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    高性能數控機床與電主軸單元摘要：關鍵詞數控機床功能部件主軸內容提要本文簡單介紹國內外性能數控機床發展裝式電主軸單元數控機床作用展望國內裝式電主軸單元發展前景機床工業關系到國計民生基礎工業肩負國民經濟各部門國防軍工提供現代化裝頭盔重任世界經濟持續發展國內經濟穩步增長帶動國內機床工具 液體動靜壓軸承常用軸殼配軸

    內容提要：本文簡單介紹了國內外高性能數控機床的發展，內裝式電主軸單元在數控機床中的作用，展望了我國內裝式電主軸單元的發展前景。

    機床工業是關系到國計民生的基礎工業。它肩負著為國民經濟各部門和國防軍工提供現代化裝頭盔備的重任。在世界經濟持續發展，國內經濟穩步增長的帶動下，國內機床工具行業近年來，取得長足的發展和進步。作為機床工業主流產品和高新技術的重要載體，數控機床的發展更為迅猛。

    一、國際數控機床的發展近況

    二零零三年十月兩年一屆的EMO國際機床展覽會在意大利米蘭市舉行。展會展品突出柔性和高速的一體化。充分體現了當代國際數控機床的特點和水平。其突出的焦點在：

    1、數控機床進一步向高速發展。

    德國CHIRON公司VISION立式加工中心主軸最高轉速分別為10500，15000，30000，40000r/min；換刀時間分別為0.5秒（T-T）和1.2秒（C-C）。X-Y軸向矢量加速度達5.2g。Z軸加速度達3g。日本MAKINO銑床公司的J4M臥式加工中心主軸最高轉速可達60000r/min。

    2、雙主軸加工中心在本次展會集中亮相。

    展會中大量涌現雙主軸加工中心。如：意大利COMAU集團公司的Urane 225 雙主軸、雙刀庫、滑枕移動式高速臥式加工中心；德國KRAUSE%26MAUSER公司的PS500DUO、蒂森集團CROSS HULLER公司的Spechf+550 duo、HELLER公司的MCT250、Schwabische Werkzegmaschiner 公司的BA W06-22等雙主軸滑枕移動式臥式加工中心；德國Schwabische Werkzegmaschiner公司的BA W03-22型雙主軸滑枕移動式立式加工中心；意大利RIELLO集團的mc2雙主軸滑枕移動式臥式加工中心單元；德國CHIRON公司DF12KW雙主軸立式加工中心；德國的STAMA公司的MC331/TWIN型雙主軸套筒移動式立式加工中心；等等。

    3、多工種、復合加工設備向零件一次裝卡完成全部加工方向發展。

    德國INDEX公司展出的TRAUB TNX65型多功能數控車削中心能一次裝卡完成多形面車銑工作。德國DMG公司的TWIN65型雙主軸車削中心可實現六面加工。GMX200Liner車銑中心可同時完成對棒料工件的車、銑加工。奧地利WFL Mill Technolog 公司展出的M40，M40G，M120等主軸車銑中心，最大加工直徑達1600mm，最大加工長度為6500mm。日本NaKamura-Tome Precision Indusfry公司的NTX車削中心可同時完成多面車銑加工。日本MAZAK公司的INTEGRE Xe 800v/s、1060v/s 型主軸臥式銑車中心在主軸聯動臥式加工中心基礎上，使回轉工作臺增加了車削功能，一次裝卡就可以同時完成對園形零件的車銑全部加工。瑞士MAGERLE公司展出的MGR立式車磨復合加工機，一次裝卡可以同時完成對工件內徑、外徑、端面的多種加工。

    4、五軸聯動柔性加工，并聯機床普及化，生產實用化。

    展會上五軸聯動加工中心十分普遍。日本MAZAK公司的VARIAXIS 500-5x,730-5x五軸聯動立式加工中心，MATSUURA機械公司的NAM72-63V五軸聯動加工中心，北村機械公司的My trunnion 五軸聯動立式加工中心，三井精機公司的VL30-5X五軸聯動加工中心，德國HERLME公司的C40UP雙托盤五軸聯動立式加工中心，CHIRON公司的MILL800五軸聯動加工中心，意大利FIDIA公司的K156RT五軸聯動立式加工中心，瑞士DIXI公司的DHP80-5A高精度五軸聯動臥式加工中心等，均能同時實現主軸回轉、擺動，工作臺傾斜、回轉、擺動等功能。德國EMAG公司的多型號柔性加工單元，日本的OKVMA公司的PM-600并聯立式加工中心的生產實用性更強。

