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数控机床电主轴初探数控技术和数控装备是制造工业现代的重要基础。这个基础师傅牢固直接影响到一个国家的经济发展和综合国力，关系到一个国家的战略地位，因此，世界上各工业发达均采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业。自1952年美国研制成功的第一台数控机床以来，随着电子技术，计算机技术，自动控制和精密测量等相关技术的发展，数控机床在迅速的发展和不断的更新。到19世纪80年代，树洞机床已经经历了5个发展阶段，体积日益缩小，价格逐年下降，可靠性显著提高，性能更加完善。20世纪90年代以来，计算机的飞速发展，是数控机床的发展进入了第六阶段。在我国，数控技术与装备的发展亦得到了高度的重视，近年来取得了相当大的进步。的别再通用危机数控领域，以PC平台为基础的国产数控系统，以走在了世界的前列。但是，我国在数控技术研究和产生发展方面亦存在不少问题，特别是在技术创新能力，商品化进程，市场占有率等方面情况尤为突出。在新世纪到来时，如何有效率解决这些问题，使我国数控领域沿着可持续发展的道路，从整体上全面迈入世界先进的行列，使我们在国际竞争中有举足轻重的地位，将是数控研究开发部门和生产厂家所面临的重要任务。卫冕组以上要求，数控机床电主轴应应而生，它具备相当高的高转速鹤岗精度，高速精密和高效率特性，在超高速切削机床上得到了广泛的应用，美国，德国，因此，日本，瑞士，意大利等工业发达国家，都在高速控机床上广泛采用了电主轴结构。但是，电主轴制造工艺的要求却费城严格，这种结构还带来一系列的关键技术，诸如内置电动机的散热，高速主轴的动平衡，主轴支撑机器润滑方式的合理设计等，他们直接影响高速度定转主轴的稳定性和可靠性及能否实现高效精密加工，下来我们将分析这些问题并对他们提出解决方案进行探讨。一．总体战略制定符合中国国情的总体发展战略，对21世界我国数控技术与产业的发展至关重要。通过对数控技术的和产业发展趋势的分析和对我国数控领域存在问题的研究，我们认为以科技创新为先导，以商品为主干，以管理和营销为重点，以技术支持和服务为后盾，坚持可持续发展道路将是一种符合我国国情的发展数控技术和产业的总体战略。1.以科技创新为先导中国数控技术和产业经过40多年的发展，从无到有，从引进消化道拥有自己独立的自主版权，取得了相当大的进步。但回顾这几十年的发展，可以看到我国在数控领域的进步主要还是按国外的一些模式，按部就班的发展，真正创新成立的不多。这种局面在发展初期的起步阶段，是无可非议的。但到了世界数控强手如林的今天和只是经济即将登上舞台的新世纪，这一常规途径就很难行通了。例如，在国外模拟伺服快过时时，我们开始搞模拟伺服，还没等我们站稳市场，技术上就已经落后了，在国外将脉冲驱动的数字伺服，但至今没有形成大的市场规模，进来国外数字伺服发展到用网络（通过光缆等）与数控装置连接时，我们又跟着发展此类系统，前途仍不乐观，这种老师跟在别人后面走，按国外已有控制和驱动模式来开发国产数控系统，在技术上难免滞后，再加上国外公司在我国境内设立研究所和生产厂，实行就地开发，就地上产和就地营销，使我们的产品在性能价格比上以上已越来越无多大优势，因此要进一步扩大市场占有率，难度自然就很大了。为了改变这种现状，我们必须深刻理解和认真落实“科学技术是第一生产力”的伟大论断，大力加强数控领域的科技创新，努力研究具有中国特色的使用的先进掌控技术，逐步建立自己独立的，先进的技术体系。在此基础上大力发展符合中国国情的数控产品，从而形成以数控系统，数控功能部件到种类齐全的数控机床整机的完整的产业体系。这样，才不会被国外牵着鼻子。永远受到别人的制约，才有可能用现金，使用的数控产品区首府国内市场，打开国际市场，是中国的数控技术和数控产业在21世界走向世界前列。二．主要内容1.在商品上狠下功夫近几年我国数控技术虽然发展很快，但真正在市场上站住脚的却不多。