寸分類選出。(8)精研在立式研球機(jī)上進(jìn)行初研加工，采用金剛石微粉與水劑精研液混合作為研磨劑(每公斤水劑精研液配200克金剛石微粉)，4000#樹脂砂輪，加工速度15r/min，壓力2. 5KN。
(9)光電渦流探傷采用光電、渦流和振動三個探頭同步檢測鋼球表面和內(nèi)在缺陷。(10)時效處理采用網(wǎng)帶式回火爐進(jìn)行人工時效，溫度為135°C，消除殘余應(yīng)力，提高尺寸精度。(11)超精研在立式研球機(jī)上進(jìn)行初研加工，不添加磨料，采用6000#樹脂砂輪，水劑精研液。加工速度l2r/min，壓力O. 9謂。(12)光電檢查采用光電外觀儀檢測鋼球表面缺陷。實施例3 :以6. 747mm (17/64)鋼球的生產(chǎn)工藝為例，鋼球材質(zhì)為GCrl5。(I)鋼球冷鐓在高速冷鐓機(jī)上將軸承鋼絲采用套筒切料；然后將料段整形，去除毛刺；然后進(jìn)行冷鐓。采用多工位冷鐓方式，每分鐘加工毛坯600粒，毛坯尺寸φ 7. 05mm。(2)粗加工采用大循環(huán)光球工藝，水劑磨削液加工，加工量1200Kg，首先采用銼削工藝，消除環(huán)帶及兩極毛刺，然后轉(zhuǎn)車進(jìn)行磨削加工。加工速度110r/min，壓力200KN，磨削量O. 20mm。(3)熱處理采用連續(xù)滾筒爐進(jìn)行氮基可控氣氛淬火，淬火介質(zhì)為快速淬火油，淬火后進(jìn)行冷處理，最后回火處理。淬火加熱溫度850°C，淬火介質(zhì)溫度80°C，冷處理溫度6°C，回火溫度150°C，氣氛為氮氣+丙烷+甲醇(氮氣10m3/h，丙烷0-300L/h自動控制，甲醇2. 5L/h)，淬火-冷處理-回火聯(lián)線生產(chǎn)。(4)表面強(qiáng)化應(yīng)用變頻調(diào)速多打板結(jié)構(gòu)進(jìn)行表面強(qiáng)化，打板轉(zhuǎn)速200r/min,滾筒轉(zhuǎn)速12r/min,強(qiáng)化后表面硬度HRC62-63. 5。然后進(jìn)行回火處理，回火溫度150°C。(5)硬磨硬磨采用陶瓷砂輪大循環(huán)工藝，水劑磨削液加工，磨削量O. 09mm。(6)初研在立式研球機(jī)上進(jìn)行初研加工，采用金剛石微粉與水劑精研液混合作為研磨劑(每公斤水劑精研液配500克金剛石微粉)，2000#樹脂砂輪，加工速度，30r/min，壓力4KN。(7)雙輥分選雙輥分選采用鋼球尺寸檢驗方式，雙輥成傾斜分布，將合格產(chǎn)品、規(guī)值偏大、規(guī)值偏小尺寸分類選出。
(8)精研在立式研球機(jī)上進(jìn)行初研加工，采用金剛石微粉與水劑精研液混合作為研磨劑(每公斤水劑精研液配500克金剛石微粉)，4000#樹脂砂輪，加工速度20r/min，壓力3KN。(9)光電渦流探傷采用光電、渦流和振動三個探頭同步檢測鋼球表面和內(nèi)在缺陷。(10)時效處理
采用網(wǎng)帶式回火爐進(jìn)行人工時效，溫度為150°C，消除殘余應(yīng)力，提高尺寸精度。(11)超精研在立式研球機(jī)上進(jìn)行初研加工，不添加磨料，采用6000#樹脂砂輪，水劑精研液。加工速度10r/min,壓力1KN。(12)光電檢查采用光電外觀儀檢測鋼球表面缺陷。經(jīng)過上述加工的鋼球產(chǎn)品參數(shù)如下
檢查項目實施例1實施例2 實施例3 標(biāo)準(zhǔn)值
球直徑變動量(μ m)004006005sS O. 13
圓度(μιη)0.0270.0250.016sS O. 13
球形誤差(μιη)0.0320.0320.034sS O. 13
表面粗糙度 Ra (μιη)O. 007O. 008O. 008sS O. 10
球批直徑變動量(μ m)008008009sS 0.25
dmn mm · r/min)2. 8 X IO62. 7 X IO62. 67X 10 ^1. 5 X IO6達(dá)到《滾動軸承精品鋼球技術(shù)條件》要求。上述雖然對本發(fā)明的具體實施方式
