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    艾而特:电主轴行业市场2016年调研报告

      发布时间:2019-05-16 21:04

      主轴是机床上带动刀具或工件旋转,产生切削运动的运动轴。按照主轴的驱动方式,机床主轴可分为机械主轴和电主轴两大类。

      机械主轴通过主轴电机与中间的传动装置(变速齿轮、皮带或联轴器)带动主轴旋转进行工作,其输出扭矩和功率大,但转速、精度和平稳性相对较差。

      电主轴是将机床主轴功能与电机功能从结构上融为一体的新型主轴部件,即将高速电机置于主轴部件内部,通过控制系统,使主轴获得所需的工作速度和扭矩,因而也被称为内装式电主轴;它省去了皮带、齿轮或联轴器的传动环节,实现了机床主轴系统的“零传动”,是数控机床传动系统的重大变革;它克服了传统机械主轴在高速下打滑、振动和噪声大、惯量大等缺点,有效改善了主轴高速情况下的整体性能,具有机械主轴不可替代的优越性:

      第一,由于电主轴由内装式电机直接驱动,省去了中间变速和传动装置,具有结构紧凑、重量轻、噪声低、振动小和转动惯量小等特点,可实现很高的速度、加速度及定角度的快速启停,且动态精度和稳定性更好,可满足数控机床进行高速切削和精密加工的需要;由于没有中间传动环节的外力作用,电主轴工作时运行更加平稳,主轴轴承所承受的动负荷较小,延长了其精度寿命;利用交流变频和矢量控制技术,电主轴可在额定转速范围内实现无极变速,以适应机床工作时各种工况和负载变化的需要。

      第二,电主轴的电机内藏式结构使其从机床的传动系统和整体结构中相对独立出来,形成一个功能相对完整的“主轴单元”,从而促进了机床结构的模块化。电主轴厂商根据机床的用途、结构、性能参数等特征形成标准化、系列化的产品,供机床制造商选用,改变了传统机床厂商“大而全”的生产模式,缩短了机床的研发和生产周期,更加适应快速多变的市场环境。此外,标准化、系列化的电主轴产品易于形成专业化、规模化的生产能力,从而促进制造成本的降低。

      第三,某些高档数控机床,如并联运动机床、五面体加工中心、小孔和微孔加工机床等,由于加工工艺和加工对象的特殊性,其对主轴的转速、精度以及机床的结构都有特殊要求。电主轴凭借一体化的结构设计和高转速、高精度的优异性能,有效地实现了某些高档数控机床的特殊要求。

      电主轴是数控机床三大高新技术之一(高速电主轴、数控系统、进给传动)。随着数控技术及切削刀具的快速发展,越来越多的机械装备都在向高速、高精、高效、高智能化发展,电主轴已成为最适宜高性能数控机床的核心功能部件之一,电主轴技术水平的高低和质量的优劣直接决定和影响着机床的品质、性能、工作效率及运行稳定性。在部分领域用电主轴取代传统机械主轴是机床工业发展的大趋势。

      电主轴按采用的轴承类型可分为滚动轴承、气浮轴承、液体滑动轴承和磁悬浮轴承等支承的电主轴,其中滚动轴承、气浮轴承、液体滑动轴承是目前电主轴应用最广泛的轴承类型。其各自的优缺点、技术难点和应用领域对比如下:

      摩擦阻力小、功耗小、精度高、刚度高,成本相对较低,便于系列化和标准化承载能力强,可适用较大载荷

      应用最广泛,在数控雕铣机、PCB 成型机、加工中心、数控铣床、车床、内圆磨床等领域应用普遍。

      以“气膜”作为支撑,结构紧凑、体积较小 回转精度和极限转速高于滚动轴承电主轴和液体滑动轴承电主轴 摩擦损耗较小,噪音低,热稳定性好,污染小、寿命长

      主要应用于高精度、高转速、轻载荷加工领域,如超精密数控机床、PCB 钻孔机、小孔磨削、高光加工等。

      以液态“油膜”作为支撑,具有显著的“误差均化效应”和阻尼减振性 回转精度高、刚度高、磨损小、寿命长

      极限转速高、无接触、无摩擦、无损耗、寿命长 转动时能够自动平衡,没有振动 不需润滑和密封 能实现实时诊断和在线监控

      注:滚动轴承根据滚动体可分为滚子轴承、滚珠轴承。目前滚动轴承电主轴一般采用滚 珠轴承中的角接触球轴承支撑。为简化,本表滚动轴承电主轴特指角接触球轴承电主轴(为滚珠电主轴的一种)。

      当前的高速电主轴,几乎都是内置异步交流感应电动机 结构较简单,制造工艺相对成熟,安装方便 可实现恒转矩和恒功率调节

      按照用途分类,电主轴主要分为加工中心用电主轴、数控车床用电主轴、磨削用电主轴、钻削用电主轴、雕铣用电主轴和特殊用电主轴等六类,其主要应用和特性如下表所示

      具备高速、高精度、低速大扭矩特性;前后主轴端能安装相应的动力卡盘或旋转油缸,并实现自动松开与拉紧工件功能;具备定速性能以适应螺纹车削。

      特殊用电主轴主要包括拉辗用电主轴、切割用电主轴、离心机用电主轴、试验机用电主轴及用途电主轴。

      国外电主轴最早用于内圆磨床。20 世纪80 年代,随着数控机床和高速切削技术的发展,电主轴技术开始逐渐应用于数控铣床、加工中心等高档数控机床。

      国内对电主轴技术的研究始于20 世纪60 年代,主要用于零件内表面磨削,这种电主轴的功率小、刚度低;到80 年代,研制出系列高刚度、高速电主轴,广泛应用于内圆磨床和机械零件制造等领域;90 年代以后由磨削电主轴转向铣削电主轴,不仅能加工各种形体复杂的模具,而且开发了用于木工机械用的风冷式高速铣用电主轴,推动了高速电主轴在铣削加工中的应用。

      中国机械联合会发布的信息显示,1-6月机械工业增加值同比增长7.8%,延续了去年四季度以来的反弹格局。

      但机械联合会专家表示,机械行业投资下滑趋势尚未止住,行业运行下行压力依然较大。其中,机床作为工业“母机”,尤其能反映制造业投资和行业冷暖。据透露,今年上半年,机床行业主要产品均呈现同比下降趋势,总体延续了去年四季度下降趋势。

      在今天召开的上海国际机床展上,多位展商告诉记者,机床行业现在还是很低迷。但是,电主轴却风景独好。

      电主轴是数控机床的核心功能部件,行业发展与机床行业发展相辅相成。目前行业市场空间每年大约30亿元左右,未来行业驱动要素包括:

      下游消费电子为主,有望充分受益于3C设备升级浪潮。公司下业应用领域中,3C是未来具备爆发力的行业,随着下游技术迭代和新产品升级,对设备升级的同时也会带动电主轴的发展,尤其是3D玻璃替换2.5D和2D玻璃的趋势下,对设备类企业的弹性空间巨大。返回搜狐,查看更多