一，概述

機床行業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎裝備產(chǎn)業(yè)，是裝備制造業(yè)發(fā)展的重中之重。機床行業(yè)水平代表著一個國家制造業(yè)的發(fā)展水平。

我國已經(jīng)成為世界大機床消費大國和制造大國。尤其是進入 21 世紀之后，我國數(shù)控機床進入黃金發(fā)展階段，各類機床產(chǎn)品產(chǎn)值持續(xù)位居世界前列。數(shù)控機床年產(chǎn)量從2001 年的 1 萬臺，到 2014 年達到 39.1 萬臺。我國已連續(xù) 11 年成為世界金屬加工機床消費大國。期間，我國機床工具行業(yè)自主創(chuàng)新成果顯著，開發(fā)了一批速、精密、復合、多軸聯(lián)動數(shù)控機床，以及一批大規(guī)格、大噸位重型、超重型數(shù)控機床新產(chǎn)品。近年來，隨著我國各種新興產(chǎn)業(yè)的繁榮和端裝備制造業(yè)的發(fā)展，隨著機械類產(chǎn)品的精度、性能、一致性、可靠性要求的提升，為之提供加工基礎的數(shù)控機 床得到了迅猛發(fā)展，滿足性能、效率要求的檔數(shù)控機床已經(jīng)進入工業(yè)經(jīng)濟的各個領域。

與此同時，我國機器人行業(yè)也得到了快速發(fā)展，已經(jīng)成為全球工業(yè)機器人重要市場。2013年，我國工業(yè)機器人銷量達到 3.7 萬臺，超越日本成為全球大機器人市場；2016 年，我國工業(yè)機器人銷量達到 8.9萬臺，平均每年增長20%以上。

隨著數(shù)控技術的快速發(fā)展，復合、速、智能、精密、環(huán)保已成為當今機床工業(yè)技術發(fā)展的主要趨勢。軸承作為機床的基礎配套部件，其性能直接影響到機床的轉速、回轉精度、剛性、抗振動切削性能、噪聲、溫升及熱變形等，進而影響到機床的本質性能。由于新研發(fā)的檔數(shù)控機床普遍具有多軸化、多功能化、多性能化要求，因此，其核心部件——軸承也倍受關注。

二、現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

1、檔數(shù)控機床主軸軸承

（1）檔數(shù)控機床主軸軸承種類

檔數(shù)控機床軸承種類包括速主軸軸承系統(tǒng)（含電主軸軸承、動靜壓軸承）、直線導軌軸承、滾珠絲杠等功能部件（見圖 3-3）。這些產(chǎn)品作為機床加工精度的決 定性因素而受到機床制造者、機床用戶的度關注。

其中，檔數(shù)控機床主軸軸承主要類型有 4 類，分別為：角接觸球軸承，單、雙 列圓柱滾子軸承，單、雙向推力角接觸球軸承，傳統(tǒng)設計還有圓錐滾子軸承。

在數(shù)控機床主軸軸承中，量大面廣的應用主要以精密角接觸球軸承為主。

（2）檔數(shù)控機床主軸軸承發(fā)展趨勢

自2002 年開始，我國機床產(chǎn)品消費額上升到世界位，并且連續(xù)保持至今。

根據(jù)有關產(chǎn)業(yè)研究院提供的數(shù)據(jù)，2016年全球機床行業(yè)市場規(guī)模為 1080 億美元左右?？傮w情況如圖 3-5 所示。

與此同時，國內(nèi)市場對于進口機床的需求不降反升。2014 年，機床工具進口總額 177.8 億美元，同比增加10.8%。這些進口機床產(chǎn)品的需求主要以檔數(shù)控機床為核心，以關鍵系統(tǒng)、零部件為配套主導?？梢?，端檔數(shù)控類機床產(chǎn)品仍舊是我國機床產(chǎn)業(yè)發(fā)展的軟肋。

國內(nèi)產(chǎn)品的精度、可靠性、穩(wěn)定性、耐用性差，與國外先進的技術差距明顯。國外數(shù)控機床平均無故障時間一般為 2000h 以上，而國內(nèi)機床一般在 500h 以內(nèi)；嚴重缺乏各種先進基礎元件，先進配套件大量進口。

目前，受到國內(nèi)機床行業(yè)發(fā)展的整體影響，檔數(shù)控機床主軸軸承的市場亦主要被國外軸承生產(chǎn)企業(yè)所占有，國內(nèi)只有少數(shù)軸承企業(yè)研制了部分產(chǎn)品，但是依然難于得到核心檔數(shù)控機床的應用與實踐的機會。以 P4 及以上級超精密角接觸球軸承為例，國內(nèi)機床行業(yè)年需求約 15 萬套以上，其中，超過 50% 的產(chǎn)品來自 FAG、NSK、SKF、NTN 等國外軸承公司；并且，國外軸承公司針對檔數(shù)控機床主軸等部位所使 用的端軸承均提供了專業(yè)的行業(yè)解決方案，以大程度提供令用戶滿意的服務。可見，對于技術含量、附加值、加工難度大的檔數(shù)控機床主軸軸承研制，一直是各國軸承企業(yè)投入與關注的重點。