    二、國內數控機床的發展趨勢。

    經“六%26#903;五”、“七%26#903;五”、“八%26#903;五”、“九%26#903;五”、“十%26#903;五”連續25年的努力，我國數控機床的開發水平有了很大進步。數控機床的品種和質量均比往有所提高。部分機床制造主導廠還開發出具有相當水平的數控設備。隨著國民經濟的持續增長，各行業對基礎設備的核心數控機床的需求量越來越大。對機床檔次的要求也越來越高。近幾年，國內數控機床的年產量和進口量的遞增率始終保持在30％以上。據不完全統計，2003年國內數量機床年產量為3.5萬臺，提前兩年達到“十%26#903;五”規劃目標。據中國機床工具工業協會專家預測，2004年國內數控機床年產量將達4.5萬臺。由于技術發展的不平衡，在多種條件制約下，目前我國數控機床的整件技術水平與國際先進水平相比還有一定距離。部分高性能、高速、高精度的數控機床仍需要依靠海外進口。2003年我國從海外進口2萬臺數控機床。預計2004年還將再進口3萬臺。這種勢頭估計近年內暫時難以回轉。

    三、內裝式電主軸單元在數控機床中的作用。

    內裝式電主軸單元將電機和高精度主軸結合在一起，使主軸單元向高速、高效、高精度加工邁出了可喜的一步。內裝式電主軸單元是數控機床的核心功能部件。它使機床擺脫了機械傳動的束縛，簡化了機床結構，同時消除了由機械傳動產生的振動噪聲。

    國際上高性能、高速、高精度數控機床普遍采用電主軸單元。在多工件復合加工機床、多軸聯動多面體加工機床、并聯機床和柔性加工單元中，電主軸更具有機械主軸不可替代的優越性。

    自“九%26#903;五”開始，國家用兩個五年計劃，加大力度支持國內自行開發數控機床用實用型電主軸單元。經六年努力，我國現已自主開發出最高轉速為8000、12000、15000、18000、24000、30000r/min，最大扭矩為129Nm的數控機床用電主軸。首輪數控機床用電主軸系列型譜已初步完成。部分電主軸產品已為主機廠所認可。

    四、國內數控機床用電主軸單元的發展

    以往電主軸主要用于軸承行業的高速內圓磨削，隨著數控技術和變頻技術的發展，電主軸在數控機床中的應用越來越廣泛。

    目前我國各類電主軸年需求量約6000根，其中數控機床用電主軸僅有約1000根，而且大部分（約60%）為進口電主軸；磨削用電主軸大約4000根，約占電主軸總需求量的2/3；其余為高速離心機、高速試驗機等特殊用途電主軸。

    然而，數控機床的高速發展，正在改變著以磨用軸為主的電主軸市場。根據機床行業“十%26#903;五”發展規劃，到2005年我國數控機床產量將從2000年的1.5萬臺增加到3.5萬臺（目前預測會超過5萬臺），數控機床使用電主軸的比例也將由6.7%增加到40%左右。預計到2005年，數控機床用電主軸將激增到20000根，約占電主軸總需求量的2/3，替代磨用電主軸的市場地位，成為電主軸市場的主力軍。

    與此同時，數控機床主軸所需的高精密軸承的需求量也將急劇增加。按每根數控機床主軸平均使用4~5套軸承計算，考慮到部分雙主軸或多主軸機床，按平均每臺機床配備1.5根主軸計算，到2005年數控機床用高精密主軸軸承的需求量將增加到24萬套，加上維修用軸承，總需求量將達到48萬套。

    二零零三年十二月國家發展改革委員會委托中國機床工具工業協會組織召開了“數控機床關鍵功能部件產品創新發展座談會”。會上，國家發展改革委員會工業司程竹處長宣讀了發改委領導張國寶、王春正同志關于發展數控機床及其功能部件的批示。并表明了全力支持數控機床功能部件創新開發的態度。機床工具工業協會根據國內數控機床之需求，對到會的各功能部件生產主導單位提出強化發展要求：電主軸要求到2005年用于數控機床的電主軸單元總產量達到3000臺套，到2010年達到10000臺套。此任務十分艱巨，據到會的各主軸開發單位估計，按目前生產能力發展速度，到2005年我國最多只能開發出2000臺套電主軸單元。如國家發政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。因此，數控機床用電主軸單元的市場容量巨大，目前所需要的就是如何合理組織人力、物力、財力，開發出既多又好的功能部件。