CN1461681A - 金属球的制造方法 - Google Patents

Abstract

一种制造金属球的方法，能够防止在金属球表面上的不规则部分。该方法减少了制造时间，并能够制造极小直径的金属球。

Description

金属球的制造方法

相关申请的交叉引用

本申请要求仍然待审的日本专利申请No.2002-156841的优先权，该专利申请的申请日为2002年5月30日。

技术领域

本发明涉及一种制造较小的金属球的方法，例如用于小型滚珠轴承的金属滚珠。

背景技术

通常，用于小型滚珠轴承的小直径滚珠(例如直径大约为1.0-5.0mm)通过在金属模中对短金属丝件进行锻造而形成。该短金属丝件预先从金属丝原料上切割成固定长度。在锻造后，通过将滚珠保持在硬铸板之间，并使它在压力下旋转，从而进行去毛边(flashing)操作以便除去毛刺。通常的情况是在锻造和去毛边结束之后仍然有多余材料。该多余材料以后在几级精确研磨过程中除去。在各级研磨之间重复采用热处理，以便释放应力和获得合适的强度和耐久性。

在去毛边处理中除去的毛刺是在金属模之间或在通气孔中等处截留的多余材料。这些毛刺在去毛边时主要通过粉碎而被除去。不过，在去毛边过程中，毛刺可能悬挂或遗留在表面上。这可能导致在表面上形成细小凸起。

此外，在金属丝原料的切割和锻造过程中，在零件侧部的切割表面将成为凹形曲面。该曲面在去毛边后仍然存在，并导致在表面上形成细小凹陷。

这些细小的不规则部分如果在精确研磨处理过程中被除去，则不会成为问题。不过，这些不规则部分并不总是能够在末级精确研磨之后被除去。为了避免有这些不规则部分，在去毛边结束之后必须在各个滚珠上保留不希望的较大的多余材料。因此，在精确研磨处理上花费的时间更长，材料浪费增加。因此，该制造方法将很费时间。此外，还难以利用普通制造方法来制成极小直径的滚珠，例如1.0mm或更小。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于制造金属球的方法，以便减少表面的不规则部分，并减少制造时间。

另一目的是制造具有极小直径的滚珠轴承。

这些和其它目的是这样实现的，即在跌落时熔化固体金属，然后使所跌落和熔化的金属冷却固化，以便获得金属球。在跌落过程中，由于在熔融阶段中的表面张力，金属变成几乎球形，并通过在该形状下进行冷却和固化而成为球形固体金属。因此，在金属球表面上不会出现不规则部分，且该金属球几乎为完美的球形。固体金属可以在跌落的同时被制成为金属球，因此可以大大缩短制造时间。当对该球进行精确研磨时，研磨所需的时间也大大缩短，这是因为研磨材料的量较小，因此能减小材料成本。此外，通过使要熔化的固体金属非常小，可以制成极小直径的金属球。还很容易使小尺寸固体金属熔化。因此，本发明适于制造极小直径的金属球。通过固定起始固体金属材料的体积，可以大量生产具有均匀直径和很高尺寸精度的金属球。

为了防止由于氧化而生锈，优选是在惰性气体环境中执行该制造方法。此外，优选是使初始固体金属材料形成易于熔化的状态，例如金属丝、粉或薄片。这能够使制造时间进一步减小，并避免使用大型设备。

上述优点和特征只是典型实施例。应当知道，并不能认为它们是对由权利要求确定的本发明的限制。通过下面的说明书、附图和权利要求书，可以了解本发明的附加特征和优点。

附图的简要说明

下面将通过非限定实例并参考附图来介绍本发明，在附图中，相同的参考标号表示相同或相似的部件，附图中：

图1表示了本发明的金属球制造装置的剖视图。

优选实施例的详细说明

图1表示了用于实现本发明方法的金属球制造机器。柱状塔形腔室10是该装置的主要部分。在该直立腔室10的上部，加热器20加热该腔室10的内部。在下部，冷却单元30通过使冷却剂循环而冷却腔室10的内部。此外，多个供给口11用于向腔室10内供给惰性气体例如氩气和氮气。

腔室10包括由加热器20加热的加热区域10A。冷却区域10B通过从气体供给口11连续供给的惰性气体以及通过冷却单元30而冷却。在冷却区域10B下面提供有回收容器40。回收容器40通过回收开口(未示出)而插入腔室10内以及从该腔室10内取出。

材料注入进口12设置在腔室10上面，固体金属材料通过该材料注入进口12落入腔室10内。优选是，该材料是小金属丝件50a，该小金属丝件50a是从卷起的金属丝原料50中切成的固定长度的零件。零件50a的尺寸根据要制造的球的体积而设定。

例如，当要制造0.5mm的金属球时，零件50a的直径大约为0.4-0.6mm，长度大约为0.53-0.24mm。金属丝原料50由普通的用于滚珠轴承滚珠的钢制成，例如高碳铬轴承钢、碳钢、不锈钢等。卷起的金属丝原料50从端头被拉出，并用切割装置60切成零件50a。

切割装置60是压-切类型的装置，具有固定工具61，金属丝原料50插入其中。可动刀片62上下运动，并且在处于下部位置时切断从固定工具61中凸出的金属丝原料50的端头。金属丝原料50连续插入切割装置60内。从固定工具61中凸出的端头依次通过切割装置60而被切断。零件50a从金属丝原料50上切下，并装于传送装置70上，该传送装置70包括传送器或类似装置。然后，零件50a通过传送装置70传送到材料注入进口12，并从传送装置70落入腔室10内。

