【機床商務網(wǎng)欄目 產(chǎn)品評測】【編者按】CIMT2025(第十九屆中國國際機床展覽會)于4月21-26日在北京隆重舉辦。展會之后，主辦方中國機床工具工業(yè)協(xié)會收到來自協(xié)會分會的展品評述文章，現(xiàn)部分編發(fā)供業(yè)界參考。文章觀點僅代表作者本人。
 

　　在“十四五”規(guī)劃推動高端裝備制造發(fā)展、特別是強調(diào)高端數(shù)控機床核心技術(shù)的背景下，主軸作為機床關(guān)鍵功能部件之一，其技術(shù)突破是支撐我國制造業(yè)向高端化、智能化轉(zhuǎn)型升級的重要基礎。CIMT2025展會吸引了全球10多個國家和地區(qū)的60余家主軸功能部件企業(yè)參展，參展的主軸產(chǎn)品近300臺/套。
 

　　本文重點關(guān)注滾動軸承支承的主軸展品，并對部分展品進行簡要評述。
 

　　一、部分參展企業(yè)及展品情況
 

　　1. GMN Paul Müller Industrie GmbH & Co. KG（GMN）成立于1908年，1932年開始生產(chǎn)制造磨削主軸，主要產(chǎn)品有手動換刀電主軸(磨削電主軸)、自動換刀電主軸(銑削電主軸)、精密軸承、單向離合器等。
 

　　GMN展出了HCS 230i-30000/150自動換刀電主軸(銑削電主軸)，主軸安裝外徑Φ230mm，額定轉(zhuǎn)速17300r/min，最高轉(zhuǎn)速30000r/min，最大功率150kW(S1工作制)，最大扭矩82.8Nm(S1工作制)，刀具接口HSK-A63/80。該主軸采用GMN混合球軸承，油氣潤滑，電機溫度監(jiān)測，軸承溫度監(jiān)測。
 

　　還展出了UH-X 150-50000/18手動換刀電主軸(磨削電主軸)，主軸安裝外徑Φ150mm，主軸內(nèi)置同步電機，額定轉(zhuǎn)速43000r/min，最高轉(zhuǎn)速50000r/min，最大功率18kW(S1工作制)，具有高轉(zhuǎn)速、低振動、低噪音特點。
 

　　2.KESSLER主軸公司成立于1923年，主要產(chǎn)品有銑削主軸、轉(zhuǎn)臺、主軸擺頭，以及各類電機等，產(chǎn)品廣泛應用于PCB鉆孔機、數(shù)控雕銑機、加工中心等。
 

　　展出了V400-A10銑削電主軸，主軸安裝外徑Φ270mm，最高轉(zhuǎn)速10000r/min，功率50/70kW(S1/S6 40%)，扭矩400/560Nm(S1/S6 40%)，刀具接口HSK-A100。主軸冷卻方式為外部水冷，配備軸向熱伸長傳感器、模擬位移傳感器、振動傳感器等，應用領(lǐng)域涵蓋復合材料、醫(yī)療器械、汽車發(fā)動機、航空航天等。
 

　　還展出了中型加強AC擺頭電主軸SMS 132.60-684.199，主軸內(nèi)置同步電機，最高轉(zhuǎn)速7000r/min，功率52/73kW(S1/S6 40%)，采用油脂潤滑，水冷冷卻，具有高精度、高效率、運行平穩(wěn)、體積小等特點。
 

　　3.瑞士IBAG電主軸公司成立于1941年，并于1960年開始研發(fā)電主軸，產(chǎn)品應用領(lǐng)域廣泛，如微孔加工、精密雕刻、鏡面加工、鉆攻、各式加工中心、雙軸擺頭等。
 

　　展出了HF45.10 A62雕銑電主軸，主軸安裝外徑Φ45mm，主軸內(nèi)置異步電機，最高轉(zhuǎn)速60000r/min，功率0.75/0.975kW(S1/S6 40%)，扭矩0.119/0.155Nm(S1/S6 40%)，刀具接口HSK-E16。主軸采用陶瓷球角接觸軸承，主軸端面跳動/徑向跳動≤0.001mm。該電主軸廣泛用于精密鉆孔、銑削、雕刻等領(lǐng)域。
 

