主軸功能部件專業(yè)委員會 鐘 洪

主軸功能部件專業(yè)委員會成立十八年來，已從最初的4個從事靜壓主軸的會員單位發(fā)展到目前的40多會員單位，其中統(tǒng)計會員達33個，幾乎包含從事靜壓 (動靜壓)主軸、滾動機械主軸電主軸及其配套件的絕大部分骨干企業(yè)。

會員單位做了大量的技術開發(fā)和創(chuàng)新的工作，同時在市場開拓方面也有很大的進展，有數(shù)十個系列數(shù)百個規(guī)格的滾動軸承高速電主軸和高精度靜壓動靜壓主軸產(chǎn)品應用于機床行業(yè)及其他領域，為主機廠配套的品種范圍不斷擴大，其中國產(chǎn)數(shù)控雕銑機配套的電主軸已經(jīng)全部國產(chǎn)化，多種高精度磨床也已經(jīng)批量配套國產(chǎn)的靜壓動靜壓主軸?！笆晃濉逼陂g產(chǎn)值為10億，比“十五”期間的1億增加了10倍。國內(nèi)生產(chǎn)的作為商品供應市場的電主軸，最大輸出功率可達150kW，最大輸出扭矩可達1000N·m;最高轉(zhuǎn)速可達150 000r/min。涵蓋磨床、銑床、車床、鉆床、加工中心、木工機床、離心機、試驗機、旋壓機、雕銑機等10大類。

一、成績和差距

本行業(yè)的許多單位承擔或合作參與高檔數(shù)控機床及裝備的科技重大專項，研究出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的先進產(chǎn)品，如洛軸科技承擔滾動軸承電主軸，江蘇星辰、湖南大學、西安合升聯(lián)合研制的滾動軸承永磁電機電主軸。在靜壓軸承技術方面，東方精益承擔高精度立式轉(zhuǎn)臺精度達1μm;上海原創(chuàng)為多家企業(yè)的高檔數(shù)控車床、磨床提供靜壓動靜壓主軸及靜壓導軌技術與產(chǎn)品，例如與寶雞忠誠合作研制大規(guī)格數(shù)控車床的內(nèi)置式動靜壓電主軸加工精度達0.2μm、轉(zhuǎn)速5000r/min(主軸直徑φ160mm)、功率60kW，同時在進口設備國產(chǎn)化方面取得了很大的成就，磨床的內(nèi)置式動靜壓電主軸砂輪線速度220m/s，主軸轉(zhuǎn)速11 000r/m，提前實現(xiàn)2011年重大專項關于磨床動靜壓電主軸的指標。

在2011年北京召開的中國國際機床展覽會上，上海原創(chuàng)、北京東方精益、北京航空精研等，分別展出了液體靜壓轉(zhuǎn)臺產(chǎn)品，其直徑從φ450mm(端跳0.001mm) ～φ3000mm(端跳0.003mm)。湖南大學海捷主軸科技公司展出了電機內(nèi)置式水靜壓高速高精度電主軸產(chǎn)品，額定轉(zhuǎn)速達到30 000r/min，功率12kW，主軸端面徑跳動為0.001mm，已批量供應凸輪軸磨床和曲軸磨床應用。

我國大陸對靜壓動靜壓技術的研究及應用已有50多年的歷史，對基礎理論有相當深入的研究，應用也十分廣泛，品種俱全，在靜壓主軸、動靜壓主軸、靜壓導軌等方面都有成熟產(chǎn)品，在技術上已打下堅實的基礎，已達到世界先進水平。例如為汽車廠、鋼鐵廠大量進口設備的靜壓主軸，用自主知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品成功實現(xiàn)國產(chǎn)化替代，性能不低于原主軸，多油楔淺腔動靜壓軸承以及國內(nèi)發(fā)表的動靜壓軸承、靜壓導軌的文章有多篇被譯成外文在國外刊物上發(fā)表;在應用方面，品種精度等各項性能方面不低于進口設備，被國外認為新技術產(chǎn)品例如PM閥，實際上是國內(nèi)20世紀60年代的薄膜節(jié)流的一種變型。以上幾點足以證明，雖然在整體上來看，我國的機床工業(yè)水平仍落后于發(fā)達國家，但在精密機床靜壓動靜壓主軸方面是領先的。

