滚珠轴承里的滚珠为什么这么圆滑?
如果你曾经在手里滚动过滚珠轴承里的一些小金属球,你就会注意到它们非常的圆,并且摸上去极其光滑。你也许会奇怪,如何可以将一个东西做得如此完美。实际上,这些金属球是经一个非常精细的流程加工而成的。这一流程使一根金属线变成了一粒完美闪亮的小球。
这个流程的第一步是冷成型或热成型加工。将一条直径和最终金属球的直径差不多的金属线放入封头机里。这台机器有一个金属腔,腔的每一端都是一个半球形。它会用力闭合切取金属线,从而将闭合在金属腔中的这段金属压成球形。这一过程在球的表面上留下了一圈金属环(称为铸模溢出物)。因此,从这台机器制造出来的小球看上去有点类似于土星。
接下来,要将滚珠放入另一台机器以去除铸模溢出物。这台机器让滚珠在两块厚重坚硬的钢板之间滚动,这两块钢板称为沟纹板。
一块沟纹板静止,另一块沟纹板旋转。这两块板上都加工有凹槽,可引导滚珠沿着环形的路径滚动。你可以看到其中一块板的某一部分被切断了,这就是滚珠进槽和出槽的口。当机器在运行时,槽内布满了滚珠。当一粒滚珠从一条凹槽滚出来后,会落入板的开口处,滚珠在这里翻滚片刻,然后进入另一条凹槽。确保每一粒滚珠从许多不同的槽通过,这样即使槽的尺寸有所不同,出来的滚珠的大小都是一样的。
滚珠从槽内通过时会不停地旋转翻滚,于是毛边被磨掉,滚珠也被挤压成一个球形。这有点像用手揉面团。挤压滚珠的过程压缩了金属,从而使滚珠的表面非常坚硬。滚珠是金属,在这一操作过程中会产生许多热量,因此必须给球和板浇水来冷却它们。
这一过程中的变量包括:将两块板挤压在一起的压力,板的旋转速度和球停留在机器内的时间。通过合理设置这些变量,便能制造出正确尺寸的滚珠。
在这一工序之后,就要对滚珠进行热加工处理。这项处理会提高小球的硬度,同时也会改变它的尺寸。轴承滚珠的尺寸必须是非常精确的,有的时候甚至要精确到百万分之一厘米。所以在热加工处理后还需要进行几道工序。
接下来,滚珠将进入打磨工序。使用的仍然是同类型的机器,只是这次在冷却液中添加了一种研磨剂。滚珠再次从凹槽内通过后,表面被打磨光滑了,大小也被压缩成最终的尺寸。
最后,要对滚珠进行抛光处理。这一次,仍然使用的是同类型机器,只是这一次用的板是由比较软的金属制成的,并且机器挤压两块板的压力也小了很多。另外,机器里使用的是抛光剂而不是研磨剂。这一工序在不去除任何材料的情况下,使滚珠的表面变得非常的光滑闪亮。
这个流程的最后一步是检查。工人用非常精密的工具对滚珠进行测量,以确定它是否满足规定工差。例如,抗磨轴承厂商协会(AFBMA)就设定了一系列针对轴承滚珠的等级标准。一粒等级为3的滚珠的圆度偏差不能超过0.008微米,直径偏差不能超过0.0008微米。这意味着,一粒直径约为0.6厘米的三级滚珠的直径范围必须在0.63492厘米和0.63508厘米之间。同时,测量出的滚珠的最小直径和最大直径之间的差别不能超过0.008微米。
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