2014年世界電主軸行業(yè)市場(chǎng)發(fā)展情況分析

發(fā)布時(shí)間：2018-07-29 22:43:03點(diǎn)擊率：

一、世界電主軸行業(yè)市場(chǎng)供給分析

主軸是機(jī)床上帶動(dòng)刀具或工件旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生切削運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)軸。按照主軸的驅(qū)動(dòng)方式，機(jī)床主軸可分為機(jī)械主軸和電主軸兩大類。

機(jī)械主軸通過主軸電機(jī)與中間的傳動(dòng)裝置（變速齒輪、皮帶或聯(lián)軸器）帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)進(jìn)行工作，其輸出扭矩和功率大，但轉(zhuǎn)速、精度和平穩(wěn)性相對(duì)較差。

電主軸是將機(jī)床主軸功能與電機(jī)功能從結(jié)構(gòu)上融為一體的新型主軸部件，即將高速電機(jī)置于主軸部件內(nèi)部，通過控制系統(tǒng)，使主軸獲得所需的工作速度和扭矩，因而也被稱為內(nèi)裝式電主軸；它省去了皮帶、齒輪或聯(lián)軸器的傳動(dòng)環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了機(jī)床主軸系統(tǒng)的“零傳動(dòng)”，是數(shù)控機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)的重大變革；它克服了傳統(tǒng)機(jī)械主軸在高速下打滑、振動(dòng)和噪聲大、慣量大等缺點(diǎn)，有效改善了主軸高速情況下的整體性能，具有機(jī)械主軸不可替代的優(yōu)越性：

第一，由于電主軸由內(nèi)裝式電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，省去了中間變速和傳動(dòng)裝置，具有結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、噪聲低、振動(dòng)小和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小等特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)很高的速度、加速度及定角度的快速啟停，且動(dòng)態(tài)精度和穩(wěn)定性更好，可滿足數(shù)控機(jī)床進(jìn)行高速切削和精密加工的需要；由于沒有中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)的外力作用，電主軸工作時(shí)運(yùn)行更加平穩(wěn)，主軸軸承所承受的動(dòng)負(fù)荷較小，延長(zhǎng)了其精度壽命；利用交流變頻和矢量控制技術(shù)，電主軸可在額定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無極變速，以適應(yīng)機(jī)床工作時(shí)各種工況和負(fù)載變化的需要。

第二，電主軸的電機(jī)內(nèi)藏式結(jié)構(gòu)使其從機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)和整體結(jié)構(gòu)中相對(duì)獨(dú)立出來，形成一個(gè)功能相對(duì)完整的“主軸單元”，從而促進(jìn)了機(jī)床結(jié)構(gòu)的模塊化。電主軸廠商根據(jù)機(jī)床的用途、結(jié)構(gòu)、性能參數(shù)等特征形成標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的產(chǎn)品，供機(jī)床制造商選用，改變了傳統(tǒng)機(jī)床廠商“大而全”的生產(chǎn)模式，縮短了機(jī)床的研發(fā)和生產(chǎn)周期，更加適應(yīng)快速多變的市場(chǎng)環(huán)境。此外，標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的電主軸產(chǎn)品易于形成專業(yè)化、規(guī)?；纳a(chǎn)能力，從而促進(jìn)制造成本的降低。

第三，某些高檔數(shù)控機(jī)床，如并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床、五面體加工中心、小孔和微孔加工機(jī)床等，由于加工工藝和加工對(duì)象的特殊性，其對(duì)主軸的轉(zhuǎn)速、精度以及機(jī)床的結(jié)構(gòu)都有特殊要求。電主軸憑借一體化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和高轉(zhuǎn)速、高精度的優(yōu)異性能，有效地實(shí)現(xiàn)了某些高檔數(shù)控機(jī)床的特殊要求。

電主軸是數(shù)控機(jī)床三大高新技術(shù)之一（高速電主軸、數(shù)控系統(tǒng)、進(jìn)給傳動(dòng)）。隨著數(shù)控技術(shù)及切削刀具的快速發(fā)展，越來越多的機(jī)械裝備都在向高速、高精、高效、高智能化發(fā)展，電主軸已成為最適宜高性能數(shù)控機(jī)床的核心功能部件之一，電主軸技術(shù)水平的高低和質(zhì)量的優(yōu)劣直接決定和影響著機(jī)床的品質(zhì)、性能、工作效率及運(yùn)行穩(wěn)定性。在部分領(lǐng)域用電主軸取代傳統(tǒng)機(jī)械主軸是機(jī)床工業(yè)發(fā)展的大趨勢(shì)。

電主軸按采用的軸承類型可分為滾動(dòng)軸承、氣浮軸承、液體滑動(dòng)軸承和磁懸浮軸承等支承的電主軸，其中滾動(dòng)軸承、氣浮軸承、液體滑動(dòng)軸承是目前電主軸應(yīng)用最廣泛的軸承類型。其各自的優(yōu)缺點(diǎn)、技術(shù)難點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Ρ热缦拢?

