電主軸是在機(jī)床領(lǐng)域出現(xiàn)的將機(jī)床主軸與主軸電機(jī)融為一體的新技術(shù),在中高檔數(shù)控機(jī)床中應(yīng)用廣泛。它與直線電機(jī)技術(shù)、高速刀具技術(shù)一起,將會(huì)把高速加工推向一個(gè)新時(shí)代。但是令人遺憾的是,作為數(shù)控機(jī)床功能部件的重要組成部分之一,電主軸的國產(chǎn)化率很低,當(dāng)前數(shù)控機(jī)床所用的電主軸60%需要進(jìn)口。對(duì)此,有關(guān)專家表示,電主軸的國產(chǎn)化在技術(shù)上并非很難,因此有必要加大它的發(fā)展。如果不提高電主軸的國產(chǎn)化率,一味依賴進(jìn)口,不僅將會(huì)浪費(fèi)更多的外匯,而且會(huì)制約我國數(shù)控機(jī)床的自我滿足率。

　　"中場"產(chǎn)業(yè)

　　電主軸具體是指一套組件,包括電主軸本身及其附件:電主軸、高頻變頻裝置、油霧潤滑器、冷卻裝置、內(nèi)置編碼器、換刀裝置等。電主軸技術(shù)水平的高低、性能的優(yōu)劣以及整體的社會(huì)配套水平,都直接決定和影響著數(shù)控機(jī)床整機(jī)的技術(shù)水平和性能,也制約著主機(jī)的發(fā)展速度。國際上高性能、高速、高精度數(shù)控機(jī)床普遍采用電主軸單元。在多工件復(fù)合加工機(jī)床、多軸聯(lián)動(dòng)多面體加工機(jī)床、并聯(lián)機(jī)床和柔性加工單元中,電主軸更有機(jī)械主軸不可替代的優(yōu)越性。

　　電主軸的價(jià)位從幾萬元到幾十萬元不等,在機(jī)床成本構(gòu)成中占有一定比例。電主軸的質(zhì)量、性能和水平在很大程度上決定了整機(jī)的質(zhì)量、性能和水平,為此,日本學(xué)者將包括電主軸在內(nèi)的功能部件產(chǎn)業(yè)統(tǒng)稱為"中場"產(chǎn)業(yè),取其足球"中場"術(shù)語的寓意,一是表明它在從原材料到整機(jī)的產(chǎn)業(yè)鏈中,處于"中場"位置,另一含義是取勝的關(guān)鍵在于它能否能夠控制"中場"。

　　電主軸在數(shù)控機(jī)床中的作用越來越重要,主要是因?yàn)楝F(xiàn)在的機(jī)械加工工藝要求的主軸轉(zhuǎn)速越來越高,因此高轉(zhuǎn)速越來越成為衡量一個(gè)產(chǎn)品水平的標(biāo)志。誰先采用了更高轉(zhuǎn)速的主軸,誰便在激烈的競爭中擁有了一張硬牌。因此電主軸發(fā)展的趨勢就是:以專業(yè)廠家生產(chǎn)的高質(zhì)量的電主軸取代各機(jī)床廠家自己生產(chǎn)的傳統(tǒng)主軸,從而提高數(shù)控機(jī)床的轉(zhuǎn)速,加強(qiáng)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品的競爭力。

　　國內(nèi)電主軸大量依賴進(jìn)口

　　我國機(jī)床行業(yè)對(duì)于電主軸的需求量較大,而且有逐年遞增趨勢。這主要由2點(diǎn)決定。第一,國內(nèi)機(jī)床對(duì)電主軸的需求量一年在6000多根左右。據(jù)初步統(tǒng)計(jì),2003年我國各類電主軸年需求量約6000根,其中數(shù)控機(jī)床用電主軸僅有約1000根,而且60%左右為進(jìn)口電主軸。而據(jù)主軸功能部件專業(yè)委員會(huì)秘書長鐘洪表示,目前我國國內(nèi)電主軸的生產(chǎn)能力大約在2400套左右,而國內(nèi)的需求量在8000套,因此供需缺口達(dá)近6000套。以每套平均價(jià)8萬元計(jì), 進(jìn)口額就達(dá)4億多元。第二,根據(jù)機(jī)床行業(yè)"十?五"發(fā)展規(guī)劃,到2005年我國數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量將達(dá)到6萬臺(tái),數(shù)控機(jī)床使用電主軸的比例也將由2%增加到 10%左右。預(yù)計(jì)到2005年,數(shù)控機(jī)床用電主軸將激增到6000根,約占電主軸總需求量的50%,替代磨用電主軸的市場地位,成為電主軸市場的主力軍。

