滾動(dòng)軸承再制造的行業(yè)現(xiàn)狀與研究進(jìn)展

陳龍

（河南科技大學(xué) 機(jī)電工程學(xué)院，河南 洛陽 471003）

1 概述

再制造[1]具有能耗低、排放少的突出優(yōu)勢，因而得到了各國的極大重視。再制造業(yè)三十余年前興起于歐美國家，其產(chǎn)業(yè)范圍非常廣泛，包括汽車、工程機(jī)械、電動(dòng)機(jī)、機(jī)床、器械、家電、辦公設(shè)備等[2]。我國的再制造行業(yè)起步于本世紀(jì)，2000年，“再制造工程技術(shù)及理論研究”被國家自然科學(xué)基金委員會(huì)列為“十五”優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域；2005年，國務(wù)院頒布的21，22號文件明確表示支持廢舊機(jī)電產(chǎn)品再制造；2009年，《中華人民共和國循環(huán)經(jīng)濟(jì)促進(jìn)法》正式生效；2010年，國家發(fā)展改革委員會(huì)與機(jī)電行業(yè)35家企業(yè)簽署承諾書，正式啟動(dòng)了機(jī)電產(chǎn)品零部件再制造試點(diǎn)工作；2011年，國家11個(gè)部委聯(lián)合發(fā)布的[2010]991號《關(guān)于推進(jìn)再制造產(chǎn)業(yè)的意見》和工信部 [2010]303號關(guān)于《再制造產(chǎn)品認(rèn)定管理暫行辦法》規(guī)范了再制造產(chǎn)品的生產(chǎn)問題[3]。

滾動(dòng)軸承再制造[4]的方法包含但又不僅限于廣義再制造的范疇。廣義再制造主要依靠電鍍或者噴涂技術(shù)在零件表面增加材料，并通過機(jī)械加工恢復(fù)零件尺寸與形狀精度；滾動(dòng)軸承再制造需要采用此類技術(shù)，如：軸承內(nèi)、外徑面在長期使用過程中可能發(fā)生磨損或精度喪失，采用上述再制造技術(shù)在內(nèi)、外圈表面涂覆材料后再進(jìn)行機(jī)械加工，恢復(fù)其裝配尺寸和精度，以實(shí)現(xiàn)軸承與機(jī)械裝備的配合。另一個(gè)方面，滾動(dòng)軸承再制造又與廣義再制造存在差異，其差異性主要表現(xiàn)在滾道的再制造上，由于工作中滾動(dòng)體與滾道的接觸副承受巨大的交變應(yīng)力，采用電鍍或噴涂類的材料增長技術(shù)再制造出的滾道難以滿足滾動(dòng)軸承的應(yīng)用需求，目前廣泛采用去除材料的方法來再制造軸承。

由于滾道再制造方法的特殊性，滾動(dòng)軸承再制造后無法回歸到原始設(shè)計(jì)壽命，只能使軸承壽命回歸到原始壽命曲線，如圖1所示。圖中計(jì)算額定壽命曲線是指軸承選型過程中依據(jù)軸承應(yīng)用工況建立的理論壽命曲線。實(shí)際應(yīng)用中，由于安裝因素、環(huán)境污染、潤滑不充分等因素影響，實(shí)際壽命往往偏離預(yù)測壽命值（應(yīng)用于重工領(lǐng)域軸承的實(shí)際壽命小于10%的計(jì)算壽命L10[5]）。軸承再制造的目的是挖掘軸承零件（主要是套圈）未被充分使用的軸承剩余壽命。

圖1 滾動(dòng)軸承再制造的壽命曲線Fig.1 Life curves of remanufacturing of rolling bearing

現(xiàn)以滾動(dòng)軸承為研究對象，分析軸承再制造的行業(yè)現(xiàn)狀、技術(shù)特征以及未來發(fā)展趨勢。

2 滾動(dòng)軸承再制造的行業(yè)現(xiàn)狀

滾動(dòng)軸承再制造的發(fā)展歷程較為曲折，但經(jīng)過近70年的發(fā)展，目前滾動(dòng)軸承再制造已進(jìn)入相對穩(wěn)定和成熟的時(shí)期，形成了較為完整的再制造分級方法與工藝流程。