電主軸按采用的軸承類型分類

類型	優(yōu)點(diǎn)	缺點(diǎn)	技術(shù)難點(diǎn)	應(yīng)用領(lǐng)域
滾動(dòng)軸承電主軸（注）	摩擦阻力小、功耗小、精度高、剛度高，成本相對(duì)較低，便于系列化和標(biāo)準(zhǔn)化承載能力強(qiáng)，可適用較大載	轉(zhuǎn)速相對(duì)較低，噪音大，對(duì)軸承轉(zhuǎn)速和壽命要求較高。	主要技術(shù)難點(diǎn)在于提高精度壽命和可靠性。	應(yīng)用最廣泛，在數(shù)控雕銑機(jī)、PCB 成型機(jī)、加工中心、數(shù)控銑床、車床、內(nèi)圓磨床等領(lǐng)域應(yīng)用普遍。
氣浮軸承電主軸	以“氣膜”作為支撐，結(jié)構(gòu)緊湊、體積較小回轉(zhuǎn)精度和極限轉(zhuǎn)速高于滾動(dòng)軸承電主軸和液體滑動(dòng)軸承電主軸摩擦損耗較小，噪音低，熱穩(wěn)定性好，污染小、壽命長(zhǎng)	承載能力較低工藝要求高，維護(hù)和使用費(fèi)用較高。	技術(shù)難點(diǎn)在于如何解決氣錘振動(dòng)及高速時(shí)渦動(dòng)的問題。	主要應(yīng)用于高精度、高轉(zhuǎn)速、輕載荷加工領(lǐng)域，如超精密數(shù)控機(jī)床、PCB 鉆孔機(jī)、小孔磨削、高光加工等。
液體滑動(dòng)軸承電主軸	以液態(tài)“油膜”作為支撐，具有顯著的“誤差均化效應(yīng)”和阻尼減振性回轉(zhuǎn)精度高、剛度高、磨損小、壽命長(zhǎng)。	由于存在液體摩擦，驅(qū)動(dòng)功率損失比滾動(dòng)軸承大。	主要技術(shù)難點(diǎn)在于控制高速時(shí)主軸的溫升和熱變形。	主要應(yīng)用于重載大功率加工及精密、超精密機(jī)床。
磁懸浮軸承電主軸	極限轉(zhuǎn)速高、無接觸、無摩擦、無損耗、壽命長(zhǎng) 轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)能夠自動(dòng)平衡，沒有振動(dòng) 不需潤(rùn)滑和密封能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)診斷和在線監(jiān)控。	機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本極高，熱源多，對(duì)冷卻系統(tǒng)要求高要求工作環(huán)境較為苛刻，使用和推廣難度大。	技術(shù)難點(diǎn)在于如何提高動(dòng)剛度和阻尼減振性能，在實(shí)現(xiàn)高速的同時(shí)保證高加工精度。	主要應(yīng)用于超高速加工領(lǐng)域。

注：滾動(dòng)軸承根據(jù)滾動(dòng)體可分為滾子軸承、滾珠軸承。目前滾動(dòng)軸承電主軸一般采用滾珠軸承中的角接觸球軸承支撐。為簡(jiǎn)化，本表滾動(dòng)軸承電主軸特指角接觸球軸承電主軸（為滾珠電主軸的一種）。

電主軸按電機(jī)的類型可分為異步型電主軸和永磁同步型電主軸。其各自的優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比如下：

電主軸按電機(jī)的類型分類

類型	優(yōu)點(diǎn)	缺點(diǎn)
異步型電主軸	當(dāng)前的高速電主軸，幾乎都是內(nèi)置異步交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī) 結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，制造工藝相對(duì)成熟，安裝方便可實(shí)現(xiàn)恒轉(zhuǎn)矩和恒功率調(diào)節(jié)	效率偏低，輸出功率偏小。
永磁同步型電主軸	轉(zhuǎn)矩密度高，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性更好	主軸電機(jī)功率要求較高，用永磁同步電機(jī)的稀土材料成本過高。
	噪音低，體積小，使用壽命長(zhǎng)
	啟動(dòng)時(shí)電流無沖擊，負(fù)載變化時(shí)電流變化小
	功率密度和效率較高

按照用途分類，電主軸主要分為加工中心用電主軸、數(shù)控車床用電主軸、磨削用電主軸、鉆削用電主軸、雕銑用電主軸和特殊用電主軸等六類，其主要應(yīng)用和特性如下表所示

