轴承检测仪器的分类与发展
时间：2010-12-20
精密机械制造技术的飞速发展
和产品精度的日益提高，有力地促
进了测试技术和试验技术的发展，
使其呈现出多态性和超精密的特性。
轴承加工技术的进步和 轴承产品精
度的提高，促进了 轴承检测仪器及
实验技术的发展，纳米测量、智能
仪器、虚拟仪器、网络仪器等开始
在 轴承行业先进企业应用。
中国正在逐步成为世界的产品
制造中心，国外的先进制造技术和
测试技术日益冲击着国内的 轴承行
业。由于在应用技术领域和国外存
在的差距，目前国内的 轴承检测仪
器设备仍然与国外的同类先进企业
存在着较大的差距。为了满足 轴承
行业的需要， 轴承仪器要跟踪世界
先进水平，开发新仪器，改变过去
高精度检测仪器或设备只能从国外
进口的局面。
轴承仪器的分类和发展
方向
1. 轴承仪器的分类及特点
(1)从结构构成上分 轴承检测
仪器可以分为机械式仪器、光机电
一体化仪器、智能化仪器、无损检
测仪器。
机械式仪器测量采用表头进行
显示，分辨率低，显示分辨率在1mm
左右，主观误差较大，一般检测参
数单一，但成本低、可靠性高，普
及面广，如 轴承行业现在使用的Ｄ系列内、外径仪、Ｈ系列高度仪、Ｗ
系列沟位置仪、Ｂ系列摆差仪等。
光机电一体化仪器一般采用传
感器测量、数字显示，分辨率高，显
示分辨率一般比机械式仪器高一数
量级，示值准确，动态性能好，如
激光粗糙度仪、标准测长机、基准
游隙仪、摩擦力矩仪、主动测量仪、
振动测量仪、在线内径测量机、机
外检测机等。
智能化仪器一般采用传感器测
量，计算机分析处理测量数据，一
般具有消除测量安装误差、综合分
析判断、数据存储、统计分析、网
络管理接口等功能。具有分辨率高、
示值准确、显示直观、人机对话良
好、动态性能好等特点，如Y系列
圆度仪、基准游隙仪、机外检测机、
智能振动测量仪、R系列沟曲率仪、
摩擦力矩仪、网络化 轴承多参数仪
等。
无损检测仪器一般采用传感器
测量，可以非破坏检查 轴承内部和
表面裂纹缺陷等，如显微硬度机、涡
流裂纹检查机、超声波探伤机等。
(2)从性能上分 轴承检测仪器
可以分为计量型仪器、抽检实验仪
器和工序用仪器。
计量型仪器一般采用传感器测
量，测量数值准确，精度高，要求
操作员技术水平高，使用条件好，如
圆度仪、轮廓度、测长仪、凸度仪、
干涉显微镜等。抽检实验仪器一般采用传感器
测量，测量数值准确，精度高，要
求操作员技术水平较高，如圆度仪、
振动仪、游隙仪、旋转精度仪、摩
擦力矩仪、刚度仪、沟曲率仪、接
触角仪、多参数仪、性能实验机等。
工序间用仪器一般采用机械量
表或传感器测量，显示分辨率、测
量精度相对较低，测量数值稳定。如
内外径仪、高度仪、沟位置仪、摆
差仪、主动量仪、机外检测机等。
(3)从检测性能上分 轴承检测
仪器可以分为零件测量仪器成品测
量仪器和在线测量仪器。
零件测量仪器一般指测量零件
特征的仪器，如圆度仪、轮廓度、沟
形、凸度仪、粗糙度仪、内外径仪、
Ｈ高度仪等。
成品测量仪器一般指测量 轴承
整体性能或特征的仪器，如振动仪、
游隙仪、旋转精度仪、摩擦力矩仪、
刚度仪、接触角仪、凸出量仪等。
在线测量仪器一般应用在 轴承
生产设备上或生产、装配线中。如
主动测量仪、机外检测机、自动游
隙仪、自动测振仪、灵活性检测机
等。
2. 轴承仪器的发展方向
轴承精度的提高促使计量型仪
器向高精度方向发展，进入了纳米
时代。纳米轮廓形状测量技术、亚微
米尺寸测量技术、工业CT无损检测
技术、激光技术已应用在 轴承行业。
检测实验型仪器向综合化、智
能化方向发展，进入计算机信息管
理、计算机模拟、网络化管理时代。
工序仪器向数字化方向发展，
进入计算机信息网络化管理、自动
