高端軸承制造的關(guān)鍵技術(shù)

彭超

摘要：高端軸承屬于高性能的軸承。我們所提到的高性能，主要是需要有高轉(zhuǎn)速和高載荷能力，以及擁有較長的壽命與可靠性，還有低振動噪聲和低摩擦力矩，同時能夠耐受一些極端施工情況條件（如高低溫、腐蝕）等。高性能軸承其自身使用的領(lǐng)域主要有航空和航天，以及高速鐵路與精密機(jī)床還有高檔汽車等。高性能軸承其一般都涉及到了“高技術(shù)”以及“高質(zhì)量”

關(guān)鍵詞；高端；軸承；關(guān)鍵；技術(shù)

經(jīng)過60多年的改革開放，中國軸承行業(yè)不斷壯大。在軸承產(chǎn)品的種類，品種和規(guī)格上，當(dāng)前都并不存在比較顯著不足，基本上擁有了相對完整的產(chǎn)品線。但是，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)并不是十分的平衡。中低端普通產(chǎn)品的生產(chǎn)能力產(chǎn)生了過剩的情況，而高端產(chǎn)品的市場仍然大部分被國外名牌產(chǎn)品所占據(jù)。到目前為止，沒有取得非常重大的突破。

對于中國軸承產(chǎn)品技術(shù)質(zhì)量水平的現(xiàn)狀，我們可以使用質(zhì)量不如人并且高端軸承其技不如人的情況進(jìn)行概括。

普通軸承因?yàn)樽陨淼募夹g(shù)相對成熟，并且基本上不存在進(jìn)入門檻的制約，不管是大企業(yè)亦或是小企業(yè)都能夠進(jìn)行生產(chǎn)，因此其存在的競爭主要是以價格主，所以國產(chǎn)軸承不管是在國內(nèi)的市場上亦或是在對外出口的外銷上都構(gòu)成了市場的主體?？墒牵幢闶且恍┘夹g(shù)含量并不是很高的普通軸承，國產(chǎn)軸承和國外名牌產(chǎn)品比較起來，其在自身的精度一致性和性能穩(wěn)定性以及壽命可靠性等質(zhì)量水平上仍然出現(xiàn)了較大的差距，我們國家軸承行業(yè)在當(dāng)前階段進(jìn)行的轉(zhuǎn)型和升級任務(wù)里，最急需要進(jìn)行的就是對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整。其中，重點(diǎn)是在高端軸承領(lǐng)域去對其完成戰(zhàn)略布局，使其能夠在短期中獲得有效的突破，在技術(shù)最高點(diǎn)占到了主要地位。這不僅是軸承行業(yè)自當(dāng)前保持持續(xù)發(fā)展的基本需求，同時也涉及到了我們國家國民經(jīng)濟(jì)以及國防事業(yè)安全上的客觀要求。高端軸承制造其自身的關(guān)鍵技術(shù)軸承是一種精密的機(jī)械產(chǎn)品，因此工藝自然就是軸承制造過程中的重點(diǎn)。

1.實(shí)施工藝的前提是裝備

例如，軸承圈制造中最關(guān)鍵的最終加工步驟磨削。所使用的設(shè)備主要是特種磨床和超精加工機(jī)床。首先要滿足高精度，高效率的基本要求。過去，軸承磨床主要是由機(jī)電液控制的半自動和自動機(jī)床。隨著技術(shù)進(jìn)步的發(fā)展趨勢，數(shù)控機(jī)床主導(dǎo)了軸承磨床和超精加工機(jī)床。由自動生產(chǎn)線組成的數(shù)控磨床不僅特別適用于普通軸承的大批量連續(xù)生產(chǎn)，而且非常靈活，并可配合多種特殊軸承的生產(chǎn)。因此，數(shù)控已成為許多軸承企業(yè)加工設(shè)備技術(shù)升級的主要選擇。某些類型的軸承套圈幾何結(jié)構(gòu)比較簡單，精度要求不高，采用PLC經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)即可；某些類型的軸承套圈要求較高，例如滾道必須加工成“凸度”的對數(shù)形狀。應(yīng)使用通用或高端數(shù)控系統(tǒng)來滿足要求。

2.制約高端軸承加工質(zhì)量的瓶頸

對于高端軸承，除了原材料和熱處理存在的差距之外，精度及相關(guān)問題主要體現(xiàn)在零件磨削特別是批量加工精度和精度的一致性問題上。

（1）精密軸承的代表性例子是用于機(jī)床主軸的角接觸球軸承。例如，P4或更高的軸承套圈具有很大的加工精度差異。一個好的公司的一次性處理合格率通常約為80%。而其配組率則在60%。某些類型的軸承（如風(fēng)力渦輪機(jī)軸的圓錐滾子軸承）也很難保持質(zhì)量在P4以上。

