摘　要：系統(tǒng)介紹了國內(nèi)外軸承磨削裝備的技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。重點(diǎn)從軸承裝備用戶和磨床主軸供應(yīng)方的角度，對國內(nèi)外軸承磨床的特點(diǎn)和優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了比較和分析。結(jié)合湖南大學(xué)已產(chǎn)業(yè)化的軸承磨床液體動靜壓主軸及電主軸等產(chǎn)品案例，對磨床主軸的關(guān)鍵技術(shù)作了介紹。Z后就如何促進(jìn)軸承行業(yè)發(fā)展、打造軸承行業(yè)品牌提出了若干建議。
　　湖南大學(xué)國家高效磨削工程中心有三個主要研究方向：（1）高速超高速磨削工藝及裝備；（2）精密超精密磨削工藝及裝備；（3）高速主軸技術(shù)等。超高速磨削技術(shù)的優(yōu)勢及特點(diǎn)主要體現(xiàn)在：（1）可大幅度提高加工效率；（2）可顯著提高零件的加工精度和表面質(zhì)量；（3）可實(shí)現(xiàn)陶瓷等難加工材料的精密加工；（4）可實(shí)現(xiàn)薄壁零件的精密加工。湖南大學(xué)高速主軸技術(shù)研究及產(chǎn)業(yè)化已經(jīng)歷30余年，目前液體動靜壓（電）主軸系列產(chǎn)品已在外圓磨床、內(nèi)圓磨床、軸承磨床、平面磨床、立式磨床和無心磨床上成功批量應(yīng)用，在改造維修德國肖特公司磨床主軸、日本豐田工機(jī)磨床主軸、日本三菱加工中心電主軸等方面取得了許多成功案例。
　　從軸承制造和軸承裝備用戶的角度看，軸承磨床的性能要求主要包括：（1）套圈的加工精度，如套圈圓度、波紋度、表面粗糙度、溝位置散差、尺寸散差等；（2）套圈的加工節(jié)拍和加工效率；（3）套圈加工質(zhì)量的批一致性；（4）軸承磨床的可靠性；（5）軸承磨床的性價比。
　　目前國外軸承磨床廠家如瑞典LKP和意大利NOVA公司的產(chǎn)品特點(diǎn)主要有：（1）液體靜壓技術(shù)廣泛應(yīng)用，包括砂輪軸、工件軸、修整器軸、機(jī)床導(dǎo)軌等；（2）機(jī)床導(dǎo)軌和主軸等關(guān)鍵部件的制造工藝精良；（3）對磨削工藝研究深入，并將工藝集成到裝備數(shù)控系統(tǒng)之中；（4）直線電機(jī)廣泛應(yīng)用；（5）機(jī)床加工過程控制嚴(yán)格，檢測數(shù)據(jù)充分，產(chǎn)品品質(zhì)可信度高。
　　當(dāng)前國內(nèi)軸承磨床廠家存在的不足主要表現(xiàn)在；1）軸承裝備廠家對軸承制造廠家的需求了解欠充分，個性化服務(wù)較欠缺；（2）產(chǎn)品設(shè)計多為經(jīng)驗(yàn)類比設(shè)計，定量依據(jù)欠充分；（3）在磨削工藝上的投入相對不足；（4）磨床整機(jī)裝配過程中的部分關(guān)鍵指標(biāo)檢測不足；（4）產(chǎn)品制造過程的數(shù)據(jù)庫積累少，難以支撐技術(shù)長期有效積累；（5）關(guān)鍵零件的加工精度和材料變形等質(zhì)量控制環(huán)節(jié)保障不夠。
　　站在軸承制造廠家角度看，國內(nèi)軸承磨床存在的不足主要有：（1）磨削精度和磨削工件的“批一致性”有待進(jìn)一步提高；（2）主軸剛性較低，精度壽命較短，維護(hù)較為頻繁，調(diào)整時間較長；（3）磨削工藝方面很難給用戶提供支持；（4）磨床制造過程中的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)須嚴(yán)格檢測并長期保留。
