2007电主轴的国产化低是数控机床的发展之痛

      电主轴是最近几年在机床领域出现的将机床主轴与主轴电机融为一体的新技术，在中高档数控机床中应用广泛。它与直线电机技术、高速刀具技术一起，将会把高速加工推向一个新时代。但是令人遗憾的是，作为数控机床功能部件的重要组成部分之一，电主轴的国产化率很低，当前数控机床所用的电主轴60%需要进口。对此，有关专家指出，电主轴的国产化在技术上并非很难，因此有必要加大它的发展。如果不提高电主轴的国产化率，一味依赖进口，不仅将会浪费更多的外汇，而且会制约我国数控机床的自我满足率。 
“中场”产业
    电主轴具体是指一套组件，包括电主轴本身及其附件：电主轴、高频变频装置、油雾润滑器、冷却装置、内置编码器、换刀装置等。电主轴技术水平的高低、性能的优劣以及整体的社会配套水平，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。国际上高性能、高速、高精度数控机床普遍采用电主轴单元。在多工件复合加工机床、多轴联动多面体加工机床、并联机床和柔性加工单元中，电主轴更有机械主轴不可替代的优越性。 
    电主轴的价位从几万元到几十万元不等，在机床成本构成中占有一定比例。电主轴的质量、性能和水平在很大程度上决定了整机的质量、性能和水平，为此，日本学者将包括电主轴在内的功能部件产业统称为“中场”产业，取其足球“中场”术语的寓意，一是表明它在从原材料到整机的产业链中，处于“中场”位置，另一含义是取胜的关键在于它能否能够控制“中场”。 
电主轴在数控机床中的作用越来越重要，主要是因为现在的机械加工工艺要求的主轴转速越来越高，因此高转速越来越成为衡量一个产品水平的标志。谁先采用了更高转速的主轴，谁便在激烈的竞争中拥有了一张硬牌。因此电主轴发展的趋势就是：以专业厂家生产的高质量的电主轴取代各机床厂家自己生产的传统主轴，从而提高数控机床的转速，加强数控机床产品的竞争力。 
国内电主轴大量依赖进口
    我国机床行业对于电主轴的需求量较大，而且有逐年递增趋势。这主要由2点决定。第一，国内机床对电主轴的需求量一年在6000多根左右。 
    据初步统计，2003年我国各类电主轴年需求量约6000根，其中数控机床用电主轴仅有约1000根，而且60%左右为进口电主轴。而据主轴功能部件专业委员会秘书长钟洪介绍，目前我国国内电主轴的生产能力大约在2400套左右，而国内的需求量在8000套，因此供需缺口达近6000套。以每套平均价8万元计，进口额就达4亿多元。第二，根据机床行业“十·五”发展规划，到2005年我国数控机床产量将达到6万台，数控机床使用电主轴的比例也将由2%增加到10%左右。预计到2005年，数控机床用电主轴将激增到6000根，约占电主轴总需求量的50%，替代磨用电主轴的市场地位，成为电主轴市场的主力军。 
    面对如此之大的电主轴需求市场，国产的电主轴生产却没有跟上去，这并不是因为我国电主轴的研发动作迟缓。其实早在20世纪50年代，我国的轴承行业就已经开始研究生产电主轴。目前国内电主轴的生产以洛阳轴承研究所最为著名，它生产的内孔磨削用电主轴已有40多年的历史。近年来，它开发的加工中心、高速铣床和车床用电主轴，已与国产高速机床和国产并联机床配套，投入使用。迄今已发展到15个系列，100多个品种，功率从0.2~75kW，最高转速达150000r/min。 
    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。目前我国开发出了主轴功率为2.5kW～29kW、扭矩为4～86N.m、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。 
电主轴生产存在技术瓶颈吗？
    电主轴国产化率低，是由于技术原因吗？在回答这个问题之前，不妨先听听有关专家对于生产电主轴需要何种技术是如何分析的。中国机床工具协会名誉理事长梁训瑄将电主轴的生产所需要的技术简明扼要地概括为“3个半技术”：即精密制造技术，轴承技术，电机调速技术，电机技术。电主轴对于前3个技术的要求较高，而对于第4个技术来说，由于电主轴对于电机技术的要求并不是很高，只需要普通的电机技术即可，因此，梁训瑄形象地将其称之为半个技术。 
    那么，生产电主轴的技术难度大吗？对此，有关专家的回答是否定的。电主轴专家周延佑指出，由于电主轴的生产是几种技术的综合，因此只具备单种技术的企业并不能生产这一产品，比如一般的轴承厂或是电机厂就不具备生产电主轴的能力。但这并不等于说，电主轴的生产所要求的技术就很高，国内的厂家就不能实现规模生产。周延佑的看法是：“电主轴国产化率低，产品大量从国外进口，出现这种状况，从技术层面来看是一点道理也没有。” 
周延佑分析说，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，这是一些世界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。电主轴的生产从技术层面来说，其实需要的是精确装配、加工的能力。就是全部零部件都外购，最后的产品所获得的利润也不低。特别是在国内劳动力具有低价优势的情况下，即使是零部件进口，装配完成后生产出来的电主轴也应该比进口的同类电主轴价格至少低三分之一。 
如何提高电主轴的国产化
    由于电主轴的生产是一个跨行业的过程，需要多工种、多技术的配合，因此建立一个什么类型的企业才能满足这些需要，是专家们探讨的问题。 
    目前我国功能部件的生产厂家有4种类型：“院所型”，由研究所、大专院校以技术支撑发展而来的企业；“主厂型”，由主机厂逐步分离出来以生产某种功能部件为主发展起来的企业；“民企型”，在江浙一带大量涌现的民营企业，以劳动密集型、单一品种为主；“外商合资或是独资型”，生产部分较高水平的功能部件，但批量较小，没有独立的开发能力。 
    对于前3种企业，专家的看法是各有所长。在“院所型”生产厂家中，由于他们的技术力量比较雄厚，从事该行业时间比较长，一旦转型，技术问题能够自行解决，所需改变的只是体制。只要体制适合市场需求，这类企业生产的产品会很有竞争力。比如洛阳轴承研究所，专家们曾多次建议从研究所分离出公司，利用他们所掌握的电主轴技术专门生产此类产品。至于“主厂型”企业，钟洪分析说，在国外电主轴的生产一般分为2种方式，1种是由配套厂家生产，另1种是由专业的电主轴生产厂家制造。国外的主机厂一般不生产电主轴，因此从这一点来说，在国内从主机厂分离出来专门生产电主轴的企业，是一种趋势。而“民企型”企业，专家们的看法是，由于他们的市场眼光敏锐，机制灵活，特别是江浙一带机床用户逐渐增多，为他们生产机床功能部件提供了机会，而且和客户交流起来也有地域方面的优势，这些使他们在电主轴的生产中具备优势。 
    电主轴的国产化问题，不仅是专家们关心的问题，同时也受到了行业协会的高度重视。虽然根据国内各主轴开发单位估计，按目前生产能力发展速度，到2005年我国最多只能开发出2000台套电主轴单元。但机床工具工业协会根据国内数控机床之需求，对各功能部件生产主导单位提出强化发展要求：电主轴要求到2005年用于数控机床的电主轴单元总产量达到3000台套，到2010年达到10000台套。他们表示将合理组织人力、物力、财力，开发出既多又好的功能部件。