从钢材变成“滚珠”，需要历经多重磨难

最近碰到一个失效轴承，滚动体切割后发现内部是空心的（如下图）。客户再三询问轴承滚动体是否设计制造为空心体。

为了理解空心的不可能性，带领大家再次回顾一下轴承滚动体的制造过程。

轴承中的钢珠必须大小相同、表面极度光滑，还需要在一定的压力下保持稳定工作，且表面不能有明显磨损，可以说钢珠制造对材质、加工精度等要求非常之高。

首先，用于制造滚珠的钢材就“非同一般”：它可不是普通的钢，而是含有金属铬的高铬钢，加了铬以后的钢材，改变了其容易生锈，容易断裂的不足，变得不易变形，耐磨性高，还耐腐蚀。用来制作每天和高压高磨打交道的滚珠无疑是最佳选择。

但是光有了好的材料还不够，从钢材变成滚珠，还需要经历一段长途的旅行，其艰难程度堪比唐僧师徒西天取经。下面我们就一起来看看，从钢材到滚珠，经历了怎样的九九八十一难！

一、冷镦（Cold Heading）- 制胚

滚珠的原料，当然是线状钢材了。不同的滚珠要求的线材宽度不同，这些都有行业标准的规定，且标准全球通用。 滚珠生产的第一步是制胚：将线材剪成一定的长度，再在锻造机上被压缩成粗糙球状。

冷镦机将指定长度的线材切割成圆柱形坯料。然后，两半球头模将坯料形成大致球形。冷镦以非常高的速度进行，循环时间平均约为每秒一个大球。较小的球以每秒两到四个球的速度前进。

冷镦出来的滚珠已经有滚珠的样子了，可是这时的产品既大小不一，且表面粗糙。离大小相同，如镜般光滑的标准还差得很远，因而进入下一步：粗磨。

图片2冷镦出来的球胚

二、粗磨（Flashing）——去除毛刺

将滚珠在粗磨机上把压缩成形的粗胚夹在两个带有凹槽的磨盘之间，其中一个转动并施加压力，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。其中一块板的某一部分被切断作为滚珠进槽和出槽的口。

当机器在运行时，槽内布满了滚珠。确保每一粒出来的滚珠的大小都是一样的，并且除去了表面毛刺，打磨成了一个个滚圆的“球”。

但是这个时候出来的钢珠还是不够“球”，怎么办？千锤百炼，根据需要，粗磨可以有多道，直到磨圆为止。

三、热处理（Heat Treatment）

经过了上面两步“非人”的折磨，生产出来的钢珠能叫滚珠了么？抱歉，目前的产品还属于“老弱病残”状态，空有圆圆的外表，而无坚韧不拔的内心。只有经历了最为严酷的考验，才能锻造出一颗坚实的内心。轴承中的滚珠必须能够承受一定的重量，还必须耐磨。这就需要对钢珠做进一步加工，即热处理。

将钢珠放进油中，经过淬火、回火等工艺流程，可提高钢球的强度和耐磨性。经过热处理得到的滚珠，主要是由马氏体、残留奥氏体以及残留炭化物构成。

四、精磨（也称硬磨，Grinding） 研磨（Lapping）

把经过热处理的滚珠用专用的精磨机进行精磨，以此来提高形状精度和光滑度。

精磨与粗磨原理上大致相同，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。至于能做到多精细，就取决于各国的工艺制造水平了。目前，精磨机依然被美日德等少数国家把持，中国在这方面还有相当大的改善空间。

同样，精磨抛光也可以进行多次。经过精磨抛光后得到的钢珠表面极为光滑。

五、清洗和检查（Washing and Check）

精磨后的钢珠还需要用超声波洗去滚珠表面的磨屑等附着物，才能保持外观的清洁。最后一道工序是用光学自动外观选别机，检查滚珠的表面，检出并去除表面有伤痕的滚珠。当然肉眼检查也是很重要的。