1、概述
軸承行業(yè)“十五”發(fā)展規(guī)劃綱要確定了中國軸承行業(yè)總體發(fā)展目標，所確定的技術(shù)攻關(guān)任務(wù)主要有兩個，一是提高軸承壽命與可靠性，二是滾子軸承減振降噪。對于滾動體，“十五”攻關(guān)的重點是圍繞軸承攻關(guān)的兩大任務(wù)，認真分析我國滾動體的制造水平和質(zhì)量水平，針對影響軸承壽命振動噪聲的主要因素，解決滾動體關(guān)鍵制造技術(shù)，與軸承制造廠緊密配合，全面提升滾動體的質(zhì)量，實現(xiàn)滾子軸承減振降噪，提高軸承的壽命和可靠性。
在對滾動體產(chǎn)品水平、質(zhì)量水平、裝備水平和檢測儀器水平與檢測方法，以及磨
料磨具、工裝和磨削液等方面的情況調(diào)研的基礎(chǔ)上，針對滾動體專業(yè)制造水平和存在的問題，提出滾動體需進行的技術(shù)攻關(guān)和采取的措施。
2、提高滾動體的壽命和可靠性
2.1 國內(nèi)外滾動體壽命的現(xiàn)狀
滾動體對軸承壽命的影響在理論上僅次于內(nèi)圈排第2位，在國家軸承質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心近三年監(jiān)督抽查壽命試驗中，
滾動體破壞占軸承失效套數(shù)的比例分別為：2000年為80％，2001年為36％，2002年為31％，雖然在逐步減低，但比例仍相當高，而國外名牌產(chǎn)品因滾動體破壞而失效的比例卻較低，甚至在有些試驗中為零。
2002年底國家軸承質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心，對國內(nèi)外幾個型號的軸承進行的壽命對比試驗結(jié)果為：深溝球軸承6208、6304、6307、6311壽命試驗情況為，四個型號九組軸承中，有一個型號好于國外（SKF、NSK）樣品，三個型號壽命低于國外樣品；國內(nèi)6208、6304、6307可靠度Re小于90％，在所試驗的77套國內(nèi)軸承中，鋼球失效的軸承8套，在試驗的73套國外軸承中，鋼球未發(fā)生失效。同時所試驗的摩托車用63/28軸承共試驗九組，K從1～25，有4組K＞12，Re＞90％。所試驗的圓錐滾子軸承K為1.33～3.65，可靠度Re為90～99.99％�？梢钥闯鰢鴥�(nèi)滾動體壽命和可靠性與國外仍有差距，但同時，經(jīng)過滾動體行業(yè)的不斷努力，也具有了一定質(zhì)量水平。
2.2 影響滾動體壽命的主要因素
從導(dǎo)致滾動體破壞的原因分析，主要是：
（1）原材料鋼材的成分、夾雜和組織疏松及質(zhì)量；
（2）滾動體硬度；
（3）滾動體金相顯微組織；
（4）滾動體表面形貌和質(zhì)量；
（5）滾動體表面應(yīng)力狀態(tài)；
（6）滾動體表面浸潤性及潤滑膜；
（7）滾動體表面磨削燒傷和軟點；
（8）滾動體精度等級；
（9）滾子凸型、凸度值達不到設(shè)計要求；
（10）滾子分組差。
2.3 提高滾動體壽命的對策
針對影響滾動體壽命的因素，組織滾動體專業(yè)生產(chǎn)企業(yè)、科研院所、大專院校和相關(guān)企業(yè)，在實施滾動體行業(yè)“十五”科技發(fā)展規(guī)劃的基礎(chǔ)上，提高滾動體原材料鋼材的質(zhì)量，采用先進的滾動體熱處理工藝，控制滾動體硬度、金相顯微組織等熱加工質(zhì)量，開發(fā)高效滾動體表面強化機，探討強化機理和方法，繼續(xù)深入推廣滾動體表面強化工藝，優(yōu)化和完善滾動體加工工藝，加強滾動體表面形貌和研磨切削機理的分析研究，加強滾動體表面應(yīng)力分析及相關(guān)研究。
