[发明专利]一种高精度奥氏体不锈钢钢球的加工方法

说明书

技术领域

本发明属于机械加工技术领域，尤其涉及一种高精度奥氏体不锈钢钢球的加工方法。

背景技术

奥氏体不锈钢，是指在常温下具有奥氏体组织的不锈钢。钢中含Cr约18％、Ni 8％～10％、C约0.1％时，具有稳定的奥氏体组织。奥氏体铬镍不锈钢包括著名的18Cr-8Ni钢和在此基础上增加Cr、Ni含量并加入Mo、Cu、Si、Nb、Ti等元素发展起来的高Cr-Ni系列钢。奥氏体不锈钢无磁性而且具有高韧性和塑性，但强度较低，不可能通过相变使之强化，仅能通过冷加工进行强化，如加入S，Ca，Se，Te等元素，则具有良好的易切削性。

目前精密高速数控机床轴承属于、高技术轴承品种，技术含量较高，开发难度较大，目前大部分需要依赖进口，严重制约着精密高速数控机床的国产化进程，已经成为急需替代进口的关键零部件。轴承主要有钢球、内外套圈和保持架四部分组成，在轴承的四大组成部分中，钢球是最薄弱环节，钢球的表面纹理直接影响轴承的寿命，对轴承振动和噪音的影响率在60％以上，而且80％以上的轴承失效源于钢球的失效。

专利号为ZL96102787.8的专利，其生产锻钢球的加工工艺包括：选择钢坯、热切下料、煤燃烧加热钢坯、空气锤模锻、预冷、淬火、回火、空冷、洗球和入库。钢坯含碳0.78～0.90％、硅0.75～0.85％、锰0.85～0.95％、硫小于或等于0.05％、磷小于或等于0.05％。该工艺方法具有以下缺点：采用热切下料，容易造成钢球过烧引起表面脱碳现象；采用燃煤方式对钢球进行加热是由外部向内部传热，其加热时间和温度难以控制(加热时间一般为3～5个小时)，且容易造成污染，加热出来的成品率较低；钢球在淬火时水温低于30℃，容易造成钢球炸裂，破碎率高；而现有钢球的成分组成决定了在淬火时，钢球不易一步淬火到钢球的芯部，不利于对晶体组织的细化。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种高精度奥氏体不锈钢钢球的加工方法，包括切材、冷墩、光球、热处理、砂轮磨削、初研、外观分选、二研、超细研、分选、包装，其特征在于：所述的砂轮磨削步骤中，加入与奥氏体不锈钢钢球相同尺寸、热处理的高碳钢钢球。具体包括以下步骤：

1)切材，将奥氏体不锈钢棒线材切断；

2)冷镦：将轴承钢丝冲压成钢球冷镦毛坯球，采用高速冷镦机和球形球模具进行冷镦；

3)光球，采用大循环加工工艺，消除冷镦环带和余量，直径变动量小；

4)砂轮磨削，将经过光球处理的钢球采用磨球机和砂轮进行加工，加工时混入相同尺寸、热处理的高碳钢钢球，加工速度：130～140rpm，压力：3～4Mpa；

5)初研：将经过二次回火的钢球采用研磨机和铸铁板进行加工，加工速度：80～90rpm，压力：2～3Mpa；

6)外观分选，采用钢球除杂式抛洗机，在清洗的过程中，大颗粒硬磨砂轮灰、强化产生的微颗粒铁沫等可以与钢球分离，防止带入后工序产生球伤，并为后工序更精密加工创造条件；

7)二研，将经过初研清洗后的钢球采用研磨机和德国进口铸铁板进行加工，加工速度：30～40rpm，压力：0.5～2Mpa，加工初期采用较高转速进行研磨，钢球尺寸消除2um左右后，降低转速，压力不变，进行更细的研磨；

8)超精研，在立式研球机上进行超精研加工，不添加磨料，采用6000#树脂砂轮，加工速度12～15r/min，压力1KN；

9)分选；用化学方法或者物理方法将高碳钢钢球和奥氏体不锈钢钢球进行分离；

10)包装。

进一步的，所述的步骤3)的混入的高碳钢钢球的添加量不低于经过光球处理的钢球数量的40％。

进一步的，所述的步骤5)在进行初研时，加入初研介质，所述的初研介质为以下重量份的原料组成：润滑油15～25份、液体酚醛树脂3～5份、硅油1～5份、W2.5刚玉10～20份、碳化硅5～10份。

进一步的，所述的步骤7)在进行二研时，加入二研介质，所述的二研介质为以下重量份的原料组成：润滑油10～15份、液体酚醛树脂3～5份、硅油10～15份、W1金刚石15～20份、碳化硅5～10份。

进一步的，所述的步骤8)在进行超精研，加入超精研介质，所述的超精研介质为以下重量份的原料组成：润滑油10～15份、液体酚醛树脂3～5份、硅油5～10份、15～20份、二氧化钒10～15份、石墨烯1～4份、碳化硅3～8份。

进一步的，所述的步骤9)的物理方法为磁性分离技术。

进一步的，所述的步骤9)的化学方法为酸洗分离技术。