高端軸承制造關鍵技術研究
2019-02-27于美霞
（瓦房店冶金軸承集團有限公司）
（瓦房店冶金軸承集團有限公司）
摘 要：本文根據國內軸承制造技術的發展情況以及高端軸承制造無法實現突破的狀況進行了研究，并且探討發展高端軸承制造技術的方法。
關鍵詞：高端軸承；制造技術；軸承制造現狀
關鍵詞：高端軸承；制造技術；軸承制造現狀
高端軸承，就是具備高性能的軸承，通常都具有轉速快、荷載高、壽命周期久、可靠性高等特點，而且對于各種具有極端性質的工作環境（譬如：高溫、侵蝕）都能承受住考驗。并且被應用于眾多領域，涉及到的范圍十分寬廣，航空、航天、高鐵、汽車等也都包括在其中，這些都與高端軸承有著密不可分的聯系。
1 高端軸承的特征
高端軸承一般具備“高技術”和“高質量”兩個特點，既然是高性能軸承，首先軸承一定具備高技術，集設計、生產、材料、檢查、試驗等多種技術成果于一體。同時高性能軸承也要有高質量，要求的質量標準一定要做到滿足或超過標準，對于關鍵指標在一致性和穩定性方面的要求更高。例如：軸承的輪廓尺寸因為離散性過大會影響其互換性;而引起軸承載荷能力和振動噪聲性能波動的則是因為內部離散性過大。
2 國內軸承制造技術的瓶頸
國內的軸承制造技術隨著社會發展，其類型與規格都逐漸與實現了接軌，生產流水線也較為全面。然而，軸承產品也存在著不平衡，一些低端產品出現了生產過剩的情況，而高端產品卻又過于依賴上的企業，并且制造技術到今天也沒得到重大突破。國內軸承制造技術的現狀有兩方面，一是普通軸承存在質量不一的問題，二是高端軸承存在技術難突破的問題。正是因為普通軸承制造過程較為簡單，不存在技術難度，所以眾多企業都能進行軸承生產，國產軸承因此在國內外市場都占據了主要地位，通過價格進行激烈的競爭。然而，盡管國內普通軸承不存在高難度的技術，但在精度和穩定性上與國外先進企業生產的相比都還存在差距，經近幾年數據的統計分析，質量的合格率還達不到70%，因此軸承的質量還存在提高[1]空間。在高端軸承方面，國內的制造技術一直沒有突破，比如：國內的軸承鋼經過一步步改良，在技術上有了很大的突破，但是在純凈度、碳化物均衡性等方面與國外相比都存在差距，從而使得軸承的使用壽命期限和可靠性得不到保障。此外，國內軸承在仿真分析、毛坯凈成形等技術方面，都還未掌握屬于自己的獨家方法，在設計與制造等技術方面也較為落后。因此國內軸承制造在當前市場環境中，Z需要做好結構層面的工作。
3 高端軸承制造的門檻
在生產高性能軸承時，一是要處理好軸承在材料及熱處理上的差距問題，二是零件加工的精度上也存在問題，當批量生產軸承時，其零件精度及一致性都難得到控制。
3.1離散度大
例如：一些企業在機床主軸中運用到的角接觸球軸承，其p4軸承套圈生產精度離散度比較大，程度好一點的企業合格率通常為80%左右，組合配件的合格率通常是60%左右。所以像P4以上的高精度[2]軸承，部分軸承還很難做到。
3.2批量生產難度大
對于包含P4精度及以上的圓柱滾子軸承、圓錐滾子軸承相配套的高精度I級、0級滾子，存在批量生產難度大的問題，對于Ⅱ級、Ⅲ級滾子存在生產質量方面的問題。
3.3零件尺寸不精準
在生產零件時Z大的問題就是尺寸，時常出現磨削應力及變形過大，磨削燒傷及裂紋等問題，從而說明對于零件的尺寸掌握很難實現有效掌控。
4 制造高端軸承的技術分析
4.1借助高精度、高可靠性的機床
