我国轴承产业的特征与制造装备技术水平你了解吗？

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我国轴承产业的特征与制造装备技术水平你了解吗？

　　我国轴承行业经过新中国建立60多年、特别是近十几年来的建设发展，经历了“从无到有、从小到大”历史过程，从2003年开始，已成为规模总量稳居世界第三的轴承大国，成绩显著。2013年，我国轴承行业销售收入为1 535亿元，规模以上企业为1 358家。目前，已进入“由大到强”的关键转型期。

　　我国轴承行业“大而不强”，主要表现在以下几个方面：
　　（1） 产品技术质量水平不高。以近10年来的国家监督抽查结果为例，平均抽样合格率仅为70%左右，远远低于全国工业品平均抽样合格率90%以上的水平。

　　（2）企业市场核心竞争力不足。除中低端轴承主要靠低价优势占据市场外，在高速铁路、民用航空、高档机床、高级汽车、盾构机、计算机硬盘驱动器等领域，由于技不如人，至今没有实力与国外品牌轴承相抗衡，长期被排除在高端轴承市场之外。

　　（3） 行业技术创新能力薄弱。缺乏具有自主知识产权的核心技术，在轴承基础理论和国际标准方面几无贡献，在世界轴承工业技术领域中尚没有取得与之相对称的话语权。

　　在上述差距中，体现在最基本的产品质量方面，可归结如下：

　　在精度上，主要存在精度离散性、精度储备率和精度保持性等问题。

　　在性能上， 以最常规的动态性能中的振动与噪声为例，主要是“异音”和振动（噪声）水平保持性等问题。

　　在寿命及可靠性上，以最基本的疲劳寿命为例，一般仅为国外著名公司产品的1/2、1/3甚至更短，有些滚子轴承连额定寿命都不到，可靠度普遍偏低。

　　国产轴承存在技术质量水平不高的原因很多，包括设计、制造、材料、检测、试验以及管理等各个方面，但其中制造装备及加工工艺问题一直是最为关键的环节之一。

　　轴承工业的生产特征

　　现代轴承工业的起源是以1883年德国FAG公司发明了磨球机为标志。轴承工业的诞生依附于机械化，轴承工业的发展始终追求自动化，这是由于轴承作为高度“三化（标准化、系列化、通用化）”的产品，必须实现大批量规模化生产所决定的。“机械化、自动化、规模化”形成了轴承产品最显著的生产特征。

　　轴承属于精密机械产品，其标准规定的最低精度等级相当于手表精度水平。因此，轴承制造若采用普通机床，则精度达不到要求；若采用精密机床，则加工效率太低。

　　也因此，轴承制造就有了“专用机床”存在的需要。轴承专用机床以 “两沟一孔”磨床为典型代表，即主要指用于加工球轴承的外圈沟道、内圈沟道和内圈内孔的三种磨床，简称外沟磨床、内沟磨床和内径磨床。其他磨床，如用于加工滚子轴承的外圈滚道、内圈滚道、内圈挡边等的磨床，都是以“两沟一孔”磨床为基础，经局部改变而派生出来的磨床。正是有了专用机床，从而使得轴承制造的技术门槛大大降低，从第二次世界大战前只有工业发达国家才能生产，变成一般工业水平国家也能生产。也正是由于有了专用机床的不断升级换代，使得轴承制造对于装备的依赖度越来越高，没有先进的装备，现在已难以生产出具有市场竞争力的高精度储备率的轴承。

　　过去，轴承磨床多以手动机床发展到“机电液”控制的半自动和自动化机床为主，随着机床工业和轴承工业的技术进步，目前，数字控制机床已在轴承磨床中占据主体地位。数控磨床不仅在高精度、高效率方面特别适合于普通轴承的大批量连续性生产，而且在柔性化方面还非常契合于一些专用轴承的多品种小批量生产。因此，数控磨床以及数控车床、数控超精机等已成为轴承装备的“标准配置”和普及方向。

　　轴承产品的生产方式

　　过去，机群式是轴承零件机械加工的主要生产方式。近些年来，采用自动线的企业越来越多，主要有车加工自动线、车辗自动线、磨超自动线、磨装自动线等。有些企业在磨削工序已全部采用了自动线。以最为主要的磨超自动线为例，据不完全统计，2004年才300多条，经过短短10年的发展，现在已达到5 000多条。采用自动线及数控化程度较高的装备，可以优化工艺参数，控制加工节拍，固化工艺纪律，使得人为因素大大减少，保证产品质量稳定达到规定要求，而且生产效率也显著提高。

　　对于以深沟球轴承为代表的球轴承磨超自动线，我国轴承行业大多采用是由5台机床组成的“磨超短线”，即内圈3台（磨内沟、磨内径和内沟超精各1台），外圈两台（磨外沟、外沟超精各1台，见附图）。对于圆锥滚子轴承为代表的滚子轴承的磨超短线，则一般由9台机床组成，即内圈5台（粗磨内滚道、粗磨内径、细磨滚道、细磨内径、磨挡边、滚道及挡边超精各1台），外圈4台（粗磨外滚道、精磨外径、精磨外滚道、外滚道及外径超精各1台）。这种配置尽管比较紧凑和成熟，但由于机床之间的加工节拍不尽一致（内表面加工效率低于外表面），因此造成部分机床效能得不到充分发挥，整条线的产能没有充分利用，存在浪费现象。