就数控系统而言，国产货仍未被广大机床厂所接受，因此出现国产数控系统用于旧机床改造的列子较多，而装备新机床的却很少，机床厂生产的国产数控机床大多用的都是国外的系统，这当然不是说旧机床的数控化改造不重要，而是说明从商品的角度看，我们的数控系统与国外相比还存在相当大的差距。影响数控系统和数控机床商品化的主要因素技术性能和功能外，更重要的就是可靠性，稳定性和实用性。以往，一些数控技术和产品的研究，开发部门，所追求的往往是一些体现技术水平的指标（如多少通道，多少轴联动，每分钟多少米的进给速度等等），而对影响实用性的一些指标和一些小问题却不太重视，在产品的稳定性，鲁棒性，可靠性，实用性方面花的精力相对较少，从而出现某产品鉴定时的水平都很高，甚至也获各种大奖。但这些高指标，高性能呢过的产品到用户哪儿却由于一些小问题而表现的不尽人意，最后失去了信誉，打不开市场。这说明，高指标高性能呢过的样机型的产品离开那些用户真正需要的实用，可靠的高商品还需要作出大量艰苦努力。别一方面，数控系统和数控机床不家电类产品那样易于大批量生产，应用环境也不那么简单，数控产品是在生产环境中使用，面临的是五花八门的工艺问题，如果开发部门对这些问题掌握很不透，就难以将产品设计的很完善，而且数控产品的某些问题在开发，用用，甚至鉴定时都难以发现，这就造成，同样型号的数控机床在有的用产那运行的很好，而且在别的用户哪儿却表现欠佳，或者同样的型号的数控机床用于加工某些重要工作的很好，但用于加工其他零件时却不尽人意，出现这种强狂，有时时用户草卓人员的水平问题，但有时就是数控产品本身潜在问题的暴露。为解决这一问题，国外一些公司设立了专门机构未测试考验自己的产品，如为考研新开发的数控系统，厂家自己设计的和从生产实际中手机了大量零件程序，让数控系统运行各种各样的程序，一旦发现问题，立即反馈给开发部门予以解决。经过这样的测试考验过程后，数控系统的潜在为题就大为减少。以往，我们的产品就很少进行这样严格的全面的自我测试考试，好些问题要等到用户去给我们挑出来。这样，及时一个小问题也严重影响国产数控产品声誉。因此，我们应当充分重视上述问题，在商品化上狠下功夫，将其作为数控产业的主干来抓，贯穿技术研究，产品开发，试制，生产等的全过程，从而将我们已有的技术水平较高的数控产品变成真正有市场的好商品。2.将管理和营销作为产业反战重点经过20年来市场风雨的冲击，国人以越来越认识到，技术固然重要，但在市场经济的环境下，需要在激烈的全球竞争中获胜，管理和营销就显得格外重要。例如，我国台湾生产的数控机床不但占领了大陆市场的相当大的份额，而且打进了美国市场，是台湾数控机床的技术和质量超过了美国吗？显然不是，那他依靠的是什么，重要的一条就是在企业管理和产品营销上下了功夫。而我们长期以来把主要经历放在开发技术和提高水平上，护士了经营管理，市场开拓，产品营销等方面的工作，结果在新技术，新产品开发出来以后，在产品质量提高以后，企业让然处于产品销售不畅的困境。国内外的经验说明，说控产品的竞争力不全取决于经营管理能力和营销能力。因此，从现在起我们应将管理和营销管理作为发展重点，真正摆脱计划经济时代所遗留下来的思维方式和工作习惯的束缚，建立适应市场的高校，灵敏的运行机制和有效地激励机制，一方面切实加强企业管理，激发企业负责人和广大职工的负责精神创造精神和献身精神，努力提高产业的竞争能力；另一方面充分调动企业内外，行业内外一切积极因素，加大市场开拓力量，福利大同营销渠道，可以坚信，由国营竞争力的产品，再加上北京开关厂那样的“找、挣、钻、抢”精神，我们就一定能去的在市场竞争中的胜利。数控系统和数控机床作为典型的高技术产品，对用户的技术支持和服务是相当重要的。以前国产数控产品丧失信誉的原因，除可靠性问题外，另一大问题就是缺乏有力的技术支持和服务。用户花了很多钱买的数控机床或数控系统，一旦出现问题却叫天天不应，叫地地不灵，以后谁还敢买我们的产品。因此，应将对用户的技术支持和服务当成重要的日常工作来抓，使我们在市场上向纵深挺进时，有一个强大后方。