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「轴承美」轴承之魂-滚珠

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珠是钢制的圆珠形零件,又称钢珠,铁丸、弹珠、走珠。滚珠的应用范围非常广泛,我们写字时用它、涂胶水用它、化妆用它、射击用它、做实验离不开它、加工仰赖它,几乎所有的机械传动都需要它。。。从根源上说,轴承的出现就是为?#19997;?#21046;滚珠的走向和活动范围的。


早期的球轴承(Ball Bearing,即滚珠轴承实例,是意大利纳米湖的一艘建造于公元前40年的古罗马船只里,发现的一个支撑旋转桌面的木制球轴承。


轴承是通过在摩擦面中间安装球形合金钢珠,以滚动方式来降低动力传递过程中的摩擦力、提高机械动力的传递效率。这些钢珠就是滚珠,又称钢丸、弹珠、走珠,不光轴承、丝杠,滑轨这些传动装置用它,圆珠笔、气枪、物理实验、?#24515;?#21152;工都需要用到滚珠。


最早的滑动和滚动体轴承是木制的。现在最常用的滚珠材料是洛氏硬度(Rockwell C- scale hardness)约在61-65之间的高铬钢。而其它材?#20808;?/span>铁、铜、其他金属、陶瓷、石头、玻璃,塑料(如尼龙、胶木、特氟隆和UHMWPE)也都在被广泛应用。还有液态轴承、空气轴承、磁悬浮轴承、宝石轴承等等等,此处按下不表~~

↓↓滚珠轴承↓↓


早期的轴承有个缺陷,是球之间的碰?#19981;?#36896;成额外的摩擦,而把球放进小笼里可以防止这种现象。达芬奇在1500年左?#20197;?#32463;对一种球轴承进行过研究。17世纪时,伽利略对固定和笼装的球轴承做过描述。最早?#24230;?#23454;用的带有保持架的滚动轴承,是钟表匠约翰·哈里逊于1760年为制作H3时计而发明的。


1883年,德国人Friedrich Fischer提出的使用合适的生产机器磨制大小相同、圆度准确的钢球的主张,奠定了创建独立的轴承工业的基础。1905年基于他姓氏的FAG品牌注册成为商标,并?#26377;?#33267;今,目前属于德国舍弗勒集团。


↓↓视频:Moving Parts via PictureFront(1分36秒)↓↓

由于球形的承载面积小,在长期高速运转下易出现机械?#36816;?#20260;,所以又衍生出多?#20013;?#24335;的滚子,如柱形、锥形、鼓形等等,球形多用于轻工业机械和低载荷机械传动的设?#38050;校?/span>在重载荷的机械传动?#22411;?#24448;采取滚针式轴承,以加大承载面,提高机械传递效率和降低机械?#36816;?#20260;。


↓↓把球体和运动无关的部分都去掉,变成类似算盘珠的形状,可以减小轴承体积和对材料的消?#27169;?#22686;加载荷能力

↓↓钢团子↓↓


即使没揉过汤圆面团,每个人小时候都搓过泥巴团,知道真正的球形是很难做的。那么这些表面光洁、尺寸标准化、形状完美的金属小球是怎么制造出来的呢?难道是趁热揉出来的?旧滚珠会发黑(念出来试试^^)表面还有小坑,新滚珠却那么光亮,是不是电镀的呀?


据说我国首位懂得滚珠制造的工程师曾是被日寇抓去的劳工,他把技术带回了祖国,立了大功。下面有一段日本视频,较为完整地讲述了早几年的滚珠制造过程,如何将一根金属线变成一堆完美?#20142;?#30340;小球。现在的工艺已经提升了很多,也研发了多种不同的制造方法。

↓↓视频:滚珠的制造(14?#31181;?↓↓

加工制造滚珠的流程和揉汤圆确实有点类似,但是要精细复杂得多。下面的工?#24352;?#22270;截取1933年成立的意大利老品牌MARTIN的介绍视频(画质不高就不上视频了)


1、备料

根据滚珠尺寸所需的?#19981;?#24615;能,选用合适的轴承钢盘条,需先经球化退火得到球?#29943;?#30899;体的珠光体显微组织。


2、切段

包汤圆需要先把和好的粉揉?#21830;酰?#20877;切成小段。做滚珠也是,先要将一条?#26412;?#21644;最终球体?#26412;?#24046;不多的金属线(盘条)放入封头机(自动镦坯机),按计算尺寸切成小段。


3、捏团

和把切成小段的汤圆粉块用双手捏成基本团状类似,封头机有一个由两个半球组成的金属腔,一开一合中,切断的金属线就被压成了球形。这时候球的两极处还带有脐疤,赤道线(分模线)上有一圈不规则的余料环(铸模溢?#37995;錚?/span>



4、揉(粗磨与精磨)

类似?#34903;?#25163;揉粉团一样,滚珠机(立轴粗磨机)有两块厚重坚硬、带凹槽的钢沟纹板(锉盘),上、下盘逆向快速旋转,布满在两锉盘之间的球坯被锉盘推碾公转,同时在垂直面内自传,又因相互碰撞而在水平面内不规则的运动和锉磨,经多次分选和重磨,球坯逐渐成为形状更加滚圆的粗磨球,同时表面也得到加强。这个?#26041;?#22122;音很大。卧轴精磨机的上锉盘为光平面盘,下锉盘是平面上开有阿基米德螺旋线槽的精磨盘,粗磨球再被反复?#24515;ィ?#38470;续分选,更加接近成品。


5、热加工

粗磨球被送入螺旋推进淬火炉进行自动热处理,被烧至800度以上再进入冷却液渗?#21363;?#28779;。这项处理会提高滚珠的硬度和耐久性。做完这一步滚珠还是黑漆漆的。



6、精研及抛光

还是?#32654;?#20284;滚珠机的机械,但用的是分别是?#24515;?#21058;和抛光剂,进过精研的滚珠已达到了完美的球?#30784;?/span>抛光采用硬度?#20808;?#30340;金属板,压力?#19981;?#20943;轻,不会去除任何材料,之后需要用超声波和清洁液清洗滚珠,经过这么多道工艺,滚珠的表面变得非常的光滑?#20142;粒?#23436;全不需要电镀。



7、检查

?#32654;?#22914;全自动检查机、光学分选机(利用光波的干涉原理)等等一系列精密工具和设备检测每颗滚珠,?#33539;?#23427;是否有瑕疵,是否满足规定工差。行业规定等级为3的滚珠的圆度偏差不能超过0.008微米,?#26412;镀?#24046;不能超过0.0008微米。



气枪的金属弹丸、轴承的塑料滚珠、圆珠笔里使用的塑料滚珠都是?#32654;?#20284;工艺制造的。

↓↓乖,让这位蜀黍给你抓把豆豆吃↓↓


↓↓旧轴承里拆出来的滚珠↓↓



据说元宵节是七夕之外的另一个中国传统情人节。这样的日子,怎么能少了表白利器呢?

↓↓有时间可以用轴承DIY一个小摩托啊戒指啊啥的↓↓


↓↓来不及就直接拿个轴承搁书上,心里话光影会帮你说↓↓



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