项目成果名称 高精度轴承超精密加工关键技术及产业化应用
推荐单位 浙江省教育厅
项目简介：
本项目的发明成果所属技术领域为：机械制造工艺与设备。
高精度轴承是高档数控机床、高速列车、航空发动机、风力发电机等高端装备发展的重要基础件之一，轴承的制造水平可作为衡量一个国家科技、工业实力的重要标准，高精度轴承一直被欧美发达国家所垄断，我国高精度轴承主要依靠进口，严重影响到我国高端装备制造业的发展，并危及到我国的产业安全和经济质量。为改变这一被动局面，本项目历经十余年研发，发明了原创的高精度轴承高效超精密加工方法并开发了相应的关键技术和装备。项目原创性成果形成了完全自主知识产权体系，解决了高精度轴承大批量高效高一致性超精密加工难题，打破了国外高技术封锁，成功地实现了高精度轴承的产业化生产，替代了进口产品并广泛应用于高档数控机床、风力发电机、汽车等领域。不仅打破了高精度轴承由欧美发达国家垄断的局面，而且使我国高精度轴承跻身世界轴承行业前八强。项目成果对我国由轴承大国到强国的根本性转变具有重要推动作用，应用前景广阔，社会和经济效益巨大。
主要技术发明：
一、发明了基于“加工轨迹均匀全包络成型原理”的高精度轴承球和高精度轴承圆柱滚子批量高效加工新方法，建立了加工轨迹均匀性的定量分析方法，有效地解决了传统加工方法所存在的球体和圆柱滚子成型精度一致性低的关键技术难题。
    二、发明了高精度轴承球及高精度轴承圆柱滚子的“化学机械抛光”高效超精密加工方法，有效地降低了陶瓷球及圆柱滚子表面加工损伤。
三、研发了抛光工艺专家数据库、抛光加工参数精确过程控制及抛光盘精密在线修整等一系列超精密抛光关键技术，研制出基于加工轨迹均匀全包络原理的高效高精度球体及圆柱滚子抛光机，成功实现了高精度轴承球和高精度轴承圆柱滚子的高效超精密加工。
 
 
排序 主要完成单位
1 浙江工业大学
2 清华大学
3 人本集团有限公司
排序 主要完成人 技术职称       工作单位 对本项目的技术贡献
1 袁巨龙 教授 浙江工业大学 研磨轨迹均匀全包络加工原理主要发明人
2 吕冰海 研究员 浙江工业大学 研磨轨迹均匀全包络加工原理主要发明人
3 雒建斌 院士 清华大学 圆柱滚子化学机械抛光液主要发明人
4 赵  萍 副教授 浙江工业大学 高精度球体变曲率沟槽加工原理主要发明人
5 邓乾发 讲师 浙江工业大学 高精度球体及圆柱滚子研磨设备主要发明人
6 赵文宏 教授级
高工 浙江工业大学 高精度球体及圆柱滚子研磨设备控制系统主要发明人
7 姚蔚峰 博士生 浙江工业大学 圆柱滚子研磨轨迹均匀全包络加工原理主要发明人
8 江  亮 博士生 清华大学 圆柱滚子化学机械抛光液主要发明人
9 郭长建 高级工程师 人本集团有限公司 低噪音轴承制造技术主要发明人
10 陈思钱 高级工程师 人本集团有限公司 低噪音轴承制造技术主要发明人
11 夏卫华 高级工程师   人本集团有限公司 低噪音轴承制造技术主要发明人
完成单位提供支撑情况：
1.浙江工业大学：为本项目提供发明的高精度轴承滚动体超精密加工技术及装备。
2.清华大学：为本项目提供高精度轴承滚动体的化学机械抛光液技术。
3.人本集团有限公司：为本项目提供高精度轴承套圈加工技术及低噪音高精度轴承的制造技术，并进行高精度轴承的产业化生产和应用。
 
