CN112756919A - 一种压缩机球轴承的加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种压缩机球轴承的加工方法，包括：对待加工的球轴承进行三维建模，再对球轴承的三维建模的加工坐标系进行调整；根据球轴承的尺寸要求，对待加工的球轴承进行粗加工；对粗加工后的球轴承进行退火和调质热处理工艺，使球轴承的硬度达到预设工件的热处理硬度；对经热处理后的球轴承进行半精加工，完成球轴承上的各个外圆的加工；根据三维建模，通过球头立铣刀对经半精加工后的球轴承进行精加工，加工出与三维建模一致的曲面；通过线切割放电的方法将经精加工后的球轴承分割出球轴承的瓦块，完成对球轴承的加工。本发明实现了一种实用、高效、高精度的球轴承的加工方法，解决目前用于大型压缩机上的球轴承加工的技术空白。
Description
技术领域
本发明属于压缩机技术领域，具体涉及一种压缩机球轴承的加工方法。
背景技术
在现有技术中，虽然球轴承是具有高性能的新结构轴承，但是，由于球轴承的瓦块的结构相对复杂，因此球轴承的瓦块加工难度极大，进而对球轴承加工也带来了一定的难度。
并且，在大型压缩机制备过程中，采用高强度高质量的球轴承是提高压缩机寿命和效率的重要手段，但是压缩机中所用的球轴承是压缩机组的加工难点和瓶颈，而现有技术缺乏对球轴承的加工工艺方法，目前只有国外少数国家能够制造。
发明内容
针对上述现有技术存在的不足之处，本发明提供了一种压缩机球轴承的加工方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种压缩机球轴承的加工方法，包括：
对待加工的球轴承进行三维建模，再对球轴承的三维建模的加工坐标系进行调整，使其与实际加工中的球轴承在机床上的坐标系一致；
根据球轴承的尺寸要求，对待加工的球轴承进行粗加工；
对粗加工后的球轴承进行退火和调质热处理工艺，使球轴承的硬度达到预设工件的热处理硬度；
对经热处理后的球轴承进行半精加工，完成球轴承上的各个外圆的加工；
根据三维建模，通过球头立铣刀对经半精加工后的球轴承进行精加工，加工出与三维建模一致的曲面；
通过线切割放电的方法将经精加工后的球轴承分割出球轴承的瓦块，完成对球轴承的加工。
进一步的，在根据球轴承的尺寸要求，对待加工的球轴承进行粗加工时，包括：
根据球轴承的尺寸要求，对待加工的球轴承进行粗加工，并使经粗加工后的球轴承的毛坯内孔和外圆的单边均留余量3MM、厚度留余量2MM，以保证球轴承在热处理完成的半精加工有足够的加工余量来完成后续的加工。
进一步的，在对粗加工后的球轴承进行退火和调质热处理工艺，使球轴承的硬度达到预设工件的热处理硬度时，退火处理包括：将粗加工后的球轴承加热至850-890℃，保温2-3小时，然后油冷；
调质处理包括淬火处理和回火处理，淬火处理包括：将经退火处理后的球轴承加热至970-1100℃,保温1.5-2.5小时，然后油冷；
回火处理包括：将经回火处理的球轴承加热至630-670℃,保温2.5-3.5小时，然后空气冷却。
进一步的，球轴承的预设工件的热处理硬度为HB280-320。
进一步的，在对经热处理后的球轴承进行半精加工，完成球轴承上的各个外圆的加工时，包括：
通过高精度车床对经热处理后的球轴承半精加工出各个外圆，并使厚度留出1mm余量，以保证加工尺寸精度、行位公差和工件的粗糙度；
通过平面磨床对球轴承进行尺寸加工，以保证经精加工后的球轴承达到预设尺寸，其中，半精加工时间为1.5-2.5小时。
进一步的，在通过球头立铣刀对经半精加工后的球轴承进行精加工，加工出与三维建模一致的曲面时，包括：
以球轴承的外圆和端面为基准，装卡球轴承并将其找正，其中，外圆和端面找正精度小于0.01mm；
通过数控加工中心按预先编制的加工程序对球轴承进行精加工，完成球轴承的外圆上的曲面加工。
进一步的，在通过线切割放电的方法将经精加工后的球轴承分割出球轴承的瓦块后，还包括：对分割后的球轴承的瓦块进行修磨圆角、圆边、去毛刺处理。
本发明提供的一种压缩机球轴承的加工方法，通过对待加工的球轴承进行三维建模，再对球轴承的三维建模的加工坐标系进行调整，使其与实际加工中的球轴承在机床上的坐标系一致；根据球轴承的尺寸要求，对待加工的球轴承进行粗加工；对粗加工后的球轴承进行退火和调质热处理工艺，使球轴承的硬度达到预设工件的热处理硬度；对经热处理后的球轴承进行半精加工，完成球轴承上的各个外圆的加工；根据三维建模，通过球头立铣刀对经半精加工后的球轴承进行精加工，加工出与三维建模一致的曲面；通过线切割放电的方法将经精加工后的球轴承分割出球轴承的瓦块，完成对球轴承的加工。本发明实现了一种实用、高效、高精度的球轴承的加工方法，解决目前用于大型压缩机上的球轴承加工的技术空白。
