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，成绩显着。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。

　　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”形成了轴承产品显着的生产特征。

　　轴承属于精密机械产品，其标准规定的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，而且生产效率也显着提高。

　　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。

　　一些国外着名轴承公司，近期已开始采用“一个流”等更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、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，许多国际着名轴承公司如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”是重要的。各国际着名轴承公司，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着突破，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。