如何把主轴功能部件行业做大做强

主轴功能部件专业委员会 钟 洪

主轴功能部件专业委员会成立十八年来，已从最初的4个从事静压主轴的会员单位发展到目前的40多会员单位，其中统计会员达33个，几乎包含从事静压 (动静压)主轴、滚动机械主轴电主轴及其配套件的绝大部分骨干企业。

会员单位做了大量的技术开发和创新的工作，同时在市场开拓方面也有很大的进展，有数十个系列数百个规格的滚动轴承高速电主轴和高精度静压动静压主轴产品应用于机床行业及其他领域，为主机厂配套的品种范围不断扩大，其中国产数控雕铣机配套的电主轴已经全部国产化，多种高精度磨床也已经批量配套国产的静压动静压主轴。“十一五”期间产值为10亿，比“十五”期间的1亿增加了10倍。国内生产的作为商品供应市场的电主轴，最大输出功率可达150kW，最大输出扭矩可达1000N·m;最高转速可达150 000r/min。涵盖磨床、铣床、车床、钻床、加工中心、木工机床、离心机、试验机、旋压机、雕铣机等10大类。

一、成绩和差距

本行业的许多单位承担或合作参与高档数控机床及装备的科技重大专项，研究出具有自主知识产权的先进产品，如洛轴科技承担滚动轴承电主轴，江苏星辰、湖南大学、西安合升联合研制的滚动轴承永磁电机电主轴。在静压轴承技术方面，东方精益承担高精度立式转台精度达1μm;上海原创为多家企业的高档数控车床、磨床提供静压动静压主轴及静压导轨技术与产品，例如与宝鸡忠诚合作研制大规格数控车床的内置式动静压电主轴加工精度达0.2μm、转速5000r/min(主轴直径φ160mm)、功率60kW，同时在进口设备国产化方面取得了很大的成就，磨床的内置式动静压电主轴砂轮线速度220m/s，主轴转速11 000r/m，提前实现2011年重大专项关于磨床动静压电主轴的指标。

在2011年北京召开的中国国际机床展览会上，上海原创、北京东方精益、北京航空精研等，分别展出了液体静压转台产品，其直径从φ450mm(端跳0.001mm) ～φ3000mm(端跳0.003mm)。湖南大学海捷主轴科技公司展出了电机内置式水静压高速高精度电主轴产品，额定转速达到30 000r/min，功率12kW，主轴端面径跳动为0.001mm，已批量供应凸轮轴磨床和曲轴磨床应用。

我国大陆对静压动静压技术的研究及应用已有50多年的历史，对基础理论有相当深入的研究，应用也十分广泛，品种俱全，在静压主轴、动静压主轴、静压导轨等方面都有成熟产品，在技术上已打下坚实的基础，已达到世界先进水平。例如为汽车厂、钢铁厂大量进口设备的静压主轴，用自主知识产权的产品成功实现国产化替代，性能不低于原主轴，多油楔浅腔动静压轴承以及国内发表的动静压轴承、静压导轨的文章有多篇被译成外文在国外刊物上发表;在应用方面，品种精度等各项性能方面不低于进口设备，被国外认为新技术产品例如PM阀，实际上是国内20世纪60年代的薄膜节流的一种变型。以上几点足以证明，虽然在整体上来看，我国的机床工业水平仍落后于发达国家，但在精密机床静压动静压主轴方面是领先的。

然而，我们也必须看到，相对于整个机床行业的发展速度，主轴功能部件行业还显得太小和太弱，至今缺乏真正能够为中高端数控机床配套的滚动轴承电主轴，特别是伺服主轴。静压动静压主轴的性能虽然能够满足高精度机床的要求，例如在2009年、2010年及2011年为重大专项配套的国产静压动静压主轴，大多数是由本行业提供的具有自主产知识权的达到先进水平的高档产品，但也只是少数企业的产品，大多数企业存在品种少、产量低、质量不稳定等问题，以致于在推广配套使用上还有许多的困难，许多问题还需要解决，说我们行业太弱，实在并不为过。

