主軸功能部件專業(yè)委員會(huì) 鐘 洪

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

會(huì)員單位做了大量的技術(shù)開發(fā)和創(chuàng)新的工作，同時(shí)在市場開拓方面也有很大的進(jìn)展，有數(shù)十個(gè)系列數(shù)百個(gè)規(guī)格的滾動(dòng)軸承高速電主軸和高精度靜壓動(dòng)靜壓主軸產(chǎn)品應(yīng)用于機(jī)床行業(yè)及其他領(lǐng)域，為主機(jī)廠配套的品種范圍不斷擴(kuò)大，其中國產(chǎn)數(shù)控雕銑機(jī)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(dòng)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(yīng)市場的電主軸，最大輸出功率可達(dá)150kW，最大輸出扭矩可達(dá)1000N·m;最高轉(zhuǎn)速可達(dá)150 000r/min。涵蓋磨床、銑床、車床、鉆床、加工中心、木工機(jī)床、離心機(jī)、試驗(yàn)機(jī)、旋壓機(jī)、雕銑機(jī)等10大類。

一、成績和差距

本行業(yè)的許多單位承擔(dān)或合作參與高檔數(shù)控機(jī)床及裝備的科技重大專項(xiàng)，研究出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的先進(jìn)產(chǎn)品，如洛軸科技承擔(dān)滾動(dòng)軸承電主軸，江蘇星辰、湖南大學(xué)、西安合升聯(lián)合研制的滾動(dòng)軸承永磁電機(jī)電主軸。在靜壓軸承技術(shù)方面，東方精益承擔(dān)高精度立式轉(zhuǎn)臺(tái)精度達(dá)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(dòng)靜壓主軸及靜壓導(dǎo)軌技術(shù)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(dòng)靜壓電主軸加工精度達(dá)0.2μm、轉(zhuǎn)速5000r/min(主軸直徑φ160mm)、功率60kW，同時(shí)在進(jìn)口設(shè)備國產(chǎn)化方面取得了很大的成就，磨床的內(nèi)置式動(dòng)靜壓電主軸砂輪線速度220m/s，主軸轉(zhuǎn)速11 000r/m，提前實(shí)現(xiàn)2011年重大專項(xiàng)關(guān)于磨床動(dòng)靜壓電主軸的指標(biāo)。

在2011年北京召開的中國國際機(jī)床展覽會(huì)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(tái)產(chǎn)品，其直徑從φ450mm(端跳0.001mm) ～φ3000mm(端跳0.003mm)。湖南大學(xué)海捷主軸科技公司展出了電機(jī)內(nèi)置式水靜壓高速高精度電主軸產(chǎn)品，額定轉(zhuǎn)速達(dá)到30 000r/min，功率12kW，主軸端面徑跳動(dòng)為0.001mm，已批量供應(yīng)凸輪軸磨床和曲軸磨床應(yīng)用。

我國大陸對(duì)靜壓動(dòng)靜壓技術(shù)的研究及應(yīng)用已有50多年的歷史，對(duì)基礎(chǔ)理論有相當(dāng)深入的研究，應(yīng)用也十分廣泛，品種俱全，在靜壓主軸、動(dòng)靜壓主軸、靜壓導(dǎo)軌等方面都有成熟產(chǎn)品，在技術(shù)上已打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，已達(dá)到世界先進(jìn)水平。例如為汽車廠、鋼鐵廠大量進(jìn)口設(shè)備的靜壓主軸，用自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品成功實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化替代，性能不低于原主軸，多油楔淺腔動(dòng)靜壓軸承以及國內(nèi)發(fā)表的動(dòng)靜壓軸承、靜壓導(dǎo)軌的文章有多篇被譯成外文在國外刊物上發(fā)表;在應(yīng)用方面，品種精度等各項(xiàng)性能方面不低于進(jìn)口設(shè)備，被國外認(rèn)為新技術(shù)產(chǎn)品例如PM閥，實(shí)際上是國內(nèi)20世紀(jì)60年代的薄膜節(jié)流的一種變型。以上幾點(diǎn)足以證明，雖然在整體上來看，我國的機(jī)床工業(yè)水平仍落后于發(fā)達(dá)國家，但在精密機(jī)床靜壓動(dòng)靜壓主軸方面是領(lǐng)先的。

然而，我們也必須看到，相對(duì)于整個(gè)機(jī)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?yàn)橹懈叨藬?shù)控機(jī)床配套的滾動(dòng)軸承電主軸，特別是伺服主軸。靜壓動(dòng)靜壓主軸的性能雖然能夠滿足高精度機(jī)床的要求，例如在2009年、2010年及2011年為重大專項(xiàng)配套的國產(chǎn)靜壓動(dòng)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(shí)權(quán)的達(dá)到先進(jìn)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(shí)在并不為過。