2.1 發(fā)展歷程

文獻(xiàn)[4]提出其旗下品牌FAG軸承再制造起源于1954年，但目前能查到的完整軸承再制造技術(shù)資料為文獻(xiàn)[6]中軸承修復(fù)工藝總結(jié)。長沙軸承修配廠再制造對象為農(nóng)機(jī)軸承，該廠在軸承再制造實(shí)踐過程中編制了零件與成品的檢查規(guī)程[7]，并制定了相關(guān)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[6]；工藝方法上，除了常規(guī)的清洗拋光外，還包含鍍鉻工藝、滾道磨削工藝、保持架整形工藝以及裝配過程中的選配工藝等，在當(dāng)時(shí)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件下，這些工藝方法的實(shí)施與應(yīng)用是非常先進(jìn)的。由于當(dāng)時(shí)缺乏完善的理論基礎(chǔ)，其缺陷在于再制造方案的制定較為隨意[6]，但由于修復(fù)對象為可靠性要求不高的農(nóng)機(jī)軸承，因而其方案能夠滿足應(yīng)用需求。

最早的滾動(dòng)軸承再制造系統(tǒng)性文件為美國陸軍航空系統(tǒng)司令部發(fā)布的《軸承磨削修復(fù)報(bào)告》（USAAVSCOM－TR－76－27）[8]，并且指出當(dāng)時(shí)美國軍方使用拋光方法來再制造軸承已經(jīng)有20年歷史。1974年9月，文獻(xiàn)[9]引起了美國陸軍航空系統(tǒng)司令部（USAAVSCOM）的重視，與美國國家航空和宇宙航行局（NASA）聯(lián)合開展了近兩年的專門研究。1976年5月20日～21日，文獻(xiàn)[10－13]分別從制造、性能評估、檢測、應(yīng)用與經(jīng)濟(jì)性5個(gè)方面做出了獨(dú)立報(bào)告。美國陸軍航空系統(tǒng)司令部匯總了這些報(bào)告并發(fā)布了USAAVSCOM－TR－76－27，標(biāo)志著滾動(dòng)軸承再制造成為系統(tǒng)性工程。1976年，軸承再制造的第1份正式報(bào)告[14]發(fā)布，成為NASA在軸承再制造研究方面的起點(diǎn)；1977年，軸承經(jīng)再制造后的壽命分析報(bào)告[15]發(fā)布；1987年，去除滾道表面金屬層對于疲勞壽命影響的分析報(bào)告[16]發(fā)布；此后，NASA的軸承再制造項(xiàng)目發(fā)生停滯，中斷時(shí)間接近20年。

雖然軸承再制造的基礎(chǔ)研究停滯，但產(chǎn)業(yè)發(fā)展并未停止，發(fā)展較快的再制造項(xiàng)目主要集中在航空或鐵路等高價(jià)值產(chǎn)品領(lǐng)域，工業(yè)軸承再制造也在這一時(shí)期進(jìn)入各大軸承制造廠的視野。航空軸承方面，Timken公司成立了Bearing Inspection Inc（BII），為航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承的檢測與再制造提供服務(wù)[17]；Schaeffler在澳大利亞專設(shè)了航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承再制造中心[18]；SKF將4個(gè)相互依存的維修中心組織起來專門提供航空發(fā)動(dòng)機(jī)軸承的檢查、維修和大修軸承服務(wù)[19]。鐵路軸承方面，各大知名品牌的軸承制造商均有自己的專業(yè)再制造工廠，如中國大陸的北京南口斯凱孚鐵路軸承有限公司，舍弗勒（寧夏）有限公司，洛陽LYC軸承有限公司鐵路軸承事業(yè)部等。用于重載行業(yè)的各種類型的滾動(dòng)軸承，由于其本身價(jià)值較高，國內(nèi)外眾多軸承制造商在這一時(shí)期紛紛開展大型及特大型軸承的再制造服務(wù)，也正由于各軸承制造商均具備軸承再制造的生產(chǎn)能力，業(yè)務(wù)分散程度大，因而沒有萌生規(guī)模化的專業(yè)軸承再制造工廠，也沒有形成相關(guān)的技術(shù)體系文件。1991年，文獻(xiàn)[20]針對金屬軋制工廠中軸承工作環(huán)境惡劣容易造成軸承早期異常失效的實(shí)際情況，提出了大型軸承再制造的價(jià)值和意義，并從應(yīng)用角度首次提出了較為詳細(xì)的軸承再制造方案。

