電主軸的國產化低是數控機床的發展之痛
電主軸是在機床領域出現的將機床主軸與主軸電機融為一體的新技術,在中高檔數控機床中應用廣泛。它與直線電機技術、高速刀具技術一起,將會把高速加工推向一個新時代。但是令人遺憾的是,作為數控機床功能部件的重要組成部分之一,電主軸的國產化率很低,當前數控機床所用的電主軸60%需要進口。對此,有關專家表示,電主軸的國產化在技術上并非很難,因此有必要加大它的發展。如果不提高電主軸的國產化率,一味依賴進口,不僅將會浪費更多的外匯,而且會制約我國數控機床的自我滿足率。
"中場"產業
電主軸具體是指一套組件,包括電主軸本身及其附件:電主軸、高頻變頻裝置、油霧潤滑器、冷卻裝置、內置編碼器、換刀裝置等。電主軸技術水平的高低、性能的優劣以及整體的社會配套水平,都直接決定和影響著數控機床整機的技術水平和性能,也制約著主機的發展速度。國際上高性能、高速、高精度數控機床普遍采用電主軸單元。在多工件復合加工機床、多軸聯動多面體加工機床、并聯機床和柔性加工單元中,電主軸更有機械主軸不可替代的優越性。
電主軸的價位從幾萬元到幾十萬元不等,在機床成本構成中占有一定比例。電主軸的質量、性能和水平在很大程度上決定了整機的質量、性能和水平,為此,日本學者將包括電主軸在內的功能部件產業統稱為"中場"產業,取其足球"中場"術語的寓意,一是表明它在從原材料到整機的產業鏈中,處于"中場"位置,另一含義是取勝的關鍵在于它能否能夠控制"中場"。
電主軸在數控機床中的作用越來越重要,主要是因為現在的機械加工工藝要求的主軸轉速越來越高,因此高轉速越來越成為衡量一個產品水平的標志。誰先采用了更高轉速的主軸,誰便在激烈的競爭中擁有了一張硬牌。因此電主軸發展的趨勢就是:以專業廠家生產的高質量的電主軸取代各機床廠家自己生產的傳統主軸,從而提高數控機床的轉速,加強數控機床產品的競爭力。
國內電主軸大量依賴進口
我國機床行業對于電主軸的需求量較大,而且有逐年遞增趨勢。這主要由2點決定。第一,國內機床對電主軸的需求量一年在6000多根左右。據初步統計,2003年我國各類電主軸年需求量約6000根,其中數控機床用電主軸僅有約1000根,而且60%左右為進口電主軸。而據主軸功能部件專業委員會秘書長鐘洪表示,目前我國國內電主軸的生產能力大約在2400套左右,而國內的需求量在8000套,因此供需缺口達近6000套。以每套平均價8萬元計, 進口額就達4億多元。第二,根據機床行業"十?五"發展規劃,到2005年我國數控機床產量將達到6萬臺,數控機床使用電主軸的比例也將由2%增加到 10%左右。預計到2005年,數控機床用電主軸將激增到6000根,約占電主軸總需求量的50%,替代磨用電主軸的市場地位,成為電主軸市場的主力軍。
面對如此之大的電主軸需求市場,國產的電主軸生產卻沒有跟上去,這并不是因為我國電主軸的研發動作遲緩。其實早在20世紀50年代,我國的軸承行業就已經開始研究生產電主軸。目前國內電主軸的生產以洛陽軸承研究所最為著名,它生產的內孔磨削用電主軸已有40多年的歷史。近年來,它開發的加工中心、高速銑床和車床用電主軸,已與國產高速機床和國產并聯機床配套,投入使用。迄今已發展到15個系列,100多個品種,功率從0.2~75kW,最高轉速達 150000r/min。
國內電主軸大量依賴進口的原因,除了產量沒有跟上去之外,國產電主軸的質量沒有保證,也是其中一個原因。目前我國開發出了主軸功率為 2.5kW～29kW、扭矩為4～86N.m、能應用于數控機床和加工中心的電主軸,并且已裝備了部分國產數控機床。但是從總體上講,國產的電主軸和國外產品相比較,無論是性能、品種和質量都有較大差距,所以目前國產的高轉速、高精度數控機床和加工中心所用的電主軸,仍然主要從國外進口。