進(jìn)行了描述，但并非對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種高速高精數(shù)控機(jī)床軸承專用鋼球生產(chǎn)方法，其特征是，步驟如下 (1)鋼球冷鐓，采用多工位高速冷鐓方式加工毛坯； (2)粗加工，采用大循環(huán)光球工藝； (3)熱處理，采用連續(xù)滾筒爐可控氣氛淬火、冷處理、回火處理，碳勢自動控制； (4)表面強(qiáng)化，應(yīng)用變頻調(diào)速多打板結(jié)構(gòu)表面強(qiáng)化； (5)硬磨，采用陶瓷砂輪大循環(huán)工藝加工； (6)初研,然后采用雙棍分選； (7)精研，然后光電渦流探傷； (8)時效處理，然后超精研加工； (9)光電檢查，超精研后采用光電外觀儀檢測鋼球表面缺陷。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，所述步驟(I)中首先將軸承鋼絲用套筒切料方式切成料段，然后將料段整形，最后將料段鐓制成鋼球毛坯。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，所述步驟(2)中每車加工量1000-1200Kg，銼削和磨削分開進(jìn)行；首先采用銼削工藝，消除環(huán)帶及兩極毛刺，然后再磨削加工，加工速度90-130r/min，壓力 100-200KN，磨削量 0. 15-0. 20mm。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，所述步驟(3)中采用連續(xù)滾筒爐氮基可控氣氛淬火，淬火介質(zhì)為快速淬火油，淬火后進(jìn)行冷處理，最后回火處理，淬火加熱溫度830-850°C，淬火介質(zhì)溫度60-80°C，冷處理溫度6_8°C，回火溫度140_160°C，氣氛為氮氣+丙烷+甲醇，其中氮氣8-10m3/h，丙烷0-300L/h自動控制，甲醇1-2. 5L/h。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，所述步驟(4)中打板轉(zhuǎn)速160-200r/min,滾筒轉(zhuǎn)速8-12r/min，強(qiáng)化后表面硬度HRC62-63. 5，然后進(jìn)行回火處理，回火溫度140_150°C。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，所述步驟(6)中初研在立式研球機(jī)上加工，采用2000#樹脂砂輪，加工速度10-30r/min，壓力2-4KN ;雙輥分選采用鋼球尺寸檢驗方式，雙輥成傾斜分布，根據(jù)不同的產(chǎn)品規(guī)格，調(diào)整相應(yīng)的距離及傾斜角度，將合格產(chǎn)品、規(guī)值偏大、規(guī)值偏小尺寸分類選出。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，所述步驟(7)中精研在立式研球機(jī)上加工，采用4000#樹脂砂輪，加工速度10-20r/min，壓力1-3KN ;光電渦流探傷，采用光電、渦流和振動三個探頭同步檢測鋼球表面和內(nèi)在缺陷。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，所述步驟(8)中的時效處理采用網(wǎng)帶式回火爐人工時效，溫度為120 150°C，消除殘余應(yīng)力，提高尺寸精度；超精研在立式研球機(jī)上加工，不添加磨料，采用6000#樹脂砂輪，水劑精研液，加工速度10-15r/min，壓力0. 8-1KN。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是，所述步驟(2)、步驟(5)中采用水劑磨削液加工；步驟(6)和步驟(7)中采用金剛石微粉與水劑精研液混合作為研磨劑，其中每公斤水劑精研液添加150-500克金剛石微粉。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高速高精數(shù)控機(jī)床軸承專用鋼球的生產(chǎn)方法，采用如下步驟鋼球冷鐓采用套筒切料、整形、冷鐓多工位高速冷鐓方式加工毛坯；粗加工采用大循環(huán)光球工藝；采用連續(xù)滾筒爐進(jìn)行可控氣氛淬火、冷處理、回火處理，碳勢自動控制；應(yīng)用變頻調(diào)速多打板結(jié)構(gòu)進(jìn)行表面強(qiáng)化；硬磨采用陶瓷砂輪大循環(huán)工藝加工；初研后采用雙輥分選；精研后進(jìn)行光電渦流探傷；時效處理后進(jìn)行超精研加工；超精研后光電檢測。通過本發(fā)明加工制作的鋼球球直徑變動量小于0.07μm，圓度小于0.05μm，球形誤差小于0.05μm，表面粗糙度Ra小于0.007μm，球批直徑變動量小于0.09μm，鋼球合套后軸承dmn值大于2.5×106mm·r/min。
文檔編號C21D1/18GK103008994SQ20121053729
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月12日
發(fā)明者楊吉明, 魏愛慶, 徐學(xué)敏 申請人:山東東阿鋼球集團(tuán)有限公司