如何制造精密钢球

如何制作精密钢球

球磨床和研磨机是 19 世纪末由 Friedrich Fisher 在德国巴伐利亚施韦因富特发明的。施韦因富特是 1943 年几次大规模轰炸的目标,旨在扰乱二战期间滚珠轴承的生产。费舍尔设计这台机器是为了制造尺寸均匀的高精度球。他的发明开创了世界范围的滚珠轴承行业。他创立的 FAG 公司至今仍在营业,是世界领先的球轴承制造商之一。

精密钢球根据用途有多种尺寸。本文主要讨论的微型钢球被认为是0.010英寸至0.625英寸的钢球。其他尺寸的范围可以从 0.625 英寸以上到几英寸,具体取决于其用途。战列舰炮塔上使用了最大的钢珠,使炮塔转动平稳。 swin中使用了其他超大尺寸的球g 桥梁使桥面旋转。在任何一种情况下,球都被放置在水平凹槽座圈中,串联地容纳多个球。毛坯球通常由 52100 型高碳/铬或类似钢制成锻件,然后研磨并研磨至成品尺寸。超大球是通过在特殊磨床中一次研磨和研磨粗球而制成的,该研磨机具有两个彼此成 60 度角的研磨/研磨头。每个磨头都配备有杯形砂轮和软金属杯形研磨机。研磨和研磨这种尺寸的球需要数百个小时。研磨和研磨这些超大球的另一种方法是将它们放置在两个环形板之间,其中一个板能够旋转,另一个板是静止的。通过将顶板紧固到下板上,可以对球施加很大的压力。实际上,该设备看起来很像一个葡萄酒压榨机h 底部有一个旋转板,顶部有一个可移动的固定板。这基本上是所有磨床和研磨机所采用的形式。

除了这些特殊的超大球之外,较小的球是根据其尺寸通过其他工艺制成的。一般来说,它们都是通过同一过程的变体制成的。不同种类的球按大小分为不同的组。每个尺寸范围的球都会给制造商带来一系列不同的问题,这些问题按尺寸范围细分。最大的球通常会出现看起来像铁轨的瑕疵,这些瑕疵在球即将完成一圈时出现。除了将这些球磨到下一个较小的尺寸并希望铁轨消失之外,没有什么可以做的。

出现的大多数问题似乎都发生在终点圈操作中。其中许多是由硬化问题引起的。笔者曾经有一整批1寸的球,在研磨机中破碎成碎片。一批这个尺寸的球重约3吨。另一个常见问题是球的尺寸实际上变大了。这也是由于硬化钢薄皮受到球内部稍软金属的压力而引起的硬化问题。当它被磨掉时,它释放了球内部的压力,使其能够膨胀。

毛坯球是在收割机中制成的,这是一种特殊的机器,它采用通常是线材或棒材的短金属片,这些金属片被运送在一对相对的模具之间,这些模具的形状像一个凹面半球,在模具上有一个孔。每个半球的底部容纳一个称为顶出销的装置。它在模具中上下移动,确保在完成时将带头的球从模具中敲出。顶出销由位于割台内的凸轮驱动。当模具关闭时,销钉位于半球表面下方,并且当模具打开时,销钉到达半球底部上方,将带头的球从模具中敲出,使机器准备好形成下一个球。球落入垃圾箱并保存以进行进一步处理。

球磨机有卧式和立式两种不同类型。本质上,两台机器执行相同的工作;研磨和精研球。它们由一个不可移动板组成,该不可移动板具有一个或多个环形凹槽,该环形凹槽转向靠近旋转板的一侧,该旋转板在朝向不可移动板的一侧具有一组匹配的环形凹槽。在配备有粉碎机的不可移动板上切有一个间隙,以便在球经过研磨循环时将其剥离,以便它们可以一次又一次地返回研磨循环。磨床用于对一批钢球执行多种不同的任务。

