硬質合金軸承半球加工方法

2023-06-20 11:51:36

硬質合金軸承半球加工方法
【專利摘要】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，其特徵是它包粗研磨、精研磨和拋光；將硬質合金球坯放入V形槽研磨盤分別進行粗研和精研，研磨時，上、下研磨盤為蠕墨鑄鐵盤，使用隔離環隔離，上盤安裝金剛石固結磨料研磨墊，使用去離子水做為研磨液，完成硬質合金球坯的粗研磨和精研磨；然後，把精研後的硬質合金球放入圓弧形槽拋光碟進行拋光，拋光時，上下盤都使用304不鏽鋼拋光碟，使用隔離環隔離，用金剛石微粉和去離子水按一定比例配置成拋光液，完成硬質合金球坯的拋光。本發明採用硬質合金為材料，使用了固結磨料和游離磨料相結合的加工方法，大大提高了對硬質合金球的加工效率和加工精度，同時能節約成本，減少對環境的汙染。
【專利說明】硬質合金軸承半球加工方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種球類零件加工技術，尤其是一種軸承半球加工技術，具體地說是 一種結合了研磨和線切割技術的硬質合金軸承半球加工方法。

【背景技術】
[0002] 目前，傳統球形軸承需要潤滑劑，而在高速運轉過程中，潤滑劑很容易飛濺、失效， 同時轉速過高帶來球形軸承的磨損加快，所以傳統球形軸承不適宜用在高速運轉的機構 中。動壓氣浮軸承經常用在高速轉動的機構中，其轉動部分可以不接觸轉動部分，使轉動部 分可以高速、長時間的運轉，大大提高運轉機構的壽命。現有動壓氣浮軸承中，有一種半球 型動壓氣浮軸承，其關鍵在於兩個半球的製作，本發明針對這種動壓氣浮軸承。
[0003] 現有的半球形零件製作主要有車、銑削加工和研磨拋光加工兩種。車、銑削加工半 球的方法多樣，加工工藝簡單，但是不適合高精密半球的加工，尤其對於高精度硬質合金半 球的加工；現有的研磨拋光方法中，多採用逐個加工的方法，加工效率低，而且很少用於硬 質合金半球的加工，而硬質合金具有硬度高、耐磨、抗腐蝕、抗彎曲、使用環境惡劣等優點， 是製作動壓氣浮軸承的優質材料。本發明目的在於提供一種高精度硬質合金軸承半球的加 工工藝，在整球研磨過程中可以批量加工硬質合金球，提高硬質合金軸承半球加工效率，在 半球加工時結合兩種先進加工工藝能夠保證加工質量和加工效率。


