高端軸承制造的關鍵技術

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域主要有航空和航天，以及高速鐵路與精密機床還有高檔汽車等。高性能軸承其一般都涉及到了“高技術”以及“高質量”

關鍵詞；高端；軸承；關鍵；技術

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

對于中國軸承產品技術質量水平的現狀，我們可以使用質量不如人并且高端軸承其技不如人的情況進行概括。

普通軸承因為自身的技術相對成熟，并且基本上不存在進入門檻的制約，不管是大企業亦或是小企業都能夠進行生產，因此其存在的競爭主要是以價格主，所以國產軸承不管是在國內的市場上亦或是在對外出口的外銷上都構成了市場的主體。可是，即便是一些技術含量并不是很高的普通軸承，國產軸承和國外名牌產品比較起來，其在自身的精度一致性和性能穩定性以及壽命可靠性等質量水平上仍然出現了較大的差距，我們國家軸承行業在當前階段進行的轉型和升級任務里，最急需要進行的就是對產品結構進行調整。其中，重點是在高端軸承領域去對其完成戰略布局，使其能夠在短期中獲得有效的突破，在技術最高點占到了主要地位。這不僅是軸承行業自當前保持持續發展的基本需求，同時也涉及到了我們國家國民經濟以及國防事業安全上的客觀要求。高端軸承制造其自身的關鍵技術軸承是一種精密的機械產品，因此工藝自然就是軸承制造過程中的重點。

1.實施工藝的前提是裝備

例如，軸承圈制造中最關鍵的最終加工步驟磨削。所使用的設備主要是特種磨床和超精加工機床。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電液控制的半自動和自動機床。隨著技術進步的發展趨勢，數控機床主導了軸承磨床和超精加工機床。由自動生產線組成的數控磨床不僅特別適用于普通軸承的大批量連續生產，而且非常靈活，并可配合多種特殊軸承的生產。因此，數控已成為許多軸承企業加工設備技術升級的主要選擇。某些類型的軸承套圈幾何結構比較簡單，精度要求不高，采用PLC經濟型數控系統即可；某些類型的軸承套圈要求較高，例如滾道必須加工成“凸度”的對數形狀。應使用通用或高端數控系統來滿足要求。

2.制約高端軸承加工質量的瓶頸

對于高端軸承，除了原材料和熱處理存在的差距之外，精度及相關問題主要體現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（如風力渦輪機軸的圓錐滾子軸承）也很難保持質量在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，II類或III類滾子的加工質量也會出現波動。

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

3.打破瓶頸須采用的關鍵技術與措施

（1）使用高精度和穩定性以及高可靠度的機床。針對一些形狀比較復雜的軸承套圈，需要使用全功能數控系統的磨床，直接去對函數進行調用使其能夠及時的進行控制和插補；內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；使用半閉環以及閉環伺服系統去對其進行控制，并且能夠完成精確微進給和補償，進給分辨率能夠試想0.25μm或者達到0.1μm，重復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軌等運動部件；使用經過充分時效穩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和熱膨脹系數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。伺服電機用于驅動和控制砂輪修整器，減少砂輪修整間隔，提高砂輪修整質量；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行附加的回火和冷處理，以消除磨削應力并避免過量進給量產生諸如磨削燒傷和裂紋等缺陷提高加工精度和表面質量。

（4）注意提高滾動體，保持架等關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，使用全自動生產線。高精度滾子必須完全穩定和老化。

（5）實現精密超精密加工環境條件的控制，放棄軸承生產的開放式廠房或一般空調廠的長期實踐。按照恒溫和恒濕，隔振以及清潔等要求嚴格建設或改造加工區域環境設施。

（6）充分發揚精密零部件生產中的“掌握一繼承”的特點，加強操作人員的技能培訓和經驗積累，嚴格工藝流程和工藝紀律，強化質量保證體系，使“軟件“和”硬件“相匹配，使優秀硬件表現更好的效能。

結語

我們國家在高端軸承領域出現的差距，除了整體技術水平相對較低之外，最主要的兩個問題就是原材料以及制造技術。在制造技術的使用中，裝備與工藝都要求有一定的突破，并且還需要使用精良設備以及先進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定性，還有長壽命與可靠性等特征質量能夠得到保證和實現。國際上比較知名額軸承公司都把裝備與工藝當成是其自身“技術寶典”之一，從另一個側面也顯示出了制造技術是企業進行發展的核心競爭力。當前我們國家的軸承行業正在積極的進行轉型與升級中，因此一定要將制造技術作為重點的主攻方向，在高端軸承領域去完成重點的突破，希望能夠早日使得我們國家從軸承大國朝著軸承強國的方向發展。

（作者單位：南京軸承有限公司）