國際上軸承的整體技術水平,在近30年來取得了令人矚目的進步。高精度、高轉速、高可靠性、長壽命、免維護保養(yǎng)以及標準化、單元化、通用化已成為軸承的基本技術標志。在軸承基礎技術進步、通用產品的結構改進、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)基礎理論水平。軸承基礎理論主要指與軸承壽命、額定載荷和極限轉速等有關的理論。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)生相當于萬分之一滾動體直徑的永久變形下所對應的各類軸承的最大滾動體接觸應力;軸承極限轉速的研究提出了極限轉速的定義、限定范圍與使用條件。

       (2)設計技術水平。軸承設計理論有了很大發(fā)展,先后提出和應用了有限差分法、有限元法、動力學及擬動力學、彈性流體動力潤滑理論等,與此相適應,計算機輔助設計已在各國軸承設計計算中得到廣泛應用。軸承內部結構改進,主要包括減小套圈壁厚,加大滾動體直徑與長度,采用對數母線凸度滾子,改變保持架結構與參數,改變引導方式,增加軸承內密封改善擋邊接觸等。

       (3)軸承產品技術水平。當今軸承產品的發(fā)展具有五個顯著特征:①堅持標準化、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)展了計算機輔助設計(CAD)、計算機輔助制造(CAM)以及計算機集成制造系統/信息管理系統CIMS/IMS)技術;⑤采用現代高新技術,如新鋼種、新型工程陶瓷材料、表面改性技術及新的設計結構等。

       (4)工藝及工藝裝備水平。在工業(yè)發(fā)達國家,批量較大的標準軸承,采用高效、高精度的自動化設備加工制造,對于批量更大的則組織自動化生產線、自動化車間甚至自動化工廠進行生產。熱處理根據對尺寸穩(wěn)定性要求控制殘奧含量;根據沖擊性能要求進行差異定量控制;設計合理硬度及匹配(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,表面工程技術也得到廣泛應用,如激光表面沖擊強化、離子注入等。在機械加工方面,向高精度、大批量、標準化生產、優(yōu)質、高效及低耗方向發(fā)展,大量采用復合工序和自動化生產線。套圈鍛造采用精化、半精化工藝和裝備,如高速鐓鍛機、多工位壓力機和冷輾機,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,同時大力開發(fā)磨削-超精研自動化生產線,應用CBN砂輪磨削、自適應磨削、在線測量和故障自動診斷等新技術,并配以軸承自動裝配生產線,確保生產率,穩(wěn)定產品質量。納米級軸承加工與測量技術已取得進展,目前已能夠進行原材料冶金質量的檢測,熱處理殘奧檢測,自動化生產線加工過程在線檢測的閉環(huán)控制系統,高精度圓度測量技術及誤差補償技術等。軸承檢測儀器向著網絡化、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無損檢測技術和激光技術也在軸承行業(yè)中應用。

       在機械基礎件中,軸承的結構并不復雜,但對于精度、壽命和可靠性、穩(wěn)定性的要求較高,軸承的設計和制造涉及多學科理論和技術的全面應用。在軸承設計方面,涉及到諸如分析力學、彈性理論、流體力學、統計學、斷裂力學、金屬學、傳熱學、摩擦學等許多學科的知識;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品,需要包括材料科學、熱處理技術、精密機械加工技術、數控技術、計算機集成制造等多學科理論和技術的全面支撐。現代軸承制造業(yè)已形成高技術化的發(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變化的熱、力或熱力耦合作用,這些非線性的溫度場、應力場和復雜的溫度變化歷程與應力變化歷程,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力分布等產生顯著變化,進而導致軸承的幾何精度、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)生復雜的遺傳和演化作用,這種遺傳演化結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,并且直接決定了軸承的服役性能和使用壽命。針對軸承組件的復合交叉工序全過程,開展軸承組件成分材料和組織設計,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制、表面物理機械性能變化規(guī)律與微觀材料組織狀態(tài)遺傳演化機理,建立基于整個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鍵技術問題。