CN101954571B - 0.68mm无磁合金球制造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种0.68mm无磁合金球制造工艺，依次包括如下步骤：1)原材料检验；2)切料；3)光球；4)热处理；5)清洗、烘干；6)硬研；7)硬研盘加工；8)初研；9)分选；10)精研1；11)精研2；12)检验1；13)清洗；14)目观拣球；15)检验2；16)涂油塑瓶包装；本发明0.68mm无磁合金球制造工艺的有益效果为：1、充分利用现有设备，加工特小，特殊材料，特殊用途的产品，具质量水平稳定，充分满足了国防工业的要求；2、采用了小槽角、小槽距、大槽深中开口的磨盘加工方式，保证了特小钢球加工过程的稳定性、一致性，防止不合格品产生。

Description

0.68mm无磁合金球制造工艺

技术领域

本发明涉及一种0.68mm无磁合金球制造工艺。 

背景技术

轴承是各行各业运用非常广泛的机械配件，从小到家庭的导轨、电脑主机，大到飞机、轮船都离不开它，在军事工业和航天航空领域，同样少不了它。现在轴承越做越小，甚至过去手表中使用的“钻”用轴承代替了。而我们要开发的这个0.68mm球，也属于极小型球。这个球还有一个特点，即没有磁性，是使用在导弹和卫星中的定向陀螺仪中，因为没有磁性，所以不会受地球磁场的影响，不会影响到定位精度。 

过去，应用在导弹卫星等定位系统的无磁轴承，都是采用铍青铜加工，但这存在两个问题：1、铍青铜有毒，尤其加工中会产生有毒气体，很不环保。2、铍青铜通过固溶和时效处理，其硬度可达HRC35，但与OCr40Ni55Al3材料相比，后者经固溶和时效处理后，其硬度能达HRC56，远高于铍青铜，使用寿命大大延长，尤其现在卫星的使用寿命已达7-15年，用铍青铜制造的轴承，已不适应，所以OCr40Ni55Al3材料成了铍青铜的理想替代品。OCr40Ni55Al3材料为国家最新开发的一种无磁合金材料，首先，相对于奥氏体不锈钢1Cr18Ni9Ti而言，前者能作热处理，它的硬度能达到HRc56，而奥氏体不锈钢不能进行热处理，所以它的硬度约为HRC20多度，第二，硬的材料加工精度(理想)远远超过软的材料，一般1Cr18Ni9Ti材料只能做低于GB308-2002钢球标准中G100球，而用户要求是G10球。第三，OcrNi55Al3材料的特性韧而硬，加工难度非常大，国内基本上无厂家敢接此产品(材料价格高达2000元/kg，球直径只有0.68mm，精度要求G10)。 

钢球制造企业的工艺和加工设备多基本一致，其工艺和设备为： 

冷镦(A-148、дp-5、A-142、A-141)→；锉球(Mщ-32)→软磨(Mщ-33)→热处理(Б-30，Б-70自制空气回火炉)→硬磨(Mщ-33)→研磨(Mщ-33，Bщ-22)→抛光(倾斜式串桶)→分选(Aщ类分选机)→人工外观→涂油包装。 

微小型钢球工艺流程： 

成型→锉削→软串(卧式串桶)→软研→热处理→硬研→抛光→人工外观→分选→ 涂油包装 

上述工艺由于材料及制造工艺均较为复杂，其技术还停留在小批量生产阶段，成品质量不能满足，不合格率高，不能满足国防工业的需求。 

发明内容

为解决上述问题，本发明要解决的技术问题是提供一种成品质量稳定、合格率高，能批量生产，满足国防工业需求的0.68mm无磁合金球制造工艺。 

本发明的0.68mm无磁合金球制造工艺，依次包括如下步骤： 

1)、原材料检验：依据化学成份，对材料进行化学分析，并对材料表面质量进行检验，去除不良部分； 

2)、切料：选用中速冷镦机切料，由于其韧性好，如刀钝，则极容易出现切料毛刺，选取切料的刀要锋利，加工中要不断检查料坯情况，及时修整刀具，切料长度为1.05D； 

3)、光球：此工序是用XX-016光球机通过两块直径680mm的高硬度的CrMoCu合金铸铁板之间高速旋转加挤压，通过表面疲劳切削，使钢丝圆柱体段料逐步成圆的过程。由于此材料交货状态是进行了1200℃水淬，材料质地不太软，光球不采用陪客球，但光球压力控制在0.5atm左右，转速110rpm，水冷却，由于韧性好，其光球速度低于GCr15及9Cr18，冷却水量较后者要大。装球量为见槽底。 

4)、热处理：将光球后的坯料送入真空炉做时效处理，将真空炉内的温度保持至650℃并保温6小时，出炉风冷； 

5)、清洗、烘干：采用抛光桶清洗，加入氢氧化钠、氧化镁，时间为2小时，然后清水冲净，采用热风机吹干、分选，分选时采用滚轴式分选仪进行尺寸分选，保证球坯中无大小球及坏球，批直径变动量控制在0.02mm以内； 

