專題研究
　　我們在上篇專題《機床行業(yè)系列專題（一）：工業(yè)母機，快速突圍》中介紹了機床的種類和主要參與企業(yè)等基本概念，同時也提到了國內(nèi)機床行業(yè)的數(shù)控化發(fā)展趨勢，數(shù)控機床的普及率將快速提升，在數(shù)控機床領(lǐng)域?qū)⒚媾R更加卡脖子的技術(shù)和工藝，每一個核心零部件的突破都將推進工業(yè)母機的國產(chǎn)化，接下來我們將用數(shù)周的時間介紹數(shù)控機床的原理、結(jié)構(gòu)和核心零部件。
　　隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，社會對產(chǎn)品多樣化的要求日益強烈，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。為了實現(xiàn)單件、小批量、特別是復(fù)雜型面零件加工的自動化并滿足質(zhì)量要求，數(shù)字控制機床應(yīng)運而生。數(shù)控機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)字信息控制機床自動地將零件加工出來。
　　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 代碼為機器碼；（3）將機器碼轉(zhuǎn)換為控制信號。對于一臺完整的數(shù)控機床來說，一般由數(shù)控程序、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)（伺服驅(qū)動裝置、伺服電動機、位置檢測裝置）、可編程控制器PLC、機床本體（主運動機構(gòu)、進給運動機構(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)是以機床移動部件的位置和速度為控制量的自動控制系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)決定了數(shù)控機床的精度、穩(wěn)定性、可靠性和加工效率，技術(shù)進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)為步進電動機，其余兩種為交流/直流伺服電動機。我國伺服電機市場規(guī)模呈現(xiàn)穩(wěn)步增長態(tài)勢，預(yù)計今年市場規(guī)模將超過195 億元，下游應(yīng)用機床工具行業(yè)占主要位置。目前國內(nèi)伺服電機產(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)控機床主體中的主運動結(jié)構(gòu)，是驅(qū)動主軸實現(xiàn)切削基本運動的系統(tǒng)。而“電主軸”，或稱“主軸單元”，是在數(shù)控機床領(lǐng)域出現(xiàn)的、將原本的機械主軸與主軸電機融為一體的新技術(shù)。這種主軸電動機與機床主軸“合二為一”的傳動結(jié)構(gòu)形式，使主軸部件從機床的傳動系統(tǒng)和整體結(jié)構(gòu)中區(qū)分出來，電機主軸不依賴外部電機提供扭矩和功率，電機作為主軸和殼體組件的一個組成部分，以達到高轉(zhuǎn)速、高精度、高效率、低噪音、高可靠性等諸多優(yōu)勢。我國電主軸行業(yè)正處于迅速擴大、競爭加劇的階段，2022 年中國電主軸市場規(guī)模達到5.26億美元，預(yù)計2028 年將達到7.74 億美元，同時電主軸產(chǎn)品價格在競爭加劇的環(huán)境下呈現(xiàn)下降趨勢。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、德國等先進水平仍有一定差距，但正在持續(xù)追趕之中。
　　風(fēng)險提示：
　　機床行業(yè)需求不及預(yù)期風(fēng)險；核心零部件供應(yīng)受阻風(fēng)險；海外市場出口壓力增大風(fēng)險；政策引導(dǎo)力度低于預(yù)期風(fēng)險。
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（責(zé)任編輯：王丹 ）

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