　　4. 瑞士TDM公司是專門從事高頻主軸設計和制造的公司，主要產(chǎn)品有磨削用電主軸、靜壓電主軸、銑削電主軸、多功能工具等。展出了TH120.H40T.02.B銑削電主軸，安裝外徑Φ120mm，最高轉(zhuǎn)速40000r/min，功率13kW(S1工作制)，刀具接口HSK-A40。主軸內(nèi)部設置有軸心冷卻結(jié)構(gòu)，熱穩(wěn)定性≤0.3μm(穩(wěn)定時間20min)，可顯著提高零件加工質(zhì)量。主軸可配置完整的振動傳感器、軸向熱伸長傳感器、軸承溫度傳感器、位置傳感器等，可實時監(jiān)測主軸加工狀態(tài)。
 

　　還展出了靜壓磨削電主軸LK100-200-00，最高轉(zhuǎn)速200000r/min，功率1.7kW(S1工作制)，具有超高的旋轉(zhuǎn)精度、高剛度和負載能力，抗振動性和熱穩(wěn)定性俱佳。
 

　　5. FISCHER(飛速)集團成立于1939年，產(chǎn)品涵蓋銑削、磨削和鉆削三大類別。旗下?lián)碛腥鹗縁ISCHER、德國Precise等多個品牌。
 

　　本次展出了MFW-2715/20 HSK-A100銑削電主軸，主軸安裝外徑Φ275mm，主軸內(nèi)置同步電機，功率200/250kW(S1/S6 40%)，扭矩140/176Nm(S1/S6 40%)，刀具接口HSK-A100，主軸采用油氣潤滑。該主軸結(jié)構(gòu)緊湊、精度高、功率大，可實現(xiàn)快速金屬切削，特別適合飛機結(jié)構(gòu)件、機身等航空航天鋁型材的加工。
 

　　還展出了銑削電主軸MFW-1220/45/8 CSC VC HSK-E40，主軸安裝外徑Φ120mm，主軸內(nèi)置異步電機，最高轉(zhuǎn)速45000r/min，功率11/13.8kW(S1/S6 40%)，扭矩5.5/6.9Nm(S1/S6 40%)，刀具接口HSK-E40，特別適合光學模具零件加工。
 

　　6.廣州市昊志機電股份有限公司成立于2006年，產(chǎn)品涵蓋電主軸、轉(zhuǎn)臺、伺服電機等核心功能部件，產(chǎn)品應用于數(shù)控機床、工業(yè)機器人及新能源汽車領(lǐng)域。
 

　　展出加工中心電主軸DGZYX-15024/25-HSK，安裝外徑Φ150mm，主軸內(nèi)置同步電機，最高轉(zhuǎn)速24000r/min，功率25/37.5kW(S1/S6 40%)，扭矩41/63Nm(S1/S6 40%)，刀具接口HSK-A63。該主軸使用昊志自研的創(chuàng)新拉刀機構(gòu)，主軸內(nèi)部設置有軸心冷卻結(jié)構(gòu)，主軸熱伸長量僅為常規(guī)主軸的1/4，穩(wěn)定時間僅需3min，適用于大型模具、汽車零件、民用航空零件等的加工。
 

　　7. 洛陽軸承研究所有限公司成立于1958年，是集主軸研發(fā)、生產(chǎn)為一體的科技型企業(yè)。其自行研發(fā)的高速電主軸已形成8大類、15個系列、100多個品種。
 

　　展出的典型展品也磨削電主軸170MD24Y32A，主軸安裝外徑Φ170mm，最高轉(zhuǎn)速24000r/min，功率32kW(S1工作制)，扭矩17Nm(S1工作制)，工具接口為ZYS標準配合孔Φ36-M36×2，主軸端面跳動/徑向跳動≤0.001mm，其最大特點是高剛度、大功率，較上一代產(chǎn)品顯著提升，廣泛應用于精密軸承內(nèi)徑磨削、溝道磨削、精密齒輪磨削、輪轂軸承單元磨削等高剛度加工領(lǐng)域。
 

