專題研究
　　我們?cè)谏掀獙ｎ}《機(jī)床行業(yè)系列專題（一）：工業(yè)母機(jī)，快速突圍》中介紹了機(jī)床的種類和主要參與企業(yè)等基本概念，同時(shí)也提到了國內(nèi)機(jī)床行業(yè)的數(shù)控化發(fā)展趨勢(shì)，數(shù)控機(jī)床的普及率將快速提升，在數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域?qū)⒚媾R更加卡脖子的技術(shù)和工藝，每一個(gè)核心零部件的突破都將推進(jìn)工業(yè)母機(jī)的國產(chǎn)化，接下來我們將用數(shù)周的時(shí)間介紹數(shù)控機(jī)床的原理、結(jié)構(gòu)和核心零部件。
　　隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，社會(huì)對(duì)產(chǎn)品多樣化的要求日益強(qiáng)烈，產(chǎn)品更新越來越快，多品種、中小批量生產(chǎn)的比重明顯增大。為了實(shí)現(xiàn)單件、小批量、特別是復(fù)雜型面零件加工的自動(dòng)化并滿足質(zhì)量要求，數(shù)字控制機(jī)床應(yīng)運(yùn)而生。數(shù)控機(jī)床將加工過程的工藝信息數(shù)字化，通過信息載體輸入數(shù)控裝置，用數(shù)字信息控制機(jī)床自動(dòng)地將零件加工出來。
　　數(shù)控系統(tǒng)的工作過程大致可分為三步：（1）數(shù)控系統(tǒng)接收數(shù)控程序（NC 代碼）；（2）“翻譯”NC 代碼為機(jī)器碼；（3）將機(jī)器碼轉(zhuǎn)換為控制信號(hào)。對(duì)于一臺(tái)完整的數(shù)控機(jī)床來說，一般由數(shù)控程序、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)（伺服驅(qū)動(dòng)裝置、伺服電動(dòng)機(jī)、位置檢測裝置）、可編程控制器PLC、機(jī)床本體（主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、刀庫/刀塔、床身支承件等）及輔助裝置（冷卻、潤滑、轉(zhuǎn)位和夾緊等）組成。
　　伺服系統(tǒng)是以機(jī)床移動(dòng)部件的位置和速度為控制量的自動(dòng)控制系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)決定了數(shù)控機(jī)床的精度、穩(wěn)定性、可靠性和加工效率，技術(shù)進(jìn)步方向主要在需求精度高、穩(wěn)定性好、快速響應(yīng)、調(diào)速范圍寬、低速大轉(zhuǎn)矩等方面。伺服系統(tǒng)按照控制方式及有無檢測反饋環(huán)節(jié)可分為開環(huán)伺服系統(tǒng)、全閉伺服系統(tǒng)、半閉環(huán)伺服系統(tǒng)，其執(zhí)行部件不同，開環(huán)伺服系統(tǒng)為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，其余兩種為交流/直流伺服電動(dòng)機(jī)。我國伺服電機(jī)市場規(guī)模呈現(xiàn)穩(wěn)步增長態(tài)勢(shì)，預(yù)計(jì)今年市場規(guī)模將超過195 億元，下游應(yīng)用機(jī)床工具行業(yè)占主要位置。目前國內(nèi)伺服電機(jī)產(chǎn)品主要集中在中低端市場，主流為5kw 以下的中小型產(chǎn)品，且產(chǎn)品尺寸偏大，高端市場仍然依賴進(jìn)口，國際上領(lǐng)先的企業(yè)如松下、安川、三菱、西門子、博世力士樂等。
　　數(shù)控機(jī)床主體中的主運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)，是驅(qū)動(dòng)主軸實(shí)現(xiàn)切削基本運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)。而“電主軸”，或稱“主軸單元”，是在數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域出現(xiàn)的、將原本的機(jī)械主軸與主軸電機(jī)融為一體的新技術(shù)。這種主軸電動(dòng)機(jī)與機(jī)床主軸“合二為一”的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)形式，使主軸部件從機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)和整體結(jié)構(gòu)中區(qū)分出來，電機(jī)主軸不依賴外部電機(jī)提供扭矩和功率，電機(jī)作為主軸和殼體組件的一個(gè)組成部分，以達(dá)到高轉(zhuǎn)速、高精度、高效率、低噪音、高可靠性等諸多優(yōu)勢(shì)。我國電主軸行業(yè)正處于迅速擴(kuò)大、競爭加劇的階段，2022 年中國電主軸市場規(guī)模達(dá)到5.26億美元，預(yù)計(jì)2028 年將達(dá)到7.74 億美元，同時(shí)電主軸產(chǎn)品價(jià)格在競爭加劇的環(huán)境下呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。大功率、高轉(zhuǎn)速、高主軸回轉(zhuǎn)精度是電主軸產(chǎn)品的技術(shù)迭代方向。我國電主軸產(chǎn)業(yè)化起步較晚，與瑞士、德國等先進(jìn)水平仍有一定差距，但正在持續(xù)追趕之中。
　　風(fēng)險(xiǎn)提示：
　　機(jī)床行業(yè)需求不及預(yù)期風(fēng)險(xiǎn)；核心零部件供應(yīng)受阻風(fēng)險(xiǎn)；海外市場出口壓力增大風(fēng)險(xiǎn)；政策引導(dǎo)力度低于預(yù)期風(fēng)險(xiǎn)。
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（責(zé)任編輯：王丹 ）

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