附图说明
图1为本发明示例性实施例的一种压缩机球轴承的加工方法的流程示意图；
图2为本发明示例性实施例的退火和调质热处理工艺的流程示意图；
图3为本发明示例性实施例的对经热处理后的球轴承进行半精加工的流程示意图；
图4为本发明示例性实施例的对经半精加工后的球轴承进行精加工的流程示意图。
具体实施方式
为克服现有技术中的不足，本发明提供一种压缩机球轴承的加工方法。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的优选实施例，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。下面结合对本发明的实施例进行详细说明。
实施例1
如图1所示，本发明实施例提供的一种压缩机球轴承的加工方法，包括：
S100、对待加工的球轴承进行三维建模，再对球轴承的三维建模的加工坐标系进行调整，使其与实际加工中的球轴承在机床上的坐标系一致。
其中，三维建模主要是应用于球轴承的曲面的精加工。
S200、根据球轴承的尺寸要求，对待加工的球轴承进行粗加工。
其中，步骤S200具体可以包括：根据球轴承的尺寸要求，对待加工的球轴承进行粗加工，并使经粗加工后的球轴承的毛坯内孔和外圆的单边均留余量3MM、厚度留余量2MM，以保证球轴承在热处理完成的半精加工有足够的加工余量来完成后续的加工。
S300、对粗加工后的球轴承进行退火和调质热处理工艺，使球轴承的硬度达到预设工件的热处理硬度。
其中，如图2所示，步骤S300具体可以包括：
S301、退火处理包括：以80℃/小时的加热速度，将粗加工后的球轴承加热至850℃，保温2小时，然后油冷；
通过退火处理目的是降低粗加工后的球轴承的硬度，改善其切削加工性，并消除在粗加工后的球轴承内的残余应力，进而使球轴承稳定尺寸，减少变形与裂纹倾向，并能够细化晶粒，调整组织，消除组织缺陷，均匀材料组织和成分，改善材料性能或为以后热处理做组织准备。
S302、调质处理包括淬火处理和回火处理，淬火处理包括：以100℃/小时的加热速度，将经退火处理后的球轴承加热至1100℃,保温2小时，然后油冷至室温；回火处理包括：以90℃/小时的加热速度，将经回火处理的球轴承加热至670℃,保温3小时，然后空气冷却至室温。
通过调质处理可以使球轴承的材质得到很大程度的调整，其强度、塑性和韧性都较好，具有良好的综合机械性能。其中，淬火处理使粗加工后的球轴承的过冷奥氏体进行马氏体或贝氏体转变，得到马氏体或贝氏体组织，然后配合以不同温度的回火，以大幅提高钢的刚性、硬度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等，并将淬火后的工件应及时回火，通过淬火和回火的相配合，才可以获得所需的力学性能。
步骤S300所用的热处理方法保证了球轴承的机械性能和硬度条件。
进一步的，球轴承的预设工件的热处理硬度为HB300。
S400、对经热处理后的球轴承进行半精加工，完成球轴承上的各个外圆的加工。
其中，如图3所示，步骤S400具体可以包括：
S401、通过高精度车床对经热处理后的球轴承半精加工出各个外圆，并使厚度留出1mm余量，以保证加工尺寸精度、行位公差和工件的粗糙度；
S402、通过平面磨床对球轴承进行尺寸加工，以保证经精加工后的球轴承达到预设尺寸，其中，半精加工时间为1.5-2.5小时。
S500、根据三维建模，通过球头立铣刀对经半精加工后的球轴承进行精加工，加工出与三维建模一致的曲面。
其中，如图4所示，步骤S500具体可以包括：
S501、以球轴承的外圆和端面为基准，装卡球轴承并将其找正，其中，外圆和端面找正精度小于0.01mm；
S502、通过数控加工中心按预先编制的加工程序对球轴承进行精加工，完成球轴承的外圆上的曲面加工。
S600、通过线切割放电的方法将经精加工后的球轴承分割出球轴承的瓦块，完成对球轴承的加工。
作为一优选实施方式，在通过线切割放电的方法将经精加工后的球轴承分割出球轴承的瓦块后，还包括：对分割后的球轴承的瓦块进行修磨圆角、圆边、去毛刺处理。
实施例2
参照实施例1，本实施例提供的对粗加工后的球轴承进行退火和调质热处理工艺与之不同之处在于，S301、退火处理包括：以90℃/小时的加热速度，将粗加工后的球轴承加热至870℃，保温2.5小时，然后油冷；S302、调质处理包括淬火处理和回火处理，淬火处理包括：以80℃/小时的加热速度，将经退火处理后的球轴承加热至970℃,保温1.5小时，然后油冷至室温；回火处理包括：以100℃/小时的加热速度，将经回火处理的球轴承加热至630℃,保温2.5小时，然后空气冷却至室温。
