国内电主轴的起源与发展

　　高速、高精度电主轴是高速加工机床中的核心功能部件。如附图所示，它将机床主轴的高精度与高速电动机的电磁功能有机地结合在一起，省去复杂的中间传动环节，具有调速范围广、振动噪声小，便于控制，能实现准停、准速、准位等功能，不仅拥有极高的生产效率，而且能显著地提高零件的表面质量和加工精度。在机械制造业不断向高速、高精度 、高智能化发展的今天，高速高精度电主轴的发展，已成为国内外技术竞争的焦点和热点之一。
　　高速、高精度电主轴起源于内表面磨削行业。以内表面磨加工为主导的轴承制造业对此需求较为迫切。多年来，经过有关工程技术人员坚持不懈地努力，先后开发出多代用于内表面磨削的电主轴以及用于高速电主轴的油气润滑装置和配套的中频变频器。同时开发出多代用于内表面磨削的高速磨具，使零件内表面磨削线速度由35m/s提升到75m/s。
　　20世纪60年代我国电主轴行业处于萌芽期，主要 仿制欧美及前苏联样机。1958年由洛阳轴承所和哈尔滨 轴承厂经过联合攻关，自行设计和制造出我国首台内圆 磨床用电主轴。其转速为30000～60000r/min，功率为60W。此后，国内形成以洛阳轴承研究所，哈、瓦、洛三大轴承厂与上海微型轴承厂为主体的开发试制电主轴的实体，和为配套机床而开发生产电主轴的无锡机床厂磨头车间。当时，国内电主轴的试制基本上还是停留在自给自足的水平上。
　　20世纪70年代，我国代自行设计、自行开发的磨床用电主轴问世，轴承行业称之为DZ系列，无锡机床厂称之为SD系列。该系列电主轴用以装备了我国代全自动轴承内表面磨床，它的的诞生标志着我国35m/s内圆磨床线速度的建立。
　　20世纪80年代，以GDZ系列和4SD系列电主轴为代表的高速、大功率电主轴问世了，这一系列的电主轴将同速度等级的电主轴的功率提升了50％，轴径分别增加了5mm。与3MZ轴承专用内径磨床配套，其功效相应增加了一倍。随着电主轴行业的发展，国内自给自足的电主轴生产方式已不再适应行业的发展和用户的需求。各轴承生产主导厂相继退出电主轴生产领地，改为由专业电主轴生产厂供应的优质高速电主轴来满足需求。电主轴行业逐渐形成技术优势占领先地位的洛阳轴承研究所、以配套机床为主的无锡机床厂和安阳莱必泰三家电主轴专业生产厂。
　　20世纪90年代洛阳轴承研究所开发了2GDZ系列超大功率，超大刚度磨床用电主轴。无锡机床厂开发了5SD系列磨床用电主轴。近年来，随着油气润滑技术、恒温冷却和陶瓷球轴承等新技术的发展为电主轴技术水平的提高创造了有利条件。同时，由于我国机械加工行业高速切削技术发展的的需要，电主轴技术开始走出轴承行业，扩展到高速数控铣、高速雕铣、高速试验、高速离心、高速旋辗，PCB电路板高速孔加工等领域，成为数控机床的主要功能部件。特别是加工中心电主轴，需求量很大，但由于技术难度大，市场一直由国外厂商占领。20世纪90年代末以来，洛阳轴承研究所承接了国家“九五”、“十五”科技攻关重点项目，首先通过和 国外先进厂家的合作，逐步自行开发研制加工中心用内 装式电主轴，获得了机械行业科技进步三等奖。同时，加工中心电主轴已形成较为完善的产品，经国内许多机床厂实际使用，得到了很好的效果，为数控机床加工中心电主轴国产化作出了贡献。
　　在其他一些行业，电主轴技术的发展应用也十分迅速。用于高速切削的数控车床用电主轴，Z高转速为12000r/min，安装在高速、高精度数控车上用宝石刀加工铝合金工件表面，表面粗糙度值Ra可小于0.1μm。用于空调行业挤压内螺纹铜管的高速旋碾用电主轴，采用陶瓷球轴承支撑，油气润滑，其Z高转速为35000r/min，提高了效率。高速旋碾用电主轴的国产化，大大地促进了我国铜管加工行业的发展，在短短10年内，使中国成为世界上Z大的内螺纹铜管生产基地。印制电路板行业在我国发展很快，以前全部采用进口设备，特别是高速主轴，经过国内技术人员的努力，先后开发出60000r/min和80000r/min的钻床用电主轴和51000r/min的铣床用电主轴，现在已广泛应用于PCB加工行业，替代国外进口产品。在国防工业，高速电主轴也得到了很大的应用，特别是一些在特殊条件下的试验机，如1460℃高温和-253℃深冷条件下的高速试验，为我国航空航天技术的发展作出了贡献。
　　当前，国内电主轴行业发展十分迅速，产品涵盖内外表面磨削、高速数控铣、高速雕铣、加工中心、PCB板数控钻铣、高速数控车、高速离心、高速旋辗、高速试验等领域，其转速Z高达240000r/min，转矩Z大达200Nm。支承分滚动、气浮、磁浮，润滑分油脂、油雾、油气，主要供应各行业需求，部分电主轴出口到美国、德国、印度等国家。同时，由于中国目前位居世界机床消费大国的地位，特别是数控机床，年增长率在30％以上。国外一些著名的电主轴厂商如德国GMN、意大利GAMFIOR、瑞士的IBEG和FISCHER等公司都加大了在中国的宣传力度，有的在中国建立了办事处或维修点。预计不久的将来，各厂商会大举进入国内市场，凭借着先进的技术和制造工艺，市场占有率会进一步的提高。与国外主轴产品相比，国内电主轴还有一定的差距。首先在电动机设计技术、制造技术方面差距很大，无论是功率、转速以及一些相关技术上，国外仍领先于国内。国外制造商机床电主轴产品已经系列化，而国内除了内圆磨用电主轴外，其他电主轴品种较少，只能根据用户的需要定产，生产周期长，产品质量不很稳定。现在，国家已加大了对电主轴行业支持，有关部门正在制定电主轴的行业标准，国内许多厂家加大了技术和资金的投入，同时和国外厂商加强技术交流和技术合作， 不断提高设计开发能力和扩大生产规模，为进一步推动国产电主轴的发展作出贡献。