6)、硬研：此工序主要是修正钢球的几何形状，研磨去光球工序所产生的表面疲劳层及热处理所产生的氧化层，由于材料的特殊性，一般磨料对其研磨量很小，所以现采用碳化硅进行硬研，磨剂采用精研液，硬研分段进行，前采用粒度为220#，在余量存0.10mm时改用600#，以保证其表面质量。 

7)、硬研盘加工：由于合金球小，精度要求高，加工中换盘次数多，为了保证其可靠性，我们多次进行试验，最后发明了不同于常规的磨盘加工方法，采用了深沟小槽距，沟型角75度，槽距为球径上再加上0.5mm，沟深为球径的80％，采用Φ360钢球机床加工，转速50rpm，压力为配重10kg。 

8)、初研：进一步修正球形误差及表面质量，采用W5金刚石微粉十三氧化二铬，并采用转速30rpm、压力配重10kg的机床加工，磨剂采用精研液，磨料含量约5％，初研至0.68+0.01mm； 

9)、分选：采用滚轴式钢球分选进行分选，每格精度0.002mm，保证其直径相互差小于0.005mm。 

10)、精研1：本工序的加工原理同初研，作用也是进一步修正钢球表面质量，采用W1金刚石微粉、精研液、循环加工，每公斤精研液中加入约2克拉钻粉，采用转速15rpm，压力配重10kg的钢球研磨机，研磨尺寸至0.68+0.001mm； 

11)、精研2：此工序采用W0.5金刚石微粉，钢球精研液循环加工，每公斤精研液中加入约1克拉钻粉及适量的分析纯三氧化二铬，转速10～15rpm，压力配重5kg，磨盘开口尺寸为60mm中开口，然后按检验标准检验，合格出球。 

12)、检验1：将步骤11)精研后的成品球，在40X体视显微镜抽样5000粒，合格判定数AC＝0，两项均符合后，确保无磁合金球成品符合GB308-2002中G10标准。 

13)、清洗：采用661清洗剂、超声波清洗机清洗，再进行脱水油脱水，防锈； 

14)、目观拣球：用汽油清洗后100％40X体视显微镜拣球。 

15)、检验2：将步骤14)精研后的成品球，在40X体视显微镜抽查10000粒，合格判定数AC＝0，完成成品检验，确保产品质量水平达100ppm； 

16)、涂油塑瓶包装。 

本发明0.68mm无磁合金球制造工艺的有益效果为：1、充分利用现有设备，加工特小，特殊材料，特殊用途的产品，具质量水平稳定，充分满足了国防工业的要求。2、采用了小槽角、小槽距、大槽深中开口的磨盘加工方式，保证了特小钢球加工过程的稳定性、一致性，防止不合格品产生。3、采用了新型磨料、磨液，保证了过程的稳定和效率。，保证了成品的质量，并且更环保。4、合理的工艺参数及留量分配，强化的过程检验方式，使军品产品合格率符合了国军标的要求。产品实测数据优于GB308-2002标准，塑瓶包装，防振运输，确保了产品的自始至终处于质量良好状态。 

具体实施方式

下面对本发明0.68mm无磁合金球制造工艺作进一步说明。 

本发明的0.68mm无磁合金球制造工艺，包括如下步骤： 

1)、原材料检验：依据化学成份，对材料进行化学分析，并对材料表面质量进行检验，去除不良部分； 

2)、切料：选用中速冷镦机切料，由于其韧性好，如刀钝，则极容易出现切料毛刺，选取切料的刀要锋利，加工中要不断检查料坯情况，及时修整刀具，切料长度为1.05D； 

3)、光球：此工序是用XX-016光球机通过两块直径680mm的高硬度的CrMoCu合金铸铁板之间高速旋转加挤压，通过表面疲劳切削，使钢丝圆柱体段料逐步成圆的过 程。由于此材料交货状态是进行了1200℃水淬，材料质地不太软，光球不采用陪客球，但光球压力控制在0.5atm左右，转速110rpm，水冷却，由于韧性好，其光球速度低于GCr15及9Cr18，冷却水量较后者要大。 

4)、热处理：将光球后的坯料送入真空炉做时效处理，将真空炉内的温度保持至650℃并保温6小时，出炉风冷； 

5)、清洗、烘干：采用抛光桶清洗，加入氢氧化钠、氧化镁，时间为2小时，然后清水冲净，采用热风机吹干、分选，分选时采用滚轴式分选仪进行尺寸分选，保证球坯中无大小球及坏球，批直径变动量控制在0.02mm以内； 

6)、硬研：此工序主要是修正钢球的几何形状，研磨去光球工序所产生的表面疲劳层及热处理所产生的氧化层，由于材料的特殊性，一般磨料对其研磨量很小，所以现采用碳化硅进行硬研，磨剂采用精研液，硬研分段进行，前采用粒度为220#，在余量存0.10mm时改用600#，以保证其表面质量。 