【發明內容】

[0004] 本發明的目的是針對現有的硬質合金半球加工無法實現批量加工而導致效率低、 成本高的問題，發明一種將研磨拋光與線切割加工進行有機結合、能大幅度提高加工效率 的硬質合金軸承半球加工方法。
[0005] 本發明的技術方案是： 一種硬質合金軸承半球加工方法，其特徵是它包括以下步驟： 首先，將不少於1〇〇顆的硬質合金球坯放入研磨機中進行整球研磨和拋光，並篩選出 球度< 0. 5 μ m，表面粗糙度Ra < 0. 1 μ m的硬質合金球1 ; 其次，使用線切割加工方法將研磨拋光後的硬質合金球對切成兩個半球，並切除每個 半球的頂部，然後對頂端面4和底端面5進行研磨；線切割電流控制在1. 5~2A，電壓控制在 60~70V ;研磨採用粒度不大於14μ m的棕剛玉研磨石，使用去離子水做研磨液，得到兩端面 的平行度為彡〇. 〇〇5_，表面粗糙度Ra彡0. 4μπι，頂端面4圓跳動為彡0. 003_，底端面5 圓跳動為< 0. 〇〇5_的去頂半球2 ; 第三，使用電火花加工方法在去頂半球2中心打通孔6,使用粒度不大於14 μ m的金剛 石內孔研磨棒對通孔6進行研磨，研磨時控制工作頭轉速保持在20(T250rpm，研磨時間為 4飛小時，研磨液為去離子水，通孔6表面粗糙度為Ra < 0. 8 μ m，得到有通孔的去頂半球 3 ； 最後，以通孔6和底端面5為基準對上述去頂半球3進行拋光，採用粒度小於100nm的 金剛石球面工件研拋用固結磨料墊，使用去離子水做拋光液；最終得到球度< 0. 3 μ m，表 面粗糙度Ra < 0. 08 μ m的硬質合金軸承半球。
[0006] 所述研磨機為雙轉盤偏心研磨機。
[0007] 所述的研磨液和拋光液的pH值在8~10之間，研磨液溫度在20° ~30°之間，pH調 節劑為氫氧化鈉、氫氧化鉀、三乙醇胺、四甲基乙二胺、四甲基氫氧化胺中的一種或一種以 上組合。
[0008] 本發明的有益效果： 本發明的硬質合金軸承半球加工工藝，採用先加工整球後加工半球的加工方法，不同 於傳統單個半球加工方法。可以在整球加工階段實現批量加工，加工效率高。在半球加工 過程中，使用線切割技術和電火花技術，可以大大縮短加工時間，同時能保證加工質量。最 後進行研磨和拋光，使半球達到加工要求。
[0009] 本發明的方法結合多種現代化加工工藝，加工效率高，加工精度高，整個工藝可以 形成生產線，利於大量生產高精度的半球。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010] 圖1是本發明的各加工階段零件的形態示意圖。
[0011] 圖2是利用本發明方法加工所得的半球的結構示意圖。