　　展出的100MD90Y3A磨削電主軸，安裝外徑Φ100mm，最高轉(zhuǎn)速90000r/min，功率3kW(S1工作制)，主軸端面跳動/徑向跳動≤0.001mm，廣泛應用于精密軸承內(nèi)徑磨削、溝道磨削、螺紋磨削，兼顧軸承試驗機等高轉(zhuǎn)速加工領(lǐng)域。
 

　　8.江蘇星晨高速電機有限公司成立于2004年，是專注主軸研發(fā)、設計、生產(chǎn)的高科技公司。展出的銑削電主軸SDTS230-12BF-A100，主軸安裝外徑Φ230mm，主軸內(nèi)置同步電機，最高轉(zhuǎn)速12000r/min，額定功率50kW(S1工作制)，額定扭矩146Nm(S1工作制)，刀具接口HSK-A100。主軸可選裝溫度傳感器實時監(jiān)測，熱伸長量可控制在<5μm。其刀具中心出水與前端環(huán)噴功能可有效降低切削溫度，滿足高精度、高效率的加工需求。
 

　　9. 深圳市愛貝科精密工業(yè)股份有限公司成立于2013年，主要產(chǎn)品有電主軸和機械主軸。展出的ABG0154O2L-H100.M.EG4(C)銑削電主軸，主軸安裝外徑Φ230mm，主軸內(nèi)置同步電機，最高轉(zhuǎn)速10000r/min，額定功率54kW(S1工作制)，額定扭矩200Nm(S1工作制)，刀具接口HSK-A100。主軸端面采用愛貝科獨特的凸臺設計，藏污能力強，有效保證重復裝夾精度，廣泛應用于加工中心及擺頭等。
 

　　還展出了銑削電主軸ABG0215O3L-BBT40，安裝外徑Φ150mm，最高轉(zhuǎn)速16000r/min，額定功率15kW(S1工作制)，額定扭矩43Nm(S1工作制)，刀具接口BBT40，具有低熱伸長、高剛性等特點。
 

　　10.釸達精密股份有限公司成立于2005年，展出銑削電主軸THGS-240.03 HSK-E80，主軸安裝外徑Φ240mm，最高轉(zhuǎn)速3600r/min，功率6.6/8.6kW(S1/S6 40%)，扭矩42/55Nm(S1/S6 40%)，刀具接口HSK-E80。主軸可選裝AE傳感器、平衡系統(tǒng)、振動傳感器、位移傳感器等，滿足高速銑削、外圓研磨、平面研磨、內(nèi)孔研磨等應用。
 

　　11. 矩將科技有限公司展出M3-LMSN銑削電主軸，主軸安裝外徑Φ120mm，最高轉(zhuǎn)速30000r/min，功率8.2kW(S1工作制)，刀具接口BT30/ISO30。在主軸零件加工過程進行頻譜測量，以確保主軸運轉(zhuǎn)特性、組裝品質(zhì)及較好的回轉(zhuǎn)精度。適用于模具及高精度加工領(lǐng)域。
 

 

　　1．行業(yè)現(xiàn)狀
 

　　境外研發(fā)制造高速電主軸的企業(yè)主要有德國的GMN、KESSLER，瑞士的FISCHER、IBAG，意大利的GAMFIOR、OMLAT，英國的Westwind、ABL，以及美國的SETCO等公司，它們代表了該領(lǐng)域的世界先進水平。日本的電主軸產(chǎn)業(yè)較為成熟，以OKUMA(大隈)和TOYO(東佑達)等企業(yè)為代表，產(chǎn)品線齊全且性價比較高。
 