　　目前國外軸承磨床主軸的技術(shù)現(xiàn)狀及主要特點(diǎn)包括：（1）砂輪軸多采用滾動軸承電主軸；潤滑多采用油氣潤滑、氣密封、強(qiáng)制水冷、主軸跳動控制在1um；（2）頭架軸廣泛采用液體靜壓主軸，回轉(zhuǎn)精度高，精度壽命長；（3）電主軸功率比國內(nèi)同規(guī)格普遍偏高，且在線監(jiān)控和保護(hù)措施到位；（4）主軸工作環(huán)境好，潔凈度高，溫度和濕度控制好等。
　　國內(nèi)軸承磨床主軸的現(xiàn)狀是：（1）砂輪軸采用滾動軸承主軸或靜壓主軸，主要為皮帶驅(qū)動；（2）頭架軸采用滾動軸承皮帶軸；（3）修整器剛度普遍偏低，修整精度和效率低；（4）對主軸運(yùn)行狀態(tài)保護(hù)措施少，在線檢測不充分；（5）主軸工作環(huán)境較差，如溫度、濕度、空氣潔凈度和潤滑等條件很難嚴(yán)格保證。
　　從磨床主軸供應(yīng)方的角度講，他們希望軸承磨床裝備生產(chǎn)廠家能夠做到：（1）所提出的主軸功率、速度、扭矩、剛性等參數(shù)指標(biāo)依據(jù)充分，恰當(dāng)合理；（2）主軸與砂輪、法蘭、磨頭體的聯(lián)接剛度高；（3）主軸與電機(jī)的機(jī)電耦合特性匹配合理；（4）絲杠導(dǎo)軌進(jìn)給系統(tǒng)的剛性好，精度高，無爬行現(xiàn)象；（5）套圈支架的聯(lián)接剛性好，耐磨性好；（6）磨床數(shù)控系統(tǒng)穩(wěn)定，分辨率高；（7）廠家熟悉磨削工藝，能Z大限度發(fā)揮主軸的性能；（8）發(fā)生售后維修時，能提供準(zhǔn)確的機(jī)床相關(guān)信息。
　　湖南大學(xué)的軸承磨床砂輪軸、工件軸和修整器軸等已實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。這些主軸關(guān)鍵技術(shù)包括磨削力的計算及測試、動靜壓砂輪軸和工件軸設(shè)計、內(nèi)圓磨角接觸球軸承電主軸設(shè)計、電主軸系統(tǒng)機(jī)電耦合匹配特性優(yōu)化等。現(xiàn)有電主軸設(shè)計技術(shù)的局限性主要表現(xiàn)在：（1）現(xiàn)有電主軸系統(tǒng)設(shè)計為孤立的單元設(shè)計（電機(jī)、變頻器、砂輪主軸、載荷），不能反映各單元之間的相互影響規(guī)律，難以實(shí)現(xiàn)一體化設(shè)計；（2）現(xiàn)有電主軸設(shè)計是各單元的靜態(tài)設(shè)計，不能反映系統(tǒng)真實(shí)啟動過程或在載荷變化條件下的動態(tài)過程，不能實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)動態(tài)特性進(jìn)行定量評價；（3）現(xiàn)有電機(jī)設(shè)計采用理想正弦波假設(shè)，設(shè)計結(jié)果誤差大；（4）現(xiàn)有設(shè)計理論不能揭示逆變器導(dǎo)致的磨削主軸系統(tǒng)機(jī)電耦合振動機(jī)理，難以提出避免高次諧波機(jī)電耦合振動的方法；（5）由于缺乏系統(tǒng)化的設(shè)計理論，現(xiàn)有研究工作很難實(shí)現(xiàn)對磨削電主軸系統(tǒng)的綜合優(yōu)化。針對上述局限，我們已經(jīng)找到并實(shí)施了相應(yīng)的解決辦法。
