軸承檢測儀器的發(fā)展預(yù)測隨著世界上精密制造技術(shù)的飛速發(fā)展和產(chǎn)品精度的日益提高，產(chǎn)品檢測和試驗(yàn)技術(shù)也獲得了較大的發(fā)展，并呈現(xiàn)出多態(tài)性和超精密的特性。從納米制造到納米測量，從智能儀器、虛擬儀器到網(wǎng)絡(luò)儀器，國內(nèi)軸承行業(yè)測試與試驗(yàn)技術(shù)在多方面逐步與世界接軌，并不斷開發(fā)出一系列適合國情和國家標(biāo)準(zhǔn)的測試儀器與試驗(yàn)設(shè)備。另一方面，中國正在逐步成為世界上的產(chǎn)品制造中心，國外的先進(jìn)制造技術(shù)和測試技術(shù)日益沖擊著國內(nèi)的軸承行業(yè)。由于在應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域和國外存在的差距，以及行業(yè)內(nèi)較多的企業(yè)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和檢測方面認(rèn)識(shí)不夠，造成目前國內(nèi)的軸承檢測儀器和試驗(yàn)設(shè)備仍然與國外的同類先進(jìn)企業(yè)存在著較大的差距。為彌補(bǔ)產(chǎn)品檢測和試驗(yàn)技術(shù)與國外先進(jìn)技術(shù)方面存在的不足，同時(shí)也為了滿足軸承行業(yè)控制檢測和技改成本，改變過去高精度檢測儀器或設(shè)備只能從國外進(jìn)口的局面，就需要我們?cè)诟鞣矫娑技右愿纳?，并針?duì)某些領(lǐng)域進(jìn)行專項(xiàng)突破。從總體考慮，一方面要在先進(jìn)技術(shù)上進(jìn)行突破，另一方面要提高已有產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性。兩個(gè)方面齊頭并進(jìn)，相輔相成，這樣才能在趕上世界潮流的同時(shí)，更能滿足國內(nèi)企業(yè)的實(shí)際需要。1 在先進(jìn)技術(shù)方面1.1 納米測量技術(shù)高速發(fā)展的技術(shù)經(jīng)濟(jì)對(duì)機(jī)械制造的要求越來越高，特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展有力地促進(jìn)了機(jī)械科技的進(jìn)步。目前機(jī)械加工業(yè)已突破了 0.01μm 的進(jìn)給技術(shù)，0.01μm 圓度的加工技術(shù)和納米級(jí)的粗糙度加工技術(shù)。納米級(jí)的加工技術(shù)必然對(duì)產(chǎn)品檢測提出更高的要求，已有的儀器檢測精度已經(jīng)不能滿足制造業(yè)對(duì)產(chǎn)品檢測的需求。產(chǎn)品精度的縱向延伸同時(shí)也將給國內(nèi)的儀器制造業(yè)帶來較大的沖擊，甚至有被擠出市場的危險(xiǎn)，從而迫使軸承儀器生產(chǎn)企業(yè)加大研發(fā)力度，積極與世界先進(jìn)技術(shù)靠攏，將測量技術(shù)也提升到與納米加工相適應(yīng)的納米測量。納米級(jí)測量技術(shù)中最引人注目的是進(jìn)行圓度等微小形狀的測量。圓度儀是機(jī)械加工中不可缺少的檢測設(shè)備，其精度制約著機(jī)械加工精度，為此國內(nèi)外對(duì)圓度儀的開發(fā)生產(chǎn)極為重視，英、美、日、德等國從 20 世紀(jì)40、50 年代起就陸續(xù)開發(fā)了多種圓度儀，并不斷更新?lián)Q代。我國 20 世紀(jì).60 年代以來曾進(jìn)口了數(shù)以百計(jì)的圓度儀，70 年代開始自行開發(fā)了數(shù)種圓度儀，在相當(dāng)程度上填補(bǔ)了國內(nèi)此方面的空白。但是早年開發(fā)的圓度儀因當(dāng)時(shí)制造技術(shù)的局限性，其精度已相對(duì)落后，不能滿足要求，必須以更高的技術(shù)起點(diǎn)研制高精度多功能圓度儀，以適應(yīng)日益發(fā)展的機(jī)械加工的需要。國外發(fā)達(dá)國家均生產(chǎn)多種圓度儀，如英、美、德、日 20 世紀(jì) 70 年代就生產(chǎn)主軸精度優(yōu)于± 0.025μm 的高精度圓度儀，特別是英國 R.T.H 公司生產(chǎn)的圓度儀性能比較穩(wěn)定，在世界上有很高的市場占有率，該公司 80 年代初生產(chǎn)的新型圓度儀圓度測量值的不確定度在以 0.05μm 內(nèi)，放大倍率已達(dá)到 100 萬倍，分辨率已達(dá)到納米級(jí)，代表了當(dāng)代圓度儀的水平。