當制造較為復雜的軸承套圈時，需要精度更為準確時，就可以采用數控系統磨床，借助函數調用進行運算及插補把控；為了幫助軸承內外磨削精度達到標準，我們可以采用半閉環和閉環伺服系統對零件的精確微進給與補償，將分辨率達到0.25μm或者更高的0.1μm，多次定位精度達到1μm或者更高的0.5μm；當進行軸承內表面的磨削工作時，可以運用高速電主軸，磨削外表面時則運用高剛度砂輪主軸，達到高速磨削；采用高精度、耐磨性佳的導軌等配件；必要時采用有著震動衰減性能強、熱膨脹因子低等特點的更高精度的磨床。
4.2應用主動測量法
為達到零件的精度達3μm或者更高的1μm的標準，應該在尺寸磨削時采用主動測量法。同時借助伺服電動機的優點，為砂輪修整器提供動力，為砂輪的位置精度提供保證，大大提高產品質量;或采用CBN此類外形好的砂輪等，從而達到批量生產時精度一致性的目的。
4.3提高產品的精度及質量
為了提高產品精度及質量，避免進給量過多而導致磨削燒傷或者裂紋等問題的出現，應該借助鍛件毛坯凈成形、或精密冷輾擴，并且應該減少磨削加工時的剩余。
4.4提高配套設施質量
對于高精度圓柱滾子等配套設施要采用自動化的生產線，保證其穩定性、時效性等更高的要求。
4.5保證生產環境的密封性
為了保證車間具備恒溫、恒濕、潔凈等高要求的工作環境要求，就應該杜絕老舊的流動性生產車間或一般生產車間的班行軸承生產的工作環境，從而為了生產需要，應該按照要求改建或修建適合生產的環境。
4.6“軟件”與“硬件”共同提升
多多組織工作人員進行專業學習，提高專業素質，確保工作人員的作業質量與紀律，完善生產質量的把控系統建設，為了“軟件”與“硬件”共同發揮出作用，應該保證“軟件”與“硬件”共同提升。
5 結語
我國在高端軸承領域一直無法實現重大突破，除了綜合技術水平不高以外，還存在原材料與制造技術兩大問題。如果國內的軸承企業不注重制造技術，忽略了其為主要攻關方向，那么軸承企業就很難得到發展，在制造技術方面必須通過先進設備和高質量的工藝來保證高端軸承的高性能及穩定性、使用期限及可靠性等特征。只有實現高端軸承上的突破，才能促使我國軸承行業的快速發展，進而推動我國經濟的發展和國防安全的建設。
參考文獻：
[1]
1 高端軸承的特征
高端軸承一般具備“高技術”和“高質量”兩個特點，既然是高性能軸承，首先軸承一定具備高技術，集設計、生產、材料、檢查、試驗等多種技術成果于一體。同時高性能軸承也要有高質量，要求的質量標準一定要做到滿足或超過標準，對于關鍵指標在一致性和穩定性方面的要求更高。例如：軸承的輪廓尺寸因為離散性過大會影響其互換性;而引起軸承載荷能力和振動噪聲性能波動的則是因為內部離散性過大。
2 國內軸承制造技術的瓶頸
國內的軸承制造技術隨著社會發展，其類型與規格都逐漸與實現了接軌，生產流水線也較為全面。然而，軸承產品也存在著不平衡，一些低端產品出現了生產過剩的情況，而高端產品卻又過于依賴上的企業，并且制造技術到今天也沒得到重大突破。國內軸承制造技術的現狀有兩方面，一是普通軸承存在質量不一的問題，二是高端軸承存在技術難突破的問題。正是因為普通軸承制造過程較為簡單，不存在技術難度，所以眾多企業都能進行軸承生產，國產軸承因此在國內外市場都占據了主要地位，通過價格進行激烈的競爭。然而，盡管國內普通軸承不存在高難度的技術，但在精度和穩定性上與國外先進企業生產的相比都還存在差距，經近幾年數據的統計分析，質量的合格率還達不到70%，因此軸承的質量還存在提高[1]空間。在高端軸承方面，國內的制造技術一直沒有突破，比如：國內的軸承鋼經過一步步改良，在技術上有了很大的突破，但是在純凈度、碳化物均衡性等方面與國外相比都存在差距，從而使得軸承的使用壽命期限和可靠性得不到保障。此外，國內軸承在仿真分析、毛坯凈成形等技術方面，都還未掌握屬于自己的獨家方法，在設計與制造等技術方面也較為落后。因此國內軸承制造在當前市場環境中，Z需要做好結構層面的工作。