人們常說主軸是機(jī)床的心臟、靈魂，它的價(jià)值一般為機(jī)床價(jià)值的1/20～1/10左右。如果按照這個(gè)思路來考慮，2011年1～8月金屬切削機(jī)床產(chǎn)值，即需要配套主軸功能部件的機(jī)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(yīng)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(jī)床的1/60，而不是1/20或1/10。說我們行業(yè)太小，實(shí)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(gè)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(dòng)發(fā)展起來的。許多企業(yè)的加工設(shè)備陳舊落后，中小企業(yè)很難拿出經(jīng)費(fèi)來進(jìn)行基礎(chǔ)理論的研究，特別是工藝裝備、測試技術(shù)的研究，技術(shù)進(jìn)步也因此只能從低端慢慢爬行前進(jìn)。能夠發(fā)展到今天這個(gè)水平已經(jīng)很不容易。

當(dāng)然，行業(yè)內(nèi)有少數(shù)較大投入的企業(yè)，其設(shè)計(jì)技術(shù)、工藝技術(shù)、管理技術(shù)都比較先進(jìn)，產(chǎn)品的質(zhì)量也比較可靠。例如廣州昊志機(jī)電股份有限公司幾年來有一個(gè)多億的投入，其產(chǎn)品質(zhì)量相當(dāng)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(shù)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(duì)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(shù)進(jìn)步相對(duì)滯后，尤其是基礎(chǔ)理論和工藝技術(shù) (包括相應(yīng)的工藝裝備)研究跟不上。

主軸功能部件是高技術(shù)含量的產(chǎn)品，是綜合應(yīng)用數(shù)、理、化、機(jī)、電、液、氣、聲、熱、材料各方面的基礎(chǔ)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(shù)、動(dòng)平衡技術(shù)、溫控技術(shù)、材料等一系列應(yīng)用技術(shù)的領(lǐng)域。

設(shè)計(jì)一個(gè)主軸部件，應(yīng)該能夠預(yù)判其基本技術(shù)性能指標(biāo)，目前只有個(gè)別企業(yè)對(duì)它自己設(shè)計(jì)的主軸部件能夠初步定量預(yù)判其基本技術(shù)性能指標(biāo)，而大多數(shù)企業(yè)還只能依賴經(jīng)驗(yàn)定性分析來預(yù)判。

靜壓動(dòng)靜壓主軸由于對(duì)基礎(chǔ)理論有較長期的研究，情況要好一些，對(duì)各項(xiàng)參數(shù)都有近似的定量數(shù)據(jù)。但由于機(jī)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(guān)系、最大剛度、最小系統(tǒng)功耗的優(yōu)化設(shè)計(jì)、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(duì)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(huì)內(nèi)的高校和少數(shù)企業(yè)做了很多結(jié)合實(shí)際的工作，把研究和產(chǎn)品結(jié)合起來。例如湖南大學(xué)與江蘇星晨合作開發(fā)滾動(dòng)電主軸就很有成就。

二、方向與策略

目前，整個(gè)機(jī)床行業(yè)正處于由大變強(qiáng)的轉(zhuǎn)變階段，既小又弱的主軸功能部件行業(yè)將會(huì)遇到非常嚴(yán)峻的考驗(yàn)?？倳?huì)領(lǐng)導(dǎo)指出:宏觀經(jīng)濟(jì)的減速和需求結(jié)構(gòu)的快速升級(jí)，市場已經(jīng)不能支撐過去那種簡單擴(kuò)大產(chǎn)能的發(fā)展模式。中低端產(chǎn)品產(chǎn)能將嚴(yán)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(jìn)行戰(zhàn)略轉(zhuǎn)變，其生存和發(fā)展都將成為問題。

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

(1)在為重點(diǎn)行業(yè)核心制造領(lǐng)域提供裝備和服務(wù)方面取得突破性進(jìn)展。

(2)中高檔數(shù)控機(jī)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(dāng)前形勢?既然我們目前又弱又小，根據(jù)機(jī)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(qiáng)，由小變大”。

第六屆五次常務(wù)理事 (擴(kuò)大)會(huì)議指出，宏觀經(jīng)濟(jì)的減速和需求結(jié)構(gòu)的快速升級(jí)，市場已經(jīng)不能支撐過去那種簡單擴(kuò)大產(chǎn)能的發(fā)展模式。隨著整個(gè)機(jī)床行業(yè)逐漸變強(qiáng)，我們?nèi)绻匀缓苋?，我們將在機(jī)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(qiáng)，在逐漸變強(qiáng)的機(jī)床行業(yè)站穩(wěn)腳跟，才能有謀求擴(kuò)大的余地。

