國際上軸承的整體技術(shù)水平,在近30年來取得了令人矚目的進(jìn)步。高精度、高轉(zhuǎn)速、高可靠性、長壽命、免維護(hù)保養(yǎng)以及標(biāo)準(zhǔn)化、單元化、通用化已成為軸承的基本技術(shù)標(biāo)志。在軸承基礎(chǔ)技術(shù)進(jìn)步、通用產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)改進(jìn)、專用軸承單元化和陶瓷軸承的開發(fā)等方面取得的成效最為顯著。

       (1)基礎(chǔ)理論水平。軸承基礎(chǔ)理論主要指與軸承壽命、額定載荷和極限轉(zhuǎn)速等有關(guān)的理論。1980~1998年間由Ioanndeshe和Harris等提出了接觸疲勞極限壽命理論,使軸承壽命計(jì)算方法不斷完善。額定靜載荷最新理論給出了允許軸承發(fā)生相當(dāng)于萬分之一滾動體直徑的永久變形下所對應(yīng)的各類軸承的最大滾動體接觸應(yīng)力;軸承極限轉(zhuǎn)速的研究提出了極限轉(zhuǎn)速的定義、限定范圍與使用條件。

       (2)設(shè)計(jì)技術(shù)水平。軸承設(shè)計(jì)理論有了很大發(fā)展,先后提出和應(yīng)用了有限差分法、有限元法、動力學(xué)及擬動力學(xué)、彈性流體動力潤滑理論等,與此相適應(yīng),計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)已在各國軸承設(shè)計(jì)計(jì)算中得到廣泛應(yīng)用。軸承內(nèi)部結(jié)構(gòu)改進(jìn),主要包括減小套圈壁厚,加大滾動體直徑與長度,采用對數(shù)母線凸度滾子,改變保持架結(jié)構(gòu)與參數(shù),改變引導(dǎo)方式,增加軸承內(nèi)密封改善擋邊接觸等。

       (3)軸承產(chǎn)品技術(shù)水平。當(dāng)今軸承產(chǎn)品的發(fā)展具有五個(gè)顯著特征:①堅(jiān)持標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化;②向輕量化、功能組件化、單元化及智能化方向發(fā)展;③產(chǎn)品向高速度、高精度、高可靠性、低摩擦、低振動及低噪聲方向發(fā)展;④采用和發(fā)展了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)、計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)以及計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)/信息管理系統(tǒng)CIMS/IMS)技術(shù);⑤采用現(xiàn)代高新技術(shù),如新鋼種、新型工程陶瓷材料、表面改性技術(shù)及新的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)等。

       (4)工藝及工藝裝備水平。在工業(yè)發(fā)達(dá)國家,批量較大的標(biāo)準(zhǔn)軸承,采用高效、高精度的自動化設(shè)備加工制造,對于批量更大的則組織自動化生產(chǎn)線、自動化車間甚至自動化工廠進(jìn)行生產(chǎn)。熱處理根據(jù)對尺寸穩(wěn)定性要求控制殘奧含量;根據(jù)沖擊性能要求進(jìn)行差異定量控制;設(shè)計(jì)合理硬度及匹配(套圈、滾動體具有不完全相同的高硬度);為獲得長壽命,研究晶粒細(xì)化對無氧化熱處理工藝過程的要求;為提高材料的沖擊韌性,發(fā)展了貝氏體淬火工藝。此外,表面工程技術(shù)也得到廣泛應(yīng)用,如激光表面沖擊強(qiáng)化、離子注入等。在機(jī)械加工方面,向高精度、大批量、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效及低耗方向發(fā)展,大量采用復(fù)合工序和自動化生產(chǎn)線。套圈鍛造采用精化、半精化工藝和裝備,如高速鐓鍛機(jī)、多工位壓力機(jī)和冷輾機(jī),以提高材料利用率,減少切削量并降低后工序加工成本。磨加工以高速、高效為發(fā)展方向,同時(shí)大力開發(fā)磨削-超精研自動化生產(chǎn)線,應(yīng)用CBN砂輪磨削、自適應(yīng)磨削、在線測量和故障自動診斷等新技術(shù),并配以軸承自動裝配生產(chǎn)線,確保生產(chǎn)率,穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量。納米級軸承加工與測量技術(shù)已取得進(jìn)展,目前已能夠進(jìn)行原材料冶金質(zhì)量的檢測,熱處理殘奧檢測,自動化生產(chǎn)線加工過程在線檢測的閉環(huán)控制系統(tǒng),高精度圓度測量技術(shù)及誤差補(bǔ)償技術(shù)等。軸承檢測儀器向著網(wǎng)絡(luò)化、智能化、虛擬化和納米化方向發(fā)展,高精度的納米圓度測量儀、工業(yè)CT無損檢測技術(shù)和激光技術(shù)也在軸承行業(yè)中應(yīng)用。

       在機(jī)械基礎(chǔ)件中,軸承的結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜,但對于精度、壽命和可靠性、穩(wěn)定性的要求較高,軸承的設(shè)計(jì)和制造涉及多學(xué)科理論和技術(shù)的全面應(yīng)用。在軸承設(shè)計(jì)方面,涉及到諸如分析力學(xué)、彈性理論、流體力學(xué)、統(tǒng)計(jì)學(xué)、斷裂力學(xué)、金屬學(xué)、傳熱學(xué)、摩擦學(xué)等許多學(xué)科的知識;在軸承制造方面,軸承屬于在精度、速度、壽命、可靠性上有較高要求的產(chǎn)品,需要包括材料科學(xué)、熱處理技術(shù)、精密機(jī)械加工技術(shù)、數(shù)控技術(shù)、計(jì)算機(jī)集成制造等多學(xué)科理論和技術(shù)的全面支撐。現(xiàn)代軸承制造業(yè)已形成高技術(shù)化的發(fā)展趨勢。

       高性能軸承要求在高速重載條件下長期保持高精度和工作狀態(tài)穩(wěn)定性,取決于軸承組件幾何精度及其穩(wěn)定性和基體材料組織性能及其穩(wěn)定性。軸承組件在每步工序中都受到隨時(shí)變化的熱、力或熱力耦合作用,這些非線性的溫度場、應(yīng)力場和復(fù)雜的溫度變化歷程與應(yīng)力變化歷程,使得軸承組件的宏觀幾何形態(tài)、微觀金相組織狀態(tài)、金屬流線走向與殘余應(yīng)力分布等產(chǎn)生顯著變化,進(jìn)而導(dǎo)致軸承的幾何精度、精度穩(wěn)定性和抗疲勞性能等隨之發(fā)生顯著改變。因而軸承組件幾何精度、基體材料組織性能及其穩(wěn)定性在各工序之間發(fā)生復(fù)雜的遺傳和演化作用,這種遺傳演化結(jié)果與原材料組織性能、制造工藝和過程的條件等因素密切相關(guān),并且直接決定了軸承的服役性能和使用壽命。針對軸承組件的復(fù)合交叉工序全過程,開展軸承組件成分材料和組織設(shè)計(jì),揭示在成形、車加工、熱處理等工序中軸承組件的宏觀幾何精度變化機(jī)制、表面物理機(jī)械性能變化規(guī)律與微觀材料組織狀態(tài)遺傳演化機(jī)理,建立基于整個(gè)制造過程的軸承組件基體材料微觀組織和表面狀態(tài)控制方法,是高性能軸承制造的關(guān)鍵技術(shù)問題。