钢球是球体形状的零件。它的整体表面既是工作面,又是加工中的支承面。因此,对钢球的原材料的质量﹑钢工艺水平的要求都非常高。它的工艺方法是在机械制造中﹑化的,有些技巧一直是不公开的。
钢球成品技术要求概述
钢球原材料多数是采用GCr15和GCr15SiMn轴承钢。根据用途的不同,有时也采用9Cr18不锈钢、木料、尼龙、陶瓷、青铜、黄铜、银、G60、Cr4Mo4V、W9Cr4Vmo、Cr14V4钢,以及硬质合金、玻璃、橡胶、夹布胶木、玛瑙石等材料制造。
钢球主要破坏形式是点状疲劳剥落、裂纹、磨损、腐蚀、过热、烧伤、精度下降等。
钢球的技术标准分为、和企业标准。生产厂为了保证产量还有工厂内控标准。
综合各级技术标准,对钢球成品在下列几方面提出了质量要求:①钢球公称直径;②钢球形状公差(球直径变动量、球形误差);③表面粗糙;④外观缺陷(裂纹、批加工缺陷和锈蚀等);⑤批直径变动量和球规值;⑥各等级球适用尺寸范围;⑦原材料牌号;⑧ 硬度;⑨磨削烧伤;⑩压碎或压缩试验值;⑪钢球直径的极限偏差;⑫钢球振动值或波纹度值;⑬各级钢球的用途。
钢球技术标准各项要求的定义、符号及解释(GB308-2002)
1. 球的公称直径Dw 一般用于鉴别球尺寸的直径值。
2. 球的单一直径Dws 与球轮廓面相切的两平行面间的距离。
3. 球的平均直径Dwm 球上实测和小单一直径的算术平均值。
4. 球直径变动量VDws 一个球的实测和小单一直径之差。
5. 球形误差△Sph 在任一直径平面内,球轮廓面的外接球体与球轮廓面上任一点之间的径向距离。
6. 批直径变动量VDwL 同批中球的平均直径与小的平均直径之差。
VDwL=Dwm max-Dwm min
7. 球规值的偏差△S批平均直径减去公称直径与球规值之和。
△S=DWmL-(Dw÷S)
8.球分规值 接近球规值实际偏差的已定系列的诸量.每一球分规值为该等级球已定球分规值间距的整倍,球的分规值和球的公称直径与球规值组合在一起,为制造厂标志批平均直径之用,不应作订户之用.
9.表面粗糙度 通常指在一定部分面积内,球形误差和波纹度以外的表面微观不平度.表面粗糙度公差值系轮廓算术平均偏差Ra,其计算按GB3505-87《表面粗糙度术语、表面及其参数》。
尺寸
常用的钢球公称直径Dw(GB308-2002)。
外观
钢球的表面必学光洁,一般在散光等下目视检查,不允许有裂纹、凹陷、表面粗糙、脱碳、烧伤和锈蚀等缺陷。对于目视难以看清楚的极小的机械伤,根据企业标准ZQ8-83《钢球表面质量标准照片图册》的规定,在放大100倍下观察,允许有符合规定的典型缺陷。
检验规则
(1) 钢球成品由制造厂质量管理部门检验。提交给订户的钢球应附有质量合格证。
(2) 订户检验钢球按JB3371-83《滚动轴承及其商品零件检验规则》进行。
(3) 钢球应在无油状态下进行测量,测量后钢球应重新进行防锈处理。
(4) 检验钢球尺寸时,应使被测钢球、测量仪表和标准件处于同一温度。测量的标准温度为20℃。
(5) 检测方法
1) 钢球硬度的测量,按JB1255-81《滚铬钢滚动轴承零件热处理质量标准》规定的方法进行。
2) 钢球的单一直径VDWS和直径变动量VDWS的测量,是将钢球放在仪器测头和与测头轴线垂直的平面之间进行。测量VDWS时,要变方向地转动钢球,改变钢球的检测部位,测量仪所指出的值不应超过本标准的规定。
钢球标志示例
例1 材料为高碳铬轴承钢、公称直径8mm、等级10、规值+4μm、分规值-0.2μm的钢球,标志为: 8.0000G10+4(-0.2) GB308-2002
例2 材料为高碳铬轴承钢、公称直径12.7mm( in)、等级40、规值0、分规值0的钢球,标志为: 12.7G40±0(±0) GB308-2002
例3 材料为高碳铬轴承钢、公称直径45mm、等级100、不按批直径变动量、规值、分规值提供的钢球,标志为:45.0000G100b GB308-2002
包装
提供给订户的钢球应按不同尺寸、不同等级、不同材料、不同规值和不同分规值的钢球,装入不同的容器(盒)中,不得混装。
钢球加工工序术语的定义
1. 冷镦(又称冷冲压或者冷压)——在常温条件下,利用设备和模具,是原材料发生塑性变形而形成球坯的加工方法。
2. 光磨(或称光球)——有的分光磨一和光磨二。它是利用两个经淬火后的特殊合金铸铁盘,使球坯在固定盘和转动盘工作面的沟槽里受较高的压力作用旋转,磨去球坯环带、两极和部分留量,使球坯初成球形的加工方法。
3. 热处理——使光磨或软磨加工后的半成品钢球,经过加热淬火回火而获得所需要的金相组织和硬度的加工方法。
4. 硬磨——采用一个固定的带有导向沟槽的铸铁盘与一个转动砂轮盘在一定的压力作用下,使经淬火后的钢球在两盘沟槽里受到滚动磨削,磨去热处理脱碳层等缺陷,进一步提高球形精度和球表面质量的加工方法。
5. 强化处理(有的称加压处理、硬化处理)——经过热处理或硬磨加工的半成品钢球在特制的强化机里,靠球自重或机械能互相撞击的作用,使钢球表层金属发生塑变强化,提高球表面压应力和表面硬度的加工方法,或用特殊的热处理方法改变球表层金属化学成分,提高球表面强度的加工方法。
6. 初研——采用两个带沟槽的铸铁盘,用金刚砂或其他磨料,以水性或油性液为润滑冷却剂,在压力盒机械运动的作用下,使半成品钢球在两盘沟槽里受到滚研,磨去部分留量,达到工艺规定的精度和表面质量的加工方法。
7. 精研(一)——采用两个带沟槽的铸铁盘,用氧化铬或其他磨料,在压力盒转动盘的机械运动作用下,使钢球在两盘的沟槽里受到滚动研削,研去少量留量,达到工艺规定的精度和表面的加工方法。
8. 精研(二)——采用两个带沟槽的铸铁盘,用氧化铬或其他磨料,在压力和转动盘旋转的机械运动作用下,使钢球在两盘的沟槽里受到滚动研削,研去微小的留量,进一步提高钢球表面质量,改善钢球形误差和尺寸精度,达到精度钢球的加工方法。
钢球加工的基本方法
1.小循环加工工艺 将钢球毛坯以10~30kg为一批,装入不带输球装置的立式锉球机、光磨机和磨球机中进行加工,一般用于小型钢球加工和生产量不多的情况。
2.中批量加工工艺 将钢球毛坯以100~200kg为一批量,装入中型的自动光磨机(或锉球机)和自动磨球机中进行加工,用于淬火前的软磨和淬火后的钢球磨削和研磨以及精研。
3.大批量循环加工 将镦压成型的钢球毛坯以250~800kg为一批量,用的光磨机(或锉球机)加工,在淬火之后,仍采用的磨球机进行磨削、研磨和精研。此方法适用于批量大、精度高的钢球生产。