计算工序数理统计时代。
在线检测仪器由开环向闭环方向发展，进入测量、加工、反馈、补
偿、统计一体化时代。
轴承测量仪器的新技术
应用
1. 纳米测量技术
高速发展的技术经济对机械制
造的要求越来越高，特别是计算机
技术的飞速进步有力地促进了机械
科技的进步。目前机械加工业已突
破了0.01mm的进给技术，0.01mm圆
度的加工技术和纳米级的粗糙度加
工技术。纳米级的加工技术必然对
产品检测提出更高的要求，现有的
仪器检测精度已经不能满足制造业
对产品检测的需求。产品精度的纵
向延伸也将给国内的仪器制造业带
来较大的冲击，甚至是被挤出市场
的危机，从而迫使 轴承仪器的生产
企业加大研发力度，积极向世界先
进技术靠拢，将测量技术也提升到
与纳米加工相适应的纳米测量。纳
米级测量技术在 轴承行业中最引人
注目的是进行圆度、粗糙度等微小
形状的测量。
(1)纳米圆度测量技术 圆度仪
是机械加工中不可缺少的检测设备
其精度制约着机械加工精度，为此
国内外对圆度仪的开发生产极为重
视，如英、美、德、日在20世纪7
年代就生产出主轴精度优于±0.02
m
的高精度圆度仪，特别是英国R.T
公司生产的圆度仪性能比较稳定
世界上有很高的市场占有率，该公
司生产的新型圆度仪采用分离主轴
回转误差的办法来提高测量精度
分离后的高精度圆度仪圆度测量值
的不确定度可达0.005μm，放大倍
率已达到100万倍，分辨率已达到纳
米级，主轴回转精度0.01μm，代表了当代圆度仪的水平。20世纪90
年代，计算机技术飞速发展并广泛
应用在圆度仪上，圆度仪的功能更
加完善，实现了圆度、圆柱度、垂
直度、倾斜度、平面度等参数的测
量，并增加了斜率分析，谐波分析
等功能。
国内开发生产的圆度仪种类也
很多，如上海机床厂仿TaLyro
型，主轴回转精度0.1μm；上海
量具刃具厂生产的台式圆度仪，回
转精度0.1μm左右；北京机床研究
所生产的台式圆度仪，回转精度
0.05μm。
洛阳 轴承研究所在20世纪70年
代末开发的高速圆度仪Y9025开创
了圆度测量的一个新领域，获国家
发明奖，主轴精度0.1μm，在 轴承
及其他行业大量应用。1996年开发
出Y9025的改进产品Y9025G，199
年开发出Y905钢球圆度仪，其主轴
回转精度达0.02～0.08μm，电气系
统已实现计算机化，并增加了三种
评定圆度方法以及斜率分析、谐波
分析等功能。
多年来，几代专家对圆度测量
的研究使得国内已系统掌握了圆度
测量技术，并掌握了研制高精度圆
度仪关键技术的方法及数学模型。
洛阳 轴承研究所在2002年开发了电
感式低速圆度仪测量系统，通过主
轴回转误差的分离技术使圆度的测
量达到了纳米级不确定度，测量不
确定度在0.005～0.01μm之间，从
而为最终实现纳米圆度测量提供了
可能和保证。仪器在性能上接近国
外同类仪器的测量水平。
(2)纳米粗糙度及轮廓测量技术
机械零件的表面粗糙度测量仪和表
面形状测量仪的结合称为轮廓仪，
是检测机械零件表面质量的精密仪
器。国内外对轮廓仪的开发生产极
为重视，英、美、日、德等国从2
世纪四、五十年代起就陆续开发生
产了多种轮廓仪，如美国MMC公
司、日本的东京精密公司、德国的
霍梅尔公司、英国的泰勒公司，并
不断更新换代。轮廓仪的标准也不
断更新。英国公司的Talysur轮廓仪
的发展水平代表了各个时期的世界
发展水平，20世纪90年代初激光式
轮廓仪的分辨率达0.01μm，90年
代中期的电感式轮廓仪的分辨率达
0.001μm，量程±2mm。国内在2
世纪90年代末引进开发的电感式轮
廓仪的显示分辨率达0.001μm，量
程±2mm，但真正意义上的纳米轮
廓测量仪器还没有，这是近期仪器
研发要达到的目标。