進(jìn)入21世紀(jì)后，二氧化碳大量排放造成的生態(tài)惡化問題受到越來越多的關(guān)注。大型軸承制造過程中使用材料多、能耗高、碳排放量大，滾動(dòng)軸承再制造的理論研究與產(chǎn)業(yè)規(guī)模快速發(fā)展。理論研究方面，NASA再度開展中斷了近20年的研究，并陸續(xù)發(fā)布了多項(xiàng)針對滾動(dòng)軸承再制造的研究報(bào)告，其中文獻(xiàn)[21]給出了明確的軸承再制造分級方式以及再制造流程，并規(guī)定了再制造軸承的可靠性問題；文獻(xiàn)[22]提出了飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)軸承的再制造技術(shù)規(guī)范；文獻(xiàn)[23]回顧了軸承鋼的發(fā)展歷史與前景，提出了滾動(dòng)軸承再制造行業(yè)需考慮到軸承的原始材質(zhì)；文獻(xiàn)[24]再度總結(jié)了再制造軸承的壽命計(jì)算問題。眾多學(xué)者也開始關(guān)注軸承再制造的技術(shù)問題。文獻(xiàn)[25]采用試驗(yàn)與理論分析結(jié)合的方法分析了采用拋光再制造軸承的滾動(dòng)接觸疲勞問題；文獻(xiàn)[26]基于大型向心軸承滾動(dòng)體的再制造，提出了新設(shè)計(jì)條件下的5級再制造方法；文獻(xiàn)[27]研究了通過軸承再制造以延長壽命并提升性能的問題；文獻(xiàn)[28]針對調(diào)心滾子軸承分析了再制造過程與疲勞壽命的關(guān)系。產(chǎn)業(yè)規(guī)模上，各知名品牌的軸承制造廠均成立了專業(yè)化的再制造工廠，其中 SKF[29]，Schaeffler[4]和 Timken[30]在全球的專業(yè)再制造工廠數(shù)量分別達(dá)到9，7，6間，這一時(shí)期增加的再制造工廠主要對象為工業(yè)軸承。正由于這一時(shí)期再制造行業(yè)的快速發(fā)展，越來越多的重工企業(yè)也開始關(guān)注軸承再制造的價(jià)值，并對再制造軸承的可靠性進(jìn)行了實(shí)踐檢驗(yàn)。

2.2 軸承再制造分級方法

滾動(dòng)軸承再制造的對象是已經(jīng)使用過（或長時(shí)間存放未使用）的軸承，由于使用周期數(shù)量、應(yīng)用工況差異，其狀態(tài)差別較大，制造工廠開展軸承再制造時(shí)需先將其分級。文獻(xiàn)[8]提及了不同狀態(tài)區(qū)分，但由于其關(guān)注的對象是航空軸承，因而其分級方式較為簡單。

專業(yè)軸承再制造廠積累了大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，形成了較為詳盡的軸承再制造分級方式，3個(gè)品牌軸承制造廠的再制造分級形式和內(nèi)容見表1。

表1 軸承制造廠軸承再制造分級形式和內(nèi)容Tab.1 Classification forms and contents of bearing remanufacturing for manufacturers

表1中，SKF將再制造分為5個(gè)等級[29]。其中Class 0指檢測舊軸承或長時(shí)間庫存的軸承，以確認(rèn)其是否滿足圖紙要求的再制造等級；Class Ⅰ指對存在輕微缺陷的軸承進(jìn)行局部拋光或磨削以恢復(fù)軸承性能的再制造等級；Class Ⅱ指更換滾動(dòng)體、保持架，磨削軸承內(nèi)、外徑或端面以保證裝配需求，拋光滾道并且金屬去除量小于13μm的再制造等級；Class Ⅲ指滾道磨削去除量達(dá)到75μm（軸承外徑小于400 mm）或300μm（軸承外徑大于400 mm），并更換加大尺寸滾動(dòng)體以保證游隙的再制造等級；Class Ⅳ指以上再制造方案不能滿足需求，需更換一個(gè)套圈的再制造等級。

