1. Lịch sử công nghệ ổ bi (Tiền sử đến thế kỷ 18)
Các tài liệu lịch sử cho thấy khả năng sử dụng công nghệ ổ bi trong các khung của các nền văn minh trước đây. Rất có thể những công nhân xây dựng Kim tự tháp Giza ở Ai Cập cổ đại đã sử dụng các thiết bị tương tự như ổ bi chuyển động tuyến tính, tức là các con lăn gỗ được sử dụng để dễ dàng di chuyển các xe trượt trên đồi. Cơ chế không được ghi chép này nhưng đầy sáng tạo này bằng cách nào đó đã đồng bộ với các nguyên tắc của ổ bi hiện đại và tiếp xúc lăn.
Về lịch sử hiện đại, nhà khoa học người Ý Galileo Galilei là người đầu tiên thảo luận về khái niệm “bi cố định” hoặc “bi lồng” trong ổ bi kết hợp với lý thuyết ma sát lăn, được đề xuất như một sự thay thế cho ma sát trượt. Thật không may, nó vẫn chỉ là một lý thuyết trong một thời gian dài cho đến khi nó được đưa vào sử dụng thương mại sau này.
Ý tưởng về ổ bi được tiên phong bởi Leonardo da Vinci, người đã phác thảo các thiết kế ổ lăn để giảm ma sát trong nguyên mẫu máy bay trực thăng của mình. Mặc dù da Vinci đã từ bỏ dự án máy bay trực thăng, nhưng các bản phác thảo ông để lại đã trở nên khá sáng tỏ trong những năm sau đó.
2. Thế kỷ 18 đến 19: Phát minh và Công nghiệp hóa từ đó trở đi
Khái niệm về ổ bi đã trở thành một ý tưởng thực tế vào cuối thế kỷ 18. Năm 1794, thợ rèn người xứ Wales Philip Vaughan đã được cấp bằng sáng chế cho ổ bi đầu tiên cho trục xe ngựa, ứng dụng thương mại đầu tiên của công nghệ này. Nhờ vào sự đổi mới này, các phương tiện kéo ngựa trở nên hiệu quả hơn.
Trong khoảng thời gian của thế kỷ 19, ổ bi trở nên hữu ích hơn trong các thứ như vòng quay, ghế bành, xe đạp và thậm chí cả tháp pháo súng hải quân. Những bổ sung này đã cải thiện đáng kể hiệu suất của các đối tác cơ học của chúng.
Tiến bộ trong chế tạo đồng hồ: Thợ làm đồng hồ người Anh John Harrison đã phát triển ổ lăn lồng đầu tiên cho đồng hồ hàng hải H3 của mình vào năm 1760, khiến ông trở thành người đầu tiên tạo ra ổ bi chính xác.
3. Đột phá công nghiệp thế kỷ 19 - đầu thế kỷ 20
Vào năm 1883, công nghệ ổ bi đã chứng kiến một cải tiến đột phá khi kỹ sư người Đức Fischer chế tạo một máy mài thô các viên bi thép để đảm bảo chúng tròn và đều kích thước. Đây là một bước quan trọng hướng tới sản xuất hàng loạt và là lý do FAG trở thành một trụ cột cho ngành công nghiệp ổ bi hiện đại.
Nhân vật và Công ty chủ chốt:
- Công ty Timken năm 1895 đã thay đổi thế giới với ổ lăn côn của họ, sau đó được thương mại hóa bởi Henry Timken, phát minh ra những thứ này với hy vọng cải thiện hiệu suất của máy móc nặng và sử dụng ô tô.
- Ổ bi tự điều chỉnh trở thành tiêu chuẩn mới cho ổ bi chính xác trên thế giới nhờ thiết kế của Sven Wingquist. Năm 1907, chúng được giới thiệu mạnh mẽ bởi SKF.