如何實(shí)現(xiàn)我們的目標(biāo)，首先要增加投入。投入的資金首先要用于技術(shù)改造方面，盡可能采用專用機(jī)床設(shè)備及高精度的設(shè)備，有條件的企業(yè)進(jìn)行新產(chǎn)品的試制及工藝試驗(yàn)，添置先進(jìn)的檢測設(shè)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(kuò)大產(chǎn)能，從目前形勢看把資金繼續(xù)投入到擴(kuò)大產(chǎn)能方面會(huì)有很大的風(fēng)險(xiǎn)。在“十二五”期間應(yīng)轉(zhuǎn)變觀念，把投資盡可能投入到如何把自己企業(yè)變強(qiáng)的方面;同時(shí)也要爭取外部投資和政府的扶持;也要在加強(qiáng)基礎(chǔ)理論的研究、改進(jìn)設(shè)計(jì)方法及管理技術(shù)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(shù)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(qiáng)做大的潛力。特別是無錫陽光2012年投入1000多萬元，購置多臺(tái)高精度磨床、數(shù)控車床、加工中心等高檔機(jī)床，同時(shí)進(jìn)口了多臺(tái)檢測試驗(yàn)設(shè)備，如圓度儀、三座標(biāo)測量儀、電機(jī)性能測試試驗(yàn)臺(tái)等高檔檢測設(shè)備，為產(chǎn)品質(zhì)量的提高打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

為了更好地適應(yīng)機(jī)床行業(yè)的轉(zhuǎn)變，同時(shí)為企業(yè)贏得市場，我們必須與主機(jī)廠多溝通，制造更好的產(chǎn)品。2010年我們?cè)?jīng)組織了一次解決伺服驅(qū)動(dòng)器與國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)字通訊的座談會(huì)，雖然會(huì)上有較大的爭論，但事后數(shù)控系統(tǒng)制造商終于答應(yīng)，伺服驅(qū)動(dòng)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(dòng)器制造商的伺服驅(qū)動(dòng)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(dòng)器實(shí)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(huì)的肯定。另外從深入了解用戶工藝的角度，考慮我們也應(yīng)該與主機(jī)廠多溝通。事實(shí)上，我們的主軸制造企業(yè)大多數(shù)與配套的主機(jī)廠有著很廣泛的溝通，并保持著很好的供求關(guān)系。問題是我們?nèi)绾尉椭懈叨藬?shù)控機(jī)床問題與主機(jī)廠溝通，我們希望在總會(huì)的指導(dǎo)與幫助下，組織主軸功能部件專業(yè)委員會(huì)與某主機(jī)分會(huì)進(jìn)行多種形式的溝通，能夠在“十二五”規(guī)劃的重大專項(xiàng)中，與主機(jī)廠共同承擔(dān)“十二五”重大專項(xiàng)，這將對(duì)主軸行業(yè)“由弱變強(qiáng)，由小變大”的轉(zhuǎn)變起到極大的促進(jìn)作用。

技術(shù)發(fā)展的根本是人才隊(duì)伍建設(shè)。為低端數(shù)控機(jī)床配套的主軸大多為變頻器驅(qū)動(dòng)的電主軸，而為高端數(shù)控機(jī)床配套的大多為伺服驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)的伺服主軸，這是技術(shù)上的一個(gè)進(jìn)步臺(tái)階。主軸設(shè)計(jì)技術(shù)的進(jìn)步，例如采用虛擬仿真設(shè)計(jì)技術(shù)、主軸技術(shù)性能各項(xiàng)指標(biāo)的檢測，例如主軸回轉(zhuǎn)精度的檢測、主軸動(dòng)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(wù)理事 (擴(kuò)大)會(huì)議指出，加強(qiáng)以企業(yè)為主體的技術(shù)創(chuàng)新體系建設(shè)和人才隊(duì)伍建設(shè)，才能為實(shí)現(xiàn)行業(yè)“由弱變強(qiáng)，由小變大”提供支撐和保障。為此，我們希望掌握上述技術(shù)的企業(yè)能夠開辦學(xué)習(xí)班以帶動(dòng)還未掌握上述技術(shù)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(xué)，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(xué)術(shù)水平又能結(jié)合實(shí)際，從而推動(dòng)行業(yè)技術(shù)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(huì)像創(chuàng)業(yè)時(shí)期一樣，不怕困難，在最短的時(shí)間內(nèi)帶領(lǐng)自己的企業(yè)完成由弱變強(qiáng)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(jī)床。□