滾動體行業(yè)“十三五”技術(shù)發(fā)展方向

張永乾

（1.中國軸承工業(yè)協(xié)會技術(shù)委員會，河南 洛陽 471039；2.洛陽軸承研究所有限公司，河南 洛陽 471039）

滾動體是表征軸承作為滾動軸承的重要零件，在軸承中承受交變載荷，滾動體的運動比較復(fù)雜，對軸承的振動和壽命有較大影響。

滾動體技術(shù)通過實施軸承行業(yè)“十二五”規(guī)劃和攻關(guān)，鋼球裝備、加工工藝、質(zhì)量控制、工裝磨具、精益管理等都達(dá)到或接近國際先進(jìn)水平，規(guī)?；?、專業(yè)化生產(chǎn)經(jīng)營凸現(xiàn)，集群化趨勢明顯。生產(chǎn)規(guī)模（年產(chǎn)值）達(dá)到5億元以上的2家，億元以上的企業(yè)5家，5000萬元以上的約10家，還有幾百家中等規(guī)模以下的企業(yè)，軸承鋼球產(chǎn)量約2000億粒?？膳炕a(chǎn)公差等級G5、單粒振動值滿足低噪聲低振動軸承要求的鋼球，鋼球壽命K值（基本額定壽命試驗值L10t與基本額定壽命L10之比）已達(dá)到12以上。滾子工藝技術(shù)水平、裝備水平、質(zhì)量水平得到了較大的進(jìn)步，生產(chǎn)規(guī)模達(dá)到億元以上的企業(yè)3家，軸承滾子產(chǎn)量約650億粒，規(guī)模以上企業(yè)能夠批量制造Ⅱ級滾子，部分企業(yè)能夠批量制造Ⅰ級圓柱滾子。滾子裝備工藝水平與國外仍有明顯差距，在“十三五”需重點推動我國滾子制造技術(shù)及質(zhì)量水平。

隨著軸承應(yīng)用向高速化、精密化、長壽命等方向發(fā)展，軸承的服役特性要求越來越高，對滾動體壽命可靠性、滾子軸承減振降噪、滾動體全壽命周期質(zhì)量提出了更高的要求。滾動體生產(chǎn)過程控制、質(zhì)量保證控制與確認(rèn)、批量質(zhì)量一致性等問題越來越突出，滾動體行業(yè)在“十三五”需加大工作力度，提高滾動體裝備工藝技術(shù)水平，創(chuàng)新管理理念和工藝?yán)砟?，促進(jìn)滾動體質(zhì)量、管理、工藝裝備、工裝模具等得到較大提升。

1 滾動體行業(yè)“十三五”發(fā)展目標(biāo)

1.1 經(jīng)濟(jì)目標(biāo)

依據(jù)軸承行業(yè)“十三五”發(fā)展規(guī)劃，為軸承配套滾動體行業(yè)的經(jīng)濟(jì)目標(biāo)見表1。

表1 滾動體行業(yè)“十三五”經(jīng)濟(jì)發(fā)展目標(biāo)Tab.1 "13th five-year plan"economic development goal for rolling element industry

1.2 質(zhì)量目標(biāo)

軸承“十三五”技術(shù)發(fā)展質(zhì)量目標(biāo)見表2，球軸承Z3達(dá)到100%，基本解決球軸承振動問題；要求鋼球單球振動達(dá)到Z4以上；2/3企業(yè)的圓錐滾子子軸承振動達(dá)到Z3（V3），滾子減振降噪任務(wù)艱巨；滾子制造技術(shù)急需提升；軸承壽命提高1～2倍，任務(wù)更加艱巨。因此，需要滾動體行業(yè)從材料、熱處理、基礎(chǔ)工藝和設(shè)計理論研究、試驗技術(shù)等方面做大量的工作。

表2 軸承行業(yè)“十三五”質(zhì)量目標(biāo)Tab.2 "13th five-year plan"quality goal for bearing industry

滾動體行業(yè)通過實施軸承行業(yè)“十三五”發(fā)展規(guī)劃和技術(shù)攻關(guān)，創(chuàng)新滾動體加工工藝思想和理念，推動新技術(shù)和新工藝的應(yīng)用，促進(jìn)滾動體裝備的開發(fā)，提高工裝磨具、磨液質(zhì)量，必將使?jié)L動體質(zhì)量水平得到明顯提升，實現(xiàn)鋼球公差等級達(dá)到G3，實物質(zhì)量水平接近國際先進(jìn)水平。圓錐滾子公差等級達(dá)到Ⅰ級，可批量穩(wěn)定生產(chǎn)Ⅱ級圓錐滾子；球面滾子公差等級達(dá)到Ⅱ級；圓柱滾子公差等級達(dá)到0級。繼續(xù)推動滾子軸承的減振降噪。

2 滾動體行業(yè)“十三五”技術(shù)發(fā)展方向

滾動體技術(shù)“十三五”發(fā)展方向：鋼球主要任務(wù)是提高壽命與可靠性；滾子主要任務(wù)是提升公差等級和減振降噪技術(shù)，通過推廣滾子多工位高速冷鐓技術(shù)，建設(shè)Ⅱ級滾子從磨超加工到自動檢查和包裝的自動生產(chǎn)線，穩(wěn)定批量生產(chǎn)Ⅱ級滾子，通過不斷優(yōu)化滾子制造工藝、生產(chǎn)管理逐步實現(xiàn)Ⅰ級滾子的穩(wěn)定批量生產(chǎn)。