（2）用于圓柱滾子軸承和P4精度以上的圓錐滾子軸承的高精度I級和0級滾子不能批量生產(chǎn)，II類或III類滾子的加工質(zhì)量也會出現(xiàn)波動。

（3）零件的尺寸穩(wěn)定性不能得到很好的控制和保證。研磨應(yīng)力和變形太大，并且不時發(fā)生加工缺陷，例如研磨燒傷和裂紋。

3.打破瓶頸須采用的關(guān)鍵技術(shù)與措施

（1）使用高精度和穩(wěn)定性以及高可靠度的機(jī)床。針對一些形狀比較復(fù)雜的軸承套圈，需要使用全功能數(shù)控系統(tǒng)的磨床，直接去對函數(shù)進(jìn)行調(diào)用使其能夠及時的進(jìn)行控制和插補(bǔ)；內(nèi)表面磨削使用高速的電主軸，外表面磨削主要使用高剛度動靜壓砂輪主軸，使其完成高速的磨削；使用半閉環(huán)以及閉環(huán)伺服系統(tǒng)去對其進(jìn)行控制，并且能夠完成精確微進(jìn)給和補(bǔ)償，進(jìn)給分辨率能夠試想0.25μm或者達(dá)到0.1μm，重復(fù)定位其自身的精度能夠滿足1μm或者是高到0.5μm；使用高精度和剛度以及耐磨損的滾珠絲杠以及導(dǎo)軌等運(yùn)動部件；使用經(jīng)過充分時效穩(wěn)定以及吸振效果相對較好的床身，更高精度的磨床需要使用擁有振動衰減能力強(qiáng)和熱膨脹系數(shù)相對較低的花崗巖床身。

（2）主動測量方法用于磨削尺寸控制，控制精度為3μm或更大至1μm。伺服電機(jī)用于驅(qū)動和控制砂輪修整器，減少砂輪修整間隔，提高砂輪修整質(zhì)量；或使用形狀保持性好的金剛石砂輪和cBN砂輪，以保證批量加工形狀精度的一致性。

（3）通過鍛造成形，精加工或精密冷軋，降低磨削余量，并在各工序之間充分進(jìn)行附加的回火和冷處理，以消除磨削應(yīng)力并避免過量進(jìn)給量產(chǎn)生諸如磨削燒傷和裂紋等缺陷提高加工精度和表面質(zhì)量。

（4）注意提高滾動體，保持架等關(guān)鍵零部件的制造水平。特別是對于高精度圓柱滾子和圓錐滾子，使用全自動生產(chǎn)線。高精度滾子必須完全穩(wěn)定和老化。

（5）實(shí)現(xiàn)精密超精密加工環(huán)境條件的控制，放棄軸承生產(chǎn)的開放式廠房或一般空調(diào)廠的長期實(shí)踐。按照恒溫和恒濕，隔振以及清潔等要求嚴(yán)格建設(shè)或改造加工區(qū)域環(huán)境設(shè)施。

（6）充分發(fā)揚(yáng)精密零部件生產(chǎn)中的“掌握一繼承”的特點(diǎn)，加強(qiáng)操作人員的技能培訓(xùn)和經(jīng)驗(yàn)積累，嚴(yán)格工藝流程和工藝紀(jì)律，強(qiáng)化質(zhì)量保證體系，使“軟件“和”硬件“相匹配，使優(yōu)秀硬件表現(xiàn)更好的效能。

結(jié)語

我們國家在高端軸承領(lǐng)域出現(xiàn)的差距，除了整體技術(shù)水平相對較低之外，最主要的兩個問題就是原材料以及制造技術(shù)。在制造技術(shù)的使用中，裝備與工藝都要求有一定的突破，并且還需要使用精良設(shè)備以及先進(jìn)工藝去對高端軸承自身的高精度和保持性給予保證，從而使得其自身的高性能與穩(wěn)定性，還有長壽命與可靠性等特征質(zhì)量能夠得到保證和實(shí)現(xiàn)。國際上比較知名額軸承公司都把裝備與工藝當(dāng)成是其自身“技術(shù)寶典”之一，從另一個側(cè)面也顯示出了制造技術(shù)是企業(yè)進(jìn)行發(fā)展的核心競爭力。當(dāng)前我們國家的軸承行業(yè)正在積極的進(jìn)行轉(zhuǎn)型與升級中，因此一定要將制造技術(shù)作為重點(diǎn)的主攻方向，在高端軸承領(lǐng)域去完成重點(diǎn)的突破，希望能夠早日使得我們國家從軸承大國朝著軸承強(qiáng)國的方向發(fā)展。

（作者單位：南京軸承有限公司）