Schaeffler FAG將再制造分為4個(gè)等級[4]。其中Level Ⅰ指軸承的清洗、拆解與零件檢測；Level Ⅱ指對于零件表面存在的輕微缺陷拋光處理，該等級不更換任何零件；Level Ⅲ指滾道存在明顯缺陷，對其進(jìn)行磨削并更換滾動(dòng)體；Level Ⅳ指套圈存在裂紋或深度疲勞缺陷時(shí)，需更換套圈、滾動(dòng)體、保持架等零件。

Timken將再制造分為3個(gè)等級[30]。其中Type Ⅰ為軸承的清洗、拆解與零件檢測；Type Ⅱ?yàn)榱慵砻娲嬖诘妮p微缺陷拋光處理；Type Ⅲ為滾道磨削，滾動(dòng)體更換。

NASA將軸承再制造分為4個(gè)等級[21]。其中Level Ⅰ指軸承的清洗、拆解、零件檢測并與原零件圖對比；Level Ⅱ指對于套圈表面存在的輕微缺陷拋光處理，更換滾動(dòng)體；Level Ⅲ指滾道磨削并更換加大尺寸滾動(dòng)體；Level Ⅳ指更換套圈、滾動(dòng)體、保持架等零件。

對比3家公司及NASA的再制造分級方法可知，雖然表面看起來差異較大，但實(shí)際上存在一致性。其中，SKF的Class 0＋Class Ⅰ與FAG的Level Ⅰ，Timken的 Type Ⅰ包含內(nèi)容一致；Class Ⅱ，Level Ⅱ，Type Ⅱ均為軸承各表面的拋光；Class Ⅲ，Level Ⅲ，Type Ⅲ均為磨削滾道并更換加大尺寸滾動(dòng)體；Class Ⅳ和 Level Ⅳ均為更換套圈的再制造方法，但Schaeffler FAG明確指出Level Ⅳ的再制造成本與新軸承接近，僅對特殊領(lǐng)域的軸承才開展此等級的再制造[4]。NASA的再制造分級方法與 Schaeffler FAG接近，區(qū)別僅在于NASA的Level Ⅱ要求更換滾動(dòng)體。

雖然目前國內(nèi)很多軸承制造廠開展了軸承再制造業(yè)務(wù)，但未見專門分級方法的技術(shù)資料。這與國內(nèi)軸承行業(yè)的再制造產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀有關(guān)，國內(nèi)軸承再制造產(chǎn)業(yè)分散，缺少專門的再制造工廠，開展的技術(shù)研究仍集中在工藝方面[32－35]。

2.3 軸承再制造工藝流程

由于再制造對象狀態(tài)的差異，軸承再制造的工藝流程與其分級方法緊密相關(guān)，其工藝流程及其與再制造分級的關(guān)聯(lián)性如圖2所示。

圖2 軸承再制造工藝流程圖Fig.2 Process flow diagram of bearing remanufacturing

待再制造軸承入庫后，首先清洗軸承，若軸承裝配指標(biāo)中有游隙值要求，應(yīng)測量待再制造軸承的游隙值；對于向心軸承，上一使用周期的承載區(qū)對于軸承再制造效果的影響至關(guān)重要（圖1），因此應(yīng)標(biāo)記其承載區(qū)；隨后，將軸承拆套，采用目檢方式觀測滾道與滾動(dòng)體表面狀態(tài)；采用無損檢測方法檢測材料內(nèi)部狀態(tài)；檢測各零件的尺寸、形狀與位置參數(shù)，并出具原始檢測報(bào)告；若軸承無顯著缺陷，采用手工方法去除細(xì)小缺陷，退磁后裝配，測量旋轉(zhuǎn)精度，對于密封軸承需重新注脂，包裝入庫。

以上為Level Ⅰ再制造工藝流程，若以上工藝不能滿足技術(shù)要求，則需采用Level Ⅱ工藝。Level Ⅱ再制造包含Level Ⅰ的前期所有檢測環(huán)節(jié)，對于游隙或某些尺寸不合格的軸承產(chǎn)品，舊零件互配以保證裝配要求（互配過程需要考慮軸承的內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一致性）；采用互配法有可能造成軸承回轉(zhuǎn)節(jié)圓直徑少量變動(dòng)，需關(guān)注保持架兜孔間隙量，工藝流程上需處理保持架；將無明顯缺陷的滾道拋光后重新裝配。

