功能部件產業的高端化發展與市場前景

■ 通用技術集團大連機床有限責任公司 （遼寧大連 116620） 呂 祎 閆 寒

高級工程師 呂 祎

圖1 滾柱直線導軌副

大型高速重載精密高檔數控機床是機械制造業快速發展的必需品。在數控機床組成里，滾動直線導軌副、滾珠絲杠副、高速電主軸、刀塔和刀庫是其核心和根本所在。

1. 滾動直線導軌副

如圖1所示，高檔滾柱系列滾動直線導軌副是大型高速重載精密高檔數控機床的導向元件，其可靠性、精度保持性和壽命三項主要指標決定機床的服役性能。故滾柱直線導軌副研發、設計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、靜音、低振動、低溫升等各項性能指標。

2. 滾珠絲杠副

滾珠絲杠副作為大型高速重載精密高檔數控機床的驅動元件，其可靠性、精度保持性和壽命三項主要指標決定機床的的服役性能。故滾珠絲杠副從研發、設計和制造水平上需大幅提升，提振各項性能指標，比如高速、高剛性、高精密、高可靠性、返向結構和靜音等。圖2所示為端面循環結構的滾珠絲杠副，圖3所示為高速滾珠絲杠副。同時應加大開發精密滾珠絲杠副，滿足市場急需。

圖2 端面循環結構的滾珠絲杠副

圖3 高速滾珠絲杠副

3. 高速電主軸

圖4 電主軸系列

圖5 車銑復合主軸系列

如圖4、圖5所示，高速電主軸作為大型高速重載精密高檔數控機床的三大高新技術之一，是實現高速化的重要保障，是傳遞動力實現切削的核心部件。應加大在最大輸出扭矩、溫升、拉刀力、振動、噪聲、靜剛度、幾何精度、動態回轉精度、動平衡精度、動態熱效應、可靠性、精度保持性、功率和扭矩等方面的研發力度；推廣陶瓷球軸承及油氣潤滑方式等的應用；加大轉速在25 000r/min以上的高速、大功率電主軸的研發力度，最終目的是滿足大型高速重載精密高檔數控機床的服役性能要求。

4. 刀塔、刀庫

應加大數控刀塔在典型工況下載荷變化時的可靠性、綜合性能測試方法及加速試驗方法等的研究；應設法大幅提高數控刀塔單元定位精度、重復定位精度，減少振動，降低噪聲；應進行齒盤的分度精度、制造工藝的深度研究；刀庫機械手在不同工況下載荷變化時，應設法提高其可靠性和綜合性能，進行臺架加速試驗方法、綜合性能測試系統、測試方法的開發；使換刀時間由1.5～2.0s減少為0.8～1.2s，杜絕掉刀現象的發生，以保證高端數控機床的穩定性、可靠性、精度保持性和壽命等服役性能。

圖6所示為分度馬達動力刀塔，圖7所示為大型鏈式刀庫自動換刀裝置。

圖6 分度馬達動力刀塔

5. 市場前景

為實現我國從制造大國向制造強國轉變，需要大量大型高速重載精密高檔國產數控機床來替代進口機床。同時，其他機械制造也急需大量功能部件產品，這意味著功能部件產品的市場巨大，潛力無限。

6. 結語

高剛性、高精度、高速度、高可靠性滾柱直線導軌副，滾珠絲杠副，電主軸以及刀塔、刀庫等是航空航天、汽車、船舶和精密機械等尖端產品制造領域的核心功能部件，面對巨大的市場需求，功能部件的研發設計、制造不得不向高端化發展，從而促進高檔大型數控機床為國家裝備制造業的發展提供保證和動力。

圖7 大型鏈式刀庫自動換刀裝置