然而，我們也必須看到，相對于整個機床行業(yè)的發(fā)展速度，主軸功能部件行業(yè)還顯得太小和太弱，至今缺乏真正能夠為中高端數(shù)控機床配套的滾動軸承電主軸，特別是伺服主軸。靜壓動靜壓主軸的性能雖然能夠滿足高精度機床的要求，例如在2009年、2010年及2011年為重大專項配套的國產(chǎn)靜壓動靜壓主軸，大多數(shù)是由本行業(yè)提供的具有自主產(chǎn)知識權(quán)的達到先進水平的高檔產(chǎn)品，但也只是少數(shù)企業(yè)的產(chǎn)品，大多數(shù)企業(yè)存在品種少、產(chǎn)量低、質(zhì)量不穩(wěn)定等問題，以致于在推廣配套使用上還有許多的困難，許多問題還需要解決，說我們行業(yè)太弱，實在并不為過。

人們常說主軸是機床的心臟、靈魂，它的價值一般為機床價值的1/20～1/10左右。如果按照這個思路來考慮，2011年1～8月金屬切削機床產(chǎn)值，即需要配套主軸功能部件的機床的產(chǎn)值為970.1億元，那么主軸功能部件行業(yè)的產(chǎn)值應該在60億元左右?？墒俏覀冃袠I(yè)在2011年1～8月完成了不到15億元的產(chǎn)值，約為金切機床的1/60，而不是1/20或1/10。說我們行業(yè)太小，實在也并不為過。

造成這種局面的根本原因是資金短缺、投入不足。整個主軸功能部件行業(yè)除洛陽軸研科技有限公司外都是私營企業(yè)，絕大多數(shù)企業(yè)都是從很小規(guī)模滾動發(fā)展起來的。許多企業(yè)的加工設備陳舊落后，中小企業(yè)很難拿出經(jīng)費來進行基礎理論的研究，特別是工藝裝備、測試技術的研究，技術進步也因此只能從低端慢慢爬行前進。能夠發(fā)展到今天這個水平已經(jīng)很不容易。

當然，行業(yè)內(nèi)有少數(shù)較大投入的企業(yè)，其設計技術、工藝技術、管理技術都比較先進，產(chǎn)品的質(zhì)量也比較可靠。例如廣州昊志機電股份有限公司幾年來有一個多億的投入，其產(chǎn)品質(zhì)量相當好，大多用于出口。

由于主軸功能部件的專業(yè)化生產(chǎn)本身的技術含量就比較高，它是需要較大投入的，而且收回投入的周期也較長，希望國家 (包括地方政府)，能夠把錢用在刀刃上加大對主軸功能部件制造企業(yè)的扶持。

由于資金投入不足，造成技術進步相對滯后，尤其是基礎理論和工藝技術 (包括相應的工藝裝備)研究跟不上。

主軸功能部件是高技術含量的產(chǎn)品，是綜合應用數(shù)、理、化、機、電、液、氣、聲、熱、材料各方面的基礎理論研究成果，本身零件制造、裝配中又涉及到精密工藝、測試技術、動平衡技術、溫控技術、材料等一系列應用技術的領域。

設計一個主軸部件，應該能夠預判其基本技術性能指標，目前只有個別企業(yè)對它自己設計的主軸部件能夠初步定量預判其基本技術性能指標，而大多數(shù)企業(yè)還只能依賴經(jīng)驗定性分析來預判。

