隨著國家對可再生能源的持續(xù)支持和風電裝機容量的穩(wěn)步提升，中國風電軸承行業(yè)將迎來巨大發(fā)展機遇，市場規(guī)模預計將實現(xiàn)跨越式增長。智能化、低碳化、輕量化已成為風電軸承未來的發(fā)展方向。

滾動軸承的核心任務是支撐并引導相對旋轉(zhuǎn)的部件，在兩個旋轉(zhuǎn)元件之間傳遞力和扭矩，并將旋轉(zhuǎn)元件引導至整體設備的支撐結(jié)構(gòu)。主要包含4個主要部件：

軸承制造的三道質(zhì)量關(guān)口

滾動軸承相較滑動摩擦能把摩擦降到更低，從而支撐風機的低摩擦、低噪音排放、低磨損、高效運行以及長使用壽命等綜合要求。但要達成這些目標，制造路徑本身就更苛刻。因此，在滾動軸承的研發(fā)與生產(chǎn)全周期中，材料的選型與分析、機加工尺寸的精密控制，以及來料檢驗的數(shù)字孿生，已成為決定產(chǎn)品性能與可靠性的關(guān)鍵因素。

材料分析

尺寸控制

數(shù)字孿生

蔡司風電軸承的三道質(zhì)量保障

第一道 材料分析：提前看到失效點

風機軸承制造離不開鑄造與鍛造工藝，材料組織、缺陷與熱處理結(jié)果共同決定其承載能力。若缺乏鑄造材料組織結(jié)構(gòu)與缺陷的驗證，問題會在后續(xù)承載中放大。

因此需要對材料進行如下檢測：

材料和失效分析

l 鑄造/鍛造缺陷：孔隙率、裂紋缺陷、二次枝晶臂間距；

l 斷裂后的失效分析；

形貌結(jié)構(gòu)

l 晶粒尺寸、形狀與分布，找到薄弱點和失效點；

l 熱處理和硬化工藝后的形態(tài)結(jié)構(gòu)。

蔡司解決方案

材料結(jié)構(gòu)開發(fā)與原材料加工

掃描電子顯微鏡（SEM）

蔡司掃描電子顯微鏡可用于材料開發(fā)及行業(yè)標準（VDA 19.1等）性能驗證，高倍率條紋分析技術(shù)可一站式關(guān)聯(lián)分析平臺，用于測定鑄件斷裂前的循環(huán)次數(shù)，確保結(jié)果可重復、可復現(xiàn)。

▲ZEISS Crossbeam

▲ZEISS EVO

高級成像與表面形貌分析

共聚焦顯微鏡

通過簡化的可重復工作流程，蔡司共聚焦顯微鏡可實現(xiàn)軸承材料表面形貌的高分辨率成像。將經(jīng)典對比度技術(shù)與共聚焦技術(shù)相結(jié)合，為分析提供完整背景，確保部件符合所需的材料和表面粗糙度規(guī)格要求。

▲ ZEISS LSM 900 MAT

冶金學與光學檢測

光學和數(shù)碼顯微鏡

利用蔡司光學顯微鏡和數(shù)碼顯微鏡可對軸承材料的晶粒度與枝晶臂間距分析，這對軸承部件材料至關(guān)重要，因其直接決定機械性能（特別是強度），所有分析均須符合行業(yè)標準（ISO/ASTM/VDA等）。

▲ZEISS Axio Imager

▲ZEISS Smartzoom 5

第二道 尺寸控制：避免軸承的早期磨損與故障

軸承零件特征多且差異小，滾道輪廓、波紋度與幾何尺寸共同影響軸承的嚙合與載荷分布，因此軸承加工過程中的尺寸檢測尤為重要。如果測量能力不足或節(jié)拍不匹配，就容易出現(xiàn)尺寸偏差，進而影響后續(xù)裝配，導致其嚴重磨損，影響風機性能。

滾道輪廓度和波紋度測量

l 輪廓和波紋度分析：滾道主導的一些波段可能導致噪聲、振動及設備故障；

l 高精度滾道輪廓測量：輪廓尺寸不準確可能導致過早磨損與故障；

尺寸檢測

l 上徑、中徑、底徑、高度、寬度、頂部圓弧半徑、角度測量：確保各組件的特性符合要求；

l 將滾子、套圈和保持架分類并配對到相同的公差帶/等級中

蔡司解決方案

小尺寸零件：

加工車間現(xiàn)場的滾子尺寸控制

生產(chǎn)測量機ZEISS DuraMax憑借其小巧的占地面積、出色的熱穩(wěn)定性和防塵保護，成為車間現(xiàn)場的理想解決方案。該設備可配備ZEISS VAST XXT傳感器，實現(xiàn)快速掃描；并且能集成到生產(chǎn)線中，確保軸承各維度的尺寸測量，確保精確的測量結(jié)果，提升生產(chǎn)效率。