對于滾道存在明顯缺陷的軸承，Level Ⅱ不能滿足軸承再制造技術(shù)指標(biāo)，需進(jìn)行滾道磨削，并更換加大尺寸的滾動(dòng)體以保證游隙，滾道磨削量一般不超過300μm，并要求內(nèi)、外滾道金屬去除量均勻以保證節(jié)圓直徑不變，同時(shí)要考慮到保持架兜孔間隙量滿足回轉(zhuǎn)要求；這一過程中也涉及到零件選配問題，即Level Ⅲ工藝流程。

按照最大磨削量，若仍不能去除滾道缺陷，則需更換一個(gè)套圈，更換加大尺寸滾動(dòng)體（若滾動(dòng)體無顯著缺陷且保持架兜孔間隙滿足要求，也可采用滾動(dòng)體磨削的方案），即Level Ⅳ工藝流程。如果2個(gè)套圈的滾道上均存在無法去除的缺陷，則該軸承報(bào)廢。

3 滾動(dòng)軸承再制造技術(shù)的理論與實(shí)踐

作為精度要求高的機(jī)械基礎(chǔ)件，滾動(dòng)軸承應(yīng)用過程伴隨著壽命和精度的衰減，使?jié)L動(dòng)軸承再制造成為一個(gè)復(fù)雜的技術(shù)問題，其難度主要體現(xiàn)在壽命計(jì)算理論和工藝復(fù)雜性2個(gè)方面。

3.1 再制造軸承的剩余壽命計(jì)算理論[14，19]

滾動(dòng)接觸疲勞表現(xiàn)為金屬微粒從滾道或滾動(dòng)體表面脫落，對于制造潤滑良好、充分的軸承，剝落起始于表面下的裂紋，然后擴(kuò)展至表面，最終在承載區(qū)域的表面形成麻點(diǎn)或者剝落。深溝球軸承在外載荷P作用下，軸承承載區(qū)與接觸輪廓示意圖如圖3所示。外圈靜止，內(nèi)圈以角速度ωi旋轉(zhuǎn)。圖中：Gr為軸承的徑向游隙；xi，xo為由于交變載荷作用造成的外圈溝道硬化層的深度。

圖3 深溝球軸承的承載區(qū)域Fig.3 Loaded region of deep groove ball bearing

文獻(xiàn)[36]認(rèn)為正交剪應(yīng)力τ0是疲勞裂紋產(chǎn)生的根源，并提出了軸承的疲勞壽命計(jì)算公式；文獻(xiàn)[37]采用最大剪應(yīng)力τ45代替正交剪應(yīng)力τ0，修正了Lundberg的壽命計(jì)算公式，即

式中：S為幸存概率；c為應(yīng)力壽命指數(shù)；e為Weibull分布的斜率；N為以應(yīng)力循環(huán)次數(shù)計(jì)數(shù)的軸承壽命；V為承受應(yīng)力的體積。

由（1）式可得軸承壽命為

式中：A為材料壽命因子。

滾動(dòng)軸承的額定壽命是指一批軸承在規(guī)定載荷下運(yùn)轉(zhuǎn)，90%的軸承沒有發(fā)生失效，而10%的軸承發(fā)生失效的估計(jì)壽命，即L10。但在苛刻工作條件下，絕大部分軸承在達(dá)到L10之前均已被替換，這意味著很多軸承較多的剩余壽命被浪費(fèi)，滾動(dòng)軸承再制造的理論基礎(chǔ)在于挖掘這部分剩余壽命的價(jià)值。依據(jù)前文軸承再制造分級方法，不同級別的再制造工藝方法存在差異，因而其剩余壽命計(jì)算方法也存在差別。

對于Level Ⅰ再制造工藝流程，軸承滾道未經(jīng)機(jī)械加工，因而其剩余壽命計(jì)算可根據(jù)滾動(dòng)軸承壽命計(jì)算理論繼續(xù)計(jì)算。一批軸承運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間達(dá)到L10后，按照額定壽命的定義，該批軸承有10%發(fā)生失效，將90%未失效軸承采用Level Ⅰ再制造，仍依據(jù)額定軸承壽命的定義，此批90%再制造軸承的10%發(fā)生失效，即為再制造后的L10。即到此時(shí)原始軸承數(shù)量的10%＋90%×10%＝19%發(fā)生失效，則剩余壽命的計(jì)算轉(zhuǎn)換成幸存概率變量問題，即