90 年代計(jì)算機(jī)技術(shù)飛速發(fā)展并在圓度儀上廣泛應(yīng)用，圓度儀的功能更加完善，實(shí)現(xiàn)了圓度、圓柱度、垂直度、傾斜度、平面度等參數(shù)的測量，并增加了斜率分析、諧波分析等功能。國外的圓度儀一般分為兩大類：一種是低速滑動(dòng)主軸帶動(dòng)傳感器圍繞被測工件回轉(zhuǎn)的傳感器回轉(zhuǎn)型，如英國的 TALYROND73 型等。另一種是氣浮（或油?。┑墓ぷ髋_(tái)回轉(zhuǎn)傳感器不轉(zhuǎn)的工作臺(tái)回轉(zhuǎn)型，此種圓度儀回轉(zhuǎn)精度一般在 0.05μm 左右，如 TALYROND300 型等。國外的高精度圓度儀一般采用分離主軸回轉(zhuǎn)誤差的辦法來提高測量精度，分離后的高精度圓度儀圓度測量值的不確定度可達(dá)0.005μm。國內(nèi)開發(fā)的圓度儀種類也很多，如上海機(jī)床廠和中原量儀廠生產(chǎn)的某型，主軸回轉(zhuǎn)精度在 0.1μm，上海量具刃廠生產(chǎn)的臺(tái)式圓度儀，回轉(zhuǎn)精度 0.1μm左右；北京機(jī)床廠生產(chǎn)的臺(tái)式圓度儀，回轉(zhuǎn)精度 0.05μm。1.2 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)軸承屬精密產(chǎn)品，加工過程中有嚴(yán)格的工藝、檢測方法和質(zhì)量檢測記錄。我國目前在軸承加工企業(yè)普遍貫徹了 ISO9000 系列質(zhì)量管理體系，其中對(duì)質(zhì)量管理、檢測方法、特別是檢測記錄有嚴(yán)格的要求。將檢測結(jié)果全部按時(shí)間記錄存檔是最基本的要求，而國內(nèi)的大部分企業(yè)在這方面由檢查員將檢測結(jié)果記錄存檔，而人工記錄數(shù)據(jù)易產(chǎn)生差錯(cuò)；因記錄數(shù)據(jù)及存檔工作量大，檢查員一般只是將抽檢的數(shù)據(jù)存檔；做一些工藝分析、統(tǒng)計(jì)分析、質(zhì)量分析等復(fù)雜運(yùn)算很困難。在軸承工序間檢查方面，國內(nèi)仍采用傳統(tǒng)的機(jī)械式儀器，由扭簧表顯示測量數(shù)據(jù)，人工判斷工件的合格與否。這種方法測量精度低，受人的主觀因素影響較大，但是這種儀器應(yīng)用簡單，儀器故障率低，所以在軸承行業(yè)上得到了廣泛的應(yīng)用，而且成為軸承生產(chǎn)中不可缺少的儀器。如何更有效地利用現(xiàn)有的機(jī)械式儀器，并在此基礎(chǔ)上改善人為因素對(duì)產(chǎn)品檢測帶來的影響，實(shí)現(xiàn)集中監(jiān)測和分析是實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)質(zhì)量管理，與國外先進(jìn)測量技術(shù)接軌必然要逾越的階段。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，軸承行業(yè)對(duì)全自動(dòng)加工機(jī)床、軸承生產(chǎn)自動(dòng)線及裝配線的廣泛使用，使軸承加工質(zhì)量和效率大大地提高，從而對(duì)檢測技術(shù)、質(zhì)量管理和統(tǒng)計(jì)工作等方面提出了更高的要求。需要改變目前落后的檢測方式，同時(shí)做到質(zhì)量記錄無紙化，實(shí)現(xiàn)企業(yè)加工過程自動(dòng)化和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化管理，軸承企業(yè)的質(zhì)量管理者隨時(shí)可得到企業(yè)產(chǎn)品的檢測結(jié)果和統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果。網(wǎng)絡(luò)化檢測技術(shù)的應(yīng)用將使國內(nèi)軸承企業(yè)在質(zhì)量管理方面邁上一個(gè)新臺(tái)階。