把轴承拆开看：三道质量关口，保证风机无忧运行

来源：蔡司工业质量解决方案发布时间：2026-03-12 45

金属加工功能部件及附件测量及控制系统产业动态软件和控制测量测试

聚焦蔡司风电轴承质量保障方案，解析Crossbeam/EVO扫描电镜的材料组织与缺陷分析、LSM 900 MAT共聚焦显微镜的表面形貌检测、DuraMax/MICURA/PRISMO/MMZ系列三坐标的滚道轮廓与几何尺寸测量，以及TRITOP/T-SCAN hawk 2/ATOS光学三维系统构建数字孪生模型的技术路径。

随着国家对可再生能源的持续支持和风电装机容量的稳步提升，中国风电轴承行业将迎来巨大发展机遇，市场规模预计将实现跨越式增长。智能化、低碳化、轻量化已成为风电轴承未来的发展方向。

滚动轴承的核心任务是支撑并引导相对旋转的部件，在两个旋转元件之间传递力和扭矩，并将旋转元件引导至整体设备的支撑结构。主要包含4个主要部件：

轴承制造的三道质量关口

滚动轴承相较滑动摩擦能把摩擦降到更低，从而支撑风机的低摩擦、低噪音排放、低磨损、高效运行以及长使用寿命等综合要求。但要达成这些目标，制造路径本身就更苛刻。因此，在滚动轴承的研发与生产全周期中，材料的选型与分析、机加工尺寸的精密控制，以及来料检验的数字孪生，已成为决定产品性能与可靠性的关键因素。

材料分析

尺寸控制

数字孪生

蔡司风电轴承的三道质量保障

第一道

材料分析：提前看到失效点

风机轴承制造离不开铸造与锻造工艺，材料组织、缺陷与热处理结果共同决定其承载能力。若缺乏铸造材料组织结构与缺陷的验证，问题会在后续承载中放大。

因此需要对材料进行如下检测：

材料和失效分析

铸造/锻造缺陷：孔隙率、裂纹缺陷、二次枝晶臂间距；
断裂后的失效分析；

形貌结构

晶粒尺寸、形状与分布，找到薄弱点和失效点；
热处理和硬化工艺后的形态结构。

蔡司解决方案

材料结构开发与原材料加工

扫描电子显微镜（SEM）

蔡司扫描电子显微镜可用于材料开发及行业标准（VDA 19.1等）性能验证，高倍率条纹分析技术可一站式关联分析平台，用于测定铸件断裂前的循环次数，确保结果可重复、可复现。

▲ZEISS Crossbeam

▲ZEISS EVO

高级成像与表面形貌分析

共聚焦显微镜

通过简化的可重复工作流程，蔡司共聚焦显微镜可实现轴承材料表面形貌的高分辨率成像。将经典对比度技术与共聚焦技术相结合，为分析提供完整背景，确保部件符合所需的材料和表面粗糙度规格要求。

▲ ZEISS LSM 900 MAT

冶金学与光学检测

光学和数码显微镜

利用蔡司光学显微镜和数码显微镜可对轴承材料的晶粒度与枝晶臂间距分析，这对轴承部件材料至关重要，因其直接决定机械性能（特别是强度），所有分析均须符合行业标准（ISO/ASTM/VDA等）。

▲ZEISS Axio Imager

▲ZEISS Smartzoom 5

第二道

尺寸控制：

避免轴承的早期磨损与故障

轴承零件特征多且差异小，滚道轮廓、波纹度与几何尺寸共同影响轴承的啮合与载荷分布，因此轴承加工过程中的尺寸检测尤为重要。如果测量能力不足或节拍不匹配，就容易出现尺寸偏差，进而影响后续装配，导致其严重磨损，影响风机性能。

滚道轮廓度和波纹度测量

轮廓和波纹度分析：滚道主导的一些波段可能导致噪声、振动及设备故障；
高精度滚道轮廓测量：轮廓尺寸不准确可能导致过早磨损与故障；

尺寸检测

上径、中径、底径、高度、宽度、顶部圆弧半径、角度测量：确保各组件的特性符合要求；
将滚子、套圈和保持架分类并配对到相同的公差带/等级中

蔡司解决方案

小尺寸零件：

加工车间现场的滚子尺寸控制

生产测量机ZEISS DuraMax凭借其小巧的占地面积、出色的热稳定性和防尘保护，成为车间现场的理想解决方案。该设备可配备ZEISS VAST XXT传感器，实现快速扫描；并且能集成到生产线中，确保轴承各维度的尺寸测量，确保精确的测量结果，提升生产效率。

▲ZEISS DuraMax

小尺寸零件：

测量室的套圈、滚子、保持架尺寸测量

三坐标测量机ZEISS MICURA采用主动扫描技术，可配备主动式测头（如VAST XT gold或ZEISS VAST XTR gold），并结合RT-RB四轴联动转台，对轴承部件的滚道及各维度尺寸进行高精度测量，实现轴承部件几何形状与表面的最终检测。

▲ZEISS MICURA

小尺寸零件：

套圈、滚子和保持架的批量产品检测

ZEISS PRISMO系列三坐标测量机可提供在线与离线检测方案，搭载高精度测头VAST GOLD，配合RT-AB旋转工作台（气浮转台）及（ZVR+ZVRA）系统，对轴承部件实现高性能的连续四轴扫描。ZEISS PRISMO fortis则可配置自动化上下料解决方案，兼容多种工件类型，显著提升检测效率。

▲ZEISS PRISMO fortis

▲ZEISS PRISMO verity

▲ZEISS PRISMO ultra

大尺寸零件：

轴承套圈与保持架的序列化生产管控

蔡司MMZ系列大型三坐标测量机采用主动扫描技术对轴承部件复杂的几何形状、表面与轮廓进行最终验证，适用于具有极高公差等级的大型工件。通过使用蔡司VAST navigator探头系统实现快速扫描，为轴承的套圈与保持架提供坚固的设计和高精度的尺寸数据。

▲ZEISS MMZ T

▲ZEISS MMZ M

▲ ZEISS MMZ G

第三道

数字孪生：

质量数据的监控与追溯

模具/刀具状态变化、毛坯质量波动会把问题带入轴承的机加工与磨削阶段，后续即使尺寸测得再准，也可能面临返工的风险，因此必须通过对轴承部件的表面数字化采集把质量筛查工作前移。

模具与刀具的状态监控

需要对模具、刀具进行全生命周期几何精度检测与监控，保障服役期间产品质量稳定性；

毛坯件光学检测

需要在铣削、车削、磨削等工序前，完成光学筛查并给轴承的毛坯件预留足量加工余量。

蔡司解决方案

全表面数字化质量数据采集

构建几何数字孪生模型

蔡司光学三维系统提供多场景灵活解决方案，可获取模具与刀具的高精度全域测量数据并进行研发原型与生产流程评估；配合 ZEISS INSPECT 软件，通过预设检测方案与人性化功能提升操作效率。该软件可以基于大范围三维坐标点云构建完整几何数字孪生，与 CAD 模型比对后，可快速、可重复地识别零部件几何偏差与缺陷，支持零部件的持续改进。