式中：F為失效概率。

壽命計(jì)算過程中分別計(jì)算L10和L19，二者差值與L10的比值為再制造后軸承的壽命修正系數(shù)，即

再制造后軸承的壽命為

式中：LFI為壽命修正系數(shù)。

（1）～（5）式計(jì)算的是可靠度為90%時(shí)的再制造軸承的壽命，不同應(yīng)用條件下可靠度需求存在差異，Zaretsky計(jì)算了不同可靠度下軸承Level Ⅰ再制造后的壽命修正系數(shù)，見表2。

表2 軸承壽命系數(shù)Tab.2 Life factors of bearing

對于Level Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ再制造的滾道，由于其表面存在金屬去除量，去除滾道表層金屬后，其剩余壽命比Level Ⅰ再制造后軸承的長。滾道經(jīng)再制造后最大剪應(yīng)力位置變化曲線如圖4所示。圖中：對τ45做了歸一化處理；x為拋光（或磨削）去除的材料深度；下標(biāo)1，2為2次材料去除過程。將x1和x2歸一化處理后去除材料的分?jǐn)?shù)百分比。由圖4可知，經(jīng)拋光（或磨削）后造成的滾道尺寸變化改變了應(yīng)力分布狀態(tài)。

圖4 滾道經(jīng)再制造后最大剪應(yīng)力位置變化曲線Fig.4 Variation curves of maximum shear stress position of raceway after remanufacturing

假定被硬化的材料僅為滾道表面到最大剪應(yīng)力的位置，此時(shí) Z／Z45＝1，則深度超過Z45部分的材料可以理解為未發(fā)生硬化。假設(shè)去除材料的深度為x，則滾道下未經(jīng)硬化的新材料體積為

式中：（6a）式為點(diǎn)接觸類型軸承；（6b）式為線接觸類型軸承；a為接觸橢圓的長半軸；lL為接觸區(qū)的當(dāng)量寬度；lt為滾道接觸區(qū)長度。

除了（6）式包含的材料體積外，滾道下還包含上一應(yīng)用周期硬化后的材料，材料硬化后將減少軸承的壽命，其體積為

由（1）式可分別計(jì)算再制造后軸承滾道下包含的2種特征（硬化后／未經(jīng)硬化）的材料壽命，即

式中：Lx為未經(jīng)硬化材料的壽命；L1－x為已硬化材料的壽命。

對于滾道下層2種特征的金屬材料，可按照乘積定律將其壽命進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理[21]

（9）式計(jì)算了1條Level Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ再制造滾道的剩余壽命，另一條滾道的壽命計(jì)算可以采用相同方法，獲取2條滾道的剩余壽命后仍采用乘積定律將其進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理以求取整套軸承的剩余壽命[38]。

需要指出的是，對于向心軸承，由于游隙影響，滾道上被強(qiáng)化的材料僅位于承載區(qū)，因而若再制造后更換承載區(qū)，則其壽命衰減程度與整個(gè)圓周承載的軸承存在差別，再制造后的壽命曲線如圖1所示。

3.2 實(shí)踐問題

除剩余壽命計(jì)算的理論問題外，再制造時(shí)軸承狀態(tài)的多樣性還造成諸多實(shí)際問題，目前主要集中在已使用時(shí)間統(tǒng)計(jì)、工序間技術(shù)條件以及整形工藝3個(gè)方面。

3.2.1 已使用時(shí)間的統(tǒng)計(jì)

剩余壽命的理論計(jì)算過程中的重要參數(shù)是軸承再制造時(shí)已使用時(shí)間，但對于非連續(xù)工作的軸承，主機(jī)廠難以提供可靠的數(shù)據(jù)，對于確定該軸承是否能夠進(jìn)行再制造以及其剩余壽命的計(jì)算是棘手的實(shí)際問題。

3.2.2 工序間技術(shù)條件的制定

滾動(dòng)軸承應(yīng)用造成零件精度降低，為恢復(fù)零件的尺寸、形狀和位置精度，再制造工藝過程中會(huì)衍生出很多新問題（如套圈橢圓度大且內(nèi)外徑尺寸余量不足，滾道磨削后將破壞套圈壁厚差）。對于這類再制造工藝環(huán)節(jié)中的技術(shù)問題，目前尚無統(tǒng)一的工序間技術(shù)條件規(guī)范，再制造工廠使用的內(nèi)部工序間技術(shù)條件僅依賴于應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。

