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，所確定的技術攻關任務主要有兩個，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”攻關的重點是圍繞軸承攻關的兩大任務，認真分析我國滾動體的制造水平和質量水平，針對影響軸承壽命振動噪聲的主要因素，解決滾動體關鍵制造技術，與軸承制造廠緊密配合，全面提升滾動體的質量，實現(xiàn)滾子軸承減振降噪，提高軸承的壽命和可靠性。
在對滾動體產品水平、質量水平、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研的基礎上，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攻關和采取的措施。
2、提高滾動體的壽命和可靠性
2.1 國內外滾動體壽命的現(xiàn)狀
滾動體對軸承壽命的影響在理論上僅次于內圈排第2位，在國家軸承質量監(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年底國家軸承質量監(jiān)督檢驗中心，對國內外幾個型號的軸承進行的壽命對比試驗結果為：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6208、6304、6307可靠度Re小于90％，在所試驗的77套國內軸承中，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％�？梢钥闯鰢鴥葷L動體壽命和可靠性與國外仍有差距，但同時，經過滾動體行業(yè)的不斷努力，也具有了一定質量水平。
2.2 影響滾動體壽命的主要因素
從導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量；
（5）滾動體表面應力狀態(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)生產企業(yè)、科研院所、大專院校和相關企業(yè)，在實施滾動體行業(yè)“十五”科技發(fā)展規(guī)劃的基礎上，提高滾動體原材料鋼材的質量，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，加強滾動體表面應力分析及相關研究。
重點進行以下與滾動體壽命密切相關的關鍵技術的聯(lián)合攻關：
（1） 提高滾動體原材料鋼材質量及相關技術研究
（2） 滾動體熱處理工藝優(yōu)化與質量控制研究
（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，經過軸承行業(yè)“九五”技術攻關，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，質量水平一直在低水平徘徊，與國外名牌產品差距較大，在2000年以來國家軸承質量監(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產品相比，振動加速度差一級，振動速度差二級。滾子精度國內普遍在Ⅲ級水平，部分Ⅱ級，國外滾子公差等級在0級、Ⅰ級，國內滾子精度與國外至少差二級，在滾子制造技術，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 滾子產品設計和工藝編制
我國在滾子設計、工裝設計、工藝編制和檢測規(guī)程等方面，受線性思維模式的束縛，在設計思想和設計理念上存在差距，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，滾子產品的設計基本停留在50～60年代水平，同時設備、工裝、原材料、管理水平、工序質量控制能力和傳統(tǒng)習慣的制約導致滾子生產工藝路線長，加工留量大，加工遍數多，輔助工序多，上下料次數多。許多企業(yè)設計標準、磨削規(guī)范多年不變，工裝工具多年沒有改進。造成產品設計相對落后，原材料浪費，生產成本增加，工藝合理性差。
3.1.2 滾子制造裝備
國內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普遍采用M1080和XF004圓錐滾子專用磨床。磨床參數與國外設備的對比如表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公司生產的粗磨外徑的MT85/VS和精磨外徑的MT85/LS磨床。
表1 國內外圓錐滾子磨床技術參數對比
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設備型號
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M1080 XF004 |
MT85/VS |
MT85/LS |
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生產效率/pcs.min-1 |
40～150 |
50～300 |
50～200 |
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圓度誤差/μm |
1.5 |
3 |
0.75 |
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批直徑變動量/μm |
4 |
6 |
2 |
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表面粗糙度/μm |
0.25～1 |
0.15 |
0.06 |
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圓錐角變動量/μm |
±2 |
±2 |
±1 |
圓柱滾子外徑磨加工設備提高較大，國產MGT10100、MGT1050無心磨床基本滿足圓柱滾子生產要求，但圓柱滾子終磨端面磨加工設備和精研加工設備無法滿足要求，尤其在端面圓跳動、表面粗糙度難以達到Ⅰ級滾子標準。
調心滾子外徑磨加工設備，新鄉(xiāng)日升公司和無錫機床廠生產的3M4020、3M6825、3M6850外徑磨床，加工幾何精度和尺寸精度與國外設備接近，但支承方式不同，國內為固定支承，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)化超精導輥的設計及對數曲線超精導輥磨床的開發(fā)。目前洛軸所、瓦軸、洛軸已作了大量工作，但仍需完善。
急需提高國內的裝備水平。
3.1.3 檢測儀器和檢測方法
目前國內檢測儀器相對落后，質量管理理念和方法還很原始，在質量管理、質量檢驗、質量控制上，主要依靠事后把關檢驗，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量把關，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不具備信息化條件，造成生產過程中質量信息反饋滯后，質量信息不真實甚至丟失，無法實現(xiàn)質量的預防控制。
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，需要根據目前國內滾子的質量水平，逐項與國際先進水平對比，制訂相關對策，就關鍵技術組織聯(lián)合攻關，加大創(chuàng)新力度，加快專業(yè)化組織結構調整，盡快培育一批具有一定規(guī)模的專業(yè)化滾子生產骨干企業(yè)，進行技術結構調整，促進技術進步，加大技術創(chuàng)新和投入力度，開展?jié)L子專業(yè)生產企業(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、工裝等相關企業(yè)的科技攻關合作，推廣新工藝、新技術、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”技術攻關達到以下目標：
（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，包括設計標準化、工藝標準化、工裝標準化。
（3） 滾子專業(yè)化生產滾子覆蓋率達到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） 解決滾子關鍵制造技術，大幅度提高滾子整體質量水平。
3.4 滾子“十五”技術攻關建議方向和項目
根據國內滾子制造水平和條件，建議組織滾子制造企業(yè)和相關企業(yè)進行以下關鍵技術的聯(lián)合攻關。
3.4.1 工藝技術
（1） 滾子及工裝設計系統(tǒng)技術的開發(fā)
（2） 滾子工藝系統(tǒng)技術的開發(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)線加工技術的開發(fā)
（5） 滾子對數曲線加工工藝的研究
（6） 滾子表面光飾和噴丸工藝技術的推廣
（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
（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） 調心滾子球形端面磨床的開發(fā)
（18） 調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的開發(fā)
（20） 滾子對數曲線超精導輥磨床的開發(fā)
3.4.3檢測技術與標準
（21） 滾子質量保證系統(tǒng)技術開發(fā)
（22） 滾子檢驗標準的統(tǒng)一和宣貫
（23） 滾子先進質量管理體系的推廣
（24） 滾子在線檢測技術和網絡化技術的開發(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 相關技術
（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
我國滾動體在質量水平、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，需要根據目前國內滾動體的質量水平，逐項與國際先進水平對比，制訂相關對策，就關鍵技術組織聯(lián)合攻關，加大創(chuàng)新力度，加快專業(yè)化組織結構調整，盡快培育一批具有一定規(guī)模的專業(yè)化滾動體生產骨干企業(yè)，解決滾動體關鍵制造技術，大幅度提高滾動體整體質量水平，為實現(xiàn)滾動軸承減振降噪提高壽命的目標做出貢獻。