2. 网络仪器的开发应用
CAQN（Computer A
ity Net）是运用计算机技术、网络技
术、精密检测技术组建的崭新的质
量自动化网络，是信息时代的质量
管理体系、质量控制体系，能够实
现质量数据的自动采集和传递，实
现网络化质量监督和管理，实现以
预防为主的统计过程控制（SPC）。
网络 轴承检测仪器是最新的数字网
络系统和精密检测技术的有机结合，
仪器可以对 轴承的多参数进行测量、
工序和工艺能力分析、质量统计分
析，达到控制 轴承产品质量的目的，
完善企业的现代化质量管理。
洛阳 轴承研究所和洛阳汇智测
控技术有限公司在1999年研制开发
了网络化 轴承多参数检测仪器及质
量管理系统CAQN，已经在 轴承行
业开始应用。 轴承行业现有的传统
仪器可以通过改造由计算机对其进行管理，实现仪器的网络化功能。
CAQN的体系结构分为三级：
现场测量级、集中监控级、质量信
息管理级。它包括两层网络形式：基
于智能化多参数测量仪、面向检测
的RS485工业通信网和基于客户机/
服务器、面向管理的计算机局域网。
其主要由智能 轴承多参数测量仪、
工作站（监控计算机）、管理站（管
理计算机）、网络数据库服务器组
成。
现场测量仪是智能化的高精度
轴承多参数测量仪，完成 轴承零件
各种参数的检测，建立临时数据库，
存储测量结果，并能够以通信的方
式将数据汇送到监控计算机。工作
站（监控计算机）定时读取各现场
测量仪的测量结果，将数据传送到
数据库中，实时监控生产全过程的
质量状况，实时分析质量变化原因。
管理站（管理计算机）通过数据库
o Qual-
读取数据来实现实时监控、质量分
析、数据查询、打印等，实现质量
信息电子化管理。服务器计算机与
多台监控计算机和管理计算机相连，
控制数据库管理，负责存储数据、操
纵数据并为用户检索数据。
3.虚拟仪器与智能仪器
现代化技术的进步以计算机、
信息技术的进步为代表，不断革新
的计算机技术从各个层面上影响着、
引导着各行各业的技术革新。基于
计算机技术的虚拟仪器系统技术正
以不可逆转的力量推动着测试技术
的革命。虚拟仪器系统的概念不仅
推进了以仪器为基础的测试系统的
改造，同时也影响了以数据采集为
主的测试系统的传统构造方式的进
化。虚拟仪器系统的概念汇集了各
种分散的测试领域，并正在逐步取代传统的测试方法，成为一种标准
的技术规范。
虚拟仪器技术的出现是计算机
技术发展的结果，也是用户对仪器
品种、功能、精度、测试速度、实时
性、友好性、复杂运算、可存储性
等苛求的结果，是测试技术领域的
一大突破。
虚拟仪器因其无比的优越性迅
速占领了市场，测试功能设计方面
的可自由扩充性、兼容性以及低廉
的成本大大缩短了开发周期。从虚
拟仪器概念的提出到产品大量而快
速的普及也仅仅是短短十几年时间，
而测试功能的多样性、准确度却达
到了前所未有的程度，从而节约了
大量的人力和物力去进行更深层次
的研发。
虚拟仪器就是在通用计算机上
加一组实现特定功能的软硬件，从
而达到甚至超过几台传统仪器应有
的效果和功能，避免了传统仪器不
能很好相互兼容的缺点。
智能 轴承仪器属于虚拟仪器的
范畴，是利用了传统计算机硬件固
有的高速运算和存储能力，以及能
进行复杂运算的特征，并利用已有
的高效的程序设计平台，结合需要
开发的特定领域，开发出一系列实
现特定功能的软硬件和接口。这种
特定的软硬件系统联上传统的计算
机软硬件平台，就可完成一套完善
的智能测试仪器。国内 轴承行业已
经开始涉足虚拟和智能测试领域。
20世纪90年代中期，我国成功开发
出智能化圆度测量仪、沟曲率测量
仪、旋转精度测量仪、智能 轴承多
参数测量仪、摩擦力矩测量仪、数
字振动测量仪、形状仪、轮廓仪、机