钢球加工工艺技术与装备发展方向探讨（三）
钢球制造过程中的技术问题与方向探讨
3.1 质量控制指标和方法
在保证钢球满足GB/T308标准规定的尺寸及尺寸精度、热处理硬度和金相组织等的基础上，还需要加强如下质量的控制。
3.1.1 钢球波纹度的检测和控制
钢球波纹度的概念在GB/T308标准中已经规定，但就其检测方法和技术指标一直没有统一的认识，但在钢球的尺寸精度、球形误差等指标符合标准的情况下，对影响钢球在轴承套圈中周期运动和瞬间运动轨迹的波纹度，应该加强监测评价。
对于钢球波纹度的成因，也曾经讨论过多次，同样没有统一的认识，从波纹度概念，参照磨削加工原理来理解，由于钢球成员加工过程运动的复杂性，钢球的波纹度成因虽然复杂和表述困难，但有一点是可以确定的，即钢球的波纹度是由于钢球加工过程中周期性（或随机）不均匀切削造成的。能够造成钢球周期性不均匀切削的原理分析如下。
(1)加工机床主轴旋转精度，径向跳动及端面跳动过大，钢球在板沟中受力不均，造成钢球切削不均匀，并且是周期性的，虽然在以后的切削过程中会逐步改善，但这种不均匀会保留到成品、
(2)研磨板沟道与主轴同心度差，造成切削不均匀。
(3)对于卧式机床，由于转动板与固定板同轴度的偏离，造成切削不均匀。
(4)研磨板硬度和组织不均匀，造成周期性切削不均匀。
(5)研磨板加工沟道与定位孔同轴度不好。
(6)机床振动及外来的振动引起切削不均匀。
以上所表述的加工切削不均匀，由于钢球加工过程是不断地在修正加工基准、板沟、吻合度、包络圆的切削过程，每一次的切削不均匀都会在以后的加工过程中得以改善，甚至得意修正，但接近加工完成的钢球，这些切削不均匀一定会保留到成品钢球中。所以这也是钢球波纹度呈现比较大的随机性偏离理想球形而不是完全像直径磨削那样呈现周期性的原因，也给钢球波纹度的检测和分析造成了困难。
对于钢球制造过程中波纹度的检测与控制，在钢球加工机床和加工环境确定的情况下，机床主轴精度，周边的振动源，机床的布局比较难以改变。但一定要做好可以控制的工作，(1)研磨板沟道加工保证沟道与定位孔的同轴度，(2)保证研磨板调整满足径跳和端跳满足工艺要求，并且加工过程不变化，(3)使用质量好的研磨板，同时，(4)尽量去除机床周边的振动源，(5)设定的工艺参数应避开引起机床共振，(6)向钢球加工装备制造厂提出设备精度要求。
3.1.2 钢球尺寸稳定性
钢球尺寸稳定性与热处理残余奥氏体的含量直接相关，直接影响轴承装配精度，经过贮存、使用过程中轴承精度的变化。应该纳入钢球质量控制的一个重要指标。
钢球尺寸稳定性用加速试验钢球尺寸变化率来评定，计算方法为：
钢球尺寸变化率= (试验后球平均直径 – 试验前球平均直径)/试验前球平均直径。
控制指标(max)：5 × 10-4
3.1.3 钢球表面强化表面应力
目前钢球表面强化较多企业用测量硬度梯度来控制，部分企业采用表面应力控制强化工艺，就钢球表面强化的目的，一般认为是为了提高表面硬度，其实钢球表面强化的主要目的是在钢球表面形成压应力状态，提高钢球的接触疲劳寿命，那么，钢球表面强化的控制指标就应该是表面应力，用硬度指标来控制是不合理的，容易造成过度强化和欠强化，虽然很多钢球企业不具备X射线应力分析仪检测设备，但需要加强钢球表面强化表面应力检测和分析，依据钢球表面应力确定每种规格的钢球表面强化工艺。每个规格钢球具体的表面残余应力控制指标需要结合寿命试验结果确定，但是一般应该控制在接近1500MPa以下。
3.1.4 钢球表面磕碰痕
一般钢球制造企业在钢球表面缺陷控制方面非常重视钢球表面啃伤、擦划伤等，但是由于钢球在输球、搬运、清洗、检查等过程中造成的磕碰痕还没有引起足够的重视，这些磕碰痕在很多情况下目视难以发现，尺寸和球形误差检测也不一定能够检测到，但是钢球的表面已经造成了缺陷，甚至是组织的改变，对轴承性能一定会造成影响。
所以需要在钢球卸球、加工、运输、清洗、检查等所有环节，尽力减少磕碰的发生。
3.2 工艺装备
3.2.1 专线专业化钢球制造线
随着钢球生产量的加大，以及工厂专业制造理念的形成，已经具备了专线生产单一规格钢球的条件，就要求钢球加工装备专线专业化，如果用通用的机床进行配置，势必造成加工能力浪费，提高能耗，损失加工效率。这就需要钢球厂在设计生产线时做好专线钢球规格的规划，提出生产目标和要求，钢球加工装备制造厂根据钢球厂的生产目标和要求设计专线，包括机床配置、机床型号、机床功率、工装模具等，达到最大限度的发挥机床的加工能力，加工效率，加工精度，专线的稳定性，最大限度的降低能耗和生产成本。
3.2.2 工艺装备数控化与自动控制
钢球加工设备近年来改进和进步很大，对提高钢球质量水平发挥了极大地作用，但随着钢球质量稳定性、可靠性要求的提高。需要更加稳定可靠的加工系统，将人为因素降到最低，目前钢球加工设备在自动控制方面还有待提高和进步。
钢球加工设备的数控化需要从加载方式、主轴系统、控制参数、机床布局进行整体设计，避免在现有基础上的添加功能，应该以全新的理念创新的思维满足钢球加工工艺的实现、
3.2.3 工艺过程连线装备
目前钢球加工过程一般认为单机操作为主，工艺过程设备比较缺乏，为了保证钢球的加工效率和质量，需要开发工艺过程中的连线设备，包括智能传输设备，清洗烘干设备，质量检查设备等。
（未完待续）