　　境內(nèi)電主軸產(chǎn)業(yè)在洛陽軸承研究所、無錫開源、安陽萊必泰等老牌企業(yè)基礎上，又涌現(xiàn)出了廣州昊志、江蘇星晨、無錫博華、深圳愛貝科等電主軸專業(yè)生產(chǎn)企業(yè)。中國臺灣地區(qū)也聚集了普森、羅翌、釸達、普惠等代表性電主軸企業(yè)。此外，大連機床、科德數(shù)控、北京精雕、北京超同步等實力較強的主機廠也紛紛布局電主軸領(lǐng)域，共同推動著行業(yè)的蓬勃發(fā)展與技術(shù)創(chuàng)新活力。
 

　　2．技術(shù)差距分析
 

　　（1）主軸最高轉(zhuǎn)速
 

　　以主軸刀具接口HSK-A63的同尺寸量產(chǎn)銑削電主軸為例：
 

　　境外主軸知名企業(yè)如GMN公司的HCS 230i-30000/150主軸(最大功率150kW，S1工作制)和FISCHER公司MFW-2318/30主軸(最大功率125kW，S1工作制)的最高轉(zhuǎn)速為30000r/min。
 

　　境內(nèi)主軸代表企業(yè)如廣州昊志公司DGZX-21020/25-HSK主軸(最大功率25kW，S1工作制)和深圳愛貝科公司ABG0125O5-H63.A.EG2(C)主軸(最大功率25kW，S1工作制)的最高轉(zhuǎn)速都不超過20000r/min。
 

　　最高轉(zhuǎn)速的差距關(guān)鍵在于：精密軸系設計與制造；高功率密度電機設計；主軸精密裝配與調(diào)試。
 

　　（2）主軸精度
 

　　電主軸的靜態(tài)精度是其動態(tài)旋轉(zhuǎn)精度的基礎，直接影響加工過程中刀具(或工件)的旋轉(zhuǎn)軌跡精度，進而對加工零件的形狀精度(如圓度、圓柱度)和尺寸精度產(chǎn)生顯著影響。
 

　　本屆展會展出的境內(nèi)主軸展品的靜態(tài)精度有顯著提升，例如：
 

　　北京精雕公司展出的電主軸(刀具接口HSK-A50，最高轉(zhuǎn)速20000r/min，功率14/18kW(S1/S6)，扭矩16.5/21.5Nm(S1/S6))，經(jīng)現(xiàn)場測試，其近端徑向跳動僅0.9μm，遠端(300mm處)徑向跳動為1.2μm。這一指標遠高于行業(yè)標準(JB/T 10801.2-2007《電主軸 第2部分：加工中心用電主軸 技術(shù)條件》精密級要求的近端3μm、遠端8μm)。
 

　　洛陽軸承研究所有限公司展出的新一代磨削用電主軸，其靜態(tài)精度(端面跳動/徑向跳動)最高可達0.3μm。
 

　　這反映了境內(nèi)主軸功能部件廠家在加工制造及裝配調(diào)試水平上的持續(xù)進步，主軸在靜態(tài)精度方面與國際知名品牌的差距明顯縮小。然而，在主軸精度保持性方面，國產(chǎn)產(chǎn)品與國際先進水平仍存在差距，具體體現(xiàn)在：(1)材料基礎(材料成分及均勻性)；(2)熱處理工藝(微觀組織及殘余應力)；(3)裝配精度與一致性(軸承的選配及預緊力的精確施加、關(guān)鍵配合面的幾何精度與表面質(zhì)量、轉(zhuǎn)子系統(tǒng)動平衡精度)；(4)調(diào)試與驗證水平(調(diào)試策略、測試方法完善程度，精度衰減預測與補償)。這些環(huán)節(jié)環(huán)環(huán)相扣，任一方面的短板都可能成為制約主軸在長期、嚴苛工況下維持高精度的瓶頸。
 

　　(3)主軸熱伸長
 

　　主軸熱伸長在機床運行中極其重要，因為它顯著地影響加工精度和零件質(zhì)量，是制約高精度加工的關(guān)鍵因素之一。
 

　　境內(nèi)外主軸企業(yè)在本屆展會動態(tài)展示的先進熱伸長控制技術(shù)及其精密控制成果(如超低熱伸長、快速熱穩(wěn)定)，是主軸展區(qū)的一大亮點，突出表現(xiàn)為：
 

