CN104084655A - 硬质合金轴承半球加工方法 - Google Patents
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Abstract
一种固结磨料与游离磨料相结合的硬质合金球研磨加工方法，其特征是它包粗研磨、精研磨和抛光；将硬质合金球坯放入V形槽研磨盘分别进行粗研和精研，研磨时，上、下研磨盘为蠕墨铸铁盘，使用隔离环隔离，上盘安装金刚石固结磨料研磨垫，使用去离子水做为研磨液，完成硬质合金球坯的粗研磨和精研磨；然后，把精研后的硬质合金球放入圆弧形槽抛光盘进行抛光，抛光时，上下盘都使用304不锈钢抛光盘，使用隔离环隔离，用金刚石微粉和去离子水按一定比例配置成抛光液，完成硬质合金球坯的抛光。本发明采用硬质合金为材料，使用了固结磨料和游离磨料相结合的加工方法，大大提高了对硬质合金球的加工效率和加工精度，同时能节约成本，减少对环境的污染。
Description
技术领域
本发明涉及一种球类零件加工技术，尤其是一种轴承半球加工技术，具体地说是一种结合了研磨和线切割技术的硬质合金轴承半球加工方法。
背景技术
目前，传统球形轴承需要润滑剂，而在高速运转过程中，润滑剂很容易飞溅、失效，同时转速过高带来球形轴承的磨损加快，所以传统球形轴承不适宜用在高速运转的机构中。动压气浮轴承经常用在高速转动的机构中，其转动部分可以不接触转动部分，使转动部分可以高速、长时间的运转，大大提高运转机构的寿命。现有动压气浮轴承中，有一种半球型动压气浮轴承，其关键在于两个半球的制作，本发明针对这种动压气浮轴承。
现有的半球形零件制作主要有车、铣削加工和研磨抛光加工两种。车、铣削加工半球的方法多样，加工工艺简单，但是不适合高精密半球的加工，尤其对于高精度硬质合金半球的加工；现有的研磨抛光方法中，多采用逐个加工的方法，加工效率低，而且很少用于硬质合金半球的加工，而硬质合金具有硬度高、耐磨、抗腐蚀、抗弯曲、使用环境恶劣等优点，是制作动压气浮轴承的优质材料。本发明目的在于提供一种高精度硬质合金轴承半球的加工工艺，在整球研磨过程中可以批量加工硬质合金球，提高硬质合金轴承半球加工效率，在半球加工时结合两种先进加工工艺能够保证加工质量和加工效率。
发明内容
本发明的目的是针对现有的硬质合金半球加工无法实现批量加工而导致效率低、成本高的问题，发明一种将研磨抛光与线切割加工进行有机结合、能大幅度提高加工效率的硬质合金轴承半球加工方法。
本发明的技术方案是：
一种硬质合金轴承半球加工方法，其特征是它包括以下步骤：
首先，将不少于100颗的硬质合金球坯放入研磨机中进行整球研磨和抛光,并筛选出球度≤0.5μm，表面粗糙度Ra≤0.1μm的硬质合金球1；
其次，使用线切割加工方法将研磨抛光后的硬质合金球对切成两个半球，并切除每个半球的顶部，然后对顶端面4和底端面5进行研磨；线切割电流控制在1.5~2A，电压控制在60~70V；研磨采用粒度不大于14μm的棕刚玉研磨石，使用去离子水做研磨液，得到两端面的平行度为≤0.005mm，表面粗糙度Ra≤0.4μm，顶端面4圆跳动为≤0.003mm，底端面5圆跳动为≤0.005mm的去顶半球2；
第三，使用电火花加工方法在去顶半球2中心打通孔6，使用粒度不大于14μm的金刚石内孔研磨棒对通孔6进行研磨，研磨时控制工作头转速保持在200~250rpm，研磨时间为4~5小时,研磨液为去离子水，通孔6表面粗糙度为Ra≤0.8μm，得到有通孔的去顶半球3；
最后，以通孔6和底端面5为基准对上述去顶半球3进行抛光，采用粒度小于100nm的金刚石球面工件研抛用固结磨料垫，使用去离子水做抛光液；最终得到球度≤0.3μm，表面粗糙度Ra≤0.08μm的硬质合金轴承半球。
所述研磨机为双转盘偏心研磨机。
所述的研磨液和抛光液的pH值在8~10之间，研磨液温度在20°~30°之间，pH调节剂为氢氧化钠、氢氧化钾、三乙醇胺、四甲基乙二胺、四甲基氢氧化胺中的一种或一种以上组合。
本发明的有益效果：
本发明的硬质合金轴承半球加工工艺，采用先加工整球后加工半球的加工方法，不同于传统单个半球加工方法。可以在整球加工阶段实现批量加工，加工效率高。在半球加工过程中，使用线切割技术和电火花技术，可以大大缩短加工时间，同时能保证加工质量。最后进行研磨和抛光，使半球达到加工要求。
本发明的方法结合多种现代化加工工艺，加工效率高，加工精度高，整个工艺可以形成生产线，利于大量生产高精度的半球。
附图说明
图1是本发明的各加工阶段零件的形态示意图。
图2是利用本发明方法加工所得的半球的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
如图1-2所示。
一种硬质合金轴承半球加工方法，它包括以下步骤：
首先，将不少于100颗的硬质合金球坯放入双转盘偏心研磨机中进行整球研磨和抛光，并筛选出球度≤0.5μm，表面粗糙度Ra≤0.1μm的硬质合金球1；