　面對(duì)如此之大的電主軸需求市場,國產(chǎn)的電主軸生產(chǎn)卻沒有跟上去,這并不是因?yàn)槲覈娭鬏S的研發(fā)動(dòng)作遲緩。其實(shí)早在20世紀(jì)50年代,我國的軸承行業(yè)就已經(jīng)開始研究生產(chǎn)電主軸。目前國內(nèi)電主軸的生產(chǎn)以洛陽軸承研究所最為著名,它生產(chǎn)的內(nèi)孔磨削用電主軸已有40多年的歷史。近年來,它開發(fā)的加工中心、高速銑床和車床用電主軸,已與國產(chǎn)高速機(jī)床和國產(chǎn)并聯(lián)機(jī)床配套,投入使用。迄今已發(fā)展到15個(gè)系列,100多個(gè)品種,功率從0.2~75kW,最高轉(zhuǎn)速達(dá) 150000r/min。

　　國內(nèi)電主軸大量依賴進(jìn)口的原因,除了產(chǎn)量沒有跟上去之外,國產(chǎn)電主軸的質(zhì)量沒有保證,也是其中一個(gè)原因。目前我國開發(fā)出了主軸功率為 2.5kW～29kW、扭矩為4～86N.m、能應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床和加工中心的電主軸,并且已裝備了部分國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床。但是從總體上講,國產(chǎn)的電主軸和國外產(chǎn)品相比較,無論是性能、品種和質(zhì)量都有較大差距,所以目前國產(chǎn)的高轉(zhuǎn)速、高精度數(shù)控機(jī)床和加工中心所用的電主軸,仍然主要從國外進(jìn)口。

　　電主軸生產(chǎn)存在技術(shù)瓶頸嗎

　　電主軸國產(chǎn)化率低,是由于技術(shù)原因嗎？在回答這個(gè)問題之前,不妨先聽聽有關(guān)專家對(duì)于生產(chǎn)電主軸需要何種技術(shù)是如何分析的。中國機(jī)床工具協(xié)會(huì)名譽(yù)理事長梁訓(xùn)將電主軸的生產(chǎn)所需要的技術(shù)簡明扼要地概括為"3個(gè)半技術(shù)":即精密制造技術(shù),軸承技術(shù),電機(jī)調(diào)速技術(shù),電機(jī)技術(shù)。電主軸對(duì)于前3個(gè)技術(shù)的要求較高,而對(duì)于第4個(gè)技術(shù)來說,由于電主軸對(duì)于電機(jī)技術(shù)的要求并不是很高,只需要普通的電機(jī)技術(shù)即可,因此,梁訓(xùn)?形象地將其稱之為半個(gè)技術(shù)。

　　那么,生產(chǎn)電主軸的技術(shù)難度大嗎？對(duì)此,有關(guān)專家的回答是否定的。電主軸專家周延佑表示,由于電主軸的生產(chǎn)是幾種技術(shù)的綜合,因此只具備單種技術(shù)的企業(yè)并不能生產(chǎn)這一產(chǎn)品,比如一般的軸承廠或是電機(jī)廠就不具備生產(chǎn)電主軸的能力。但這并不等于說,電主軸的生產(chǎn)所要求的技術(shù)就很高,國內(nèi)的廠家就不能實(shí)現(xiàn)規(guī)模生產(chǎn)。周延佑的看法是:"電主軸國產(chǎn)化率低,產(chǎn)品大量從國外進(jìn)口,出現(xiàn)這種狀況,從技術(shù)層面來看是一點(diǎn)道理也沒有。"周延佑分析表示,電主軸的確需要的是綜合技術(shù),但是只要一家企業(yè)擁有了其中一種技術(shù),就可以生產(chǎn)電主軸這種產(chǎn)品。因?yàn)榕c其他技術(shù)相對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品,完全可以外購。比如軸承廠就可以外購電機(jī),而電機(jī)廠也可以外購軸承,這是一些世界電主軸生產(chǎn)廠家通用的做法。就是世界頂級(jí)的電主軸生產(chǎn)商也不具備全套技術(shù),他們也同樣外購產(chǎn)品或是技術(shù)。電主軸的生產(chǎn)從技術(shù)層面來說,其實(shí)需要的是精確裝配、加工的能力。就是全部零部件都外購,最后的產(chǎn)品所獲得的利潤也不低。特別是在國內(nèi)勞動(dòng)力具有低價(jià)優(yōu)勢的情況下,即使是零部件進(jìn)口,裝配完成后生產(chǎn)出來的電主軸也應(yīng)該比進(jìn)口的同類電主軸價(jià)格至少低三分之一。
　如何提高電主軸的國產(chǎn)化