7)、硬研盘加工：由于合金球小，精度要求高，加工中换盘次数多，为了保证其可靠性，我们多次进行试验，最后发明了不同于常规的磨盘加工方法，采用了深沟小槽距，沟型角75度，槽距为球径上再加上0.5mm，沟深为球径的80％，采用Φ360钢球机床加工，转速50rpm，压力为配重10kg。 

8)、初研：进一步修正球形误差及表面质量，采用W5金刚石微粉十三氧化二铬，并采用转速30rpm、压力配重10kg的机床加工，磨剂采用精研液，磨料含量约5％，初研至0.68+0.01mm； 

9)、分选：采用滚轴式钢球分选进行分选，每格精度0.002mm，保证其直径相互差小于0.005mm。 

10)、精研1：本工序的加工原理同初研，作用也是进一步修正钢球表面质量，采用W1金刚石微粉、精研液、循环加工，每公斤精研液中加入约2克拉钻粉，采用转速15rpm，压力配重10kg的钢球研磨机，研磨尺寸至0.68+0.001mm； 

11)、精研2：此工序采用W0.5金刚石微粉，钢球精研液循环加工，每公斤精研液中加入约1克拉钻粉及适量的分析纯三氧化二铬，转速10～15rpm，压力配重5kg，磨盘开口尺寸为60mm中开口，然后按检验标准检验，合格出球。 

12)、检验1：将步骤11)精研后的成品球，在40X体视显微镜抽样5000粒，合格判定数AC＝0，两项均符合后，确保无磁合金球成品符合GB308-2002中G10标准。 

13)、清洗：采用661清洗剂、超声波清洗机清洗，再进行脱水油脱水，防锈； 

14)、目观拣球：用汽油清洗后100％40X体视显微镜拣球。 

15)、检验2：将步骤14)精研后的成品球，在40X体视显微镜抽查10000粒，合格判定数AC＝0，完成成品检验，确保产品质量水平达100ppm； 

16)、涂油塑瓶包装。 

本发明的0.68mm无磁合金球制造工艺，其产品的实测值如下表： 

等级G10 

以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。 

Claims (1)

1.一种0.68mm无磁合金球制造工艺，其特征在于，依次包括如下步骤：

1)、原材料检验：依据化学成份，对材料进行化学分析，并对材料表面质量进行检验，去除不良部分；

2)、切料：选用中速冷镦机切料，选取切料的刀要锋利，加工中要不断检查料坯情况，及时修整刀具，切料长度为1.05D；

3)、光球：采用XX-016光球机通过两块直径680mm的高硬度的CrMoCu合金铸铁板之间高速旋转加挤压，通过表面疲劳切削，使钢丝圆柱体段料逐步成圆的过程；

4)、热处理：将光球后的坯料送入真空炉做时效处理，将真空炉内的温度保持至650℃并保温6小时，出炉风冷；

5)、清洗、烘干：采用抛光桶清洗，加入氢氧化钠、氧化镁，时间为2小时，然后清水冲净，采用热风机吹干、分选，分选时采用滚轴式分选仪进行尺寸分选，保证球坯中无大小球及坏球，批直径变动量控制在0.02mm以内；

6)、硬研：采用碳化硅进行硬研，磨剂采用精研液，硬研分段进行，前采用粒度为220#，在余量存0.10mm时改用600#，以保证其表面质量；

7)、硬研盘加工：由于合金球小，精度要求高，加工中换盘次数多，为了保证其可靠性，采用深沟小槽距，沟型角75度，槽距为球径上再加上0.5mm，沟深为球径的80％；

8)、初研：采用W5金刚石微粉十三氧化二铬，并采用转速30rpm、压力配重10kg的机床加工，磨剂采用精研液，磨料含量约5％，初研至0.68+0.01mm；

9)、分选：采用滚轴式钢球分选进行分选，每格精度0.002mm，保证其直径相互差小于0.005mm；

10)、精研1：采用W1金刚石微粉、精研液、循环加工，每公斤精研液中加入约2克拉钻粉，采用转速15rpm，压力配重10kg的钢球研磨机，研磨尺寸至0.68+0.001mm；

11)、精研2：本工序采用W0.5金刚石微粉，钢球精研液循环加工，每公斤精研液中加入约1克拉钻粉及适量的分析纯三氧化二铬，转速10～15rpm，压力配重5kg，磨盘开口尺寸为60mm中开口，然后按检验标准检验，合格出球；

12)、检验1：将步骤11)精研后的成品球，在40X体视显微镜抽样5000粒、合格判定数AC＝0，两项均符合后，确保无磁合金球成品符合GB308-2002中G10标准；

13)、清洗：采用661清洗剂、超声波清洗机清洗，再进行脱水油脱水，防锈；

14)、目观拣球：用汽油清洗后100％40X体视显微镜拣球； 

15)、检验2：将步骤14)精研后的成品球，在40X体视显微镜抽查10000粒、合格判定数AC＝0，完成成品检验，确保产品质量水平达100ppm；

16)、涂油塑瓶包装。