功能部件产业的高端化发展与市场前景

■ 通用技术集团大连机床有限责任公司 （辽宁大连 116620） 吕 祎 闫 寒

高级工程师 吕 祎

图1 滚柱直线导轨副

大型高速重载精密高档数控机床是机械制造业快速发展的必需品。在数控机床组成里，滚动直线导轨副、滚珠丝杠副、高速电主轴、刀塔和刀库是其核心和根本所在。

1. 滚动直线导轨副

如图1所示，高档滚柱系列滚动直线导轨副是大型高速重载精密高档数控机床的导向元件，其可靠性、精度保持性和寿命三项主要指标决定机床的服役性能。故滚柱直线导轨副研发、设计和制造水平急需大幅提升，尤其是提振速度300m/min、加速度3g～5g、静音、低振动、低温升等各项性能指标。

2. 滚珠丝杠副

滚珠丝杠副作为大型高速重载精密高档数控机床的驱动元件，其可靠性、精度保持性和寿命三项主要指标决定机床的的服役性能。故滚珠丝杠副从研发、设计和制造水平上需大幅提升，提振各项性能指标，比如高速、高刚性、高精密、高可靠性、返向结构和静音等。图2所示为端面循环结构的滚珠丝杠副，图3所示为高速滚珠丝杠副。同时应加大开发精密滚珠丝杠副，满足市场急需。

图2 端面循环结构的滚珠丝杠副

图3 高速滚珠丝杠副

3. 高速电主轴

图4 电主轴系列

图5 车铣复合主轴系列

如图4、图5所示，高速电主轴作为大型高速重载精密高档数控机床的三大高新技术之一，是实现高速化的重要保障，是传递动力实现切削的核心部件。应加大在最大输出扭矩、温升、拉刀力、振动、噪声、静刚度、几何精度、动态回转精度、动平衡精度、动态热效应、可靠性、精度保持性、功率和扭矩等方面的研发力度；推广陶瓷球轴承及油气润滑方式等的应用；加大转速在25 000r/min以上的高速、大功率电主轴的研发力度，最终目的是满足大型高速重载精密高档数控机床的服役性能要求。

4. 刀塔、刀库

应加大数控刀塔在典型工况下载荷变化时的可靠性、综合性能测试方法及加速试验方法等的研究；应设法大幅提高数控刀塔单元定位精度、重复定位精度，减少振动，降低噪声；应进行齿盘的分度精度、制造工艺的深度研究；刀库机械手在不同工况下载荷变化时，应设法提高其可靠性和综合性能，进行台架加速试验方法、综合性能测试系统、测试方法的开发；使换刀时间由1.5～2.0s减少为0.8～1.2s，杜绝掉刀现象的发生，以保证高端数控机床的稳定性、可靠性、精度保持性和寿命等服役性能。

图6所示为分度马达动力刀塔，图7所示为大型链式刀库自动换刀装置。

图6 分度马达动力刀塔

5. 市场前景

为实现我国从制造大国向制造强国转变，需要大量大型高速重载精密高档国产数控机床来替代进口机床。同时，其他机械制造也急需大量功能部件产品，这意味着功能部件产品的市场巨大，潜力无限。

6. 结语

高刚性、高精度、高速度、高可靠性滚柱直线导轨副，滚珠丝杠副，电主轴以及刀塔、刀库等是航空航天、汽车、船舶和精密机械等尖端产品制造领域的核心功能部件，面对巨大的市场需求，功能部件的研发设计、制造不得不向高端化发展，从而促进高档大型数控机床为国家装备制造业的发展提供保证和动力。

图7 大型链式刀库自动换刀装置