一种氮化硅陶瓷球轴承的生产工艺的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种氮化硅陶瓷球轴承的生产工艺，属于陶瓷制备领域一种氮化硅陶瓷球轴承生产工艺，包括滚动体、保持架和套圈的生产工艺，在滚动体和套圈的研磨步骤各个研磨阶段的研磨剂包括粗磨研磨剂、精磨研磨剂和超精磨研磨剂。这些研磨剂在研磨各个阶段中配合使用，可达到研磨效率高，对陶瓷本体污染少，提高研磨效率、减少研磨时间的效果。
【专利说明】一种氮化硅陶瓷球轴承的生产工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种氮化硅陶瓷球轴承的生产工艺，属于陶瓷制备领域。
【背景技术】
[0002]球轴承是滚动轴承的一种，球滚珠装在内钢圈和外钢圈的中间，能承受较大的载荷。其中，陶瓷球轴承因其独特的特点及广泛的应用领域而备受关注。目前，应用较多的为氮化硅陶瓷球轴承。它的优点是:极限转速高、精度保持性好、启动力矩小、陶瓷球轴承刚度高、干运转性好、寿命长，非常适合于在高速、高温以及腐蚀、辐射条件下保持高精度、长时间运转。此外，氮化硅陶瓷的硬度比轴承钢高I倍，弹性模量约高1/3，在相同载荷的条件下，氮化硅陶瓷的弹性变形小，所以，使用陶瓷球轴承的机床主轴具有良好的运转精度。为了保证陶瓷球轴承的运行精度和使用寿命，对陶瓷球球形度的要求极高，同时由于其本身为高强度材料，对其进行研磨则更加困难。
[0003]球轴承是滚动轴承的一种，球滚珠装在内钢圈和外钢圈的中间，能承受较大的载荷。陶瓷球特别是氮化硅球具有低密度、高硬度、低摩擦系数，耐磨、自润滑及刚性好等特点，特别适合做高速、高精度及长寿命混合陶瓷球轴承的滚动体。
[0004]陶瓷球的研磨一般包含粗磨、精磨和超精磨或抛光的步骤，在各个步骤中对陶瓷球进行一定程度的研磨，为了达到更好的研磨效果，需要对个阶段的研磨试剂进行合理使 用。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种氮化硅陶瓷球轴承生产工艺。
[0006]一种氮化硅陶瓷球轴承生产工艺，包括滚动体、保持架和套圈的生产工艺，
[0007]1.滚动体的生产工艺，包括下述工艺步骤:
[0008]①陶瓷原料制备:将经干燥后的陶瓷原料按比例混合均匀，过筛，将过筛后的粉料置于球磨机中球磨；
[0009]其中，所述陶瓷原料，按质量百分比，由下述组分组成:
[0010]
并Si3N480% ~95%
Al2O?'2% ~15%
MgO?%-!2%
[0011]
Y2O3】％~12%
ZrO2
[0012]②压制成形:将步骤①所得粉料置于磨具中，采用冷等静压的方法压制成球形；
[0013]③烧结:常压下，将粉料置于模具中，在烧结炉于1600°C~1650°C，保温0.5tT2h，停止加热后随炉冷却至室温；
[0014]④研磨抛光:将所得陶瓷球进行研磨和抛光，陶瓷球的球度不超过0.07微米，表面粗糙度不超过0.008微米；
[0015]I1.保持架的生产工艺，包括下述工艺步骤:
[0016]将工件进行车加工工序；随后进行钻孔工序，同时加工润滑孔；再进行浸油工序；最后进行剖光工序；
[0017]II1.套圈的生产工艺，包括下述工艺步骤:
[0018]①加工成型:采用机床将坯料车加工成环形后进行冷碾扩工艺，所述冷辗扩工艺将套圈基本加工成型，采用热处理和深冷处理:热处理淬火硬度HRC6(T63，深冷温度控制在零下60°C~零下90°C ；
[0019]②研磨抛光:经过冷碾扩工艺的工件进行初磨以及精磨工艺，对套圈的平面、外径、内孔、沟道进行磨加工，达到零件的尺寸精度；最后进行超精研磨工序，对轴承套圈的沟道进行超精研磨，降低沟道的粗糙度和提高沟道的圆度，其粗糙度小于0.015Ra，所述研磨抛光的步骤按下述方法进行:
[0020]1.粗磨:对套圈的平面、外径、内孔和沟道进行粗磨；所述粗磨研磨剂中，碳化硅颗粒的粒度为100-200 μ m，所述碳化硅颗粒为球形，其圆球度为0.5^0.6 ；