網(wǎng)絡(luò)儀器的出現(xiàn)主要是針對(duì)我國目前軸承企業(yè)檢測手段和質(zhì)量管理比較落后，軸承質(zhì)量不能得到有效控制的現(xiàn)狀，開發(fā)、研制軸承智能檢測儀器及企業(yè)質(zhì)量檢測網(wǎng)絡(luò)化管理系統(tǒng)。利用先進(jìn)的檢測手段和現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來進(jìn)行產(chǎn)品的質(zhì)量管理，可提升產(chǎn)品的檔次，增強(qiáng)企業(yè)產(chǎn)品的競爭力，使檢測技術(shù)及質(zhì)量管理系統(tǒng)接近或達(dá)到國際先進(jìn)水平。利用最新的數(shù)字網(wǎng)絡(luò)儀器目前在國內(nèi)由我所首創(chuàng)，填補(bǔ)了國內(nèi)空白，接近國際先進(jìn)水平。儀器擁有多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，與國外相比有價(jià)格優(yōu)勢(shì)。網(wǎng)絡(luò)儀器的廣泛應(yīng)用，將顯著提高我國軸承的質(zhì)量水平，增加軸承企業(yè)的競爭能力。 1.3 虛擬儀器與智能儀器現(xiàn)代化技術(shù)的進(jìn)步以計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步為代表，不斷革新的計(jì)算機(jī)技術(shù)從各個(gè)層面上影響著、引導(dǎo)著各行各業(yè)的技術(shù)革新?；谟?jì)算機(jī)技術(shù)的虛擬儀器系統(tǒng)技術(shù)正以不可逆轉(zhuǎn)的力量推動(dòng)著測試技術(shù)的革命。虛擬儀器系統(tǒng)的概念不僅推進(jìn)了以儀器為基礎(chǔ)的測試系統(tǒng)的改造，同時(shí)也影響了以數(shù)據(jù)采集為主的測試系統(tǒng)的傳統(tǒng)構(gòu)造方式的進(jìn)化。虛擬儀器系統(tǒng)的概念匯集了各種分散的測試領(lǐng)域，并正在逐步取代傳統(tǒng)的測試方法，成為一種標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)規(guī)范。虛擬儀器的出現(xiàn)是計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的結(jié)果，同時(shí)也是用戶對(duì)儀器品種、功能、精度、測試速度、實(shí)時(shí)性、友好性、復(fù)雜運(yùn)算、可存儲(chǔ)性等苛求的結(jié)果，是測試技術(shù)領(lǐng)域的一大突破。虛擬儀器因其無比的優(yōu)越性迅速占領(lǐng)了市場，測試功能設(shè)計(jì)方面的可自由擴(kuò)充性、兼容性以及低廉的成本大大縮短了開發(fā)周期。從虛擬儀器概念的提出到產(chǎn)品大量而快速的普及也僅僅是十幾年時(shí)間，而測試功能的多樣性、準(zhǔn)確度卻達(dá)到了前所未有的程度，從而節(jié)約了大量的人力和物力去進(jìn)行更深層次的研發(fā)。虛擬儀器就是在通用計(jì)算機(jī)上加上一組實(shí)現(xiàn)特定功能的軟硬件，從而達(dá)到甚至超過幾臺(tái)傳統(tǒng)儀器應(yīng)有的效果和功能，且改變了傳統(tǒng)儀器不能很好相互兼容的缺點(diǎn)。智能儀器屬于虛擬儀器的范疇，是利用了傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)硬件固有的高速運(yùn)算和存儲(chǔ)能力，以及能進(jìn)行復(fù)雜運(yùn)算的特征，并利用已有的高效的程序設(shè)計(jì)平臺(tái)，結(jié)合需要開發(fā)的特定領(lǐng)域，開發(fā)出一系列實(shí)現(xiàn)特定功能的軟硬件和接口。這種特定的軟硬件系統(tǒng)聯(lián)上傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)軟硬件平臺(tái)，就是一套完善的智能測試儀器。目前這種技術(shù)的應(yīng)用正迅速普及到行業(yè)檢測的各個(gè)領(lǐng)域。國內(nèi)軸承行業(yè)在智能測試領(lǐng)域起步也比較早。