4. Giữa thế kỷ 20: Đa dạng hóa và Toàn cầu hóa
Trong và sau các cuộc Chiến tranh Thế giới, ổ bi trở nên quan trọng đối với cả máy móc quân sự và dân sự:
- Ngành công nghiệp ô tô: Ổ bi trở thành phụ kiện cần thiết cho động cơ, hệ thống lái và truyền động.
- Hàng không vũ trụ: Ổ bi có độ chính xác cao, trọng lượng nhẹ đã được thêm vào động cơ máy bay và tàu vũ trụ, cách mạng hóa ngành hàng không vũ trụ.
- Dụng cụ máy: Vít bi đã tăng cường độ chính xác trong gia công bằng cách chuyển đổi chuyển động quay thành chuyển động tuyến tính. Công nghệ này xuất hiện lần đầu tiên vào năm 1898.
Sự phát triển của Vít bi:
- Vít bi đã được tích hợp vào hệ thống lái ô tô vào những năm 1940, thay thế các vít trượt. Sự đổi mới này đã giảm mài mòn và ma sát.
- Đến những năm 1960, vít bi bắt đầu được sử dụng rộng rãi trong các máy CNC, phục vụ các yêu cầu định vị có độ chính xác cao.
5. Cuối thế kỷ 20 đến hiện tại: Thu nhỏ, Chính xác và Cạnh tranh toàn cầu
Đột phá công nghệ:
- Ổ bi siêu nhỏ: Năm 2000, Công ty Minebea Co. Ltd. của Nhật Bản đã phát triển ổ bi thương mại nhỏ nhất thế giới (đường kính 1,5 mm), được sử dụng trong tourbillon của đồng hồ cơ.
- Sản xuất siêu chính xác: Sự kết hợp giữa đo lường bằng laser và mài CNC đạt được độ chính xác ở mức micron cho các công cụ bán dẫn và hàng không vũ trụ.
Sự trỗi dậy của Trung Quốc và Nhật Bản:
- Trung Quốc: Song Shifa đã sản xuất viên bi thép công nghiệp đầu tiên của Trung Quốc vào năm 1964, trong thời gian ông làm việc tại Nhà máy Ổ bi Wafangdian. Sự đổi mới này đã chấm dứt sự phụ thuộc của Trung Quốc vào nhập khẩu. Đến những năm 1980, Trung Quốc đã chuẩn hóa sản xuất vít bi cho các máy CNC và robot công nghiệp.
- Nhật Bản: Nhật Bản nổi lên như một nhà lãnh đạo toàn cầu về ổ bi có độ chính xác cao, khẳng định lại vị thế của họ như một cường quốc sản xuất chính xác.
6. Xu hướng tương lai: Trí tuệ và Bền vững
Các tiến bộ hiện tại tập trung vào:
- Ổ bi thông minh: Cảm biến nhúng giám sát độ mòn và nhiệt độ theo thời gian thực, cho phép kéo dài tuổi thọ.
- Sản xuất xanh: Cải tiến trong vật liệu thân thiện với môi trường và quy trình tiết kiệm năng lượng dẫn đến giảm phát thải trong sản xuất.
- Thiết kế tùy chỉnh: Hệ thống năng lượng tái tạo, xe điện và thiết bị y tế yêu cầu ổ bi được thiết kế riêng.
7.Kết luận
Sự phát triển của công nghệ ổ bi đã là nền tảng của sự tiến bộ công nghiệp từ các con lăn của người Ai Cập cổ đại đến độ chính xác ở quy mô nano ngày nay. Sự tiến triển của nó theo dõi lịch sử của con người trong việc phấn đấu cho năng suất cơ học, từ các thiết kế sáng tạo của Leonardo da Vinci đến công việc công nghiệp của Friedrich Fischer. Với sự phát triển của AI và khoa học vật liệu, ổ bi sẽ tiếp tục thúc đẩy các đổi mới tìm kiếm độ chính xác tinh vi, tính bền vững và các ngành công nghiệp kỹ thuật tiên tiến toàn cầu.