電主軸按照用途分類

序號(hào)	用途	應(yīng)用	主要特性
1	加工中心用電主軸	數(shù)控銑床和加工中心機(jī)床	具備高速、高精度、低速大扭矩特性；具備自動(dòng)松拉刀功能；具備準(zhǔn)速、準(zhǔn)停、零速鎖定功能。
2	數(shù)控車床用電主軸	數(shù)控車床	具備高速、高精度、低速大扭矩特性；前后主軸端能安裝相應(yīng)的動(dòng)力卡盤或旋轉(zhuǎn)油缸，并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)松開與拉緊工件功能；具備定速性能以適應(yīng)螺紋車削。
3	磨削用電主軸	表面磨削加工機(jī)床	以恒轉(zhuǎn)矩電主軸為主；具備高速、高精度特性；具備高密封性。
4	鉆削用電主軸	鉆孔專用機(jī)床，包括印刷電路板鉆孔機(jī)	軸向剛性高；具備高速、高精度特性；印刷電路板鉆孔用電主軸常用空氣動(dòng)靜壓軸承（即氣浮軸承）。
5	雕銑用電主軸	用于復(fù)雜曲面加工的數(shù)控雕銑機(jī)床，包括木工機(jī)械	具備高速、高精度特性；換刀便捷；木工機(jī)械用電主軸一般使用空氣冷卻，具備高密封性。
6	特殊用電主軸	特殊用電主軸主要包括拉輾用電主軸、切割用電主軸、離心機(jī)用電主軸、試驗(yàn)機(jī)用電主軸及其它用途電主軸。

國(guó)外電主軸最早用于內(nèi)圓磨床。20 世紀(jì)80 年代，隨著數(shù)控機(jī)床和高速切削技術(shù)的發(fā)展，電主軸技術(shù)開始逐漸應(yīng)用于數(shù)控銑床、加工中心等高檔數(shù)控機(jī)床。國(guó)內(nèi)對(duì)電主軸技術(shù)的研究始于20 世紀(jì)60 年代，主要用于零件內(nèi)表面磨削，這種電主軸的功率小、剛度低；到80 年代，研制出系列高剛度、高速電主軸，廣泛應(yīng)用于內(nèi)圓磨床和機(jī)械零件制造等領(lǐng)域；90 年代以后由磨削電主軸轉(zhuǎn)向銑削電主軸，不僅能加工各種形體復(fù)雜的模具，而且開發(fā)了用于木工機(jī)械用的風(fēng)冷式高速銑用電主軸，推動(dòng)了高速電主軸在銑削加工中的應(yīng)用。

據(jù)統(tǒng)計(jì)：2013年全球電主軸產(chǎn)量為88.1萬支，2014年全球電主軸產(chǎn)量增長(zhǎng)至95.5萬支，產(chǎn)量較上年同期增長(zhǎng)8.4%。

二、世界電主軸行業(yè)市場(chǎng)需求分析

電主軸行業(yè)的發(fā)展與機(jī)床行業(yè)的發(fā)展相輔相成。機(jī)床工具行業(yè)日益增長(zhǎng)的需求規(guī)模和持續(xù)加快的產(chǎn)業(yè)升級(jí)為電主軸行業(yè)提供了良好的發(fā)展契機(jī)和廣闊的發(fā)展空間。

電主軸是機(jī)床功能部件中的易損件，常因工況環(huán)境惡劣、操作不當(dāng)、部件磨損等導(dǎo)致故障，也會(huì)因長(zhǎng)期使用精度明顯下降而需要維護(hù)、保養(yǎng)或檢修，電主軸的維修保養(yǎng)已成為一些機(jī)床保有量較大的廠家不得不面對(duì)的日常業(yè)務(wù)活動(dòng)。全球巨大的機(jī)床保有量，為主軸相關(guān)零配件及維修行業(yè)市場(chǎng)容量的不斷擴(kuò)大奠定了基礎(chǔ)。

中國(guó)產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)發(fā)布的《2015-2020年中國(guó)電主軸深度分析與投資前景預(yù)測(cè)報(bào)告》中分析，2013年全球電主軸消費(fèi)量為84.1萬支，消費(fèi)同比增長(zhǎng)8.8%；2014年電主軸消費(fèi)量為91萬支，較2013年同期增長(zhǎng)8.2%。近年來全球電主軸年均需求增速接近9%。