在 90 年代計(jì)算機(jī)剛普及的時(shí)候，國內(nèi)軸承行業(yè)就已經(jīng)開始涉足虛擬和智能測試領(lǐng)域。我所自 90 年代中期成功開發(fā)出智能化圓度測量儀之后，陸續(xù)開發(fā)出一系列智能化測量儀器，產(chǎn)品的測試目標(biāo)涵蓋了軸承檢測的多項(xiàng)參數(shù)。如溝形測量儀、旋轉(zhuǎn)精度測量儀、多參數(shù)測量儀、摩擦力矩測量儀、振動(dòng)測量儀等（其中多項(xiàng)產(chǎn)品獲得國家發(fā)明獎(jiǎng)） ，并準(zhǔn)備將已有產(chǎn)品全部進(jìn)行智能化改造或功能擴(kuò)充，如游隙測量儀、剛度測量儀、接觸角測量儀、動(dòng)靜態(tài)軍工用摩擦力矩測量儀等；杭州試驗(yàn)研究中心也對(duì)已有產(chǎn)品如速度型振動(dòng)測量儀、壽命試驗(yàn)機(jī)等進(jìn)行了智能化改造。2 產(chǎn)品的可靠性、穩(wěn)定性對(duì)于實(shí)現(xiàn)特定功能的同類測試儀器而言，國內(nèi)與國外的名牌企業(yè)在產(chǎn)品的可靠性、長期穩(wěn)定性，甚至是加工質(zhì)量、零部件的可互換性和造型方面等都存在著較大的差異。如何迅速和有效地改善這些不足，關(guān)系著產(chǎn)品的綜合質(zhì)量和實(shí)際使用壽命，甚至直接關(guān)系著企業(yè)自身的形象。要想在國外同類企業(yè)對(duì)國內(nèi)市場的沖擊下很好地生存，必須做到未雨綢繆，使自己的產(chǎn)品無論在制造質(zhì)量方面，還是在測試可靠性、穩(wěn)定性方面都能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)或接近規(guī)范。產(chǎn)品的可靠性是產(chǎn)品質(zhì)量的一個(gè)重要組成部分。產(chǎn)品可靠性賦予產(chǎn)品一定的功能和功能參數(shù)，如工作精度、工作壽命、機(jī)械和運(yùn)動(dòng)特性、動(dòng)力特性等。如果不能保證這些功能參數(shù)的有效維持，也就不能相應(yīng)保證產(chǎn)品的綜合質(zhì)量。研發(fā)測試儀器必須把可靠性設(shè)計(jì)列入重要的范疇，包括產(chǎn)品的固有可靠性（如材料、結(jié)構(gòu)等）和使用可靠性（如人為誤差和環(huán)境適應(yīng)性等）都要通盤考慮。產(chǎn)品可靠性低、故障多，不僅維修費(fèi)用會(huì)成倍地增加，而且影響生產(chǎn)進(jìn)行和經(jīng)濟(jì)效益。軸承測試儀器的可靠性無論對(duì)于傳統(tǒng)儀器，還是對(duì)智能化儀器方面都是存在的，特別是對(duì)于智能化儀器影響更大，出現(xiàn)的問題也更多。一方面，傳統(tǒng)儀器屬于早年開發(fā)出的產(chǎn)品，產(chǎn)品的可靠性設(shè)計(jì)經(jīng)過幾十年的發(fā)展已經(jīng)日趨成熟，后來的改進(jìn)也只是微小的改動(dòng)，且經(jīng)過多次的實(shí)驗(yàn)和校準(zhǔn)，而智能化儀器在國內(nèi)從出現(xiàn)到發(fā)展也只有很短的時(shí)間，更新速度又快，因此更容易出現(xiàn)可靠性設(shè)計(jì)缺陷；另一方面，智能化儀器涉及的領(lǐng)域較多，在對(duì)各方面（如機(jī)械、電氣、傳感器等）進(jìn)行單獨(dú)可靠性設(shè)計(jì)的同時(shí)，又存在著兼容和通配方面的可靠性設(shè)計(jì)。在國內(nèi)軸承行業(yè)檢測技術(shù)領(lǐng)域可靠性設(shè)計(jì)方面，普遍存在著設(shè)計(jì)與制造脫節(jié)的現(xiàn)象，出現(xiàn)問題的原因與加工、工藝、管理和檢查人員有關(guān)，另一方面與精密加工設(shè)備有關(guān)。只有綜合改善這些現(xiàn)象并進(jìn)行規(guī)范化管理，才能逐步杜絕這些不應(yīng)有的缺陷。一個(gè)企業(yè)的產(chǎn)品如果不能很好地進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)和嚴(yán)格地進(jìn)行制造，同時(shí)在互換性、外觀上很好地迎合用戶的需求，就很難維持和發(fā)展。對(duì)于精密測試儀器領(lǐng)域，更是如此。這些也是我們要考慮發(fā)展的重點(diǎn)。