靜壓動靜壓主軸由于對基礎理論有較長期的研究，情況要好一些，對各項參數(shù)都有近似的定量數(shù)據(jù)。但由于機床發(fā)展提出越來越高的精度、轉(zhuǎn)速及功率的要求，還是有許多工作要做。例如油膜均化程度、零件加工精度與回轉(zhuǎn)精度的關系、最大剛度、最小系統(tǒng)功耗的優(yōu)化設計、產(chǎn)品的可靠性等都需要下功夫研究。

這些問題的存在不但極大地影響了產(chǎn)品的產(chǎn)量及質(zhì)量，而且影響了對新產(chǎn)品的開發(fā)，尤其是伺服主軸的開發(fā)。

這方面我們專業(yè)委員會內(nèi)的高校和少數(shù)企業(yè)做了很多結(jié)合實際的工作，把研究和產(chǎn)品結(jié)合起來。例如湖南大學與江蘇星晨合作開發(fā)滾動電主軸就很有成就。

二、方向與策略

目前，整個機床行業(yè)正處于由大變強的轉(zhuǎn)變階段，既小又弱的主軸功能部件行業(yè)將會遇到非常嚴峻的考驗?？倳I導指出:宏觀經(jīng)濟的減速和需求結(jié)構(gòu)的快速升級，市場已經(jīng)不能支撐過去那種簡單擴大產(chǎn)能的發(fā)展模式。中低端產(chǎn)品產(chǎn)能將嚴重過剩，而中高端產(chǎn)品需求行業(yè)又無法滿足。主軸功能部件行業(yè)如不進行戰(zhàn)略轉(zhuǎn)變，其生存和發(fā)展都將成為問題。

中國機床工具工業(yè)協(xié)會提出“十二五”期間機床行業(yè)轉(zhuǎn)變的主題思想是由大變強，同時提出了三大標志性目標:

(1)在為重點行業(yè)核心制造領域提供裝備和服務方面取得突破性進展。

(2)中高檔數(shù)控機床國內(nèi)市場占有率顯著提高，中高檔數(shù)控系統(tǒng)和功能部件國內(nèi)市場占有率顯著提高。

(3)形成若干世界知名品牌和優(yōu)勢企業(yè)。

具體到我們行業(yè)，如何轉(zhuǎn)變以跟上當前形勢?既然我們目前又弱又小，根據(jù)機床行業(yè)的轉(zhuǎn)變主題思想，我們行業(yè)轉(zhuǎn)變主題思想將是“由弱變強，由小變大”。

第六屆五次常務理事 (擴大)會議指出，宏觀經(jīng)濟的減速和需求結(jié)構(gòu)的快速升級，市場已經(jīng)不能支撐過去那種簡單擴大產(chǎn)能的發(fā)展模式。隨著整個機床行業(yè)逐漸變強，我們?nèi)绻匀缓苋酰覀儗⒃跈C床行業(yè)失去立足之地，這不是聳人聽聞。所以我們首先必須變強，在逐漸變強的機床行業(yè)站穩(wěn)腳跟，才能有謀求擴大的余地。

如何實現(xiàn)我們的目標，首先要增加投入。投入的資金首先要用于技術改造方面，盡可能采用專用機床設備及高精度的設備，有條件的企業(yè)進行新產(chǎn)品的試制及工藝試驗，添置先進的檢測設備。

上述所需資金主要靠自籌，我們行業(yè)的絕大多數(shù)企業(yè)都是從很小的規(guī)模慢慢滾大的，每年都有一定的投入，只是以往的投入大多用于擴大產(chǎn)能，從目前形勢看把資金繼續(xù)投入到擴大產(chǎn)能方面會有很大的風險。在“十二五”期間應轉(zhuǎn)變觀念，把投資盡可能投入到如何把自己企業(yè)變強的方面;同時也要爭取外部投資和政府的扶持;也要在加強基礎理論的研究、改進設計方法及管理技術等方面投入資金。

