CN106475746A

CN106475746A - 一种高精度钢球的加工方法

Info

Publication number: CN106475746A
Application number: CN201611126554.1A
Authority: CN
Inventors: 张晶磊
Original assignee: ANSHUN HONGYI SPECIAL STEEL BALL MANUFACTURING Co Ltd
Current assignee: ANSHUN HONGYI SPECIAL STEEL BALL MANUFACTURING Co Ltd
Priority date: 2016-12-09
Filing date: 2016-12-09
Publication date: 2017-03-08

Abstract

本发明公开了一种高精度钢球的加工方法，所述加工方法包括以下步骤：冷镦压成型→退火→光球→一次软磨→一次热酸洗外观→二次软磨→一次热处理→硬磨→二次冷酸洗外观→去腐蚀层→一次稳定→强化处理→初研→二次稳定→精研→外观选别→超精研→二次热处理→油洗→检测。采用本发明所述的一种高精度钢球的加工方法，加工过程中整个淬火、热处理时间缩短50%以上，热处理效率大大提高，所加工的钢球具有与现有的淬火、热处理时间长的钢球相比的球化率、硬度和强度性能都有显著提高，增加其使用寿命，满足了滚动体行业对钢球的较高的质量要求。同时该方法既降低了劳动强度，减少了人工投入和生产成本，又确保了产品的质量，增加了产品的附加值。

Description

一种高精度钢球的加工方法

技术领域

本发明涉及的是机械制造中钢球加工技术领域，具体而言，涉及一种高精度钢球的加工方法。

背景技术

随着机械制造业，特别是汽车、航空、原子能等工业的迅速发展，对轴承性能的要求不断提高。根据轴类零件的使用条件，要求零件表面应具有高的耐磨性，而心部则应表现出良好的强韧性，传统的轴类零件成形工艺往往使二者不能兼顾，材料的潜力也得不到充分发挥。9Cr18不锈钢是典型的高碳铬型不锈轴承钢，具有高硬高强耐腐蚀等诸多优点，但由于其碳铬含量较高，常会有大块共晶碳化物出现，组织均匀性差。

同时，随着我国国民经济的发展，无人机已经广泛用于减灾、救灾等各个领域。尤其是一些需要负担一定载荷的中型及中型以上的无人机，其发动机从结构到动力需求与大型发动机完全相同。而无人机用的发动机轴承作为其关键件之一，一直是制约无人机发展的重要瓶颈。研制开发其配套轴承是确保无人机成功研制的需要，是缩短现有国产无人机同发达国家的差距，无人机配套轴承的开发与研制，有助于今后不同型号、不同动力需求的无人机配套轴承系列化和个性化的发展。另外，由于无人机轴承要求重量轻、承载能力大和高转速，研制有一定的难度，并且因无人机属于军、民两用的范畴，所以国外在无人机轴承技术方面始终进行封锁。通过无人机轴承的研究不仅满足当前无人机轴承的配套，同时在新材料的研制、产品设计技术、加工工艺研究方面缩短了与国外的差距。无人机轴承的研制成功，不仅可以避免国外采购渠道的制约，同时也可保障无人机装备建设和发展。无人机轴承的研制成功，对我国无人机行业的发展及相关配套业起到积极的推进作用，对于保证国防安全意义重大，社会效益巨大。因此，研制开发其配套轴承是研制开发无人机的可靠保证。

采用常规工艺加工出的产品外观形状和尺寸公差都达不到标准要求，且效率低，由于重复定位，形位公差也满足不了产品需要。如果用现在的数控技术可以达到标准要求，但是用数控加工中心加工这样小的零件，浪费工时。浪费资源，重要的是效率低，得不偿失，无法批量加工。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对背景技术中存在的问题，提供一种高精度钢球的加工方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种高精度钢球的加工方法，所述加工方法包括以下步骤：冷镦压成型→退火→光球→一次软磨→一次热酸洗外观→二次软磨→一次热处理→硬磨→二次冷酸洗外观→去腐蚀层→一次稳定→强化处理→初研→二次稳定→精研→外观选别→超精研→二次热处理→油洗→检测；具体加工方法包括以下内容：

(1)将钢棒线材在将钢棒线材在1350～1380℃加热1～2小时，加热后快速风冷后的钢棒线材以≥0.5℃/s的冷速风冷至890～910℃并采用自动校直，校直后的钢棒线材与冷镦轧机对接，钢棒线材在冷镦轧机中经剪切、冲压轧成轧制小段,进行一次软磨和热酸洗后，再进行二次软磨成光球结构形状；

