高性能机床主轴技术现状分析（四）

　　存在的问题

　　1.产业（市场）层面存在的问题

　　（1）超精密机床电主轴是未来国际机床市场竞争的焦点，形成较大规模的市场还有一个培育期。超精密机床电主轴的产值虽然不大，但是对国防工业、航空航天工业和精密仪器仪表工业的支撑作用明显。目前我国在该领域与日本、德国、英国和美国等先进国家的差距较大，仅有少量机型的研制开发能力，还没有形成批量生产的能力。超精密机床电主轴领域的技术储备不足和人才匮乏，将导致我国在未来产业竞争中再次处于劣势。国家政府部门、机床行业协会、企业界和学术界都须要从战略上更加重视超精密机床电主轴技术的投入，避免将来陷入被动。

　　（2）中高档电主轴领域，国内现有生产能力远不能满足市场需求。根据《中国机床工具工业年鉴》提供的数据，2008年255家金切机床企业产量为44万台，产值544亿元；2009年产量58万台，产值886亿元；2010年产量为76万台，产值1 306亿元。

　　但目前大陆主轴功能部件行业电主轴企业的产值仅5亿元左右，生产能力仅15万台。除了部分机床主机厂自行生产主轴外，相当一部分市场由国外和中国台湾的主轴产品所占领。国产电主轴多数为开环控制式磨用电主轴、铣用电主轴和钻削用电主轴，高档的闭环式加工中心电主轴多数还要依靠进口来补充。我国主轴功能部件企业的配套能力不足，反应出我国电主轴产业集中度不高，规模效应尚未形成。

　　2. 技术层面存在的问题

　　（1）缺少系统化的技术开发和设计制造能力。电主轴动态热态特性优化设计、精密加工工艺、精密装配工艺、精密测试技术和故障损伤防治技术等，难以全面实施。

　　（2）数控系统与驱动系统的通讯，直接影响加工中心和数控铣床电主轴的推广应用。目前国内多数电主轴采用异步主轴电动机加编码器和驱动控制器来实现闭环控制，由于进口数控系统与国产主轴系统数字通信接口问题尚未解决，因此制约着国产加工中心用电主轴在金切机床行业中的推广应用。

　　另外因得不到工程应用的反馈，反过来也制约了我国加工中心和数控铣床电主轴技术水平的提高。

　　（3）国产滚动轴承电主轴的主要难题是精度寿命有限，可靠性有待进一步提高。

　　（4）流体悬浮电主轴的装配主要靠配磨轴承和主轴轴颈间隙来保证产品性能，尚未标准化和系列化，难以实现批量化生产，迫切须要从技术上寻找便于批量化生产的新途径。

　　（5）缺乏针对电主轴的高频电动机设计理论。目前的电主轴电动机设计均沿用传统正弦波供电的电动机理论进行设计，与实际逆变器高频供电的工况存在差距。

　　（6）工艺规范化不足，产品质量的一致性和稳定性得不到保证。

　　（7）加工过程、装配过程、整机调试的精密测试技术支撑明显不足。

　　3. 基础研究层面存在的问题

　　（1）基础研究成果应用于工程实际的步伐慢，工程应用效果反馈的周期长，影响了基础研究工作的深入。现有的科研评价体系使科研人员投入在实验和实践中的精力偏少，导致研究工作的最重要一环--实际应用，没有取得应有的效果。

　　（2）基础研究工作由于缺乏工艺技术的支持，许多好的学术思想没有坚持到出成果即被放弃或自我否定，错失了不少做出特色、跻身国际前沿的机会。

　　（3）我国学者在20世纪80年代前后提出并实现了表面节流、自反馈节流、深浅腔结构和薄膜反馈等许多有特色的学术思想和技术，但迄今只有部分应用较好。许多国外新产品资料和国外学者近年发表的论文中所提到的新技术，其实在国内早已实现，但直到“出口转内销”，才重新被新一代的学者奉为“前沿”进行跟踪研究。

　　（4）基础研究工作不够系统集中，不够细致，不能为工程应用提供有效的支撑。

　　（5）轴承动刚度和接合面刚度是直接影响电主轴系统动态特性的关键数据。国内不少学者开展了该方面的研究工作，但受客观条件限制大都停留在个别案例的研究上，没有形成可资工程设计参考的“数据库”。随着时间流逝，这些研究成果逐步“飘散”，未能在工业界“固化”和推广，往往在若干年之后又由新的研究者重复研究。

　　（6）基础研究中的核心环节--精密测试技术研究和高速电主轴综合性能试验技术研究，在实际科研中被重视的程度远远不够。

　　（7）机床主轴的回转精度测试与误差分离技术、动刚度在线测量技术、热变形和微位移测量技术、油膜流场（压力、温度、速度）测试技术、可靠性测试与寿命预估技术、以及高速电主轴综合性能试验技术等，迄今在实际研究和工程产品试验及评价中应用很少。测试技术与试验手段不到位，导致技术人员对技术水平难以做出科学评价，影响了科学问题认识的深度，也导致工程实际中本来可以提升的技术空间得不到充分挖掘，最终也影响了主轴产品性能的提升。

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