这些任务中的第一个称为闪烁。头球从头球中出来一定量的金属,以赤道和两极的形式。在球进行进一步加工之前,必须将这些去除。这是在配备有两个磨盘的磨床上完成的,这两个磨盘均由一种称为“米汉石”的特殊铸铁制成,这种金属似乎是铸铁和钢的混合体。这种金属非常坚硬。磨床的板就是用这种金属制成的。在使用中,毛坯球在压力下被供给到这两个板之间。闪光器中的研磨循环会敲落带头球的极点和赤道。此时,球的成品尺寸已缩小到约 0.020 英寸。

然后,在彻底清洁和检查后,球被转移到另一台研磨机。下一步操作是粗磨,使用配备 #70 目砂轮的旋转砂轮的机器完成。这是靠着固定的铸铁轮放置的,并且研磨循环持续进行,直到粗磨球比成品球大约 0.003 英寸。

然后对粗糙的研磨球进行清洁、检查并继续进行硬化过程。根据球的尺寸,这可以在几种不同类型的硬化炉中完成。大多数这些熔炉都有一个共同点,那就是它们在氦气或氮气气氛中运行,这样球在这个过程中就不会氧化。硬化后,再次进行清洁和检查。他们现在已准备好进行精磨过程。

这发生在同一类型的机器中,但它与其他机器分开,以防止污染物影响球。在这种情况下,通常使用#220 目砂轮更精细的砂轮。将球研磨至比最终尺寸大 0.002 左右。然后将它们从机器中取出;清洁、检查并准备就绪用于精磨。

然后将球运送到具有温度受控气氛的洁净室,那里的温度变化不会超过华氏半度。研磨由另一台配备有能够填充研磨化合物的软铸铁轮的球磨机完成。对于该操作的第一部分,研磨化合物是一种称为磨细氧化铝的产品。该产品用于将球研磨至约 0.000040” 0f 成品尺寸。通过将研磨化合物切换为红胭脂(一种细碎的氧化铁形式),可以去除最终的金属。这将去掉最后的 0.000040″,留下一批成品球。通常,最后的研磨会完成球的精加工,但某些特殊类型的球会经过进一步的精加工步骤,即在装有更多红色胭脂的翻滚桶中翻滚。通过使用比较仪将球与标准尺寸表进行比较来测量球的尺寸标准认证球。一般情况下,这个球保存在检验部门,操作人员使用的球是通过测量得出的。

然后将它们进一步放入一种名为“玉米”的产品中,该产品是由磨碎的玉米棒制成的。最后一步去除研磨或滚磨化合物,然后球就可以进行成品检查和包装。所有球在完成研磨和/或翻滚后都将保存在超级干净且受控的温度室中,直到出厂为止。

在每个步骤中,都会对球进行单独的目视检查,并进一步检查每批中的一些球的球形度和尺寸。不可能使一批中的所有球都具有统一的尺寸。这个问题的答案是将一批中的所有球传递到两个可调节的旋转滚轮上。这些特殊的机器有不同的尺寸,具体取决于球的尺寸范围尺寸。两个滚轮的形状可以稍微分开。当球沿着滚筒滚下时,不同尺寸的球通过滚筒落入不同的料斗中。每个球与其他相同尺寸的球一起落入漏斗。

最终在显微镜下检查球以发现任何不合格品。废品通常是硬化缺陷,可能导致球变色或破裂。有时您会发现球在研磨操作中已经变形。球的最终包装再次取决于尺寸。大多数球都装在盒子里。然而,微型球是用超精炼油装入玻璃瓶中的。现在它们已准备好运送给客户。

一批球从开始到完成的研磨和研磨需要数百个小时。毫无疑问,制造精密钢球是现代制造业中最困难的工艺之一。使用的程序看起来很简单足够了,但实际上所使用的过程更类似于巫术而不是制造。这种骗局的一个例子是,你如何将一小撮烟灰放入一批球中,或者一小块柠檬皮有什么用?


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