纺锤是什么?主轴行业市场规模分析

纺锤是什么?

主轴是指从发动机或电动机接收动力并将其传送到其他部件的轴。主轴，也称为光轴，在光学序列中具有对称的直径。例如，球面镜的主轴是一条穿过镜面中心并垂直于镜面的直线。透镜的主轴或光轴光学系是连接透镜表面中心的线。主轴淬火热处理后表面会有一层硬化层。正是由于这一硬化层，提高了主轴的硬度、耐磨性和使用寿命。

主轴通常由主轴、轴承和传动部件(齿轮或皮带轮)组成。在机床中，主要用于支撑齿轮、滑轮等传动部件，传递运动和扭矩，如机床主轴等。有些用于夹紧工件，如芯轴。除主要运动为直线运动的机床，如刨床、拉床外，大多数机床都有主轴部件。主轴部件的运动精度和结构刚度是决定加工质量和切削效率的重要因素。衡量主轴部件性能的指标主要是旋转精度、刚度和速度适应性。

机床主轴是驱动刀具或工件在机床上旋转产生切削运动的运动轴。根据主轴驱动方式的不同，机床主轴可分为机械主轴和电动主轴。机床主轴的部件通常由主轴、轴承和传动装置组成。在机床中，主轴电机和中间的传动装置带动主轴转动。输出扭矩和功率较大，但速度、精度和稳定性相对较差。

• 旋转精度:主轴旋转时，在影响加工精度的方向上发生的径向和轴向跳线，主要由主轴和轴承的制造和装配质量决定。
• 动、静刚度:主要由主轴的弯曲刚度、轴承的刚度、阻尼决定。
• 速度适应性:允许的最大速度和速度范围主要由轴承的结构和润滑，以及散热条件决定。

什么是电主轴?

电主轴是近年来数控机床领域将机床主轴与主轴电机相结合的新技术。与直线电机技术、高速刀具技术一起，将把高速加工推向一个新的时代。电主轴是一组部件，包括电主轴本身及其附属文件:电主轴、高频变频装置、油雾润滑器、冷却装置、内置编码器、换刀器。

电主轴的高速电机放置在主轴组件内部，是一种从结构上集机床主轴和电机功能于一体的新型主轴组件。电主轴由内置电机直接驱动，并通过控制系统使主轴获得所需的工作速度和转矩，因此又称内置电主轴。电主轴节省了皮带、齿轮或联轴器的传动环节，将机床的传动链长度缩短为零，实现机床的零传动，有效提高了主轴在高速条件下的整体性能。

电主轴是数控机床领域中机床主轴与主轴电机相结合的一项新技术。主轴是一组部件，包括电主轴本身及其附件:电主轴、高频变频装置、油雾润滑器、冷却装置、内置编码器、换刀器等。这种主轴电机和机床主轴合二为一的传动结构，使主轴部件相对独立于传动系统和机床的整体结构，因此可以做成一个主轴单元。其特点是速度快、精度高、噪音低，内环上有锁紧的结构更适合喷雾润滑。电动主轴不依赖外部电机提供扭矩和动力，电机是主轴和壳体组件的组成部分。这使得主轴作为一个完整的单元以更高的速度旋转，而没有额外的皮带或齿轮的约束。

电主轴行业市场分析:

全球对电主轴的需求主要集中在中国、日本、美国、瑞士、意大利、韩国等国家和地区。中国是世界上主要的电主轴市场，国产化率不断提高。近年来，随着市场份额的提高和国内企业技术的成熟，2021年中国电主轴市场规模将达到4.78亿美元，同比增长11.75%。预计2028年市场规模将达到7.74亿美元。2022-2028年的复合年增长率为6.67%。

从企业来看，电主轴的主要生产厂家在中国、欧洲、日本、中国。其中，外资企业在过去几年占据了高端产品的主要市场。近年来，随着国内企业加大研发投入，其产品已具备一定的市场竞争力，并开始抢占越来越多的市场份额。同时，随着国内产业升级政策的大力推动，客户对电主轴提出了更多的质量要求和更高的技术指标，规格和功能也越来越多样化。电主轴企业应积极提高产品质量，使其产品对市场具有吸引力。

电主轴集成了哪些技术?

