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中國數控機床行業的發展令人矚目,據中國機床工具工業協會提供的數據,2006年數控機床的產量達85756臺,同比增長32.7%。但令人遺憾的是,作為數控機床關鍵功能部件的電主軸,無論是從產品品種、技術水平、可靠性和產業化程度等方面均與國外有一定差距,電主軸國產化率低,中高端產品主要依靠進口。對此,有關專家指出,如果不提高電主軸國產化率,一味依靠進口,不僅會浪費大量外匯,而且會制約國產數控機床的發展。 數控機床的“芯片” 傳統機床主軸是通過傳動裝置帶動主軸旋轉而工作的,電主軸的主要特點是將電機置于主軸內部,通過驅動電源直接驅動主軸進行工作,實現了電機、主軸的一體化功能。 與傳統機床主軸相比,電主軸具有十分明顯的優勢。由于主軸由內裝式電機直接驅動,省去了皮帶、齒輪、聯軸節等中間變速和傳動裝置,具有結構簡單緊湊、效率高、噪聲低、振動小和精度高等特點。而且利用交流變頻技術,電主軸可以在額定轉速范圍內實現無級變速,以適應機床工作時各種工況和負載變化的需要。 電主軸是將機床主軸與主軸電機融為一體的高新技術產品。電主軸實際是指電主軸系統,由電主軸、驅動控制器、編碼器、潤滑裝置、冷卻裝置等組成。國產電主軸的價位從幾萬元到十幾萬元不等,電主軸技術水平的高低、性能的優劣都直接決定和影響著數控機床整機的技術水平和性能,也制約著主機的發展。 因此,有專家認為,電主軸在數控機床中的作用類似電腦中的芯片,將電主軸稱為數控機床的“芯片”。也有日本學者將包括電主軸在內的關鍵功能部件產業統稱為“中場”產業,取足球“中場”寓意,表明其重要位置。 電主軸系統是數控機床三大高新技術之一(高速電主軸、數控系統、送給驅動)。隨著數控技術及切削刀具的飛躍發展,越來越多的機械制造裝備都在不斷向高速、高精、高效、高智能化發展,電主軸已成為最能適宜上述高性能工況的數控機床核心功能部件之一,尤其是在多軸聯動、多面體加工、并聯機床、復合加工機床等諸多先進產品中,電主軸的優異特點是機械主軸單元不能替代的。 電主軸國產化任重而道遠 與數控機床的長足發展相比,國產電主軸的發展明顯滯后,已引起了業內以及國家相關部委的關注。 此前,記者曾參加了機床工具工業協會召開的“數控機床關鍵功能部件產品創新發展座談會”。會上機床工具工業協會根據國內數控機床的需求,對到會各生產主導單位提出強化發展要求:到2010年用于數控機床的電主軸單元總產量達到1萬臺套。據到會各主軸生產主導單位估計,如國家發改委動用國債資金強化支持,到2010年可能擴產到6000臺套,其余缺口尚需通過進口來解決。隨著數控機床使用電主軸的比例的增加,數控機床用電主軸將成為電主軸總需求量的主體,從而替代磨用電主軸成為電主軸市場的主力軍。 面對如此之大的電主軸需求市場,國產的電主軸生產卻沒有跟上去。原因何在?其實早在20世紀60年代,我國的軸承行業就已經開始研究生產電主軸。目前國內電主軸的生產以洛陽軸研科技公司最為著名,它生產的內孔磨削用電主軸已有40多年的歷史。 我國大型數控銑、加工中心和數控車床實用型電主軸的開發始于1998年。迄今為止,洛陽軸研科技公司已能開發生產8大類,20個系列,200多種電主軸產品,功率從0.2kW~100kW,加工中心用電主軸大型的可達外徑318毫米,扭矩200Nm,小型號外徑80毫米,5萬r/min。它開發的加工中心、高速銑床和車床用電主軸,已與國產高速機床和國產并聯機床配套投入使用。
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