高效能轴承商品是中高档电机高精确度紧固件、高速铁路、国际航空引擎等决定性性武器装备的决定性性此基础零配件。我省在《北欧国家短期自然科学和控制技术产业发展总体规划行动计划》列举的16个决定性性工作方案中，直升机、紧固件等决定性性武器装备的关键控制技术难题众所周知是轴承，其对武器装备工业的产业发展起着极其重要的促进作用。球轴承做为慢速轴承的一类，在轴承利用中极为两极化，当中球（滚珠轴承）又是球轴承的核心理念，高效能轴承零配件的精确度、综合性机械性能及使用寿命等分项的50~60%间接依赖于球的商品质量。

陶瓷器轴承制造操作过程如是说：

影响球体商品质量的因素较多，球体的材料性能和表面商品质量是影响球轴承性能及设备使用使用寿命的重要因素。例如以氮化硅为代表的新一代陶瓷器材料优势特点突出，是特殊环境下工作的轴承滚珠轴承（球）的首选材料。较之钢球，氮化硅陶瓷器球具有高速运转时离心力小，抗疲劳破坏能力强，且刚度高，热膨胀系数低，具有耐腐蚀、无磁性、绝缘、自润滑等特点，而且其设计灵活性更大，在重载、高速和润滑不良的条件下，氮化硅陶瓷器球的温升远低于钢球温升。

高商品质量氮化硅陶瓷器球由于加工难度大，表面完整性和批量加工均匀性差，易产生加工表面缺陷等原因影响陶瓷器球轴承的使用使用寿命和可靠性，使得其制造成本是普通钢球的几十倍甚至上百倍。研究发现，轴承中陶瓷器球失效会因为球体的加工缺陷，如加工表面的划擦痕、凹坑和微裂纹等缺陷，导致陶瓷器球在使用操作过程中受外力促进作用发生断裂，严重影响陶瓷器球轴承的可靠性和使用寿命硅轴承。因此，陶瓷器球的研磨加工控制技术成效非常影响最终轴承商品的使用商品质量。

球体研磨研磨加工控制技术的进程举例：

目前陶瓷器球的机械研磨研磨方法大致有两类：一类是杯状研具加工方法，根据所用研具的数目不同可分为单轴、两轴和四轴3种，其特点是可实现球体自转角的不断变化，加工精确度虽高，能得到较高的加工精确度，但是一次只能对一颗球进行研磨，加工效率低，多用于制造标准球和定位系统中的高精确度球体。

另一类是磨盘加工方法，这是目前制造陶瓷器球的主要方法，一次可以加工数以千计的球，效率高，但精确度较低，磨盘加工方法可以分形单点驱动的传统V形槽研磨研磨方式和多点驱动的自转角主动控制方式两大类。传统V型槽研磨研磨方式又演化成双V形槽、类双V形槽、偏心V形槽和锥形盘研磨研磨方式；自转角主动控制方式又演化成双转盘式、平面式、螺旋状分离式V形槽和变曲率沟槽等研磨研磨方式。

而研磨方法上除了机械研磨外，近年来还出现了磁流体研磨（Magnetic Float Polishing, MFP）化学机械研磨（Chemical Mechanical Polishing, CMP）和超声波辅助研磨（Ultrasonic Vibration Assisted Polishing, UVP）等超高精确度加工陶瓷器球的新控制技术，采用这些新的柔性加工控制技术可以实现对陶瓷器球表面材料的微细切削，使余量得以塑性断裂的方式去除，从而获得超光滑无损伤表面。硅轴承

下面仅如是说部分高高精确度球体研磨方式：

①传统V形槽研磨研磨：

此法的研磨原理如图（a）所示，加工时，球坯表面形成的轨迹线是3个研磨切削点在球面上形成的3个同轴环带，如图（b）所示，加工操作过程中，球坯的自转角θ几乎是恒定值，因为球坯的公转轴与自转轴的夹角变化很小，3个同轴环带以非常缓慢的速度展开，不利于球体均匀快速地研磨加工。通过让球体循环进出研磨盘沟槽和球坯打滑、胶东现象，随机改变各球的自转角θ，以致球面上各点的切削概率不相等，难以获得球体精确度的高一致性，批次合格率通常只有30%左右，限制了加工精确度和加工效率。

传统V形槽研磨研磨方式机构原理图

传统V形槽精加工方法主要采用金刚石磨料做为研磨介质，载荷大约为10N/球，研磨时间长，一批陶瓷器球的加工周期需要12~15个星期，昂贵的金刚石磨料和漫长的加工周期使制造成本高居不下硅轴承，另外，在较高载荷促进作用下，高硬度的金刚石磨料会在陶瓷器球表面造成刮伤、凹坑和微裂纹等表面损伤，这些表面算上经外部载荷的促进作用下，会进一步扩展形成较大的脆性裂缝，从而导致轴承滚珠轴承的突然失效。

②化学机械研磨：

此法目前已被应用领域在部分工程陶瓷器、功能陶瓷器和金属材料的超高精确度加工、研磨时，悬浮于液态介质中的纳米级软质磨粒，在与工件的接触点上因摩擦而产生低温高压，并在极短的时间内发生化学反应，制造比工件材料软、更易去除的新物质。由工件与后续磨料及研磨盘之间的机械摩擦促进作用去除，最终达到研磨后的成品。

③集群磁流变研磨：

为实现高精确度陶瓷器球的高效率加工，广东工业大学闫秋生团队提出了集群流变研磨陶瓷器球的新工艺，将多个小磁性体有规则地排列在非磁性体质的上下研磨盘的背部，当向研磨盘里面注入磁流变研磨液时，会在磁极上方形成集群流变效应研磨垫，用上下研磨盘表面所形成的集群磁流变效应研磨垫包覆陶瓷器球并对其进行研磨。此法优势在于将刚性接触变为柔性接触，大大减少了研磨冲击及发热产生的次生变形。硅轴承同时经过团队实验表明，这是一类有效针对陶瓷器球表面的超高精确度研磨加工工艺，具有研磨效果好、效率高且不产生亚表面损伤等优点，可以在保证表面商品质量和形状精确度的同时大大提高陶瓷器球的研磨效率。不过还需要经过更进一步的理论难题深入研究并注入现实应用领域进行测试才能最终检验该控制技术大规模应用领域的可能性。

展望：

尽管近年来我省轴承行业整体呈现中高速增长，但我省的轴承商品附加值低，高效能高精确度轴承商品长期受国外控制，尤其是在高速、重载和低温等复杂苛刻条件下，我省高效能轴承控制技术和商品无法满足武器装备工业快速产业发展要求，高效能轴承商品长期以来依赖进口，严重制约国民经济产业发展。高效能轴承的关键控制技术和中高档武器装备长期受制于国外发达北欧国家，严重制约我省相关产业长远健康产业发展，必须通过此基础研究和自主研究加以突破。因此，开展高精确度陶瓷器球高效低损研磨加工理论此基础和应用领域研究，对于提高我省中高档武器装备控制技术水平，提高自主创新能力、加快产业升级以及推动北欧国家决定性性战略产业和尖端科技长远产业发展具有重要的工程应用领域价值。