3.2.3 整形工藝的制定

工業(yè)軸承尺寸相對較大，使用過程中極易造成套圈的圓度超差，為保證再制造后套圈的圓度，經(jīng)常需要在磨削套圈前進(jìn)行整形工藝。不同原材料和熱處理方式對整形效果都存在較大影響，目前整形工藝的技術(shù)規(guī)范也不明確。

4 展望

隨著滾動(dòng)軸承設(shè)計(jì)方法的進(jìn)展以及新型材料增長技術(shù)的出現(xiàn)，滾動(dòng)軸承的再制造技術(shù)將迎來新的變革，同時(shí)，隨著再制造行業(yè)的整體推進(jìn)，越來越多的用戶認(rèn)可滾動(dòng)軸承再制造的價(jià)值，也將帶來軸承再制造業(yè)的又一次興盛。

4.1 適合于再制造的軸承結(jié)構(gòu)

滾動(dòng)軸承（尤其是重載條件下的工業(yè)軸承）的滾道疲勞問題是其應(yīng)用實(shí)踐環(huán)節(jié)中難以避免的問題，也是造成軸承再制造與一般再制造差別大的根源問題。對于重大型軸承，需承受交變周期應(yīng)力的材料只占整套軸承材料很少一部分，若滾道與軸承整體分離，則為軸承再制造提供極大方便性。

目前已有工業(yè)軸承開始采用獨(dú)立滾道，以轉(zhuǎn)盤軸承為例說明這種設(shè)計(jì)方案。盾構(gòu)機(jī)上采用的一種新型三排滾子主軸承（圖5a），軸承殼體采用調(diào)質(zhì)后的42CrMo[39]，僅滾道部分采用滲碳軸承鋼G20Cr2Ni4[40]，材質(zhì)選擇綜合考慮了制造成本與應(yīng)用效果的平衡。滾道一面達(dá)到疲勞壽命后，翻面后測量回轉(zhuǎn)精度，若能滿足使用要求，則直接反面使用；若不滿足使用要求，則可通過再制造修磨原滾道面作為定位面，將原定位面作為滾道；當(dāng)滾道兩面均已發(fā)生疲勞，可采用更換滾道的再制造方案。一種交叉滾子鋼絲滾道軸承結(jié)構(gòu)如圖5b所示。鋼絲滾道軸承結(jié)構(gòu)形式涵蓋現(xiàn)有的所有軸承結(jié)構(gòu)形式，廣泛應(yīng)用于軍工設(shè)備、醫(yī)療器械、紡織、太陽能、機(jī)器人等眾多行業(yè)[41]。殼體材料采用目前使用較多的硬鋁合金 AlZnMgCu1.5[42]，滾道材料使用彈簧鋼60Si2MnA[43]。此類軸承的顯著優(yōu)點(diǎn)在于快速更換的方便性，其本質(zhì)即為軸承再制造。

圖5 適合再制造的滾動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)Fig.5 Structures of rolling bearings suitable for remanufacturing

4.2 新型再制造方法的應(yīng)用

由于交變應(yīng)力作用，一般滾動(dòng)軸承的滾道、轉(zhuǎn)盤軸承齒輪的嚙合位置不適于采用材料增長的方法進(jìn)行再制造，但實(shí)際再制造中也有部分軸承的接觸位置采用材料增長方法，如鋼包回轉(zhuǎn)臺中使用的轉(zhuǎn)盤軸承的齒輪，滲碳鋼制造的滾動(dòng)軸承的非承載區(qū)等。另外，隨著材料增長技術(shù)的快速發(fā)展，基于該技術(shù)的滾道再制造的研究也陸續(xù)開始。

4.3 滾動(dòng)軸承的批量再制造

滾動(dòng)軸承再制造的一個(gè)重要環(huán)節(jié)為零件互配，而實(shí)現(xiàn)零件互配的前提和基礎(chǔ)是待再制造同型號軸承的批量較大。盡管近年來已有部分重工企業(yè)開始關(guān)注軸承再制造的價(jià)值，但實(shí)踐中歸集同一型號形成批量仍存在較大困難，期待未來能有更多用戶關(guān)注并認(rèn)可滾動(dòng)軸承再制造的價(jià)值以形成批量，這將大大提高再制造的成品率，并顯著降低再制造成本。