2.1 原材料

推動宣貫GB/T 18254—2016《高碳鉻軸承鋼》，鼓勵根據(jù)企業(yè)質(zhì)量控制中編制“滾動體用軸承鋼絲（棒）技術(shù)條件”企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；建立理化實驗室，依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行原材料軸承鋼絲入廠質(zhì)量驗收；培養(yǎng)和引進(jìn)材料專業(yè)技術(shù)人才，控制原材料質(zhì)量和熱處理質(zhì)量。

2.2 鋼球工藝裝備

國內(nèi)已經(jīng)形成了一整套的主力鋼球加工工藝裝備，鋼球高速冷鐓機(jī)廣泛應(yīng)用，鋼球高速冷鐓球坯開始專業(yè)化生產(chǎn)和供應(yīng)，大裝球量光球機(jī)和磨球機(jī)逐步應(yīng)用，精研機(jī)開始系列化，且全部采用保護(hù)氣氛熱處理技術(shù)；基于控制鋼球表面應(yīng)力的鋼球表面強(qiáng)化技術(shù)，基于視覺系統(tǒng)的鋼球表面質(zhì)量外觀檢查儀，以及渦流探傷附帶光學(xué)、振動通道的渦流光電外觀檢查儀，分別基于毛刷清洗和高強(qiáng)度海綿旋轉(zhuǎn)擠壓清洗的清洗機(jī)等開始應(yīng)用。光、磨、研主力加工機(jī)床研磨板直徑為φ300～950（1000）mm，裝球量20～1000 kg，機(jī)床加工精度可滿足加工G5鋼球的要求。

2.3 鋼球?qū)I(yè)化制造專線

軸承鋼球需求量及生產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到百億粒級，已經(jīng)具備了專線生產(chǎn)單一規(guī)格鋼球的條件，工廠形成專線制造理念，相應(yīng)要求鋼球加工裝備專線專業(yè)化，如果用通用的機(jī)床進(jìn)行配置，勢必造成加工能力浪費，能耗增高，加工效率降低。鋼球廠在設(shè)計生產(chǎn)線時提出生產(chǎn)目標(biāo)和要求，進(jìn)行專線鋼球的規(guī)劃，鋼球裝備制造廠需根據(jù)鋼球廠的生產(chǎn)目標(biāo)和要求進(jìn)行專線設(shè)計，包括機(jī)床型號配置、功率配置、工裝模具配置、通信接口和監(jiān)控接口設(shè)計等，最大限度的發(fā)揮機(jī)床的加工能力和監(jiān)控，提高加工效率與加工精度，保證專線的穩(wěn)定可靠運行，最大限度的降低能耗和生產(chǎn)成本。

2.4 鋼球工藝裝備數(shù)控化與自動控制

目前鋼球加工設(shè)備在數(shù)控化、智能化及遠(yuǎn)程自動控制方面還有待提高和進(jìn)步。鋼球加工設(shè)備的數(shù)控化、智能化需要從加載方式、主軸系統(tǒng)、控制參數(shù)、遠(yuǎn)程控制、機(jī)床布局進(jìn)行整體設(shè)計，以創(chuàng)新思維理念滿足鋼球穩(wěn)定可靠加工系統(tǒng)的實現(xiàn)，將人為因素降到最低。

2.5 鋼球工藝過程連線裝備

目前鋼球加工過程一般仍以單機(jī)操作為主，缺乏工藝過程設(shè)備，影響鋼球的加工效率，需要開發(fā)鋼球生產(chǎn)過程連線設(shè)備，包括智能運輸設(shè)備、工序清洗烘干設(shè)備、在線檢測設(shè)備等。

2.6 滾子專業(yè)化制造連線裝備技術(shù)

滾子生產(chǎn)已具備專業(yè)化生產(chǎn)條件，對于批量大的產(chǎn)品，需要組建穩(wěn)定可靠的專業(yè)化制造連線，保證滾子質(zhì)量穩(wěn)定性，尺寸精度一致性，工裝、模具標(biāo)準(zhǔn)系列化，提高生產(chǎn)效率，推動滾子質(zhì)量的提高。

2.7 滾子專用機(jī)床的開發(fā)

仍需進(jìn)一步加大滾子高速冷鐓機(jī)、球基面磨床、外徑磨床的開發(fā)。

3 滾動體行業(yè)“十三五”關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)方向

（1）鋼球制造技術(shù)

1）G3鋼球批量化制造技術(shù)；

2）鋼球表面強(qiáng)化及表面應(yīng)力控制技術(shù)；

3）鋼球?qū)＞€工藝裝備及智能制造技術(shù)；

4）鋼球無損超聲波檢測技術(shù)；

5）鋼球表面質(zhì)量控制技術(shù)；

6）鋼球波紋度檢測與評價技術(shù)。

（2）滾子制造技術(shù)

1）滾子高速冷鐓技術(shù)；

2）滾子專線工藝裝備及智能制造技術(shù)；

3）滾子自動光電外觀檢測技術(shù)；

4）滾子球基面磨削控制技術(shù)；

5）滾子無損探傷技術(shù)；

6）圓柱滾子雙端面高精度磨削技術(shù)；

7）滾子凸度超精技術(shù)。

4 滾動體技術(shù)2025展望

通過軸承行業(yè)“十三五”、“十四五”發(fā)展規(guī)劃的實施，滾動體行業(yè)將不斷推動技術(shù)進(jìn)步，提高產(chǎn)品質(zhì)量，到2025年鋼球行業(yè)可穩(wěn)定批量制造G3鋼球，實物質(zhì)量完全達(dá)到國際先進(jìn)水平，滿足各種精度、壽命、可靠性軸承的需求?？煞€(wěn)定批量制造Ⅰ，Ⅱ級滾子，部分滿足高精度滾子軸承、低噪聲滾子軸承、長壽命高可靠性滾子軸承的需求。