　　目前國內(nèi)軸承磨床行業(yè)品牌企業(yè)較少，爭創(chuàng)品牌的信心和積極性偏低，政府、企業(yè)和廣大同行宜從如下方面繼續(xù)努力：（1）只有建立了穩(wěn)定的包括知識產(chǎn)權(quán)在內(nèi)的財產(chǎn)保護(hù)制度，才能保障技術(shù)和財富的長期有序積累，才能更有效地造就品牌。（2）只有抓住了技術(shù)的“根”，才有真正技術(shù)創(chuàng)新的自信。把產(chǎn)品“做出來”的“訣竅”很重要，但背后的“道理”更重要。（3）只有行業(yè)上下游的同仁一起“挺身入局”，認(rèn)真到底，才有創(chuàng)造產(chǎn)業(yè)品牌的希望。
　　目前國內(nèi)軸承磨削裝備產(chǎn)業(yè)處于轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵時期，個人認(rèn)為下述建議值得重視：（1）調(diào)整產(chǎn)品定位，增加產(chǎn)品的技術(shù)附加值；（2）用定量的精細(xì)化設(shè)計取代定性的經(jīng)驗(yàn)式設(shè)計；（3）用系統(tǒng)化設(shè)計取代獨(dú)立部件設(shè)計，統(tǒng)籌主軸與機(jī)床特性、變頻器、控制系統(tǒng)、砂輪、磨削工藝參數(shù)的匹配關(guān)系；（4）更加重視產(chǎn)品性能數(shù)據(jù)庫、加工裝配工藝數(shù)據(jù)庫和切削工藝數(shù)據(jù)庫的根本性支撐作用，充分認(rèn)識到數(shù)據(jù)積累的重要性，“拙就是巧”。（5）更加重視檢測技術(shù)的保障作用，同時設(shè)計技術(shù)與檢測技術(shù)深度融合；（6）重視磨削工藝研究，為用戶提供系統(tǒng)的解決方案，將裝備和服務(wù)一起提供給用戶，既銷售產(chǎn)品，又銷售服務(wù)。（7）只有致力于做品牌，企業(yè)的路才會長遠(yuǎn)。目前國內(nèi)缺乏技術(shù)和硬件條件支撐的企業(yè)在苦苦求生存，而有條件的企業(yè)又多致力于企業(yè)規(guī)模和利潤，真正致力于核心能力建設(shè)和品牌建設(shè)的企業(yè)還是太少。國內(nèi)軸承行業(yè)的進(jìn)一步提升，需要更多的企業(yè)家和行業(yè)同仁共同努力。
　　作者簡介：熊萬里，博士，教授，湖南大學(xué)博士生導(dǎo)師，國家高效磨削工程中心總工程師。長期致力于液體動靜壓電主軸、角接觸球軸承電主軸、磨削工藝系統(tǒng)動力學(xué)、高速大功率電機(jī)方面的研究、開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化工作。主持國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目、國家863計劃項(xiàng)目等縱向課題10余項(xiàng)和企業(yè)橫向課題10余項(xiàng)。主持開發(fā)成功液體動靜壓電主軸（35kW/9000rpm、12kW/30000rpm）、滾動軸承式加工中心電主軸（35kW/18000rpm）和高速大功率電機(jī)（315kW/17000rpm）等數(shù)十款產(chǎn)品；發(fā)表學(xué)術(shù)論文70余篇，獲授權(quán)發(fā)明專利22項(xiàng)和軟件著作權(quán)4項(xiàng)；獲國家科技進(jìn)步二等獎、中國專利優(yōu)秀獎和中國機(jī)械工程學(xué)會“青年科技成就獎”等獎項(xiàng)近10項(xiàng)，培養(yǎng)高速主軸方向博士碩士畢業(yè)生近30名。