已经通过材料注入进口12落入腔室10中的零件50将被加热和熔化，同时通过加热区域10a而跌落。因此，加热器20的加热能力以及加热区域10a的长度被设置成这样，即，能够使零件50a在经过加热区域10a时熔化。已经通过加热区域10a的熔融零件50b在通过冷却区域10B时被冷却和固化。因此，通过气体供给口11供给的惰性气体的容积、冷却单元30的冷却能力以及冷却区域10B的长度设置得能够冷却熔融零件50b，以便使它固化。

在通过气体供给口11而使腔室10内的空气排出后，惰性气体持续从气体供给口11向腔室10供给，从而使腔室10内部形成惰性气体环境。同时，加热器20工作，且在冷却单元30中的冷却剂进行循环。

加热区域10A设置在腔室10的上部，而冷却区域10B设置在下部。

一旦做好上述准备，将金属丝原料50连续供给切割装置60，以便顺序地切成具有固定长度的零件50a。然后，零件50a通过传送装置70而从材料注入进口12落入腔室10内。

落入腔室10内的零件50a在通过加热区域10A跌落的同时熔化。熔融的零件50b由于表面张力而转变成几乎完美的球形。已经通过加热区域10A的熔融球形零件50b在通过冷却区域10B时冷却和固化成小球，从而成为金属球50c。然后，金属球50c被装入回收容器40，并收集在该回收容器40中。当回收容器40几乎装满时，暂时停止金属丝原料50的切割以及零件50a的跌落，并将回收容器40从腔室10中取出，将金属球50c运送到其它位置。将空的回收容器40放回到腔室10内，并重新开始上述操作。通过重复上述操作，可以大量生产金属球50c。

通过上述方法获得的金属球50c是轴承滚珠的半成品，它们在经过热处理之后将获得合适的强度和耐久性。下面再进行精确研磨处理，以便提高表面精度和表面粗糙度。然后再清洁金属球，以便制成最终产品。

熔融零件50b通过表面张力成为几乎球形，并通过跌落和冷却固化而成为固态金属球50c。因此，很难在这些金属球50c的表面上形成不规则部分，从而使它们几乎为完全球形。此外，零件50a可以在跌落的同时形成金属球50c，因此可以省略普通的去毛边处理，以便减少制造时间。

此外，用于对产品精加工的精确研磨处理的时间大大缩短，研磨体积较小，因此可以减小材料成本。而且，通过控制零件50a的长度(也就是零件的体积)，可以制成极小直径的金属球。通过固定起始固体金属材料的体积，可以大量生产具有均匀直径和很高尺寸精度的金属球。

此外，腔室10的内部有惰性气体环境，从而防止金属球50c的氧污染，并防止由于氧化而生锈。而且，因为初始材料零件50a是较短的金属丝，因此，本方法使制造时间减小，并避免使用大型装置。

优选是，冷却装置30布置在气体供给口11下面。不过，冷却单元30可以布置在气体供给口11上面，或者两个冷却单元可以布置在气体供给口11的上面和下面。此外，当熔融零件50b通过惰性气体而充分冷却和固化时，可以省略冷却单元30。或者，熔融零件50b可以在不需要连续供给惰性气体的情况下通过操作冷却单元30而被冷却。在任何情况下，冷却区域10B的结构使得熔融零件50b能够被冷却而固化。

另一方面，可以添加用于在零件50a通过传送装置70向材料注入进口12传送时加热该零件50a的装置，以便于熔化。而且，还可以使金属球50c跌落到液体内，例如使回收容器40装满油或将油桶布置在腔室10的底部。当金属球50c跌落到液体内时，能使金属球50c的撞击变柔和。因此，很难使金属球50c擦伤。

通过在跌落时熔化固体金属，然后在继续跌落时进行冷却固化，从而获得金属球。该方法防止在金属球表面上出现不规则部分，同时减少制造时间。极小直径的球可以很容易制造，并可以很容易地大量制造具有均匀直径和较高尺寸精度的金属球。

为了便于读者，上述说明集中了所有可能实施例的代表实例，该实例介绍了本发明的原理，并说明了实施本发明的最佳方式。本说明并不是试图穷举所有可能变化形式。也可以有其它未进行说明的变化或改变。例如，在所述的多个可选实施例中，在很多情况下可以将不同实施例的因素进行组合，或者将所述实施例的因素与没有介绍的其它变化或改变进行组合。很多这些未介绍的变化、改变和改进将在下面的权利要求以及等效物的字面范围内。

Claims (6)

1.一种制造金属球的方法，包括以下步骤：

使具有预定体积的固体金属零件跌落；

使所述固体金属零件在跌落时熔化；以及

冷却和固化所述跌落和熔融的金属零件，以便获得金属球。

2.根据权利要求1所述的制造金属球的方法，还包括以下步骤：切割金属材料以便获得具有所述预定体积的所述固体金属零件。

3.根据权利要求1所述的制造金属球的方法，还包括以下步骤：传送所述固体金属零件，以便使它跌落。

4.根据权利要求3所述的制造金属球的方法，还包括以下步骤：在传送所述固体金属零件以便使它跌落的同时对所述固体金属零件进行预热。

5.根据权利要求1所述的制造金属球的方法，其中：所述熔融、冷却和固化的步骤在惰性气体环境中进行。

6.根据权利要求1所述的制造金属球的方法，其中：所述固体金属零件呈容易熔化的状态。