国外钢球热处理及强化后,接着进行硬磨、初研精研加工;日本硬磨分为硬磨Ⅰ、Ⅱ ,精研分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ ;多数国家分为三道工序。日本钢球加工设备均为卧式布局,其热后加工工序分为:粗(AC180Z砂轮,陶瓷结合剂)水剂冷却,中磨(WA800～ 1000ZB砂轮,树脂结合剂)油剂冷却,细磨(WA2000～ 3000ZB砂轮,树脂结合剂)油剂冷却,固定盘均为铸铁盘,转动盘均为大砂轮(φ800 mm);细磨后在球形偏差、批直径变动量及表面质量方面,为下工序精研Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ ,打下了良好的质量基础;精研均采用两块铸铁盘,施加磨料,其盘子的硬度为240～ 180 HB,使用设备为:NL 700型精研机,输球盘直径尺寸:φ1 400～ 1000 mm,装球量为400～ 200 kg;主轴转速:45～15 r/min,压力为:2.45～ 0.784 5 MPa,依照球径大小来选择转速与压力参数。为了按周期节拍生产,完成精研Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ工序的质量任务,NTN公司还规定了同批待加工的钢球直径相互差(批直径变动量)不大于2μm;为达到这一工艺要求,操作者从前道工序就要严格控制加工尺寸,以保证待加工钢球的直径尺寸差与精研盘沟道有良好的吻合性,这对降低精研后钢球的振动值与提高表面质量起到重要作用。固定精研盘多为平面,也有如图4所示的新形状,转动盘车加工为90°V型沟槽,早在70年代末原苏联对钢球精研盘的结构作了如图4固定精研盘的形状改进。

为使钢球围绕垂直轴线获得一种附加的旋转运动,将固定盘平面加工成带α角度的倾斜锥面,从而改变钢球自转运动的加工质量,并由此试验研究得出:倾斜角度10°～ 15°≤α< 20°,转动的转速为60 r/min,若超过时会降低钢球表面粗糙度。通过对钢球直径φ28.6 mm,在倾斜角为α= 15°,转速小于60 r/min的条件下试验表明:经过6 h的精研加工,钢球的球形偏差为0.1～ 0.3μm,若继续延长精研时间,将影响表面粗糙度而精度不会改变。利用这种非对称型沟槽的固定盘,既延长了转动盘的使用寿命10%～ 15%,又改善了钢球的加工质量与精度等。

表2　初研与精研Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ固定盘沟槽入口尺寸　mm

钢球规格	W	B	钢球规格	W	B
5.5563	6.7	3.9	15.0813	16.3	10.5
6.35	7.6	4.4	15.875	17.1	11.1
7.1438	8.4	5.0	16.6688	17.9	11.7
7.9375	9.2	5.6	17.4625	18.7	12.2
9.525	10.7	6.7	18.2563	19.5	12.8
10.3188	11.5	7.2	19.05	20.3	13.3
11.1125	12.3	7.8	19.8438	21.8	14.4
12.7	13.9	8.9	20.6375	21.8	14.4
13.4938	14.7	9.4	21.4313	22.6	15.0
14.2875	15.5	10.0	22.225	23.4	15.6

从光磨至精研加工各工序,固定盘沟槽入口形状加工修磨如图5所示,而且NTN公司采用数控磨口机加工,控制磨沟深度偏差和圆弧半径,必须与待加工钢球直径尺寸相一致,才能保证进球流畅,杜绝啃伤、烧伤等质量问题的发生。

日本NTN公司钢球初研、精研工序不管是用水剂或油剂,对精研液的净化处理采取有效工艺措施,从工艺上保证产品的质量,在精研机上设置了净化过滤装置,如图6所示。目前,国内钢球精研机还没有这种设置,它对提高精密钢球终加工的表面质量至关重要,应引起机床行业厂家的高度重视。