(2)将经过二次软磨后的光球在淬火炉中进行一次热处理，淬火温度为1030～1060℃并保温70～80分钟，再冷却至860～880℃并保温90～100分钟后出炉空冷，光球进行一次回火后将其冷却至常温，再放入温度为零下45～零下40℃的冷处理设备中冷却150～180分钟进行冷处理，冷处理后的光球再进行二次回火，二次回火的温度为470～490℃，保温100～120分钟后出炉空冷至常温，然后进行硬磨和二次冷酸洗后去除腐蚀层，最后进行一次稳定；

(3)将经过一次稳定后进行强化处理，采用LZJ09—型钢球强化机进行强化处理，滚桶转速为2～15r/min，装球量为200～300kg，强化时间为5～7小时，强化后的硬度不超过HRC60，批球间硬度差和单球硬度散差均不超过1HRC；经强化处理放入球磨机中并加入研磨液进行初研，研磨时间为2～3小时；然后进行二次稳定和精研，精研在高密度研磨机中研磨8～10小时；最后进行挑拣及外观选别后进行超精研，超精研在超高密度研磨机中研磨12～15小时，超精研要求球直径变动量小于0.25μm，批直径变动量小于0.5μm；

(4)将经过超精研钢球进行二次热处理，采用无氧淬火炉870～890℃进行加热3～5小时，并用氮气保护气体保温1.5～2小时，然后经无氧淬火炉温度为80～85℃进行低温快速淬火1～1.5小时，再经240～260℃的中低温回火2～3小时；

(5)将经过二次热处理后进行油洗，经煤油清洗后，并筛选成份；

(6)将经过油洗后的钢球经高性能的视觉传感器，用外接触式光学方法来检测产品的缺陷，并自动分离合格品和不合格品，再用红外线光感检测仪进行表面质量及几何精度的检测。

进一步地，所述高精度钢球的加工方法，其中所述钢球的强化处理，采用LZJ09—型钢球强化机进行强化处理，对于钢球直径小于12mm的钢球，采用滚桶转速为2～8r/min，装球量为200～250kg，强化时间为5～6小时；对于钢球直径大于12mm而小于30mm的钢球，采用滚桶转速为9～15r/min，装球量为250～300kg，强化时间为6～7小时。

进一步地，所述高精度钢球的加工方法，其中所述钢球经检测后其标准为G5级精度的产品。

采用本发明所述的一种高精度钢球的加工方法，与现有技术相比，其有益效果在于：加工过程中整个淬火、热处理时间缩短50%以上，热处理效率大大提高，所加工的钢球具有与现有的淬火、热处理时间长的钢球相比的球化率、硬度和强度性能都有显著提高，增加其使用寿命，满足了滚动体行业对钢球的较高的质量要求。同时该方法既降低了劳动强度，减少了人工投入和生产成本，又确保了产品的质量，增加了产品的附加值。

具体实施方式

为进一步说明本发明的发明构思，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

一种高精度钢球的加工方法，对于钢球直径小于12mm，其标准为G5级精度的钢球，所述加工方法包括以下步骤：冷镦压成型→退火→光球→一次软磨→一次热酸洗外观→二次软磨→一次热处理→硬磨→二次冷酸洗外观→去腐蚀层→一次稳定→强化处理→初研→二次稳定→精研→外观选别→超精研→二次热处理→油洗→检测；具体加工方法包括以下内容：

(1)将钢棒线材在将钢棒线材在1350～1370℃加热1～2小时，加热后快速风冷后的钢棒线材以≥0.5℃/s的冷速风冷至890～900℃ 并采用自动校直，校直后的钢棒线材与冷镦轧机对接，钢棒线材在冷镦轧机中经剪切、冲压轧成轧制小段,进行一次软磨和热酸洗后，再进行二次软磨成光球结构形状；

(2)将经过二次软磨后的光球在淬火炉中进行一次热处理，淬火温度为1030～1050℃并保温70～80分钟，再冷却至860～870℃并保温90～100分钟后出炉空冷，光球进行一次回火后将其冷却至常温，再放入温度为零下45～零下40℃的冷处理设备中冷却150～180分钟进行冷处理，冷处理后的光球再进行二次回火，二次回火的温度为470～480℃，保温100～120分钟后出炉空冷至常温，然后进行硬磨和二次冷酸洗后去除腐蚀层，最后进行一次稳定；