重點進行以下與滾動體壽命密切相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)的聯(lián)合攻關(guān)：
（1） 提高滾動體原材料鋼材質(zhì)量及相關(guān)技術(shù)研究
（2） 滾動體熱處理工藝優(yōu)化與質(zhì)量控制研究
（3） 高效滾動體表面強化機的開發(fā)
（4） 滾動體表面強化工藝的優(yōu)化與推廣
（5） 樹脂砂輪磨研鋼球工藝的優(yōu)化與推廣
（6） 滾動體表面形貌對軸承壽命性能影響的研究
（7） 滾動體表面應(yīng)力分析與研究
（8） 滾動體表面浸潤性與潤滑膜形成機理研究
（9） 滾動體表面缺陷控制理論和缺陷控制方法的研究
（10） 滾動體壽命試驗方法的探討與研究
（11）滾子凸度定量加工工藝研究
3、提高滾子公差等級，降低滾子振動
球軸承的減振降噪，經(jīng)過軸承行業(yè)“九五”技術(shù)攻關(guān)，取得了明顯效果。滾子軸承的減振降噪，首先在電機行業(yè)，繼而在汽車等行業(yè)要求越來越嚴格，也越來越迫切。但與球軸承相比，滾子軸承的減振降噪工作一直比較薄弱，質(zhì)量水平一直在低水平徘徊，與國外名牌產(chǎn)品差距較大，在2000年以來國家軸承質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心完成的圓錐滾子軸承振動檢測試驗中，2000年共抽查20個型號，振動合格率55％，2001年共抽查20個型號，振動合格率70％，2002年共抽查14個型號，振動合格率64％，但振動加速度和振動速度在Z、Z1組、V組，與國外SKF產(chǎn)品相比，振動加速度差一級，振動速度差二級。滾子精度國內(nèi)普遍在Ⅲ級水平，部分Ⅱ級，國外滾子公差等級在0級、Ⅰ級，國內(nèi)滾子精度與國外至少差二級，在滾子制造技術(shù)，保證工藝穩(wěn)定性、提高滾子精度等方面仍需作大量的工作。
3.1 國內(nèi)滾子制造存在的主要問題及與國外先進水平的差距
3.1.1 滾子產(chǎn)品設(shè)計和工藝編制
我國在滾子設(shè)計、工裝設(shè)計、工藝編制和檢測規(guī)程等方面，受線性思維模式的束縛，在設(shè)計思想和設(shè)計理念上存在差距，缺乏創(chuàng)新求變的意識、認真細致的研究和系統(tǒng)的綜合分析，滾子產(chǎn)品的設(shè)計基本停留在50～60年代水平，同時設(shè)備、工裝、原材料、管理水平、工序質(zhì)量控制能力和傳統(tǒng)習慣的制約導(dǎo)致滾子生產(chǎn)工藝路線長，加工留量大，加工遍數(shù)多，輔助工序多，上下料次數(shù)多。許多企業(yè)設(shè)計標準、磨削規(guī)范多年不變，工裝工具多年沒有改進。造成產(chǎn)品設(shè)計相對落后，原材料浪費，生產(chǎn)成本增加，工藝合理性差。
3.1.2 滾子制造裝備
國內(nèi)滾子滾針的裝備與工藝水平是軸承行業(yè)最落后的，基本上是50～60年代水平，直徑φ24mm以下的圓柱、圓錐和調(diào)心滾子的毛坯成型基本上仍采用普通的Z31-25、Z31-13冷鐓機，采用盤料或直條料，由于是開式切料，切料變形大，一次成型形位公差和尺寸大，外觀質(zhì)量差，也有廠家采用普通壓力機成型和采用單軸或多軸自動車床車削成型。而國外使用高速雙擊冷鐓機，封閉切料，原材料為盤料或棒料，國內(nèi)盤料直徑在φ10mm以下，國外在φ21mm以下。
圓錐滾子外徑磨削加工工藝裝備國內(nèi)普遍采用M1080和XF004圓錐滾子專用磨床。磨床參數(shù)與國外設(shè)備的對比如表1所示。
國外圓錐滾子外徑采用高速高精度全自動磨床，如德國MODLER公司生產(chǎn)的粗磨外徑的MT85/VS和精磨外徑的MT85/LS磨床。