[0021]I1.精磨:对套圈的平面、外径、内孔和沟道进行精磨；所述精磨研磨剂中,碳化娃颗粒的粒度为5~50 μ m，所述碳化硅颗粒为球形，其圆球度为0.6^0.65 ；
[0022]II1.超精磨:对套圈的沟道进行超精磨；所述超精磨研磨剂中，碳化娃颗粒的粒度为0.1飞μ m，所述碳化硅颗粒为球形，其圆球度为0.65、.75。
[0023]本发明所述的工艺优选所述粗磨研磨剂、精磨研磨剂和超精磨研磨剂，按质量百分比，由下述组分组成:
[0024]
碳化硅颗粒15%~25%
分散剂65%~80%
磷酸氢钙0.1%~3%
三聚磷酸钠0.5%~2%
[0025]
十二烷基磺酸钠0.5%~2%
硅酸钠0.5%~2%。
[0026]本发明的有益效果是:本发明的是提供一种氮化硅陶瓷球轴承生产工艺，包括滚动体、保持架和套圈的生产工艺，在滚动体和套圈的研磨步骤各个研磨阶段的研磨剂包括粗磨研磨剂、精磨研磨剂和超精磨研磨剂。这些研磨剂在研磨各个阶段中配合使用，可达到研磨效率高，对陶瓷本体污染少，提高研磨效率、减少研磨时间的效果。
【具体实施方式】
[0027]下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。[0028]实施例1
[0029]一种氮化硅陶瓷球轴承生产工艺，包括滚动体、保持架和套圈的生产工艺，
[0030]1.滚动体的生产工艺，包括下述工艺步骤:
[0031]①陶瓷原料制备:将经干燥后的陶瓷原料按比例混合均匀，过200目筛，将过筛后的粉料置于球磨机中，于300r/min的速度球磨8h
[0032]
β- Si3N495%
Al2O33%
MgO1%
Y2O^10O
[0033]②压制成形:将步骤①所得粉料置于磨具中，采用^等静压的方法压制成球形；
[0034]③烧结:常压下，将粉料置于模具中，在烧结炉中以80°C /min的速度升温至1600°C，保温lh，停止加热后随炉冷却至室温；
[0035]④研磨抛光:
[0036]1.粗磨:载荷压力ION/球；所述粗磨研磨剂中，金刚石颗粒的粒度为20-?00μπι，所述金刚石颗粒为球形，其圆球度为0.65，金刚石颗粒中粒度为20-50μπι的金刚石颗粒的质量至少占金刚石颗粒总质量的65% ；
[0037]I1.精磨:载荷压力2Ν/球；所述精磨研磨剂中，金刚石颗粒的粒度为f ΙΟμπι，所述金刚石颗粒为球形，其圆球度为0.7，金刚石颗粒中粒度为I飞μ m的金刚石颗粒的质量至少占金刚石颗粒总质量的65% ；
[0038]II1.超精磨:0.5N/球；所述超精磨研磨剂中，金刚石颗粒的粒度为0.01"! μ m,所述金刚石颗粒为球形，其圆球度为0.75，金刚石颗粒中粒度为0.01、.5μπι的金刚石颗粒的质量至少占金刚石颗粒总质量的70%，
[0039]所述粗磨研磨剂、精磨研磨剂和超精磨研磨剂，按质量百分比，由下述组分组成:
[0040]
金刚石颗粒25%
分散剂72%
磷酸氢钙1.5%
三聚磷酸钠0.5%
十二烷基磺酸钠0.5%
硅酸钠0.5%，
[0041]分散剂为聚乙二醇。将三种研磨剂与水按质量比1:1混合后分阶段用于研磨氮化硅陶瓷球，所得陶瓷球的球度为0.05 μ m，表面粗糙度0.005 μ m ;
[0042]I1.保持架的生产工艺，包括下述工艺步骤:
[0043]将工件进行车加工工序；随后进行钻孔工序，同时加工润滑孔；再进行浸油工序；最后进行剖光工序；
[0044]II1.套圈的生产工艺，包括下述工艺步骤:[0045]①加工成型:采用机床将坯料车加工成环形后进行冷碾扩工艺，所述冷辗扩工艺将套圈基本加工成型，采用热处理和深冷处理:热处理淬火硬度HRC62，深冷温度控制在零下 70 0C ；
[0046]②研磨抛光:经过冷碾扩工艺的工件进行初磨以及精磨工艺，对套圈的平面、外径、内孔、沟道进行磨加工，达到零件的尺寸精度；最后进行超精研磨工序，对轴承套圈的沟道进行超精研磨，降低沟道的粗糙度和提高沟道的圆度，其粗糙度小于0.015Ra，所述研磨抛光的步骤按下述方法进行:
[0047]1.粗磨:对套圈的平面、外径、内孔和沟道进行粗磨；所述粗磨研磨剂中，氧化铝颗粒的粒度为100-200μm，所述氧化铝颗粒为球形，其圆球度为0.56，氧化铝颗粒中粒度为100-150 μ m的氧化铝颗粒的质量至少占氧化铝颗粒总质量的65% ；
[0048]I1.精磨:对套圈的平面、外径、内孔和沟道进行精磨；所述精磨研磨剂中，氧化铝颗粒的粒度为5~50 μ m，所述氧化铝颗粒为球形，其圆球度为0.65，氧化铝颗粒中粒度为10-20 μ m的氧化铝颗粒的质量至少占氧化铝颗粒总质量的70%，
[0049]II1.超精磨:所述超精磨研磨剂中，氧化铝颗粒的粒度为0.1-5μm，所述氧化铝颗粒为球形，其圆球度为0.75，氧化铝颗粒中粒度为0.5^2 μ m的氧化铝颗粒的质量至少占氧化铝颗粒总质量的70%。所述粗磨研磨剂、精磨研磨剂和超精磨研磨剂，按质量百分比，由下述组分组成:
[0050]
氧化铝颗粒36%
分散剂60%
磷酸氢钙1.5%
三聚磷酸钠1%
十二烷基磺酸钠1%
硅酸钠0.5% ο
[0051]分散剂为聚乙二醇。将三种研磨剂与水按质量比1:2混合后分阶段用于研磨氮化硅陶瓷球轴承套圈，所得陶瓷套圈的粗糙度为0.015Ra。
【权利要求】
1.一种氮化硅陶瓷球轴承的生产工艺，包括滚动体、保持架和套圈的生产工艺，其特征在于: 1.滚动体的生产工艺，包括下述工艺步骤: ①陶瓷原料制备:将经干燥后的陶瓷原料按比例混合均匀，过筛，将过筛后的粉料置于球磨机中球磨； 其中，所述陶瓷原料，按质量百分比，由下述组分组成:P-Si3N480%~95%Ai2O32% ~15%
MgOY2O3I %、12%ZrO21%~12% ②压制成形:将步骤①所得粉料置于磨具中，采用冷等静压的方法压制成球形； ③烧结:常压下，将粉料置于模具中，在烧结炉于160(TC~1650°C，保温0.5tT2h，停止加热后随炉冷却至室温； ④研磨抛光:将所得陶瓷球进行研磨和抛光，陶瓷球的球度不超过0.07微米，表面粗糙度不超过0.008微米； I1.保持架的生产工艺·，包括下述工艺步骤: 将工件进行车加工工序；随后进行钻孔工序，同时加工润滑孔；再进行浸油工序；最后进行剖光工序； II1.套圈的生产工艺，包括下述工艺步骤: ①加工成型:采用机床将坯料车加工成环形后进行冷碾扩工艺，所述冷辗扩工艺将套圈基本加工成型，采用热处理和深冷处理:热处理淬火硬度HRC6(T63，深冷温度控制在零下60°C~零下90°C ； ②研磨抛光:经过冷碾扩工艺的工件进行初磨以及精磨工艺，对套圈的平面、外径、内孔、沟道进行磨加工，达到零件的尺寸精度；最后进行超精研磨工序，对轴承套圈的沟道进行超精研磨，降低沟道的粗糙度和提高沟道的圆度，其粗糙度小于0.015Ra，所述研磨抛光的步骤按下述方法进行: 1.粗磨:对套圈的平面、外径、内孔和沟道进行粗磨；所述粗磨研磨剂中，碳化硅颗粒的粒度为100-200 μ m，所述碳化硅颗粒为球形，其圆球度为0.5^0.6 ； I1.精磨:对套圈的平面、外径、内孔和沟道进行精磨；所述精磨研磨剂中，碳化硅颗粒的粒度为5~50 μ m，所述碳化硅颗粒为球形，其圆球度为0.6^0.65 ； II1.超精磨:对套圈的沟道进行超精磨；所述超精磨研磨剂中，碳化娃颗粒的粒度为0.1飞μ m，所述碳化硅颗粒为球形，其圆球度为0.65、.75。
2.根据权利要求1所述的工艺，其特征在于:所述粗磨研磨剂、精磨研磨剂和超精磨研磨剂，按质量百分比，由下述组分组成:碳化娃颗粒15%~25%分散剂65%~80%磷酸氢钙0.1%~3%三聚磷酸钠0.5%~2%十二烷基磺酸钠0.5%~2%硅酸钠0. 5%~2%。
【文档编号】C04B35/584GK103851083SQ201210496218
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2012年11月28日 优先权日:2012年11月28日
【发明者】李东炬 申请人:大连大友高技术陶瓷有限公司