　　由于電主軸的生產(chǎn)是一個(gè)跨行業(yè)的過程,需要多工種、多技術(shù)的配合,因此建立一個(gè)什么類型的企業(yè)才能滿足這些需要,是專家們探討的問題。

　　目前我國功能部件的生產(chǎn)廠家有4種類型:"院所型",由研究所、大專院校以技術(shù)支撐發(fā)展而來的企業(yè)；"主廠型",由主機(jī)廠逐步分離出來以生產(chǎn)某種功能部件為主發(fā)展起來的企業(yè)；"民企型",在江浙一帶大量涌現(xiàn)的民營企業(yè),以勞動(dòng)密集型、單一品種為主；"外商合資或是獨(dú)資型",生產(chǎn)部分較高水平的功能部件,但批量較小,沒有獨(dú)立的開發(fā)能力。

　　對(duì)于前3種企業(yè),專家的看法是各有所長。在"院所型"生產(chǎn)廠家中,由于他們的技術(shù)力量比較雄厚,從事該行業(yè)時(shí)間比較長,一旦轉(zhuǎn)型,技術(shù)問題能夠自行解決,所需改變的只是體制。只要體制適合市場需求,這類企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品會(huì)很有競爭力。比如洛陽軸承研究所,專家們?cè)啻谓ㄗh從研究所分離出公司,利用他們所掌握的電主軸技術(shù)專門生產(chǎn)此類產(chǎn)品。至于"主廠型"企業(yè),鐘洪分析說,在國外電主軸的生產(chǎn)一般分為2種方式,1種是由配套廠家生產(chǎn),另1種是由專業(yè)的電主軸生產(chǎn)廠家制造。國外的主機(jī)廠一般不生產(chǎn)電主軸,因此從這一點(diǎn)來說,在國內(nèi)從主機(jī)廠分離出來專門生產(chǎn)電主軸的企業(yè),是一種趨勢。而"民企型"企業(yè), 專家們的看法是,由于他們的市場眼光敏銳,機(jī)制靈活,特別是江浙一帶機(jī)床用戶逐漸增多,為他們生產(chǎn)機(jī)床功能部件提供了機(jī)會(huì),而且和客戶交流起來也有地域方面的優(yōu)勢,這些使他們?cè)陔娭鬏S的生產(chǎn)中具備優(yōu)勢。

　　電主軸的國產(chǎn)化問題,不僅是專家們關(guān)心的問題,同時(shí)也受到了行業(yè)協(xié)會(huì)的高度重視。雖然根據(jù)國內(nèi)各主軸開發(fā)單位估計(jì),按目前生產(chǎn)能力發(fā)展速度,到 2005年我國最多只能開發(fā)出2000臺(tái)套電主軸單元。但機(jī)床工具工業(yè)協(xié)會(huì)根據(jù)國內(nèi)數(shù)控機(jī)床之需求,對(duì)各功能部件生產(chǎn)主導(dǎo)單位提出強(qiáng)化發(fā)展要求:電主軸要求到2005年用于數(shù)控機(jī)床的電主軸單元總產(chǎn)量達(dá)到3000臺(tái)套,到2010年達(dá)到10000臺(tái)套。他們表示將合理組織人力、物力、財(cái)力,開發(fā)出既多又好的功能部件。