人们常说主轴是机床的心脏、灵魂，它的价值一般为机床价值的1/20～1/10左右。如果按照这个思路来考虑，2011年1～8月金属切削机床产值，即需要配套主轴功能部件的机床的产值为970.1亿元，那么主轴功能部件行业的产值应该在60亿元左右。可是我们行业在2011年1～8月完成了不到15亿元的产值，约为金切机床的1/60，而不是1/20或1/10。说我们行业太小，实在也并不为过。

造成这种局面的根本原因是资金短缺、投入不足。整个主轴功能部件行业除洛阳轴研科技有限公司外都是私营企业，绝大多数企业都是从很小规模滚动发展起来的。许多企业的加工设备陈旧落后，中小企业很难拿出经费来进行基础理论的研究，特别是工艺装备、测试技术的研究，技术进步也因此只能从低端慢慢爬行前进。能够发展到今天这个水平已经很不容易。

当然，行业内有少数较大投入的企业，其设计技术、工艺技术、管理技术都比较先进，产品的质量也比较可靠。例如广州昊志机电股份有限公司几年来有一个多亿的投入，其产品质量相当好，大多用于出口。

由于主轴功能部件的专业化生产本身的技术含量就比较高，它是需要较大投入的，而且收回投入的周期也较长，希望国家 (包括地方政府)，能够把钱用在刀刃上加大对主轴功能部件制造企业的扶持。

由于资金投入不足，造成技术进步相对滞后，尤其是基础理论和工艺技术 (包括相应的工艺装备)研究跟不上。

主轴功能部件是高技术含量的产品，是综合应用数、理、化、机、电、液、气、声、热、材料各方面的基础理论研究成果，本身零件制造、装配中又涉及到精密工艺、测试技术、动平衡技术、温控技术、材料等一系列应用技术的领域。

设计一个主轴部件，应该能够预判其基本技术性能指标，目前只有个别企业对它自己设计的主轴部件能够初步定量预判其基本技术性能指标，而大多数企业还只能依赖经验定性分析来预判。

静压动静压主轴由于对基础理论有较长期的研究，情况要好一些，对各项参数都有近似的定量数据。但由于机床发展提出越来越高的精度、转速及功率的要求，还是有许多工作要做。例如油膜均化程度、零件加工精度与回转精度的关系、最大刚度、最小系统功耗的优化设计、产品的可靠性等都需要下功夫研究。

这些问题的存在不但极大地影响了产品的产量及质量，而且影响了对新产品的开发，尤其是伺服主轴的开发。

这方面我们专业委员会内的高校和少数企业做了很多结合实际的工作，把研究和产品结合起来。例如湖南大学与江苏星晨合作开发滚动电主轴就很有成就。

二、方向与策略

目前，整个机床行业正处于由大变强的转变阶段，既小又弱的主轴功能部件行业将会遇到非常严峻的考验。总会领导指出:宏观经济的减速和需求结构的快速升级，市场已经不能支撑过去那种简单扩大产能的发展模式。中低端产品产能将严重过剩，而中高端产品需求行业又无法满足。主轴功能部件行业如不进行战略转变，其生存和发展都将成为问题。

中国机床工具工业协会提出“十二五”期间机床行业转变的主题思想是由大变强，同时提出了三大标志性目标:

(1)在为重点行业核心制造领域提供装备和服务方面取得突破性进展。

(2)中高档数控机床国内市场占有率显著提高，中高档数控系统和功能部件国内市场占有率显著提高。

(3)形成若干世界知名品牌和优势企业。

具体到我们行业，如何转变以跟上当前形势?既然我们目前又弱又小，根据机床行业的转变主题思想，我们行业转变主题思想将是“由弱变强，由小变大”。

第六届五次常务理事 (扩大)会议指出，宏观经济的减速和需求结构的快速升级，市场已经不能支撑过去那种简单扩大产能的发展模式。随着整个机床行业逐渐变强，我们如果仍然很弱，我们将在机床行业失去立足之地，这不是耸人听闻。所以我们首先必须变强，在逐渐变强的机床行业站稳脚跟，才能有谋求扩大的余地。

