[發(fā)明專利]一種高精度陶瓷球高效研磨/拋光加工工藝

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910099280.5
• 申請日: 2009-06-01
• 公開（公告）號: CN101704208A
• 公開（公告）日: 2010-05-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 袁巨龍;范紅偉;呂冰海;王志偉
• 申請（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué);湖南大學(xué)
• 主分類號: B24B11/06
• 分類號: B24B11/06;B24B29/04;C09K3/14
• 代理公司: 杭州天正專利事務(wù)所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;王利強(qiáng)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種球形零件研磨加工工藝，特別涉及高速、高精度陶瓷球軸承中高精度陶瓷球的精密研磨/拋光加工工藝，屬于高精度球形零件加工技術(shù)。

背景技術(shù)

高精度球是是圓度儀、陀螺、軸承和精密測量中的重要元件，并常作為精密測量的基準(zhǔn)，在精密設(shè)備和精密加工中具有十分重要的地位。特別是在球軸承中大量使用，是球軸承的關(guān)鍵零件，軸承球的精度(球形偏差、球直徑變動(dòng)量和表面粗糙度)直接影響著球軸承的運(yùn)動(dòng)精度、噪聲及壽命等技術(shù)指標(biāo)，進(jìn)而影響設(shè)備、儀器的性能。與傳統(tǒng)的軸承鋼球材料(GCr15)相比，氮化硅等先進(jìn)陶瓷材料具有耐磨、耐高溫、耐腐蝕、無磁性、低密度(為軸承鋼的40％左右)，熱脹系數(shù)小(為軸承鋼的25％)及彈性模量大(為軸承鋼的1.5倍)等一系列優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是制造噴氣引擎、精密高速機(jī)床、精密儀器中高速、高精度及特殊環(huán)境下工作軸承球的最佳材料。由于氮化硅等先進(jìn)陶瓷屬硬脆難加工材料，材料燒結(jié)后的陶瓷球毛坯主要采用磨削(粗加工)→研磨(半精加工)→拋光(精加工)的工藝進(jìn)行加工。對于陶瓷球的研磨/拋光工藝而言，加工過程采用游離磨料，在機(jī)械、化學(xué)效應(yīng)的作用下，對陶瓷球坯表面材料進(jìn)行微小的去除，以達(dá)到提高尺寸精度，提高表面完整性的目的。傳統(tǒng)的陶瓷球研磨/拋光加工主要是在加工鋼質(zhì)軸承球的V形槽研磨設(shè)備上進(jìn)行的，采用硬質(zhì)、昂貴的金剛石磨料作為磨料，加工周期長(完成一批陶瓷球需要幾周時(shí)間)。漫長的加工過程以及昂貴的金剛石磨料導(dǎo)致了高昂的制造成本，限制了陶瓷球的應(yīng)用。隨著儀器設(shè)備精度的不斷提高，對陶瓷球等特殊材質(zhì)球體的加工精度提出了更高的要求，同時(shí)需要提高加工效率和一致性以降低生產(chǎn)成本。

因此，對于陶瓷球等難加工材料高精度球的加工，急需一種既能實(shí)現(xiàn)較高的加工精度和加工效率，又具備加工裝置結(jié)構(gòu)簡單、制造成本較低的陶瓷球研磨/拋光加工工藝。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)球形零件研磨加工工藝存在的球度和加工效率低、加工一致性差、加工裝置和控制復(fù)雜、成本高的不足，本發(fā)明提供一種既能實(shí)現(xiàn)較高的加工精度和加工效率，又具備加工裝置結(jié)構(gòu)簡單、制造成本較低的高精度陶瓷球高效研磨/拋光加工工藝。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種高精度陶瓷球高效研磨/拋光加工工藝，包括以下步驟：

(1)、粗研加工，其工藝條件為：

磨料：金剛石或B₄C或SiC；磨料的粒度：W40～W20；磨料在研磨盤中的質(zhì)量百分比為20％～80％；載荷壓力：8～15N/球；研磨液：水；

(2)、半精研加工，其工藝條件為：

磨料：金剛石或B₄C或SiC；磨料的粒度：W20～W10；磨料在研磨盤中的質(zhì)量百分比為20％～80％；載荷壓力：6～10N/球；研磨液：水；

(3)、精研加工，其工藝條件為：

載荷壓力：2～5N/球；磨料：金剛石或B₄C或SiC；磨料的粒度：W10～W5；磨料的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)：10％～30％；基液：煤油，基液的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)：60％～80％；添加劑為潤滑油，潤滑油的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)：4％～7％；分散劑的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)：3％～6％。

(4)、超精研加工，其工藝條件為：

載荷壓力：1～2N/球；磨料：金剛石或B₄C或SiC；磨料的粒度：W2～W0.5；磨料的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)：10％～25％；基液：煤油；基液的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)：65％～80％；添加劑為潤滑油，潤滑油的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)：4％～7％；分散劑的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)：3％～6％。

(5)、拋光加工，其工藝條件為：

載荷壓力：0.5～1N/球；磨料：CeO₂微粉；磨料的粒度：500；磨料的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)：5％～20％；基液：煤油；基液的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)：70％～85％；添加劑為潤滑油，潤滑油的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)：4％～7％；分散劑的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)：3％～6％。

作為優(yōu)選的一種方案：所述步驟(1)-(2)中采用雙盤自轉(zhuǎn)偏心V形槽研磨機(jī)，上研磨盤和下研磨盤上下布置，所述下研磨盤上表面開有至少三條以上供放置球坯的V型槽，所述的各條V型槽為同心圓，所述同心圓的圓心與下研磨盤的圓心重合，所述上研磨盤與下研磨盤相互偏心，載荷加壓裝置通過上研磨盤作用于球坯，所述上研磨盤和下研磨盤分別由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，轉(zhuǎn)速組合：上研磨盤Ω_C：60～80(rpm)；下研磨盤轉(zhuǎn)速Ω_B：Ω_B＝Ωc。