軸承的使用性能和產(chǎn)品服務是客戶選擇軸承產(chǎn)品的主要依據(jù)。隨著國產(chǎn)超精密軸承的技術指標和可靠性水平的逐步提，加之國內(nèi)軸承企業(yè)在產(chǎn)品服務以及成本控制上的巨大優(yōu)勢，國產(chǎn)檔數(shù)控機床主軸軸承的市場占有率正處于穩(wěn)步提升之中。目前，我國自主研發(fā)、生產(chǎn)的檔數(shù)控機床主軸軸承已經(jīng)逐步替代進口，占據(jù)了一定的 市場份額。相信隨著國內(nèi)精密軸承的發(fā)展與提升，檔數(shù)控機床主軸軸承的巨大市場需求必將日漸傾斜于“中國制造”。

精度和切削能力是衡量機床質量的兩個重要標準，它們?nèi)Q于機床的整體設計，在很大程度上也取決于機床工件主軸-軸承系統(tǒng)。軸承的結構和精度在很大程度上決定了機床的性能，檔數(shù)控機床主軸軸承為 P4 及以上精度等級的滾動軸承。隨著現(xiàn)代機床向精度、效率、智能化方向的發(fā)展，對機床主軸軸承也不斷提出新的更要求，如更的回轉精度，更的靜、動態(tài)剛性，更的極限轉速，更低的溫升和摩擦力 矩，更的精度保持性。與此同時，更合理方便的安裝使用、調整維修、潤滑密封等需求也在不斷提出，集成化、單元化、智能化已成為數(shù)控機床主軸軸承的技術發(fā)展目標。

三、工業(yè)機器人軸承

（1）工業(yè)機器人軸承種類

工業(yè)機器人軸承種類見表 3-3。

除上述軸承外，工業(yè)機器人還應用直線軸承、關節(jié)軸承、磁懸浮軸承、氣體靜壓 推力軸承等。

（2）機器人軸承發(fā)展趨勢

機器人的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化應用程度，是衡量一個國家科技創(chuàng)新、端制造發(fā)展水平的重要標志。自 2010 年以來，全球對工業(yè)機器人的需求不斷增長。國際機器人聯(lián)合會（IFR）近日發(fā)布新報告稱，未來工業(yè)機器人需求仍將加速增長。

該機構此前發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2010 —2014 年，工業(yè)機器人年均復合增長率為17%。

在此之前，工業(yè)機器人安裝量的增速從未如此迅速。2005 —2008 年，工業(yè)機器人年均 銷售量約為 11.5 萬臺。2010 —2014 年，這一數(shù)字增長至 17.1 萬臺，增長量約 48%。

2013 年，中國以 3.7 萬臺的銷售量，首超日本，全球排名。2014 年，全球 工業(yè)機器人銷量增長了 29%，共計 22.9 萬臺；其中，來自中國的銷量就達到 5.7 萬臺，站穩(wěn)全球大工業(yè)機器人市場的領先地位。

相對德、日、韓等國而言，我國機器人密度還是很低，2012 年我國制造業(yè)中工業(yè)機器人擁有量僅為 23 臺 / 萬人，遠低于世界平均的 58 臺 / 萬人。即使排除不可比 因素，我國機器人密度還存在較大的提升空間，工業(yè)機器人市場潛力巨大。

2016 年， 我國工業(yè)機器人銷量超過 8.9 萬臺。預計到 2020 年，我國工業(yè)機器人市場需求量將達到 15 萬臺，保有量達到 80 萬臺；到 2025 年，我國工業(yè)機器人市場需求量將達到 26 萬臺，保有量達到 180 萬臺。

多年來，軸承行業(yè)內(nèi)的科研單位和骨干企業(yè)，對機器人軸承進行了持續(xù)不斷地 理論研究、產(chǎn)品試制和產(chǎn)業(yè)化探索，并取得了一些階段性成果，在實現(xiàn)機器人專用軸承國產(chǎn)化的道路上進行了嘗試。但是，從總體上看，我國工業(yè)機器人軸承的研發(fā)不充分、碎片化明顯，工程化不好，研發(fā)成果向生產(chǎn)力轉化不利；沒有進行充分的研發(fā)和 工程化，就直接小批量生產(chǎn)，向主機廠供貨，很多問題需要解決。

2016 年，工信部把“工業(yè)機器人軸承”列為強基工程項目，軸承行業(yè)兩個骨干企業(yè)得到相關資金的資助?？梢灶A計，經(jīng)過有識之士持續(xù)不斷地努力和技術改造項目的實施，不遠的將來，我國的機器人軸承一定能夠滿足主機市場的配套需求。

未來中國檔數(shù)控機床主軸軸承和機器人軸承將以精度、剛性、承載、可靠、低摩擦力矩、長壽命、新材料、新結構為主要研究方向。近幾年國家不斷加大對檔數(shù)控機床軸承的投入力度，相信在不久的將來，檔數(shù)控機床主軸軸承和機器人軸承大部分依賴進口的局面將得到根本改變。