2012年以來，行業(yè)內(nèi)企業(yè)已經(jīng)注意到投資方向，把資金主要放在技術改造上，例如無錫陽光、無錫博華、江蘇星晨、上海原創(chuàng)等都有較大的投入，逐漸具備了做強做大的潛力。特別是無錫陽光2012年投入1000多萬元，購置多臺高精度磨床、數(shù)控車床、加工中心等高檔機床，同時進口了多臺檢測試驗設備，如圓度儀、三座標測量儀、電機性能測試試驗臺等高檔檢測設備，為產(chǎn)品質(zhì)量的提高打下了堅實基礎。

為了更好地適應機床行業(yè)的轉(zhuǎn)變，同時為企業(yè)贏得市場，我們必須與主機廠多溝通，制造更好的產(chǎn)品。2010年我們曾經(jīng)組織了一次解決伺服驅(qū)動器與國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)字通訊的座談會，雖然會上有較大的爭論，但事后數(shù)控系統(tǒng)制造商終于答應，伺服驅(qū)動器制造商可以跟數(shù)控系統(tǒng)制造商協(xié)商，由數(shù)控系統(tǒng)制造商專門安裝能夠與伺服驅(qū)動器制造商的伺服驅(qū)動器能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字通訊的通訊接口，既保證數(shù)控系統(tǒng)通訊接口封閉又能夠與國產(chǎn)伺服驅(qū)動器實現(xiàn)數(shù)字通訊。這種小行業(yè)間相互溝通的做法得到了總會的肯定。另外從深入了解用戶工藝的角度，考慮我們也應該與主機廠多溝通。事實上，我們的主軸制造企業(yè)大多數(shù)與配套的主機廠有著很廣泛的溝通，并保持著很好的供求關系。問題是我們?nèi)绾尉椭懈叨藬?shù)控機床問題與主機廠溝通，我們希望在總會的指導與幫助下，組織主軸功能部件專業(yè)委員會與某主機分會進行多種形式的溝通，能夠在“十二五”規(guī)劃的重大專項中，與主機廠共同承擔“十二五”重大專項，這將對主軸行業(yè)“由弱變強，由小變大”的轉(zhuǎn)變起到極大的促進作用。

技術發(fā)展的根本是人才隊伍建設。為低端數(shù)控機床配套的主軸大多為變頻器驅(qū)動的電主軸，而為高端數(shù)控機床配套的大多為伺服驅(qū)動器驅(qū)動的伺服主軸，這是技術上的一個進步臺階。主軸設計技術的進步，例如采用虛擬仿真設計技術、主軸技術性能各項指標的檢測，例如主軸回轉(zhuǎn)精度的檢測、主軸動態(tài)特性的檢測及精密零件制造和裝配，都需要專門人才去完成的。

第六屆五次常務理事 (擴大)會議指出，加強以企業(yè)為主體的技術創(chuàng)新體系建設和人才隊伍建設，才能為實現(xiàn)行業(yè)“由弱變強，由小變大”提供支撐和保障。為此，我們希望掌握上述技術的企業(yè)能夠開辦學習班以帶動還未掌握上述技術的企業(yè)，以體現(xiàn)我們行業(yè)競爭、交流、共謀發(fā)展的精神。尤其是本行業(yè)內(nèi)三所大學，在主軸方面的研究有很深的造詣，在這些方面做些工作，既能提高學術水平又能結(jié)合實際，從而推動行業(yè)技術發(fā)展和產(chǎn)品開發(fā)。

三、結(jié)束語

總之，我們要深入了解行業(yè)所處的現(xiàn)狀，找到原因，制定措施。相信本行業(yè)的企業(yè)家們一定會像創(chuàng)業(yè)時期一樣，不怕困難，在最短的時間內(nèi)帶領自己的企業(yè)完成由弱變強由小變大的轉(zhuǎn)變，用中國的主軸功能部件武裝中國自己的機床。□