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氮化硅陶瓷球以其优良的综合性能,被公认为目前制造高精度轴承球最理想的材料。传统研磨高精度氮化硅陶瓷球的工艺方法存在成品合格率较低、批次一致性较差等问题,难以实现批量加工高精度氮化硅陶瓷球的目标。本文对适合高精度氮化硅陶瓷球批量研磨加工的工艺流程进行实验研究,并基于传统研磨设备的基础之上改进研制出适合批量研磨加工高精度球的新型研磨设备。本文主要研究工作包括以下几个方面:1.对研磨过程中陶瓷球球形误差渐变过程及球径趋于一致进行了理论研究,同时对研磨过程中存在表面缺陷的陶瓷球进行统计归类并分析其产生原因,采用化学机械抛光技术设计实验改善存在表面缺陷的陶瓷球,获得具有超光滑表面的高精度球。2.对研磨过程中氮化硅陶瓷球的去除形式进行理论分析,得出去除形式是由陶瓷球本身的固有属性及研磨过程中的工艺参数有关,基于二体-三体模型建立氮化硅陶瓷球研磨过程中的去除模型,并运用田口法设计正交实验得出工艺参数加压载荷、研磨盘转速以及研磨液浓度对氮化硅陶瓷球去除量的影响程度,然后采用单因素实验法对氮化硅陶瓷球研磨过程中的材料去除进行实验,通过多元线性拟合得到其去除方程,为选择工艺参数提供理论支撑。3.进行氮化硅陶瓷球批量研磨加工实验,研磨结束对成品球进行主要质量指标检测,球度达到0.09μm,表面粗糙度达到0.005μm,振动值达到26dB,达到G5级水平,并且G5级以上的高精度球成品率达到50%,与传统工艺的成品率30%相比,新工艺更适合高精度陶瓷球批量研磨加工。4.在总结传统研磨设备存在的问题基础上,研制出适合批量研磨加工的新型研磨设备,新设备加载压力和研磨盘转速的偏差可控制在4%以内,并使用新设备对氮化硅陶瓷球进行批量研磨实验,成品球检测结果球度达到0.062μm,表面粗糙度达到0.003μm,振动值达到24dB,达到G3级水平的高精度球成品率达到30%,G5级以上的高精度球成品率达到60%,因此与传统研磨设备相比,新设备更适合批量生产高精度陶瓷球。