(3)将经过一次稳定后进行强化处理，采用LZJ09—型钢球强化机进行强化处理，滚桶转速为2～8r/min，装球量为200～250kg，强化时间为5～6小时，强化后的硬度不超过HRC60，批球间硬度差和单球硬度散差均不超过1HRC；经强化处理放入球磨机中并加入研磨液进行初研，研磨时间为2～3小时；然后进行二次稳定和精研，精研在高密度研磨机中研磨8～10小时；最后进行挑拣及外观选别后进行超精研，超精研在超高密度研磨机中研磨12～15h，超精研要求球直径变动量小于0.25μm，批直径变动量小于0.5μm；

(4)将经过超精研钢球进行二次热处理，采用无氧淬火炉870～880℃进行加热3～5小时，并用氮气保护气体保温1.5～2小时，然后经无氧淬火炉温度为80～85℃进行低温快速淬火1～1.5小时，再经240～250℃的中低温回火2～3小时；

实施例2：

一种高精度钢球的加工方法，对于钢球直径大于12mm而小于30mm的钢球，其标准为G5级精度的钢球，所述加工方法包括以下步骤：冷镦压成型→退火→光球→一次软磨→一次热酸洗外观→二次软磨→一次热处理→硬磨→二次冷酸洗外观→去腐蚀层→一次稳定→强化处理→初研→二次稳定→精研→外观选别→超精研→二次热处理→油洗→检测；具体加工方法包括以下内容：

(1)将钢棒线材在将钢棒线材在1360～1380℃加热1～2小时，加热后快速风冷后的钢棒线材以≥0.5℃/s的冷速风冷至900～910℃并采用自动校直，校直后的钢棒线材与冷镦轧机对接，钢棒线材在冷镦轧机中经剪切、冲压轧成轧制小段,进行一次软磨和热酸洗后，再进行二次软磨成光球结构形状；

(2)将经过二次软磨后的光球在淬火炉中进行一次热处理，淬火温度为1040～1060℃并保温70～80分钟，再冷却至870～880℃并保温90～100分钟后出炉空冷，光球进行一次回火后将其冷却至常温，再放入温度为零下45～零下40℃的冷处理设备中冷却150～180分钟进行冷处理，冷处理后的光球再进行二次回火，二次回火的温度为480～490℃，保温100～120分钟后出炉空冷至常温，然后进行硬磨和二次冷酸洗后去除腐蚀层，最后进行一次稳定；

(3)将经过一次稳定后进行强化处理，采用LZJ09—型钢球强化机进行强化处理，滚桶转速为9～15r/min，装球量为250～300kg，强化时间为6～7小时，强化后的硬度不超过HRC60，批球间硬度差和单球硬度散差均不超过1HRC；经强化处理放入球磨机中并加入研磨液进行初研，研磨时间为2～3小时；然后进行二次稳定和精研，精研在高密度研磨机中研磨8～10小时；最后进行挑拣及外观选别后进行超精研，超精研在超高密度研磨机中研磨12～15小时，超精研要求球直径变动量小于0.25μm，批直径变动量小于0.5μm；

(4)将经过超精研钢球进行二次热处理，采用无氧淬火炉880～890℃进行加热3～5小时，并用氮气保护气体保温1.5～2小时，然后经无氧淬火炉温度为80～85℃进行低温快速淬火1～1.5小时，再经250～260℃的中低温回火2～3小时；

采用本发明所述的一种高精度钢球的加工方法，加工过程中整个淬火、热处理时间缩短50%以上，热处理效率大大提高，所加工的钢球具有与现有的淬火、热处理时间长的钢球相比的球化率、硬度和强度性能都有显著提高，增加其使用寿命，满足了滚动体行业对钢球的较高的质量要求。同时该方法既降低了劳动强度，减少了人工投入和生产成本，又确保了产品的质量，增加了产品的附加值。

以上所述仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围之内。

Claims

1.一种高精度钢球的加工方法，其特征在于，所述加工方法包括以下步骤：冷镦压成型→退火→光球→一次软磨→一次热酸洗外观→二次软磨→一次热处理→硬磨→二次冷酸洗外观→去腐蚀层→一次稳定→强化处理→初研→二次稳定→精研→外观选别→超精研→二次热处理→油洗→检测；具体加工方法包括以下内容：

2.根据权利要求1所述的一种高精度钢球的加工方法，其特征在于: 所述钢球的强化处理，采用LZJ09—型钢球强化机进行强化处理，对于钢球直径小于12mm的钢球，采用滚桶转速为2～8r/min，装球量为200～250kg，强化时间为5～6小时；对于钢球直径大于12mm而小于30mm的钢球，采用滚桶转速为9～15r/min，装球量为250～300kg，强化时间为6～7h小时。

3.根据权利要求1所述的一种高精度钢球的加工方法，其特征在于: 所述钢球经检测后其标准为G5级精度的产品。