其次，使用线切割加工方法将研磨抛光后的硬质合金球1对切成两个半球，并切除每个半球的顶部，然后对顶端面4和底端面5进行研磨；线切割电流控制在1.5~2A，电压控制在60~70V；研磨采用粒度不大于14μm的棕刚玉研磨石，使用去离子水做研磨液，控制研磨液的pH值在8~10之间，研磨液温度在20°~30°之间，pH调节剂为氢氧化钠、氢氧化钾、三乙醇胺、四甲基乙二胺、四甲基氢氧化胺中的一种或一种以上组合，得到两端面的平行度为≤0.005mm，表面粗糙度Ra≤0.4μm，顶端面4圆跳动为≤0.003mm，底端面5圆跳动为≤0.005mm的去顶半球2；
第三，使用电火花加工方法在去顶半球2中心打通孔6，使用粒度不大于14μm的金刚石内孔研磨棒对通孔6进行研磨，研磨时控制工作头转速保持在200~250rpm，研磨时间为4~5小时,研磨液为去离子水，控制研磨液的pH值在8~10之间，研磨液温度在20°~30°之间，pH调节剂为氢氧化钠、氢氧化钾、三乙醇胺、四甲基乙二胺、四甲基氢氧化胺中的一种或一种以上组合，通孔6表面粗糙度为Ra≤0.8μm，得到有通孔的去顶半球3；如图1所示。
最后，以通孔6和底端面5为基准对上述去顶半球3进行抛光，采用粒度小于100nm的金刚石球面工件研抛用固结磨料垫，使用去离子水做抛光液，控制抛光液的pH值在8~10之间，研磨液温度在20°~30°之间，pH调节剂为氢氧化钠、氢氧化钾、三乙醇胺、四甲基乙二胺、四甲基氢氧化胺中的一种或一种以上组合；最终得到图2所示的球度≤0.3μm，表面粗糙度Ra≤0.08μm的硬质合金轴承半球。
实例。
实施例：将100颗硬质合金球坯放入研磨机中进行整球研磨和抛光,筛选出球度≤0.5μm，表面粗糙度Ra≤0.1μm的硬质合金球1。
之后，使用线切割加工方法将研磨抛光后的硬质合金球切成半球，并切除半球顶部，然后对顶端面4和底端面5进行研磨。线切割电流控制在2A，电压控制在60V；研磨采用粒径为14 μm的棕刚玉研磨石，使用pH值在8~10之间的去离子水做研磨液，得到两端面的平行度为0.005mm，表面粗糙度Ra=0.38μm，顶端面4圆跳动为0.003mm，底端面5圆跳动为0.005mm的去顶半球2。
第三，使用电火花加工方法在去顶半球2中心打通孔6，使用粒度10μm的金刚石内孔研磨棒对通孔6进行研磨，工作头转速保持200rpm，研磨时间为5小时，研磨液为pH值在8~10之间的去离子水，通孔6表面粗糙度为Ra=0.75μm，得到有通孔的去顶半球3。
最后，以通孔6和底端面5为基准对上述半球进行抛光，使用粒度为80nm的金刚石球面工件研磨抛光固结磨料垫进行抛光，使用pH值在8~10之间的去离子水做抛光液。最终得到半球精度为球度为0.25μm，表面粗糙度Ra=0.07μm。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
Claims (3)
1.一种硬质合金轴承半球加工方法，其特征是它包括以下步骤：
首先，将不少于100颗的硬质合金球坯放入研磨机中进行整球研磨和抛光,并筛选出球度≤0.5μm，表面粗糙度Ra≤0.1μm的硬质合金球（1）；
其次，使用线切割加工方法将研磨抛光后的硬质合金球对切成两个半球，并切除每个半球的顶部，然后对顶端面（4）和底端面（5）进行研磨；线切割电流控制在1.5~2A，电压控制在60~70V；研磨采用粒度不大于14μm的棕刚玉研磨石，使用去离子水做研磨液，得到两端面的平行度为≤0.005mm，表面粗糙度Ra≤0.4μm，顶端面（4）圆跳动为≤0.003mm，底端面（5）圆跳动为≤0.005mm的去顶半球（2）；
第三，使用电火花加工方法在去顶半球（2）中心打通孔（6），使用粒度不大于14μm的金刚石内孔研磨棒对通孔（6）进行研磨，研磨时控制工作头转速保持在200~250rpm，研磨时间为4~5小时，研磨液为去离子水，通孔（6）表面粗糙度为Ra≤0.8μm，得到有通孔的去顶半球（3）；
最后，以通孔（6）和底端面（5）为基准对上述去顶半球（3）进行抛光，采用粒度小于100nm的金刚石球面工件研抛用固结磨料垫，使用去离子水做抛光液；最终得到球度≤0.3μm，表面粗糙度Ra≤0.08μm的硬质合金轴承半球。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述研磨机为双转盘偏心研磨机。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的研磨液和抛光液的pH值在8~10之间，研磨液温度在20°~30°之间，pH调节剂为氢氧化钠、氢氧化钾、三乙醇胺、四甲基乙二胺、四甲基氢氧化胺中的一种或一种以上组合。
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