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近日,中国航天科技集团公司八院新力厂成功研发具有国际先进水平的电主轴,它适用于钢、铝合金和钛合金的切削应用,在正常使用状态下,可数十年免维护,可以应用到机械加工中心及五轴摆动体的配套领域,将为我国航空航天等军工企业产品的优质快速加工打下基础。目前,电主轴已进入样机生产阶段,各项专利申请工作全面展开。 来源:航天科技网站

高速电主轴是高速机床的核心部件,电主轴单元各零件的精度通常为μm级,如跳动一般为1~3μm,主轴刚度一般为100-300N/μm,因此,电主轴各零件自身的精度误差和变形量很小。然而,高速运转时,轴承发热量很大,导致轴承温升很高,并引起热变形。热变形引起的误差远大于精度误差和变形量。而且,热变形直接改变了轴承的预紧状况,影响轴承的刚度特性和电主轴的加工精度,严重时,甚至导致轴承的热咬合,使电主轴毁坏。电主轴的发热问题降低了其在实际生产应用中的可靠性。故对轴承进行热分析并掌握轴承的热态特性对提高电主轴加工中的稳定性和可靠性都是极其重要的。高速精密角接触球轴承是机床主轴单元中应用最广泛的一类轴承,本文就以此类轴承为研究对象,对高速精密主轴轴承系统作了较有意义的热特性分析与计算。

高速电主轴系统历来就是数控机床三大高新技术之一。随着数控技术及切削刀具的飞速发展,更多的机械制造装备在不断向高速、高精、高效、高智能化发展,内装式电主轴单元,电主轴已成为最适宜上述高性能工况的数控机床核心功能部件之一。尤其是在多轴联动、多面体加工、并联机床、复合加工机床等诸多先进产品中,电主轴的优异特点是其他类型主轴单元无法代替的。

电主轴是将机床主轴与主轴电机融为一体的高新技术产品,电主轴系统由电主轴、驱动控制器、编码器、通讯电缆等组成。电主轴技术水平的高低、性能的优劣都直接决定和影响着数控机床整机的技术水平和性能,也制约着主机的发展速度。

国产电主轴发展不尽如人意,与数控机床的长足发展相比,国产电主轴的发展明显滞后,已引起了业内以及国家相关部委的关注。有专家指出,以数控机床使用电主轴的比例为10%计,2009年数控机床用电主轴约为7000台,已成为电主轴市场的主力军。国内电主轴大量依赖进口的原因,除了产量没有跟上去之外,国产电主轴的质量没有保证,也是其中一个原因。目前我国开发出了能应用于数控机床和加工中心的电主轴,并且已装备了部分国产数控机床。但是从总体上讲,国产的电主轴和国外产品相比较,无论是性能、品种和质量都有较大差距,所以目前国产的高转速、高精度数控机床和加工中心所用的电主轴,仍然主要从国外进口。

对于电主轴生产是否存在技术瓶颈,有不少业内专家发表了各自看法。有专家在分析了电主轴技术后认为,电主轴的技术难度并不大。电主轴的确需要的是综合技术,但是只要一家企业拥有了其中一种技术,就可以生产电主轴这种产品。因为与其他技术相对应的产品,完全可以外购。比如轴承厂就可以外购电机,而电机厂也可以外购轴承,这是一些国外电主轴生产厂家通用的做法。就是世界顶级的电主轴生产商也不具备全套技术,他们也同样外购产品或是技术。

电主轴看似简单,实则不易。入门容易,搞精不易。电主轴实际上是诸多学科、众多高新技术应用的综合体,它涉及机械、电子、自动控制等。如果仅仅是精密加工、装配,其他依靠外购外协,依靠低廉劳动力来获取利润,初期可能实现。但在电主轴的核心竞争力方面,必然无法与国外公司抗衡,简单的拿来主义,不掌握核心技术、关键技术,就会受制于人,电主轴产业就无法健康发展,只能永远跟在别人后面。正是由于在高速轴承技术、精密加工技术、电机技术、驱动控制技术上与国外先进水平有差距,才影响了国产电主轴的市场竞争力。

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