三、世界電主軸行業(yè)主要國(guó)家發(fā)展情況分析

全球電主軸領(lǐng)先企業(yè)主要集中在歐洲和日本，其中歐洲的領(lǐng)先電主軸制造商憑借強(qiáng)大的研發(fā)實(shí)力、優(yōu)異的產(chǎn)品性能、悠久的生產(chǎn)歷史和較好的業(yè)績(jī)口碑，在電主軸的不同應(yīng)用領(lǐng)域均占據(jù)了重要市場(chǎng)份額，代表了各自領(lǐng)域的世界最高水平，其中比較著名的有瑞士FISCHER 公司、瑞士IBAG 公司、德國(guó)Kessler 公司、英國(guó)西風(fēng)等。日本的電主軸技術(shù)水平相對(duì)落后于歐洲，但產(chǎn)業(yè)發(fā)展成熟，性價(jià)比較好，在中國(guó)大陸等電主軸技術(shù)相對(duì)落后的地區(qū)占有較大的市場(chǎng)份額。

全球主要電主軸生產(chǎn)商簡(jiǎn)介

企業(yè)	簡(jiǎn)介
英國(guó)西風(fēng)	WestwindAirBearings.,Ltd.，總部位于英國(guó)，為全球規(guī)模最大的氣浮電主軸制造商之一
英國(guó)ABL	AirBearingCo.,Ltd.，總部位于英國(guó)，是全球領(lǐng)先的PCB鉆孔機(jī)電主軸供應(yīng)商
德國(guó)GMN	GMNPaulMüllerIndustrieGmbH&Co.KG，成立于1908年，總部位于德國(guó)，主要產(chǎn)品有電主軸、精密球軸承、單向離合器和非接觸密封圈等，在機(jī)床主軸軸承領(lǐng)域享有盛譽(yù)
德國(guó)Kessler	FranzKesslerGmbH，該公司成立于1923年，專業(yè)生產(chǎn)機(jī)床用的電機(jī)和電主軸，其產(chǎn)品已廣泛應(yīng)用于PCB鉆孔機(jī)、數(shù)控雕銑機(jī)、加工中心等，其在歐洲、北美、亞洲（含中國(guó)）建立了電主軸維修服務(wù)中心。
瑞士FISCHER PRECISE集團(tuán)	FISCHERPRECISEGroupAG，成立于1939年，總部位于瑞士，是全球規(guī)模最大的精密主軸制造商之一。2006年收購(gòu)原PCB成型機(jī)電主軸行業(yè)知名企業(yè)德國(guó)Precise，現(xiàn)已擁有瑞士FISCHER、德國(guó)Precise及Fortuna等品牌。該公司在上海設(shè)有飛速主軸技術(shù)（上海）有限公司，是其技術(shù)服務(wù)中心和主軸維修中心。
瑞士MCT	MechatronicSA，該公司成立于2000年，總部位于瑞士，專注于PCB鉆孔機(jī)電主軸的研發(fā)和生產(chǎn)，是全球優(yōu)秀的PCB鉆孔機(jī)電主軸制造商。MCT公司在我國(guó)深圳設(shè)立了服務(wù)中心。
瑞士IBAG	IBAG Switzerland Group AG，該公司總部位于瑞士蘇黎士，在高速電主軸的制造研發(fā)領(lǐng)域已有超過30 年的歷史，其產(chǎn)品廣泛使用于加工中心、鉆床、磨床以及雕刻機(jī)、PCB 等行業(yè)。
普森精密主軸工業(yè)有限公司	該公司成立于1994 年，總部位于臺(tái)灣，在江蘇昆山設(shè)有分公司，致力于機(jī)床精密主軸的開發(fā)與制造，其生產(chǎn)的雕銑電主軸和車床電主軸有一定規(guī)模的應(yīng)用
普慧企業(yè)股份有限公司	該公司成立于1982 年，位于我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)，主要從事高速精密工具系統(tǒng)及馬達(dá)內(nèi)藏式高速主軸的生產(chǎn)，目前主要產(chǎn)品有高速主軸、刀柄、電動(dòng)增容器等相關(guān)產(chǎn)品。

在需求方面，全球電主軸需求主要集中在中國(guó)、日本、美國(guó)、瑞士、意大利、韓國(guó)等國(guó)家和地區(qū)。當(dāng)中2014年中國(guó)電主軸需求量為24.2萬支，占同期全球需求總量的26.6%；日本國(guó)內(nèi)需求為8.8萬支，占同期全球需求總量的9.7%；美國(guó)國(guó)內(nèi)需求為16.6萬支，占同期全球需求總量的18.2%。

2009-2014年全球電主軸需求分國(guó)家統(tǒng)計(jì)（萬支）

年份	日本	美國(guó)	中國(guó)	德國(guó)	其他	合計(jì)
2009年	6.5	12.5	10.3	7.7	22.7	59.7
2010年	7.3	13.8	12.6	8.4	23.7	65.8
2011年	7.9	15.4	15.4	8.9	26.3	73.9
2012年	7.8	14.8	18.5	9.5	26.7	77.3
2013年	8.5	15.9	21.1	10.5	28.1	84.1
2014年	8.8	16.6	24.2	11.4	30.0	91.0

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