[發明專利]固結磨料與游離磨料相結合的硬質合金球研磨加工方法

有效

• 申請號: 201410249966.9
• 申請日: 2014-06-09
• 公開（公告）號: CN104015120A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: 孫玉利;呂程昶;左敦穩;朱永偉;盧文壯;李軍;劉恒俊;張超;危崇敏;鄭錦坤
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: B24B37/025
• 分類號: B24B37/025;B24B29/04
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 瞿網蘭

技術領域

本發明涉及一種球體零件加工工藝，尤其是一種能快速對球類零件進行研磨拋光加工達到質量要求的加工方法，具體地說是一種固結磨料與游離磨料相結合的硬質合金球研磨加工方法。

背景技術

目前，在工業生產中，高精度的球作為一種機械基礎零件，廣泛應用于各種機械設備之中，例如圓度儀、陀螺、軸承等,對工業生產有很重要的影響。尤其是在軸承球大量使用的裝備中，軸承球的精度直接影響球軸承的運動精度、噪聲及壽命等，進而影響設備的性能。其中，硬質合金球硬度高、耐磨、抗腐蝕、抗彎曲、使用環境惡劣，應用范圍極為廣泛，是一種非常理想的球類零件。

現有的硬質合金球加工工藝多采用粗研、細研、半精研、精研、拋光等多道工序，從球坯到成品需要最少七天時間，加工效率很低。同時，現有的硬質合金球加工工藝多采用碳化硼等游離磨料，在加工過程中，磨料沉積效應明顯，磨料濃度難以保持始終一致，而且磨料利用率低下。游離磨料加工不僅有很高的的磨料成本，而且如果游離磨料廢料處理不當，會對環境造成很大污染。

固結磨料研拋是一個新的發展方向。固結磨料研拋可以大大提高研磨拋光效率，而且磨料固結鑲嵌在基體中，磨料浪費少，無需對拋光液進行磨料懸浮處理，易于控制磨料組成濃度。固結磨料研拋過程中，研磨液（或拋光液）中不含磨料，加工表面容易清洗，廢液處理簡單，是一種綠色環保的加工技術。

發明內容

本發明的目的是針對現有的球類加工工藝復雜，加工周期長、易對環境造成影響的問題，發明一種固結磨料與游離磨料相結合的硬質合金球研磨加工方法，它具有加工精度高，加工效率高，加工成本低，對環境污染少的特點。本發明加工方法也可用于陶瓷等非硬質合金球的加工。

本發明采用以下技術方案：

一種固結磨料與游離磨料相結合的硬質合金球研磨加工方法，其特征是它包括固結磨料粗研磨、固結磨料精研磨和游離磨料拋光；

固結磨料粗研磨時，將硬質合金球坯放入下盤的研磨槽中，并為每個硬質合金球坯套上隔離環，在上盤的研磨面上安裝粒度不大于14μm的金剛石固結磨料研磨墊，控制金剛石固結磨料研磨墊與硬質合金球坯之間的接觸壓力為8~12N，研磨過程中控制下盤的轉速為上盤轉速的3-4倍，并控制研磨液的pH值在8~10之間，研磨液溫度控制在20~30℃之間，連續研磨2~3小時，完成硬質合金球坯的粗研磨；

固結磨料精研磨時，將上盤上安裝的粒度不大于14μm的金剛石固結磨料研磨墊更換為粒度不大于7μm的金剛石固結磨料研磨墊，控制金剛石固結磨料研磨墊與硬質合金球坯之間的接觸壓力為為3~6N，研磨過程中控制下盤的轉速為上盤轉速的4-5倍，控制研磨液的pH值在8~10之間，研磨液溫度在20~30℃之間，研磨4~5小時完成硬質合金球坯的精研磨；?

游離磨料拋光時，采用不帶金剛石固結磨料研磨墊的上盤作為拋光上盤，將經過精研磨的硬質合金球放入下盤的研磨槽中，控制拋光上盤與硬質合金球之間的壓力為0.5~1N，使下盤轉速為上盤轉速的2-3，加入由粒度不大于0.5μm的金剛石微粉和去離子水按1:?9~12比例配置而成的、pH值在8~10之間的拋光液，在20~30℃之間拋光10~12小時，即可得到滿足精度要求的硬質合金球。

粗研磨和精研磨時所用的研磨液為去離子水。

所述的研磨液與拋光液的pH值調節劑為氫氧化鈉、氫氧化鉀、三乙醇胺、四經基乙二胺、四甲基氫氧化胺中的一種或一種以上組合。

所述的下盤采用蠕墨鑄鐵盤、銅盤或鋁合金盤并開有槽形角為45°的V形研磨槽，拋光上盤采用304不銹鋼盤并開有與球坯直徑相仿的圓弧拋光槽，所述的研磨槽或拋光槽所在圓的圓心與下盤圓心的偏心距為研磨槽或拋光槽所在圓的直徑的12-16%。

??所述研磨槽或拋光槽所在圓的直徑為55mm，與下盤圓心的偏心距為8mm。

粗研磨時下盤的轉速為180~200rpm，上盤的轉速為50~60rpm。

精研磨時下盤轉速為180~200rpm，上盤轉速為40~50rpm。

拋光時下盤轉速為120~150rpm，上盤轉速為50~70rpm。

本發明的有益效果：

本發明的固結磨料與游離磨料組合式的硬質合金球高效高精密研拋工藝，可以用于硬質合金球、陶瓷球等難加工球類零件的加工，也可用于普通鋼球、玻璃球體的加工。