[发明专利]一种陶瓷轴承球的加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种陶瓷球的加工方法，特别是一种对陶瓷球进行低应力超精密加工的方法。

背景技术

氮化硅陶瓷具有高强度、高刚度、比重轻、耐磨损、耐腐蚀、耐冷热冲击、自润滑免维护以及电绝缘等优异性能，是目前制造各类精密陶瓷轴承、粉料研磨、密封球阀、测量用陶瓷球的首选材料，已广泛应用于航空、航天、机械和化工等领域。但是氮化硅陶瓷球与钢球材料特性差异较大，特别是陶瓷球的脆性和高硬度特性造成球体加工难度较大，加工周期变长以及起得尺寸和精度变动量控制难度加大，并凸显出陶瓷球表面的加工质量以及加工后球体残余应力对产品的使用寿命的重要影响。

从国内外氮化硅陶瓷球的加工现状可以发现，越来越多的技术人员开始从事该方面的研究，并通过各种加工设备的改进和加工工艺的调整以提高陶瓷球的加工水平。王魁久等人在CN1113931中采用人造金刚石等磨料配以煤油、锭子油在钢球研磨机上进行陶瓷球的加工。但该专利对陶瓷球磨料粒度较细，造成加工周期较长；同时该专利未对陶瓷球的加工进行工艺阶段分类，容易造成球体的残余应力过大，造成陶瓷球的使用寿命降低。王作山等人在CN101049676中将加工工艺细分为消除产品烧结内应力、粗磨、初研、精研、超精研、提光等工序，分步骤采用不同粒度、不同种类的磨料进行陶瓷球加工。虽然该方法可以将陶瓷球的加工精度达到G3级，但工艺加工周期太长，不适合批量化生产的需要，且在该文献中，陶瓷球的加工应力并未得到有效释放。

现代国内陶瓷球的生产工艺中，生产出的陶瓷球产品的烧结内应力已经很小了，因此，消除降低陶瓷球在加工过程中产生的加工应力成为提高陶瓷球寿命性能的关键措施之一。本发明是在本公司近二十二年陶瓷球加工经验的基础上，根据氮化硅陶瓷、碳化硅陶瓷、氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷等不同材料的特点，调整磨料、助磨剂和研磨介质的种类和配比，细化并改善了加工工艺从而有效缩短陶瓷球加工周期，提高陶瓷球的表面加工精度，降低陶瓷球加工应力，可以大大降低因加工应力集中造成陶瓷球的使用寿命变短的几率，从而有效提高陶瓷球的使用寿命，降低加工成本。

发明内容

本文中所使用的术语，除非另外指出，是根据其常规的用法来使用。

150μm以细：是指能够通过100目筛的筛下物。

120μm以细：是指能够通过120目筛的筛下物。

100μm以细：是指能够通过150目筛的筛下物。

70μm以细：是指能够通过200目筛的筛下物。

本发明一方面提供了一种陶瓷轴承球的超精细加工方法，所述方法包括对经研磨加工后的陶瓷球进行加工应力释放的步骤，其中所述陶瓷球加工应力释放步骤，是在例如空气、氮气或氩气的气氛中，将陶瓷球在150-700℃保温0.5-1小时后以0.4-0.5℃/min的速率降温。

优选地，所述的陶瓷轴承球的超精细加工方法包括如下步骤：粗磨、半精加工、精加工、加工应力释放以及超精加工，其中所述的加工应力释放步骤在粗磨、半精加工和精加工步骤之后，且在超精加工步骤之前。

优选地，所述的陶瓷轴承球的超精细加工方法使用的磨料选自：碳化硼、碳化硅、刚玉、铬刚玉、锆刚玉、碳化钨、金刚石微粉和金刚石油膏中的一种或几种，其中，所述磨料的粒度为0.1-150μm。

优选地，所述的陶瓷轴承球的超精细加工方法的各个步骤中分别使用以下磨料：

在粗磨工艺中采用的磨料为碳化硼或碳化硅微粉；

在半精加工工艺中采用的磨料选自碳化硼、碳化硅微粉、刚玉微粉和氧化铝微粉中几种；

在精加工工艺中采用的磨料选自金刚石微粉、刚玉、锆刚玉和铬刚玉微粉中的几种；和

在超精加工中采用的磨料为金刚石油膏以及选自碳化钨微粉和刚玉微粉中的一种微粉。

优选地，所述的陶瓷轴承球的超精细加工方法使用的助磨剂包括稀土氧化物，例如氧化铈。

优选地，所述的陶瓷轴承球的超精细加工方法使用的助磨剂还包括选自氧化铬、氧化铁、氧化钴和金刚石微粉中的一种或几种。

优选地，所述的陶瓷轴承球的超精细加工方法使用的研磨介质选自：煤油，汽油，柴油和耐磨润滑油中的几种。

优选地，所述的陶瓷轴承球的超精细加工方法中的磨削液中磨料的体积含量为18-60％，助磨剂体积含量为10-45％，余量体积含量为研磨介质的体积含量，且磨料、助磨剂和研磨介质的总体积含量为100％。

优选地，所述的陶瓷轴承球的超精细加工方法中采用标准立式钢球研磨机在压力为5-22kN，转数为6-34r/min下进行的。