▲ZEISS DuraMax

小尺寸零件：

測量室的套圈、滾子、保持架尺寸測量

三坐標測量機ZEISS MICURA采用主動掃描技術(shù)，可配備主動式測頭（如VAST XT gold或ZEISS VAST XTR gold），并結(jié)合RT-RB四軸聯(lián)動轉(zhuǎn)臺，對軸承部件的滾道及各維度尺寸進行高精度測量，實現(xiàn)軸承部件幾何形狀與表面的最終檢測。

▲ZEISS MICURA

小尺寸零件：

套圈、滾子和保持架的批量產(chǎn)品檢測

ZEISS PRISMO系列三坐標測量機可提供在線與離線檢測方案，搭載高精度測頭VAST GOLD，配合RT-AB旋轉(zhuǎn)工作臺（氣浮轉(zhuǎn)臺）及（ZVR+ZVRA）系統(tǒng)，對軸承部件實現(xiàn)高性能的連續(xù)四軸掃描。ZEISS PRISMO fortis則可配置自動化上下料解決方案，兼容多種工件類型，顯著提升檢測效率。

▲ZEISS PRISMO fortis

▲ZEISS PRISMO verity

▲ZEISS PRISMO ultra大尺寸零件：

軸承套圈與保持架的序列化生產(chǎn)管控

蔡司MMZ系列大型三坐標測量機采用主動掃描技術(shù)對軸承部件復雜的幾何形狀、表面與輪廓進行最終驗證，適用于具有極高公差等級的大型工件。通過使用蔡司VAST navigator探頭系統(tǒng)實現(xiàn)快速掃描，為軸承的套圈與保持架提供堅固的設計和高精度的尺寸數(shù)據(jù)。

▲ZEISS MMZ T

▲ZEISS MMZ M

▲ ZEISS MMZ G

第三道 數(shù)字孿生：質(zhì)量數(shù)據(jù)的監(jiān)控與追溯

模具/刀具狀態(tài)變化、毛坯質(zhì)量波動會把問題帶入軸承的機加工與磨削階段，后續(xù)即使尺寸測得再準，也可能面臨返工的風險，因此必須通過對軸承部件的表面數(shù)字化采集把質(zhì)量篩查工作前移。

模具與刀具的狀態(tài)監(jiān)控

需要對模具、刀具進行全生命周期幾何精度檢測與監(jiān)控，保障服役期間產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性；

毛坯件光學檢測

需要在銑削、車削、磨削等工序前，完成光學篩查并給軸承的毛坯件預留足量加工余量。

蔡司解決方案

全表面數(shù)字化質(zhì)量數(shù)據(jù)采集

構(gòu)建幾何數(shù)字孿生模型

蔡司光學三維系統(tǒng)提供多場景靈活解決方案，可獲取模具與刀具的高精度全域測量數(shù)據(jù)并進行研發(fā)原型與生產(chǎn)流程評估；配合ZEISS INSPECT 軟件，通過預設檢測方案與人性化功能提升操作效率。該軟件可以基于大范圍三維坐標點云構(gòu)建完整幾何數(shù)字孿生，與 CAD 模型比對后，可快速、可重復地識別零部件幾何偏差與缺陷，支持零部件的持續(xù)改進。

ZEISS TRITOP

三維攝影測量系統(tǒng)

ZEISS T-SCAN hawk 2

手持式三維激光掃描儀

ZEISS ATOS 5

高速三維掃描系統(tǒng)

ZEISS ATOS LRX

大型部件三維掃描系統(tǒng)

總結(jié)

風電軸承的質(zhì)量不是單點參數(shù)，而是材料、熱處理、輪廓與幾何、來料余量、分級配對、數(shù)字化追溯共同組成的系統(tǒng)工程。只有守住軸承制造的三道質(zhì)量關(guān)口，才能更穩(wěn)地實現(xiàn)軸承的低噪音、低振動與長壽命品質(zhì)目標，提升風機的整體性能，也更符合風電行業(yè)對低維護成本與穩(wěn)定運行的期待。