　　国外先进的磨超生产线通常采用长线或称复线的形式，如日本的球轴承磨超自动线由12台机床组成，其中内圈7台（磨内径3台、磨内沟两台和内沟超精两台），外圈5台（磨外沟3、外沟超精两台），整条线的生产节拍匹配协调，生产效率大大提高。此外还有9台、15台、21台和25台机床等多种组合。

　　我国部分轴承企业现在也开始尝试采用复线形式，生产方式与国际先进水平接轨，从自动生产线向自动生产工段、自动生产车间的雏形转变。

　　一些国外著名轴承公司，近期已开始采用“一个流”等更先进的机床配置与生产流程。“一个流”生产，即各工序间只有一个工件在流动，使加工过程始终处于不停滞、不堆积、不超越的流动状态，生产节拍完全同步，各种问题和浪费明显化。相应，对装备的功能要求也趋于单一化或最简化，以期保证其具备高可靠性和高稳定性。

　　我国轴承制造装备的技术水平

　　我国轴承行业对制造装备的技术进步一直充满热情。例如，对国产数控机床的推广应用，早在1990年代中后期就已形成了一定规模。

　　2004年前后，有关方面曾经开展过一次覆盖汽车、航天、航空、船舶、兵器、模具、农机、工程机械和电站设备等众多行业的调研，其中唯有轴承行业采用国产数控机床__较多且认可度较高，形成了 “国产数控机床在轴承行业一枝独秀”的独特现象。

　　国产数控机床能够很早就在轴承行业打开局面，主要原因在于当时（1980年代以后）引进的国外数控机床尽管技术先进、性能优异、水平很高，但存在着价格昂贵、维修困难、开放性差、不便于升级换代等严重问题。因此，在企业的技术改造中，以数控轴承磨床为代表的国产数控轴承机床开始崭露头角，并逐渐形成了主导地位。

　　早期的国产数控轴承磨床，普遍存在着数控系统不稳定，尤其是机械传动部分故障较多，更换工装夹具及重新调整定位时操作复杂，以及电器寿命短、液气密元件不过关等问题。随着不断改进完善，目前在中小型轴承磨床方面，技术上已趋于成熟且达到一定水平，不仅国内企业大量采用，而且，许多国际著名轴承公司如SKF、Schaeffler、NSK、NTN和Timken等都已开始采购。

　　国产轴承制造装备目前存在的问题是：可靠性与稳定性波动较大；加工精度的离散度较大；大多集中于中低档的“同质化”水平。

　　因此，在高端轴承领域，轴承企业首选仍然是进口机床，如在军工轴承、铁路轴承和机床精密轴承等的关键工序仍以采用国外品牌机床为主。

　　与国外先进机床相比，国产轴承制造装备中重点需要在以下方面取得改进或突破：
　　（1）进一步提高磨用电主轴的功率、刚度和精度寿命。
　　（2）头架、砂轮修整器推广应用液体静压主轴。
　　（3）采用高精度、高刚度滚珠丝杠、导轨。
　　（4）广泛采用在线监测和保护技术。
　　（5）提高机床的工序能力指数，至少应达到Cpk＞1.33，甚至Cpk＞1.67。
　　（6）推广应用磨超复线和磨装长线。
　　（7）推广应用外表面磨削线速度80m/s以上、内圆磨削线速度60m/s以上高速磨削技术。
　　（8）研发稳定批量生产P4，特别是P2公差等级轴承的高精度数控机床。

　　结语

　　轴承作为精密机械产品， 要保证其高精度等基本技术特性，在影响产品质量“人、机、料、法、环”的5个要素中，“机”是最重要的。各国际著名轴承公司，无不高度重视制造装备的不断升级换代，很多核心专用设备均以自主研制和集成为主，单机自动化、数控化和自动生产线、无人化车间程度非常高，充分体现了现代轴承工业制造技术的发展方向。

　　我国要想实现轴承强国的目标，必须首先在制造装备技术上取得显著突破，包括在数控机床、自动生产线上不断改进提高，也包括在更高起点上进行切入，如直线电动机、工业机器人以及柔性化、智能化等技术的应用等，只要遵循世界轴承工业发展规律，并充分利用中国经济发展的各种红利因素，我国轴承工业就一定会继续取得更大的发展。

　　作者：洛阳轴承研究所有限公司　杨晓蔚

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NSK，日本最大的轴承生产商。世界前三的位置。你知道人家多少研发人员吗？光轴承这块1800个人。
轴承是战略物资。没有轴承，你啥都做不了。
国内这么多家企业，有几个是专心做这个的？材料技术，热处理技术，加工技术，装配技术。这4环每个差一点点，就是废。