超高精度全陶瓷轴承制造与应用技术






编者按

沈阳建筑大学推出“好技术、好产品”系列推介,搭建技术落地与社会需求之间的精准桥梁,具有推动高校创新成果从“书架”走向“货架”,从“实验线”迈向“生产线”的重要意义。本期推出沈阳建筑大学高端陶瓷轴承研发团队的“好技术、好产品”:超高精度全陶瓷轴承制造与应用技术







产品简介

面向极端工况的高性能轴承是现代工业和国防重大装备的核心基础部件,体现了国际极端制造能力和水平,是国民经济和国防安全的战略保障。全陶瓷球轴承作为高端轴承的重要组成部分,在机床工业、航空航天、海洋科技、核工业、医疗器械、低温工程等新技术领域已获得广泛应用,具有广阔的发展前景。目前,超精密全陶瓷轴承产品在国际上对我国实行了严格的技术封锁及产品出口管制,超精密全陶瓷轴承研究及相关技术应用已成为我国装备制造业向高端化、智能化、绿色化方向发展的“卡脖子”问题。

本团队围绕超高精度全陶瓷轴承“设计-制造-应用”一体化相关基础理论与关键技术开展研究工作,形成了以“陶瓷零件—陶瓷轴承—陶瓷电主轴—智能制造装备”为主线的科研攻关体系。

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全陶瓷轴承市场需求

技术指标

  • 陶瓷滚动体:批量生产的陶瓷球精度达G3级,陶瓷滚子(圆柱滚子、球面滚子)精度达G20级;

  • 陶瓷轴承:陶瓷球轴承、陶瓷滚子轴承、陶瓷关节轴承装配精度达到P2级;

  • 陶瓷轴承电主轴:功率≥15 kW,转速≥42000 r/min,主轴前端端面跳动≤0.5 μm,主轴前端径向跳动≤0.5 μm,轴向刚度≥80 N/μm,径向刚度≥170 N/μm。

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陶瓷轴承组件

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陶瓷轴承产品

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陶瓷轴承电主轴

技术特点

  • 耐用性:陶瓷轴承服役寿命是传统金属轴承的3-10倍,在超高低温、超高速、重载等极端工况下仍可长期稳定运行,大幅延长设备维护周期。

  • 实用性:陶瓷轴承极限转速相比金属轴承提高50%以上,精度保持性好,可实现高速、高刚、高稳服役。

  • 经济性:使用陶瓷轴承虽初始成本高,但寿命长、维护省、精度稳,全生命周期综合成本优势明显。

  • 可推广性:实现P2级超精密陶瓷轴承国产化,可替代进口产品,进一步应用于高端机床、航空航天、新能源车、医疗等行业领域。

示范案例

  • 研发了智能陶瓷电主轴技术,成果应用于沈阳机床集团,突破了电主轴的技术瓶颈,提高了机床整机的智能化程度,打破了高端电主轴的国际垄断局面,有力推动了我国在高端机床等重点领域的自主创新能力提升,进而增强了我国在该领域的国际竞争力。

  • 研制的P4级7012C、7014C等超精密全陶瓷球轴承,解决了中国科学院沈阳科学仪器股份有限公司真空镀膜设备转动系统自主适应无油自润滑、高真空、抗化学溅射等极端工况的卡脖子问题。

  • 陶瓷轴承在超高/低温、腐蚀、绝缘、深空/深海等极端工况和环境应用取得了良好效果,使用寿命和极限转速显著提升,打破国外对高精度轴承制造技术的垄断,为国产智能制造装备提供了核心基础零部件,打破了国外技术垄断和封锁,替代了国外同类进口产品,有力提升了我国高端智能装备产业的整体水平和核心竞争力。

知识产权与获奖情况

  • “高精度热压氮化硅陶瓷球轴承”获国家科技进步二等奖

  • “高速数控机床陶瓷电主轴单元”获国家技术发明二等奖

  • “超精密全陶瓷球轴承相关技术研究与应用”获辽宁省技术发明一等奖

  • “数控机床陶瓷电主轴单元技术”获辽宁省科学技术发明一等奖

  • “高精度热压氮化硅陶瓷球轴承及其制造方法”获辽宁省技术发明二等奖

  • “超高精度全陶瓷球轴承制造与应用技术”获中国产学研合作创新成果二等奖

  • “高速精密全陶瓷球轴承研制与应用”获第十二届中国技术市场协会金桥奖

  • “超高精度全陶瓷球轴承制造与应用技术”获2024年欧美同学会(中国留学人员联谊会)第三届“双创”大赛全国总决赛获创意组二等奖

  • “超精密全陶瓷球轴承相关技术研究与应用”获2021年度全国颠覆性技术创新大赛优胜项目

团队围绕超高精度全陶瓷轴承制造与应用技术,取得了一系列具有自主知识产权的原创性成果,授权发明专利267项、实用新型专利376项。

合作对接

合作方式:专利实施许可等

联系方式:李颂华,13604070287,lisonghua@sjzu.edu.cn


材料来源:沈阳建筑大学社会服务办公室

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