　　國外主軸知名企業(yè)如瑞士FISCHER公司MFW-1220/45/8 CSC VC HSK-E40主軸搭配飛速軸心冷卻技術(shù)，軸向熱伸長能控制更好；瑞士TDM公司TH120.H40T.02.B主軸內(nèi)部設置有軸心冷卻結(jié)構(gòu)，熱穩(wěn)定性≤0.3μm(穩(wěn)定時間20min)，可顯著提高零件加工質(zhì)量。
 

　　國內(nèi)主軸代表企業(yè)如廣州昊志公司DGZYX-15024/25-HSK主軸內(nèi)部設置有軸芯冷卻結(jié)構(gòu)，主軸熱伸長量僅為常規(guī)主軸的1/4，穩(wěn)定時間僅需3min，加工效率提升75%；深圳市愛貝科公司的ABG0215O3L-BBT40主軸具備中心出水功能，全熱伸長15μm，主軸具有低熱伸長、高剛性等特點；江蘇星晨公司的SDTS230-12BF-A100主軸可選裝溫度傳感器實時監(jiān)測，熱伸長量可控制在<5μm。
 

　　雖然國內(nèi)主軸企業(yè)在熱伸長控制方面取得顯著成效，但在系統(tǒng)性能力(抑制設計、監(jiān)測傳感、補償算法)上仍與國際領(lǐng)先水平存在差距。
 

　　（4）智能化與集成化
 

　　主軸的自動化控制已是當前機床的標準配置，這使得數(shù)控機床系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)字化操作。智能化是當下先進主軸的顯著特點，它可以實時反映主軸狀況并感知其運行情況。
 

　　本屆展會上，主軸展品普遍具備動態(tài)實時監(jiān)測功能，相關(guān)傳感器(如主軸電機溫度傳感器、軸承溫度傳感器、主軸熱伸長傳感器、振動傳感器)或已標配，或為可選裝項，旨在實現(xiàn)主軸的智能化控制。然而，國內(nèi)主軸企業(yè)與國外知名企業(yè)相比仍存在顯著差距，主要體現(xiàn)在兩方面：
 

　　核心硬件依賴：為獲取高精度檢測數(shù)據(jù)，國內(nèi)企業(yè)通常依賴進口高端傳感器，缺乏自主可控的核心硬件支撐。
 

　　數(shù)據(jù)處理與應用短板：在獲取主軸動態(tài)數(shù)據(jù)后的軟件處理與分析應用方面，差距明顯。國外領(lǐng)先企業(yè)已布局成熟的自主系統(tǒng)，例如德國GMN開發(fā)的IDEA-4S主軸監(jiān)測電子系統(tǒng)，可有效采集和評估主軸參數(shù)；瑞士FISCHER的主軸智能監(jiān)測系統(tǒng)，能實現(xiàn)工況監(jiān)測診斷及剩余壽命估算。相比之下，國內(nèi)企業(yè)在電主軸智能化領(lǐng)域雖有一定研究進展，但成熟的商業(yè)化產(chǎn)品仍較為匱乏。期待國內(nèi)企業(yè)能加速研發(fā)步伐，盡快在主軸智能化技術(shù)及智能化主軸產(chǎn)品開發(fā)上取得更大突破。
 

　　總之，國產(chǎn)電主軸行業(yè)正以創(chuàng)新驅(qū)動突破技術(shù)壁壘，在主軸精度、熱伸長控制等關(guān)鍵性能上實現(xiàn)顯著提升。然而，在材料基礎、智能化集成及動態(tài)精度保持性等方面，仍需持續(xù)攻堅。期待行業(yè)聚焦關(guān)鍵技術(shù)，強化全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同，共同推動國產(chǎn)主軸功能部件向更高性能、更可靠的方向發(fā)展，提升整體競爭力。
 

　　來源：協(xié)會主軸分會(洛陽軸研所 李東亞)