電主軸生產存在技術瓶頸嗎
電主軸國產化率低,是由于技術原因嗎？在回答這個問題之前,不妨先聽聽有關專家對于生產電主軸需要何種技術是如何分析的。中國機床工具協會名譽理事長梁訓將電主軸的生產所需要的技術簡明扼要地概括為"3個半技術":即精密制造技術,軸承技術,電機調速技術,電機技術。電主軸對于前3個技術的要求較高,而對于第4個技術來說,由于電主軸對于電機技術的要求并不是很高,只需要普通的電機技術即可,因此,梁訓?形象地將其稱之為半個技術。
那么,生產電主軸的技術難度大嗎？對此,有關專家的回答是否定的。電主軸專家周延佑表示,由于電主軸的生產是幾種技術的綜合,因此只具備單種技術的企業并不能生產這一產品,比如一般的軸承廠或是電機廠就不具備生產電主軸的能力。但這并不等于說,電主軸的生產所要求的技術就很高,國內的廠家就不能實現規模生產。周延佑的看法是:"電主軸國產化率低,產品大量從國外進口,出現這種狀況,從技術層面來看是一點道理也沒有。"周延佑分析表示,電主軸的確需要的是綜合技術,但是只要一家企業擁有了其中一種技術,就可以生產電主軸這種產品。因為與其他技術相對應的產品,完全可以外購。比如軸承廠就可以外購電機,而電機廠也可以外購軸承,這是一些世界電主軸生產廠家通用的做法。就是世界頂級的電主軸生產商也不具備全套技術,他們也同樣外購產品或是技術。電主軸的生產從技術層面來說,其實需要的是精確裝配、加工的能力。就是全部零部件都外購,最后的產品所獲得的利潤也不低。特別是在國內勞動力具有低價優勢的情況下,即使是零部件進口,裝配完成后生產出來的電主軸也應該比進口的同類電主軸價格至少低三分之一。
如何提高電主軸的國產化
由于電主軸的生產是一個跨行業的過程,需要多工種、多技術的配合,因此建立一個什么類型的企業才能滿足這些需要,是專家們探討的問題。
目前我國功能部件的生產廠家有4種類型:"院所型",由研究所、大專院校以技術支撐發展而來的企業；"主廠型",由主機廠逐步分離出來以生產某種功能部件為主發展起來的企業；"民企型",在江浙一帶大量涌現的民營企業,以勞動密集型、單一品種為主；"外商合資或是獨資型",生產部分較高水平的功能部件,但批量較小,沒有獨立的開發能力。
對于前3種企業,專家的看法是各有所長。在"院所型"生產廠家中,由于他們的技術力量比較雄厚,從事該行業時間比較長,一旦轉型,技術問題能夠自行解決,所需改變的只是體制。只要體制適合市場需求,這類企業生產的產品會很有競爭力。比如洛陽軸承研究所,專家們曾多次建議從研究所分離出公司,利用他們所掌握的電主軸技術專門生產此類產品。至于"主廠型"企業,鐘洪分析說,在國外電主軸的生產一般分為2種方式,1種是由配套廠家生產,另1種是由專業的電主軸生產廠家制造。國外的主機廠一般不生產電主軸,因此從這一點來說,在國內從主機廠分離出來專門生產電主軸的企業,是一種趨勢。而"民企型"企業, 專家們的看法是,由于他們的市場眼光敏銳,機制靈活,特別是江浙一帶機床用戶逐漸增多,為他們生產機床功能部件提供了機會,而且和客戶交流起來也有地域方面的優勢,這些使他們在電主軸的生產中具備優勢。
電主軸的國產化問題,不僅是專家們關心的問題,同時也受到了行業協會的高度重視。雖然根據國內各主軸開發單位估計,按目前生產能力發展速度,到 2005年我國最多只能開發出2000臺套電主軸單元。但機床工具工業協會根據國內數控機床之需求,對各功能部件生產主導單位提出強化發展要求:電主軸要求到2005年用于數控機床的電主軸單元總產量達到3000臺套,到2010年達到10000臺套。他們表示將合理組織人力、物力、財力,開發出既多又好的功能部件。