表1 國內(nèi)外圓錐滾子磨床技術(shù)參數(shù)對比
|
設(shè)備型號
|
M1080 XF004 |
MT85/VS |
MT85/LS |
|
生產(chǎn)效率/pcs.min-1 |
40～150 |
50～300 |
50～200 |
|
圓度誤差/μm |
1.5 |
3 |
0.75 |
|
批直徑變動量/μm |
4 |
6 |
2 |
|
表面粗糙度/μm |
0.25～1 |
0.15 |
0.06 |
|
圓錐角變動量/μm |
±2 |
±2 |
±1 |
圓柱滾子外徑磨加工設(shè)備提高較大，國產(chǎn)MGT10100、MGT1050無心磨床基本滿足圓柱滾子生產(chǎn)要求，但圓柱滾子終磨端面磨加工設(shè)備和精研加工設(shè)備無法滿足要求，尤其在端面圓跳動、表面粗糙度難以達到Ⅰ級滾子標準。
調(diào)心滾子外徑磨加工設(shè)備，新鄉(xiāng)日升公司和無錫機床廠生產(chǎn)的3M4020、3M6825、3M6850外徑磨床，加工幾何精度和尺寸精度與國外設(shè)備接近，但支承方式不同，國內(nèi)為固定支承，國外為浮動支承。
在滾子外徑超精加工方面，需進一步完善和優(yōu)化超精導(dǎo)輥的設(shè)計及對數(shù)曲線超精導(dǎo)輥磨床的開發(fā)。目前洛軸所、瓦軸、洛軸已作了大量工作，但仍需完善。
急需提高國內(nèi)的裝備水平。
3.1.3 檢測儀器和檢測方法
目前國內(nèi)檢測儀器相對落后，質(zhì)量管理理念和方法還很原始，在質(zhì)量管理、質(zhì)量檢驗、質(zhì)量控制上，主要依靠事后把關(guān)檢驗，大部分專職檢驗人員采取傳統(tǒng)的檢驗手段和方法進行質(zhì)量把關(guān)，合格品是檢驗出來的，而不是控制出來的。檢測儀器和檢測技術(shù)不具備信息化條件，造成生產(chǎn)過程中質(zhì)量信息反饋滯后，質(zhì)量信息不真實甚至丟失，無法實現(xiàn)質(zhì)量的預(yù)防控制。
3.2 影響滾子振動與噪聲的主要因素
（1） 滾子表面粗糙度
（2） 滾子表面波紋度
（3） 滾子圓度
（4） 滾子批直徑變動量
（5） 滾子表面形貌特征
（6） 圓錐滾子球基面擺差
3.3 滾子軸承減振降噪的對策
我國滾子在質(zhì)量水平、工藝水平、裝備水平和檢測手段等方面與國外先進水平相比，仍有很大差距，隨著對滾子軸承高精度、長壽命、低噪聲和高可靠性要求的越來越高，需要根據(jù)目前國內(nèi)滾子的質(zhì)量水平，逐項與國際先進水平對比，制訂相關(guān)對策，就關(guān)鍵技術(shù)組織聯(lián)合攻關(guān)，加大創(chuàng)新力度，加快專業(yè)化組織結(jié)構(gòu)調(diào)整，盡快培育一批具有一定規(guī)模的專業(yè)化滾子生產(chǎn)骨干企業(yè)，進行技術(shù)結(jié)構(gòu)調(diào)整，促進技術(shù)進步，加大技術(shù)創(chuàng)新和投入力度，開展?jié)L子專業(yè)生產(chǎn)企業(yè)、科研院所、大專院校進行以及裝備、檢測儀器、原材料、磨料磨具、工裝等相關(guān)企業(yè)的科技攻關(guān)合作，推廣新工藝、新技術(shù)、新裝備、先進的管理方法，完善和推廣滾子聯(lián)線加工工藝、對數(shù)曲線工藝，弧端面工藝、光飾工藝、噴丸加工工藝、可控氣氛熱處理工藝、表面強化工藝等，開發(fā)高效精密滾子加工裝備，使裝備水平接近國外水平，力爭通過“十五”技術(shù)攻關(guān)達到以下目標：
（1） 滾子公差等級：精密滾子達到Ⅰ級，穩(wěn)定批量達到Ⅱ級。
