钢球加工工艺的改进
发布时间：2013-05-15 浏览次数：592
杨晓慧 刘秀莲 张艳萍
（哈尔滨轴承集团公司 技术中心，黑龙江 哈尔滨 150030）
摘 要：通过对国内外钢球加工工艺的对比分析，提出了对原工艺的改进措施，经过实际生产验证有效可行。
关键词：钢球；工艺；改进
随着航空业的迅速发展，对航空轴承的质量提出了更高的要求。而作为轴承的关键零件——钢球质量的提高，成为制造厂亟待解决的关键技术之一。为解决此问题，对19/32″航空发动机专用轴承钢球的国内外加工工艺进行了对比，并在此基础上，确定了改进后的钢球加工工艺。本文主要阐述了改进的钢球加工工艺及采取的相应措施。
1 钢球主要技术指标及国内外水平对比
表1为国内外钢球加工各主要工序及技术条件对比。通过对比可知，除单一球硬度差、批硬度差外，国内外水平基本相同，而钢球加工工艺差异却较大，因此对原有的工艺进行了改进。
表1 国内外钢球加工工艺对比
2 工艺制定及相应措施
2.1 改进工具设计、减少钢球加工留量
在保证精度的前提下，减少钢球各工序留量，可以减少磨削时间，同时减少因磨削量过大产生的变质层，降低产生磨削质量问题的几率。根据航空轴承材料的原始特性，自行研制硬度合金冲压模具及辅助工具，并进行反复的压球验证，结果表明：采用硬质合金刀板和切料胎，提高了切料质量，减少了压型折叠；采用硬质合金压球胎，保持胎具在冲压过程中基本不变形，提高了球坯的精度。同时，选用的料径和切料长，保证压缩比（切料长/料径）在2.0～2.2之间，使料段在压型过程处于Z佳变形状态。由此，加工出的球坯尺寸基本一致，且环带小而薄，从而使钢球加工的总留量由1.2mm减少到0.8mm。
2.2 用深酸洗和无损检查代替热酸洗检测
热酸洗过程不仅消耗钢球整体尺寸，而且由于环带和两极应力大，导致腐蚀速度大，腐蚀层深度为0.18mm，严重的出现晶间腐蚀。这不但需增加钢球加工总留量，同时在加工过程中还易产生疲劳。为此，采用深酸洗配合涡流探伤代替热酸洗，并采用合理的酸配比，使钢球深酸洗尺寸消耗控制在0.04～0.05mm。为验证其可靠性，用500粒经深酸洗和涡流探伤的钢球进行热酸洗检查，未发现问题。由此可见，用深酸洗和涡流探伤取代热酸洗检查是可行的。
2.3 降低钢球加工过程中产生的疲劳
根据钢球加工特点，采用以磨代光工艺，软磨工序通过更新改造磨床，配置砂轮自动修整系统和80#～120#砂轮代替光球工序。可消除光球加工过程中产生的过高应力集中。在精研工序通过控制加工条件，以水剂研磨代替油剂研磨，缩短精研加工时间，减少研磨过程中产生的疲劳。通过对精研加工机床的辅具、乳化型精研液和表面活性剂精研液进行试验，从而确定钢球粗研、精研一和精研二等水剂精研的磨料配比及操作规程，使钢球研磨（粗研加精研）时间由原来的48h缩短至36h以内。加工出的钢球经超精研后精度（球形偏差、球直径变动量）达到0.2μm。表面粗糙度Ra≤0.02μm。
2.4 改善软、细磨工序状态，提高加工质量
更新软、细磨加工设备。新机床具有砂轮自动修整功能，使钢球总是处于Z佳加工状态，经实际验证钢球磨削效率可提高产量10%～15%，并且钢球细磨工序的烧伤得到有效地控制。
2.5 提高钢球表面硬度的均匀性
用保护气氛淬火代替空气炉加热淬火，并提高设备控温精度，钢球表面硬度的均匀性得到有效提高，成品钢球单一硬度差≤0.5HRC，批硬度差≤1HRC。
3 结论
改进后的钢球加工工艺，将总留量由原来的1.2mm减少到0.8mm，减少了因磨削量过大产生变质层的几率，用深酸洗和无损检测代替热酸洗检测减少晶间腐蚀，采用以磨代光工艺从而消除光球加工过程中产生的过高应力集中。实践证明，改进后的钢球加工工艺有效可行，达到了预期效果，可应用于生产。
参考文献
[1] 中国轴承工业协会、职工教育委员会教材编审室统编.轴承检测技术[M].北京:机械工业出版社,1991.
来源：《轴承》2003年第12期
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