3 高端軸承制造的門檻
在生產高性能軸承時，一是要處理好軸承在材料及熱處理上的差距問題，二是零件加工的精度上也存在問題，當批量生產軸承時，其零件精度及一致性都難得到控制。
3.1離散度大
例如：一些企業在機床主軸中運用到的角接觸球軸承，其p4軸承套圈生產精度離散度比較大，程度好一點的企業合格率通常為80%左右，組合配件的合格率通常是60%左右。所以像P4以上的高精度[2]軸承，部分軸承還很難做到。
3.2批量生產難度大
對于包含P4精度及以上的圓柱滾子軸承、圓錐滾子軸承相配套的高精度I級、0級滾子，存在批量生產難度大的問題，對于Ⅱ級、Ⅲ級滾子存在生產質量方面的問題。
3.3零件尺寸不精準
在生產零件時Z大的問題就是尺寸，時常出現磨削應力及變形過大，磨削燒傷及裂紋等問題，從而說明對于零件的尺寸掌握很難實現有效掌控。
4 制造高端軸承的技術分析
4.1借助高精度、高可靠性的機床
當制造較為復雜的軸承套圈時，需要精度更為準確時，就可以采用數控系統磨床，借助函數調用進行運算及插補把控；為了幫助軸承內外磨削精度達到標準，我們可以采用半閉環和閉環伺服系統對零件的精確微進給與補償，將分辨率達到0.25μm或者更高的0.1μm，多次定位精度達到1μm或者更高的0.5μm；當進行軸承內表面的磨削工作時，可以運用高速電主軸，磨削外表面時則運用高剛度砂輪主軸，達到高速磨削；采用高精度、耐磨性佳的導軌等配件；必要時采用有著震動衰減性能強、熱膨脹因子低等特點的更高精度的磨床。
4.2應用主動測量法
為達到零件的精度達3μm或者更高的1μm的標準，應該在尺寸磨削時采用主動測量法。同時借助伺服電動機的優點，為砂輪修整器提供動力，為砂輪的位置精度提供保證，大大提高產品質量;或采用CBN此類外形好的砂輪等，從而達到批量生產時精度一致性的目的。
4.3提高產品的精度及質量
為了提高產品精度及質量，避免進給量過多而導致磨削燒傷或者裂紋等問題的出現，應該借助鍛件毛坯凈成形、或精密冷輾擴，并且應該減少磨削加工時的剩余。
4.4提高配套設施質量
對于高精度圓柱滾子等配套設施要采用自動化的生產線，保證其穩定性、時效性等更高的要求。
4.5保證生產環境的密封性
為了保證車間具備恒溫、恒濕、潔凈等高要求的工作環境要求，就應該杜絕老舊的流動性生產車間或一般生產車間的班行軸承生產的工作環境，從而為了生產需要，應該按照要求改建或修建適合生產的環境。
4.6“軟件”與“硬件”共同提升
多多組織工作人員進行專業學習，提高專業素質，確保工作人員的作業質量與紀律，完善生產質量的把控系統建設，為了“軟件”與“硬件”共同發揮出作用，應該保證“軟件”與“硬件”共同提升。
5 結語
我國在高端軸承領域一直無法實現重大突破，除了綜合技術水平不高以外，還存在原材料與制造技術兩大問題。如果國內的軸承企業不注重制造技術，忽略了其為主要攻關方向，那么軸承企業就很難得到發展，在制造技術方面必須通過先進設備和高質量的工藝來保證高端軸承的高性能及穩定性、使用期限及可靠性等特征。只有實現高端軸承上的突破，才能促使我國軸承行業的快速發展，進而推動我國經濟的發展和國防安全的建設。
參考文獻：
[1]