（2） 進行滾子標準化工作，包括設(shè)計標準化、工藝標準化、工裝標準化。
（3） 滾子專業(yè)化生產(chǎn)滾子覆蓋率達到50％，凸度化率70％，外徑超精普及率50％，球基面無磁磨削普及率60％，圓錐滾子公差等級Ⅱ級以上達到60％，圓柱滾子公差等級Ⅱ級以上達到75％，滾針G2級以上達到60％。
（4） 解決滾子關(guān)鍵制造技術(shù)，大幅度提高滾子整體質(zhì)量水平。
3.4 滾子“十五”技術(shù)攻關(guān)建議方向和項目
根據(jù)國內(nèi)滾子制造水平和條件，建議組織滾子制造企業(yè)和相關(guān)企業(yè)進行以下關(guān)鍵技術(shù)的聯(lián)合攻關(guān)。
3.4.1 工藝技術(shù)
（1） 滾子及工裝設(shè)計系統(tǒng)技術(shù)的開發(fā)
（2） 滾子工藝系統(tǒng)技術(shù)的開發(fā)
（3） Ⅰ級Ⅱ級滾子批量加工工藝開發(fā)和穩(wěn)定
（4） 滾子聯(lián)線加工技術(shù)的開發(fā)
（5） 滾子對數(shù)曲線加工工藝的研究
（6） 滾子表面光飾和噴丸工藝技術(shù)的推廣
（7） 滾子可控熱處理工藝的推廣
（8） 滾子凸度工藝的對比分析
（9） 滾子表面強化技術(shù)的研究
（10） 滾子表面形貌對滾子軸承性能的影響分析
（11） 滾子振動的對比分析研究
3.4 2裝備技術(shù)
（12） 高速高精度冷鐓機的開發(fā)
（13） 高速精密圓錐滾子專用無心磨床的開發(fā)
（14） R300～R600圓錐滾子球基面磨床的開發(fā)
（15） 精密雙端面磨床的開發(fā)
（16） 精密端面超精機的開發(fā)
（17） 調(diào)心滾子球形端面磨床的開發(fā)
（18） 調(diào)心滾子外徑超精機的開發(fā)
（19） 滾子凸度超精機及工藝技術(shù)的開發(fā)
（20） 滾子對數(shù)曲線超精導(dǎo)輥磨床的開發(fā)
3.4.3檢測技術(shù)與標準
（21） 滾子質(zhì)量保證系統(tǒng)技術(shù)開發(fā)
（22） 滾子檢驗標準的統(tǒng)一和宣貫
（23） 滾子先進質(zhì)量管理體系的推廣
（24） 滾子在線檢測技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)化技術(shù)的開發(fā)
（25） 滾子渦流探傷儀的開發(fā)
（26） 滾子外觀儀的開發(fā)
（27） 滾子凸度測量儀的開發(fā)
3.4.4 相關(guān)技術(shù)
（28） 新型模具材料的開發(fā)
（29） 新型磨削液的開發(fā)
（30） 滾子清洗退磁干燥涂油聯(lián)線設(shè)備的開發(fā)
（31） 滾子高效光飾機的開發(fā)
（32） 滾子表面強化機的開發(fā)
（33） 滾子高效噴丸處理機床的開發(fā)
4 總結(jié)
我國滾動體在質(zhì)量水平、工藝水平、裝備水平和檢測手段等方面與國外先進水平相比，仍有差距，隨著對滾動軸承高精度、長壽命、低噪聲和高可靠性要求的越來越高，需要根據(jù)目前國內(nèi)滾動體的質(zhì)量水平，逐項與國際先進水平對比，制訂相關(guān)對策，就關(guān)鍵技術(shù)組織聯(lián)合攻關(guān)，加大創(chuàng)新力度，加快專業(yè)化組織結(jié)構(gòu)調(diào)整，盡快培育一批具有一定規(guī)模的專業(yè)化滾動體生產(chǎn)骨干企業(yè)，解決滾動體關(guān)鍵制造技術(shù)，大幅度提高滾動體整體質(zhì)量水平，為實現(xiàn)滾動軸承減振降噪提高壽命的目標做出貢獻。