实施例3
参照实施例1，本实施例提供的对粗加工后的球轴承进行退火和调质热处理工艺与之不同之处在于，S301、退火处理包括：以100℃/小时的加热速度，将粗加工后的球轴承加热至890℃，保温3小时，然后油冷；S302、调质处理包括淬火处理和回火处理，淬火处理包括：以110℃/小时的加热速度，将经退火处理后的球轴承加热至1000℃,保温2.5小时，然后油冷至室温；回火处理包括：以110℃/小时的加热速度，将经回火处理的球轴承加热至650℃,保温3.5小时，然后空气冷却至室温。
进一步的，球轴承的预设工件的热处理硬度为HB320。
本发明提供的一种压缩机球轴承的加工方法，通过对待加工的球轴承进行三维建模，再对球轴承的三维建模的加工坐标系进行调整，使其与实际加工中的球轴承在机床上的坐标系一致；根据球轴承的尺寸要求，对待加工的球轴承进行粗加工；对粗加工后的球轴承进行退火和调质热处理工艺，使球轴承的硬度达到预设工件的热处理硬度；对经热处理后的球轴承进行半精加工，完成球轴承上的各个外圆的加工；根据三维建模，通过球头立铣刀对经半精加工后的球轴承进行精加工，加工出与三维建模一致的曲面；通过线切割放电的方法将经精加工后的球轴承分割出球轴承的瓦块，完成对球轴承的加工。本发明实现了一种实用、高效、高精度的球轴承的加工方法，解决目前用于大型压缩机上的球轴承加工的技术空白。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (7)
1.一种压缩机球轴承的加工方法，其特征在于，包括：
对待加工的球轴承进行三维建模，再对球轴承的三维建模的加工坐标系进行调整，使其与实际加工中的球轴承在机床上的坐标系一致；
根据球轴承的尺寸要求，对待加工的球轴承进行粗加工；
对粗加工后的球轴承进行退火和调质热处理工艺，使球轴承的硬度达到预设工件的热处理硬度；
对经热处理后的球轴承进行半精加工，完成球轴承上的各个外圆的加工；
根据三维建模，通过球头立铣刀对经半精加工后的球轴承进行精加工，加工出与三维建模一致的曲面；
通过线切割放电的方法将经精加工后的球轴承分割出球轴承的瓦块，完成对球轴承的加工。
2.根据权利要求1所述的一种压缩机球轴承的加工方法，其特征在于，在根据球轴承的尺寸要求，对待加工的球轴承进行粗加工时，包括：
根据球轴承的尺寸要求，对待加工的球轴承进行粗加工，并使经粗加工后的球轴承的毛坯内孔和外圆的单边均留余量3MM、厚度留余量2MM，以保证球轴承在热处理完成的半精加工有足够的加工余量来完成后续的加工。
3.根据权利要求1所述的一种压缩机球轴承的加工方法，其特征在于，在对粗加工后的球轴承进行退火和调质热处理工艺，使球轴承的硬度达到预设工件的热处理硬度时，退火处理包括：将粗加工后的球轴承加热至850-890℃，保温2-3小时，然后油冷；
调质处理包括淬火处理和回火处理，淬火处理包括：将经退火处理后的球轴承加热至970-1100℃,保温1.5-2.5小时，然后油冷；
回火处理包括：将经回火处理的球轴承加热至630-670℃,保温2.5-3.5小时，然后空气冷却。
4.根据权利要求1所述的一种压缩机球轴承的加工方法，其特征在于，球轴承的预设工件的热处理硬度为HB280-320。
5.根据权利要求1所述的一种压缩机球轴承的加工方法，其特征在于，在对经热处理后的球轴承进行半精加工，完成球轴承上的各个外圆的加工时，包括：
通过高精度车床对经热处理后的球轴承半精加工出各个外圆，并使厚度留出1mm余量，以保证加工尺寸精度、行位公差和工件的粗糙度；
通过平面磨床对球轴承进行尺寸加工，以保证经精加工后的球轴承达到预设尺寸，其中，半精加工时间为1.5-2.5小时。
6.根据权利要求1所述的一种压缩机球轴承的加工方法，其特征在于，在通过球头立铣刀对经半精加工后的球轴承进行精加工，加工出与三维建模一致的曲面时，包括：
以球轴承的外圆和端面为基准，装卡球轴承并将其找正，其中，外圆和端面找正精度小于0.01mm；
通过数控加工中心按预先编制的加工程序对球轴承进行精加工，完成球轴承的外圆上的曲面加工。
7.根据权利要求1所述的一种压缩机球轴承的加工方法，其特征在于，在通过线切割放电的方法将经精加工后的球轴承分割出球轴承的瓦块后，还包括：对分割后的球轴承的瓦块进行修磨圆角、圆边、去毛刺处理。
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