【具體實施方式】
[0012] 下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的說明。
[0013] 如圖1-2所示。
[0014] 一種硬質合金軸承半球加工方法，它包括以下步驟： 首先，將不少於100顆的硬質合金球坯放入雙轉盤偏心研磨機中進行整球研磨和拋 光，並篩選出球度< 0. 5 μ m，表面粗糙度Ra < 0. 1 μ m的硬質合金球1 ; 其次，使用線切割加工方法將研磨拋光後的硬質合金球1對切成兩個半球，並切除每 個半球的頂部，然後對頂端面4和底端面5進行研磨；線切割電流控制在1. 5~2A，電壓控制 在6(T70V ;研磨採用粒度不大於14 μ m的棕剛玉研磨石，使用去離子水做研磨液，控制研磨 液的pH值在8~10之間，研磨液溫度在20° ~30°之間，pH調節劑為氫氧化鈉、氫氧化鉀、 三乙醇胺、四甲基乙二胺、四甲基氫氧化胺中的一種或一種以上組合，得到兩端面的平行度 為彡0· 005mm，表面粗糙度Ra彡0· 4 μ m，頂端面4圓跳動為彡0· 003mm，底端面5圓跳動為 ^ 0. 005mm的去頂半球2 ; 第三，使用電火花加工方法在去頂半球2中心打通孔6,使用粒度不大於14 μ m的金剛 石內孔研磨棒對通孔6進行研磨，研磨時控制工作頭轉速保持在20(T250rpm，研磨時間為 4飛小時，研磨液為去離子水，控制研磨液的pH值在8~10之間，研磨液溫度在20° ~30° 之間，pH調節劑為氫氧化鈉、氫氧化鉀、三乙醇胺、四甲基乙二胺、四甲基氫氧化胺中的一種 或一種以上組合，通孔6表面粗糙度為Ra彡0. 8 μ m，得到有通孔的去頂半球3 ;如圖1所 /_J、1 〇
[0015] 最後，以通孔6和底端面5為基準對上述去頂半球3進行拋光，採用粒度小於 l〇〇nm的金剛石球面工件研拋用固結磨料墊，使用去離子水做拋光液，控制拋光液的pH值 在8?10之間，研磨液溫度在20°?30°之間，pH調節劑為氫氧化鈉、氫氧化鉀、三乙醇 胺、四甲基乙二胺、四甲基氫氧化胺中的一種或一種以上組合；最終得到圖2所示的球度 彡0. 3 μ m，表面粗糙度Ra彡0. 08 μ m的硬質合金軸承半球。
[0016] 實例。
[0017] 實施例：將100顆硬質合金球坯放入研磨機中進行整球研磨和拋光，篩選出球度 彡0· 5 μ m，表面粗糙度Ra彡0· 1 μ m的硬質合金球1。
[0018] 之後，使用線切割加工方法將研磨拋光後的硬質合金球切成半球，並切除半球頂 部，然後對頂端面4和底端面5進行研磨。線切割電流控制在2A，電壓控制在60V ;研磨採 用粒徑為14 μ m的棕剛玉研磨石，使用pH值在8~10之間的去離子水做研磨液，得到兩端 面的平行度為〇. 〇〇5mm，表面粗糙度Ra=0. 38 μ m，頂端面4圓跳動為0. 003mm，底端面5圓跳 動為0. 005mm的去頂半球2。
[0019] 第三，使用電火花加工方法在去頂半球2中心打通孔6,使用粒度10 μ m的金剛石 內孔研磨棒對通孔6進行研磨，工作頭轉速保持200rpm，研磨時間為5小時，研磨液為pH值 在8~10之間的去離子水，通孔6表面粗糙度為Ra=0. 75 μ m，得到有通孔的去頂半球3。
[0020] 最後，以通孔6和底端面5為基準對上述半球進行拋光，使用粒度為80nm的金剛 石球面工件研磨拋光固結磨料墊進行拋光，使用pH值在8~10之間的去離子水做拋光液。最 終得到半球精度為球度為0. 25 μ m，表面粗糙度Ra=0. 07 μ m。
[0021] 本發明未涉及部分均與現有技術相同或可採用現有技術加以實現。
【權利要求】
1. 一種硬質合金軸承半球加工方法，其特徵是它包括以下步驟： 首先，將不少於1〇〇顆的硬質合金球坯放入研磨機中進行整球研磨和拋光，並篩選出 球度彡0. 5 μ m，表面粗糙度Ra彡0. 1 μ m的硬質合金球（1); 其次，使用線切割加工方法將研磨拋光後的硬質合金球對切成兩個半球，並切除每個 半球的頂部，然後對頂端面（4)和底端面（5)進行研磨；線切割電流控制在1. 5~2A，電壓控 制在6(T70V ;研磨採用粒度不大於14 μ m的棕剛玉研磨石，使用去離子水做研磨液，得到兩 端面的平行度為彡〇.〇〇5mm，表面粗糙度Ra彡0.4 μ m，頂端面（4)圓跳動為彡0.003mm，底 端面（5)圓跳動為<0· 005mm的去頂半球（2); 第三，使用電火花加工方法在去頂半球（2)中心打通孔（6)，使用粒度不大於14μπι的 金剛石內孔研磨棒對通孔（6)進行研磨，研磨時控制工作頭轉速保持在20(T25〇rpm，研磨 時間為4飛小時，研磨液為去離子水，通孔（6)表面粗糙度為Ra彡0. 8 μ m，得到有通孔的去 頂半球（3); 最後，以通孔（6)和底端面（5)為基準對上述去頂半球（3)進行拋光，採用粒度小 於100nm的金剛石球面工件研拋用固結磨料墊，使用去離子水做拋光液；最終得到球度 彡0. 3 μ m，表面粗糙度Ra彡0. 08 μ m的硬質合金軸承半球。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述研磨機為雙轉盤偏心研磨機。
3. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述的研磨液和拋光液的pH值在8~10之 間，研磨液溫度在20°?30°之間，pH調節劑為氫氧化鈉、氫氧化鉀、三乙醇胺、四甲基乙二 胺、四甲基氫氧化胺中的一種或一種以上組合。
【文檔編號】B23H5/00GK104084655SQ201410288979
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年6月26日 優先權日:2014年6月26日
【發明者】孫玉利, 呂程昶, 左敦穩, 盧文壯, 朱永偉, 李軍, 邵靂, 劉恆俊, 張超, 危崇敏 申請人:南京航空航天大學