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。