• 高速轴承技术:电主轴通常采用复合陶瓷轴承，耐磨耐热，使用寿命是传统轴承的数倍。有时也使用电磁悬浮轴承或静压轴承，内圈和外圈不接触，使用寿命理论上是无限的。
• 高速电机技术:电主轴是电机与主轴一体化的产物。电机的转子是主轴的转动部分。从理论上讲，电主轴可以看作是高速电机。关键技术是高速动平衡。
• 润滑:电主轴的润滑一般采用规律定量的油气润滑。可以使用润滑脂润滑。定时是指定时注油。所谓定量，就是通过一种叫做定量阀的装置，精确地控制每次润滑油的量。油气润滑是指润滑油在压缩空气的压力下吹入陶瓷轴承。控制油的量很重要。如果太少，就不会润滑。如果过多，则会在轴承高速旋转时，由于油的阻力而产生热量。
• 冷却装置:为了尽快为高速电主轴散热，通常在电主轴外壁循环使用冷却剂，冷却装置的作用是维持冷却剂的温度。
• 内置脉冲编码器:为实现自动换刀和刚性攻丝，电主轴内置脉冲编码器，实现精确的相位角控制和与进给的协调。
• 自动换刀:要应用于加工中心，电主轴配有自动换刀装置，包括碟形弹簧、拉刀气缸等。
• 高速刀具的夹紧方法:我们熟悉的BT和ISO刀具已被证明不适合高速加工。在这种情况下，HSK和SKI等高速工具得到了扩展。
• 高频变频装置:实现电主轴每分钟上万转甚至几十万转的速度。必须使用高频转换装置来驱动电主轴的内置高速电机，变频器的输出频率必须达到数千或数千赫兹。

高速电主轴的开发、设计和生产面临的挑战:

• 润滑:电主轴的润滑方式主要有润滑脂润滑、油雾润滑、油气润滑。中国主要采用润滑脂润滑和油雾润滑。虽然润滑脂润滑使用方便，通用性强，但这两种润滑方式都不能准确控制供油量，不利于提高主轴轴承转速和寿命。雾状润滑会在一定程度上污染环境。油气润滑可以精确控制各摩擦点的润滑油量，但所需设备复杂，成本高。目前，国外高速电主轴轴承普遍采用先进的油气润滑技术。
• 在功能和性能方面:国外已经在为数控机床开发多功能、高性能的电主轴产品，而中国仍以常规产品为主要发展方向。部分原因是国外电主轴厂家一般只负责电主轴的整体设计、技术研发、零配件的组装和测试，其余的关键零配件都由市场购买。由于分工细致，各厂商都能对本专业的关键技术进行科技研究，因此国外电主轴厂家在关键功能部件的研发上具有很强的前瞻和创新能力。
• 基础工业:中国在材料和热处理方面与工业发达国家有一定的差距，特别是在主轴加工过程和关键零部件的制造技术方面。由于机床的限制，很多零件在表面粗糙度、形位公差等方面都不如国外先进制造水平。

电主轴的整体发展趋势:

• 大功率:电主轴正朝着高速、大功率、低速、大转矩的方向发展。根据实际应用的需要，大多数数控机床都需要能够满足低速粗加工时的重切削和高速切削时的精加工的要求。因此，电主轴应具有低速、大扭矩、高速、大功率的性能。
• 高速:电主轴不断向高速、高刚性方向发展。在电主轴轴承及其润滑技术、精密加工技术、精密动平衡技术不断发展的背景下，数控机床的高速电主轴已成为当前发展的共同趋势。在刚度方面，由于轴承及其润滑技术的发展，电主轴的系统刚度不断提高，满足了高速、高效、精密加工数控机床发展的需要。
• 高精度:电主轴向高精度、高可靠性、长寿命方向进一步发展。随着终端用户对数控机床的精度和可靠性提出越来越高的要求，相应的，对电主轴的精度和可靠性的要求也在不断提高。同时，由于采用了特殊的精密轴承、先进的润滑方法、特殊的预紧应用方法，电主轴的寿命也相应延长，其可靠性越来越高。