[发明专利]一种陶瓷球加工工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种陶瓷球加工工艺，特别涉及一种低振动值、公差等级达到G5的Si₃N₄陶 瓷球加工工艺。

背景技术

研究表明Si₃N₄陶瓷球的典型失效模式是与钢球一致的接触疲劳剥落。陶瓷球材料缺陷 以及表面加工缺陷是陶瓷球表面产生疲劳破坏的重点原因之一。现有陶瓷球加工技术不可避 免在陶瓷球表面产生上述缺陷，然而应用在大功率、高速、高刚性工作条件下的陶瓷球，不 仅需要有高的形状精度、尺寸精度、表面质量等常规指标外，而且对Si₃N₄陶瓷球的动态性 能即单球振动值以及陶瓷球批质量一致性要求较高，同时对轴承装配时Si₃N₄陶瓷球的合套 率以及轴承运转时的异音啸叫也提出控制要求。

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。公开号为CN 1113931A、名称为“陶瓷球的加工工艺”的专利文件中公开了一种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工艺，其加工的陶瓷球可达G5级精度，但 该专利加工周期较长；同时该专利未对陶瓷球的加工进行工艺阶段分类。公开号为CN 101049676A、名称为“G3级氮化硅球加工工艺”的专利文件中公开了一种陶瓷球加工工艺， 其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，但其仅对陶瓷球静态指标进行研究，未 对陶瓷球动态性能及质量一致性进行要求。公开号为CN 101486145A、名称为“一种陶瓷轴 承球的加工方法”的专利申请中公开了以多种磨料配以氧化铁等助磨剂，用煤油、汽油、酒 精等作为磨剂，实现陶瓷球低应力精密加工。上述专利均以提高Si₃N₄陶瓷球的形状精度、 尺寸精度、表面质量等常规指标为目的，并且Si₃N₄陶瓷球使用方向较低端，尤其是均未以 Si₃N₄陶瓷球的动态性能为技术目标；同时上述专利均采用煤油、锭子油等油类作为磨剂使 用，未考虑环保要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种陶瓷球加工工艺。

本发明的技术方案在于采用了一种陶瓷球加工工艺，包括以下步骤

(1)粗磨：对陶瓷材料进行粗磨加工，加工时需先加入磨料及相应的磨剂，使粗磨加 工后陶瓷球表面粗糙度Ra≤0.4μm，球形误差和批直径变动量小于等于2μm；

(2)精磨：粗磨加工后的陶瓷球在加入磨料及相应的磨剂后进行精磨加工，使精磨加 工后陶瓷球表面粗糙度Ra≤0.1μm，球形误差和批直径变动量小于0.5μm；

(3)初研：对精磨后的陶瓷球进行初研加工，使初研加工后陶瓷球应达到G5～G10级精 度；

(4)抛光：对陶瓷球进行降噪抛光处理，并检测陶瓷球的振动值，将振动值控制在30 ～33dB。

其中，所述的步骤(1)之前还可以包括Si₃N₄陶瓷材料性能评价，具体评价的性能包括 球坯外形、密度、硬度、内部组织、孔隙度、压碎载荷、断裂韧性、表面缺陷、荧光探伤。

所述的步骤(1)之前还可以包括Si₃N₄陶瓷材料性能评价，具体评价的性能包括球坯外 形、密度、硬度、内部组织、孔隙度、压碎载荷、断裂韧性、表面缺陷、荧光探伤。

所述的步骤(1)之后还可以包括目视外观检测，具体方法为在粗磨工序后对球坯采用 全部目视外观，剔除粗加工造成的各类缺陷。

所述的步骤(4)之后还可以包括陶瓷球成品全部显微外观检查，具体方法为在双目变 倍体视显微镜下，通过外观检查台进行全部显微外观检查。

步骤(1)中所述的磨料首先选用粒度为80～90#的立方氮化硼或碳化硅，当留量为0.1 ～0.15mm时换用粒度为W28～W40的立方氮化硼、碳化硅或氧化铝磨料，所述的磨剂为普通硬 磨液和水，二者配比为1∶1～1∶2。