特殊钢种高精度滚动体加工工艺研究

袁月

关键词：特殊钢种;高精度滚动体;加工工艺

1.特殊钢种高精度滚动体的加工工艺和技术指标

钢球加工工艺应该满足国家技术标准要求，以此来提升滚动体钢球的寿命、摩擦力和可靠性，目前钢球常见的加工工艺主要有以下几种：小循环加工工艺，这一工艺主要用来生产和加工小型钢球以及生产数量不多的钢球;大循环加工工艺，这一工艺主要用来生产高精度的钢球以及生产大批量的钢球;单盘多沟加工工艺，这一工艺主要用来生产批量小的钢球，需要对钢球进行研磨和精研;单盘单沟加工工艺，这一工艺主要用来生产一些直径比较大的钢球;方法钢球加工工艺，这一工艺主要用来生产超大型钢球，钢球的直径要达到200毫米以上。以小型钢球为例，具体加工步骤如下：冷镦–光球–热处理–表面强化处理–硬磨–初研–精研Ⅰ–精研Ⅱ。滚子加工工艺主要包括圆锥滚子加工工艺、短圆柱滚子加工工艺、球面滚子加工工艺，以球面滚子加工工艺为例，具体加工步骤如下：毛坯成型–窜光–软磨外径–软磨端面–热处理–光饰–粗磨端面–粗磨外径–终磨端面–细磨外径–终磨外径。

根据国家标准技术要求，相关设计研究部门对于特殊钢种滚动体提出了更高精度的要求，具体如下：①滚子要求：“圆形偏差”达到0.25微米，这一指标对于滚动体的振动性能有着极其重要的影响、滚子直径的变动量达到0.3微米、滚子母线凸度值在16微米到18微米之间、表面粗糙度达到0.05微米、倒角一定要符合国家标准规范，确保其光滑度。②钢球要求：钢球的偏差应该保持在0.25微米左右、钢球球面的粗糙度保持在0.025微米、钢球直径变动量应该达到0.25微米。

2.特殊钢种高精度滚动体加工工艺研究

由于滚动体钢种的特殊性，使得滚子在热处理加工过程中，很容易产生烧伤的问题，再加上滚动体所采用的钢种材料硬度比较高，打磨起来也比较困难，很难改善滚动体表面的粗糙度，自然难以达到到国家标准的技术要求。因此，在打磨加工的过程中，对于砂纸的选择和打磨加工的遍数有了更高的要求。我们在加工的过程中选择的是树脂结合剂砂轮，以此来为滚动体的高精度提供保障。

这一设计路线增加了“车倒角”“精磨双端面”“终磨滚动面”等工序，根据实际滚动体加工需求，对于各项加工工艺都进行了压缩。技术人员在无心磨床上开展“终磨滚动面”作业，为后续的滚动体精度做好铺垫，还有为了磨滚子的凸度，将其保持在一个合理的范围内，努力达到超精前要求。还有“窜光”工序的主要目的在于剔除滾子母线上的应力峰值，以此来保障滚动体的圆滑度。还有“车倒角”工序的主要目的在于保障倒角的对称性，使得滚动体的旋转能够更加稳定。

对于滚动体来说，最重要的考量值就是滚子的凸度，而且一般来说滚子轴线是圆弧修正型的弧长，还带有两个倒角，圆弧比较短，也更加陡。为了制作出更高精度的滚动体，首先技术人员应该利用现有的信息技术和设备来研究滚动体的特殊工装，利用计算机来给滚动体建模，按照建模的数据来进行加工。然后通过滚动体的砂轮和导轮磨成一凹一凸的圆弧形，再利用支承刀板的两边弯成圆弧，使得支承刀板圆弧与砂轮圆弧相吻合。还有为了保障滚子凸度，支承刀板能否弯成有砂轮圆弧相吻合的弧度，这是一个极其重要的问题。为了解决这一问题，可以利用“十一·五”攻关成果，在支承刀板上开一个口，这个口应该尽量开成椭圆形。还有为了让滚动体的滚子在磨削过程中能够顺利进出，不会对滚动体的表面造成影响，技术人员将支承导板设计成与刀板圆弧平行的斜板。还有技术人员对滚子磨凸度所需要的工装进行综合分析，根据实际情况选择科学合理的工艺。

一般来说，现在钢球的材料所采用的就是双真空高温耐热钢，硬度更高、精度要求也更高，对于钢球生产工艺、工装有了更高的要求。技术人员在进行冲压工序的时候，为了保障钢球表面的光滑度，一定要严格按照工序的步骤进行操作，避免钢球表面出现折叠、毛刺等问题，如果一旦产生上述现象，就会对后续的操作工序造成不利的影响。为了更好的解决这一问题，技术人员应该加大规格投料成型的方法，将软磨工序转变为常规规格，在进行硬磨操作的时候，打磨人员发现这种钢材的消磨量非常慢，在此基础上，技术人员应该根据钢材实际情况调整工序和工艺，不断延长工序在盘上磨削的时间，以此来保障滚动体加工各工序的技术条件，以此来提升产品的质量和水平。为了能够更好的满足用户对于滚动体的需求，常见的钢球主要是G10级钢球。由此我们可以看出深入研究滚动体的制作工序为研究的重难点。对于滚动体钢球工装设计来说，在进行精磨工序的时候，可以利用偏沟研磨板来提高滚动体钢球的几何精度，确保钢球的精度能够满足用户的需求;在进行精研工序的时候，可以将滚动体的开口设计为一个非标准转盘，从而能够更好的提升滚动体的精确度。

结束语：综上所述，通过上述研究，我们对于特殊钢种滚动体的高精度加工工艺有了更加深刻的认识，为高精度滚动体的加工提供了一个好的思路，而且大量的实践表明，这一工艺设计是完全可行的，尤其滚子凸度加工，为滚动体的高精度加工积累更多的经验。

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