因此，为了取得数控产品市场竞争的全面胜利，必须建立以技术支持和服务为核心的强大后方。当然，为赢得主动，后方也须主动出击。目前，利用先进的信息技术手段（如网络和多媒体），将为建立新一代立体化的技术支持和服务体系开辟新的途径。可持续发展是下一世纪企业发展的重要战略，我国数控产业要有大的发展也必须坚持走可持续发展的道路。绿色是实现可持续发展的重要途径，其主要思想是清洁和节约。为此应大力加强绿色数控产品的开发，加速促进数控产品、数控产业以及整个制造业的绿色化，主要战略措施应考虑以下几方面：①有效减少产品制造及使用过程中的环境污染。如减少数控机床的铸件结构，消除铸造对环境的污染；将数控机床主轴的润滑以油气润滑、喷油润滑等取代油雾润滑，减少对生产环境的污染；在精密数控机床及其运行环境的温度控制中取消氟利昂制冷的恒温技术；以电传动代替机械传动，减少噪声污染。②大幅度降低资源消耗和能源消耗。如以软件代替硬件，从而减少硬件制造的资源和能源消耗及污染，并减少产品寿命结束后硬件装置的拆卸回收问题；以永磁驱动代替感应驱动，提高效率和功率因数，节约能源；以电传动代替机械传动，提高效率，减少能源消耗。③加强用数控技术改造传统机床。这既符合运用信息技术和自动化技术改造传统产业，使传统产业生产技术和装备现代化这一产业可持续发展的目标得以实现，又可取得巨大的经济效益。我国拥有普通机床数百万台，加强用数控技术改造传统机床将成为下世纪我国数控领域的重要发展方向。④大力发展绿色数控机床。绿色数控机床应是材料消耗少、能耗低、无污染，寿命长且便于拆卸回收的新型机床。例如，以并联结构代替串联结构就是开发绿色数控机床的一条途径，这是因为并联结构机床消耗的金属材料仅为常规串联结构机床的几分之一，其加工量也比常规机床大幅度减少，特别是消除了大型结构件的铸造，这将显著降低机床制造过程中的能源消耗和对环境的污染。此外，并联结构机床有利于采用电传动，效率高，可有效降低使用中的能源消耗。国际标准化组织制定了ISO14000环境管理标准，全球环境问题“法律化”的趋势正在进一步发展，可持续发展将成为企业通向国际市场的通行证。3.发展具有中国特色的新一代PC数控系统数控系统是各类数控装备的核心，因此通过科技创新首先发展具有中国特色的新型数控系统，将是推动数控产业化进程的有效技术途径。实践证明，10年来我们所走的PC数控道路是完全正确的。PC机（包括工业PC）产量大、价格便宜，技术进步和性能提高很快，且可靠性高（工业PC主机的MTBF已达30年〔3〕）。因此，以其作为数控系统的软硬件平台不但可以大幅度提高数控系统的性能价格比，而且还可充分利用通用微机已有软硬件资源和分享计算机领域的最新成果，如大容量存储器、高分辨率彩色显示器、多媒体信息交换、联网通讯等。此外，以通用微机作为数控平台还可获得快速的技术进步，当PC机升级换代时，数控系统也可相应升级换代，从而长期保持技术上的优势，在竞争中立于不败之地。目前，PC数控系统的体系结构有2种主要形式：（1）专用数控加PC前端的复合式结构；（2）通用PC加位控卡的递阶式结构。另外还有一种正在发展的数字化分布式结构。其方案是将由DSP等组成的数字式伺服通过以光缆等为介质的网络与数控装置连接起来，组成一完整的数控系统。这种系统虽然性能很好，但由于开发和生产成本太高，近期难以被国内广大用户所接受。我们认为，上述结构并不是符合中国国情的最好方案，适合中国国情的应是将所有数控功能全软件化的集成式结构，因为这种结构的硬件规模最小，不但有利于降低系统成本，而且更重要的是可以有效提高系统的可靠性。几十年的经验表明，可靠性好坏是国产数控系统能否发展的关键。虽然影响数控系统可靠性的因素很多，但过大的硬件规模和较低的硬件制造工艺水平往往对可靠性造成最大的威胁。以往，国产数控系统在总体设计时由于种种原因的限制，不得不选用技术指标不太高的普通CPU，这样，为完成数控的复杂功能往往需要由多个CPU来组成系统，有时还需另加一些专用或通用硬件电路来实现数控系统的一些高实时性功能（如细插补、位置伺服