如何实现我们的目标，首先要增加投入。投入的资金首先要用于技术改造方面，尽可能采用专用机床设备及高精度的设备，有条件的企业进行新产品的试制及工艺试验，添置先进的检测设备。

上述所需资金主要靠自筹，我们行业的绝大多数企业都是从很小的规模慢慢滚大的，每年都有一定的投入，只是以往的投入大多用于扩大产能，从目前形势看把资金继续投入到扩大产能方面会有很大的风险。在“十二五”期间应转变观念，把投资尽可能投入到如何把自己企业变强的方面;同时也要争取外部投资和政府的扶持;也要在加强基础理论的研究、改进设计方法及管理技术等方面投入资金。

2012年以来，行业内企业已经注意到投资方向，把资金主要放在技术改造上，例如无锡阳光、无锡博华、江苏星晨、上海原创等都有较大的投入，逐渐具备了做强做大的潜力。特别是无锡阳光2012年投入1000多万元，购置多台高精度磨床、数控车床、加工中心等高档机床，同时进口了多台检测试验设备，如圆度仪、三座标测量仪、电机性能测试试验台等高档检测设备，为产品质量的提高打下了坚实基础。

为了更好地适应机床行业的转变，同时为企业赢得市场，我们必须与主机厂多沟通，制造更好的产品。2010年我们曾经组织了一次解决伺服驱动器与国产数控系统的数字通讯的座谈会，虽然会上有较大的争论，但事后数控系统制造商终于答应，伺服驱动器制造商可以跟数控系统制造商协商，由数控系统制造商专门安装能够与伺服驱动器制造商的伺服驱动器能够实现数字通讯的通讯接口，既保证数控系统通讯接口封闭又能够与国产伺服驱动器实现数字通讯。这种小行业间相互沟通的做法得到了总会的肯定。另外从深入了解用户工艺的角度，考虑我们也应该与主机厂多沟通。事实上，我们的主轴制造企业大多数与配套的主机厂有着很广泛的沟通，并保持着很好的供求关系。问题是我们如何就中高端数控机床问题与主机厂沟通，我们希望在总会的指导与帮助下，组织主轴功能部件专业委员会与某主机分会进行多种形式的沟通，能够在“十二五”规划的重大专项中，与主机厂共同承担“十二五”重大专项，这将对主轴行业“由弱变强，由小变大”的转变起到极大的促进作用。

技术发展的根本是人才队伍建设。为低端数控机床配套的主轴大多为变频器驱动的电主轴，而为高端数控机床配套的大多为伺服驱动器驱动的伺服主轴，这是技术上的一个进步台阶。主轴设计技术的进步，例如采用虚拟仿真设计技术、主轴技术性能各项指标的检测，例如主轴回转精度的检测、主轴动态特性的检测及精密零件制造和装配，都需要专门人才去完成的。

第六届五次常务理事 (扩大)会议指出，加强以企业为主体的技术创新体系建设和人才队伍建设，才能为实现行业“由弱变强，由小变大”提供支撑和保障。为此，我们希望掌握上述技术的企业能够开办学习班以带动还未掌握上述技术的企业，以体现我们行业竞争、交流、共谋发展的精神。尤其是本行业内三所大学，在主轴方面的研究有很深的造诣，在这些方面做些工作，既能提高学术水平又能结合实际，从而推动行业技术发展和产品开发。

三、结束语

总之，我们要深入了解行业所处的现状，找到原因，制定措施。相信本行业的企业家们一定会像创业时期一样，不怕困难，在最短的时间内带领自己的企业完成由弱变强由小变大的转变，用中国的主轴功能部件武装中国自己的机床。□