 
经济效益：
通过本项目的技术应用，近3年产生直接经济效益20亿元。
 
代表性论文专著及作者：
[1]      袁巨龙. 功能陶瓷的超精密加工技术[M]. 哈尔滨工业大学出版社, 2000.
[2]      袁哲俊，王先魁，袁巨龙等.编著《精密和超精密加工技术》[M].机械工业出版社.北京.2007.
[3]      Yuan J L, Lu B H, Lin X, Zhang LB，Ji SM. Research on Abrasives in the Chemical Mechanical Polishing Process for Silicon Nitride Balls[J]. Journal of Materials Processing Technology, 2002, 129(1): 171-175.
[4]      Yuan J L, Wang ZW, Hong T, Deng Q F, Wen D H, Lu B H. A semi-fixed abrasive machining technique [J]. Journal of Micromechanics & Microengineering, 2009, 19(19): 977-986.
[5]      Yuan J L, Yao W F, Zhao P, Lyu B H, Chen Z X, Zhong M P. Kinematics and trajectory of both-sides cylindrical lapping process in planetary motion type [J]. International Journal of Machine Tools & Manufacture, 2015, 92: 60-71.
[6]      Jiang L, Yao W F, He Y, Cheng Z D, Yuan J L, Luo J B. An experimental investigation of double-side processing of cylindrical rollers using chemical mechanical polishing technique [J]. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2016, 8(1-4): 523-534,
[7]      Yu Wei, Binghai Lv, Julong Yuan, Yugang Ren. Analysis of the Kinematic Model for Cylindrical Parts in Double-sided Lapping Process [J]. International Journal of Nanomanufacturing, 2014, 10(3): 295-308.
[8]      Fenfen Zhou, Julong Yuan, Binghai Lyu, Weifeng Yao, Ping Zhao. Kinematics and trajectory in processing precision balls with eccentric plate and variable-radius V-groove [J]. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, DOI 10.1007/s00170-015-7855-y (on line)
[9]      Ping Zhao, Weigang Guo, Ming Feng, Binghai Lyu, Qianfa Deng, Julong Yuan. A Novel Lapping Method for High Precision Balls Based on Variable-Radius V-Groove. Journal of Micro- and Nano-Manufacturing, 2013, 1: 041007 1-6,
[10]  郁炜，吕冰海，姚蔚峰，袁巨龙. 基于ADAMS的球体双自转研磨方式下研磨盘转速优化研究. 中国机械工程, 2013, 24(7): 866-881
[11]  郁炜，吕冰海，袁巨龙. 精密陶瓷球体研磨过程中材料去除模型的研究. 华中科技大学学报(自然科学版),  2014, 42(2): 74-76,
[12]  J.L.Yuan, L.N.Chen, P.Zhao, et al. Study on sphere shaping mechanism of ceramic ball for lapping process. Key Engineering Materials, 2004, 259: 195-200
[13]  吕冰海, 袁巨龙, 戴勇. 氮化硅陶瓷球研磨过程中磨损形式的研究. 摩擦学报, 2008, 28(5): 416-421
 
主要知识产权及发明人：
1.发明专利：一种高精度球高效研磨/抛光加工方法，200910099188.9袁巨龙、吕冰海、王志伟、范红伟
2.发明专利：一种球形零件的固着磨粒研磨方法，200710071326.3 袁巨龙, 许秦, 王志伟, 俞冬强
3.发明专利：一种精密圆柱形零件的加工方法，201110391364.3袁巨龙，邓乾发，吕冰海，姚蔚峰，刘国文，赵萍
4.发明专利：基于介电泳效应的保持架偏心转摆式双平面研磨/抛光圆柱形零件设备，CN201310333313.4邓乾发，姚蔚峰，吕冰海，袁巨龙，钟美鹏，郭伟刚，王洁，赵天晨，周芬芬
5.发明专利：多级粒度磨粒混合的半固着磨粒磨具，200710156516.5袁巨龙、杨  翊、王志伟、陈美伟、文东辉、邓乾发、陈锋、吕冰海、 戴勇
6.发明专利：一种研磨设备的自动加压方法, 201310426125.6吕冰海, 董晨晨, 纪宏波, 彭岩, 孙磊, 周文华, 冯明, 邓乾发, 袁巨龙
7.软件著作权：Olymball-D600双自转高效球体研磨机上位机控制软件，2010SR004718，浙江工业大学
8.软件著作权：Olymball-D600双自转高效球体研磨机磨盘压力控制软件，2010SR004721，浙江工业大学
9.软件著作权：Olymball-E600偏心式高效球体研磨机上位机控制软件，2010SR004719，浙江工业大学
10.软件著作权：Olymball-E600偏心式高效球体研磨机磨盘压力控制软件，2010SR004720，浙江工业大学