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专题
崛起的中国数控机床
在武侠小说里,得武林至宝“倚天剑”者便可叱咤风云、号令天下,而现实的国与国之间的国力竞争、经济角力、工业争霸中,高端数控机床真可以称得上是一柄锋芒锐利的“倚天之剑”。
“安得倚天剑,跨海斩长鲸”。倘若能够锻造出这样一柄倚天剑,高端装备制造业自然无往不胜,我国在航空装备、卫星及应用、轨道交通装备、海洋工程装备、智能制造装备等领域的实力也将在国际竞争中占据绝对优势,对我国的国防安全、制造业发展乃至人民生活都具有极大的意义。
高端数控机床的“江湖”
1952年,世界上第1台数控铣床横空出世,预告了制造业新时代的到来。从此,制造业的生产方式、产业结构、管理方式完全改变,世界制造业的格局发生了巨大的变化。
数控机床是数字控制机床的简称,是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序,并将其译码,从而使机床动作数控折弯机并加工零件。数控机床的操作和监控全部在数控单元中完成,它是数控机床的大脑。
半个世纪来,数控机床历经了两阶段六代的发展。随着电子信息技术的快速发展,如今的机床行业已经迈入了以数字化制造技术为一体的机电一体化时代,集计算机技术、电子技术、自动控制技术、传感测量、机械制造于一身的高端数控机床就是其中的典型代表。
在这个工业科技为王的时代,高端数控机床的意义对于每个处在国际竞争格局中的国家来说都意义重大。在高端数控机床机床方面占有优势,就意味着在国防、军事、经济等方面占有全面的优势。
目前,德国、瑞士、日本和美国等发达国家是世界公认的机床强国,国际国内高端机床市场基本为这些国家的企业所占据,中端机床市场的市场主流是韩国机床和中国台湾机床,国产机床目前只能在低端市场徘徊。
在高端数控机床方面,我国显然还处于较为弱势的地位。国内对高端数控系统的需求,基本要依靠进口来解决,中高档数控系统和功能部件主要依赖进口,高档系统自给率不到5%,国产中高档数控系统加起来不到20%。
虽然目前情况不尽如人意,但是中国机床制造业有着较大的提升空间和可能。我国已经成为名副其实的机床大国。进入21世纪以来,我国机床工具行业一直保持着快速连续增长的态势,从2002年开始,我国机床工业规模连续多年排名世界前三。近年来,在高端数控机床方面的技术进展和突破的速度令世界为之瞠目。中国机床制造产业已经有了与国际巨头对话的实力与底气。
中国对高端数控机床的重要性和发展一直有着高度清醒的认识,一直不遗余力地推动着数控机床制造业的系统发展。中央政府从宏观上提出对机床行业发展具有推动力的政策、规划,“高档数控机床与基础制造装备”多年来一直被立为国家科技重大专项,而地方政府则是从当地实际出发,结合当地代表性机床企业给予相应的政策支持。过去的十余年,在市场需求旺盛、政策得力的情况下,中国机床制造业经历了飞跃式的发展,我国已经成为机床制造消费大国,机床工业规模连续多年排名世界前三。
“十二五”规划中,政府把高端制造业提到了一个战略性的高度。发展大型、精密、高速数控设备和功能部件被列为国家重要的振兴目标之一,计划到2020年,实现航空航天、船舶、汽车、发电设备制造所需要的高档数控机床与基础制造装备70%——80%立足国内。有业内人士分析指出,到2020年,中国高端机床不仅实现国内自给,还有望在世界市场上占据主导地位,虽非一统江湖,却可呼风唤雨。
中国机床十年“铸剑”
人们常说,十年铸剑,然而中国机床制造业走过的发展之路,又何止十年。时光回溯到新中国成立时,我国只能生产简易皮带机床1600台,到2009年生产金切机床58.2万台,其中数控机床12万多台,机床产值、产量均居世界第一。我国机床工业,可以说是从零起步,在成为世界第一机床生产大国的过程中,虽然历尽曲折,但显著的成绩更值得国人为之骄傲。
进入21世纪,中国机床制造业也进入了高速增长期。过去十年,对中国机床制造业来说,可以说是黄金十年。崛起的中国制造业拉动了机床的市场需求,随着市场需求旺盛、固定资产投资增速快、汽车和机械制造行业发展迅猛、外商投资企业增长速度加快,在市场和政策的刺激下,“十五”和“十一五”期间,国产机床制造业发展势头十分强劲。
据国家统计局资料,“十五”期间,我国机床制造业产值产量与“九五”末期相比,以百倍翻增。2005年我国机床工具行业合计完成工业总产值l260亿元人民币,是“九五”末期的23倍;产品售收人1213亿元,是“九五”末期的239倍。其产量2001年为17521台,2002年24803台,2003年36813台,2004年51861台,是2001年的3.7倍,平均年增长39%;2005年国产数控机床产量59639台,接近6万台大关,是“九五”末期的424倍。
“十一五”期间,中国机床制造业加速发力。国产机床产值的市场占有率方面,2007年为56.3%,2008年为61%,2009年继续提高,达到70.1%。2007年我国数控机床产量123,257台,比2006年增加32.6%。2008年我国数控机床受世界经济危机影响,产量122,211台,与2007年相比基本持平。2008年1-12月我国数控机床产量,受经济危机影响,7月后产量下降,12月已略有回升。2008年,我国机床工业消费机床194.4亿美元,居世界第一;生产机床139.6亿美元,居世界第三;出口机床21.1亿美元,居世界第六;进口机床75.9亿美元,居世界第一,机床进出口入超54.8亿美元。2009年我国数控机床产量明显增加,达143,904台,国产数控机床市场占有率达到62%,我国生产机床跃居世界第一,进口机床59亿美元,出口机床14.1亿美元,机床进出口入超44.9亿美元,进口和消费机床连续多年排名世界第一。 如今,我国机床产业不但蓬勃发展,还形成了具有鲜明地域特色的产业集群。沈阳、大连两市已成为全国数控车床、加工中心的最重要开发生产基地。齐重数控装备有限公司生产的大、重型数控车床,产量约占全国大、重型数控车床产量48%,产值约占全国大、重型数控车床产值50%。齐齐哈尔二机床(集团)有限责任公司生产的大、重型数控镗床,产量约占全国数控镗床产量35%,产值约占全国数控镗床产值30%。 以哈尔滨市为主,形成全国工具和特种复杂工具生产基地,其代表企业是哈尔滨量具刃具集团有限责任公司和哈尔滨第一工具有限公司。 长江三角洲地区,成为磨床(数控磨床)、电加工机床、板材加工设备、工具和机床功能部件(滚珠丝杠和直线导轨副)的主要生产基地。 以上海、无锡、杭州三市为主,形成我国磨床的生产开发基地。上海机床厂有限公司、杭州机床集团、无锡开源机床集团有限公司3家企业的磨床产值占全国磨床产值65%,磨床产量占全国磨床产量约42%,其中数控磨床产量占全国数控磨床产量74%。
在机床产业结构调整方面,中国机床制造业在“十一五”期间有所进展,取得了阶段性成果。
国内企业优化重组包括跨所有制的企业重组加速推进的同时,国际并购工作也在积极慎重进行。企业重组和国际并购使得内外企业的有机结合得到促进,为建立产业新格局、提高行业创新能力,实现规模化生产和提高国际竞争能力打下良好的基础。
从产品结构来看,机床工具产品的结构也发生了良性变化。中高档、专用产品取代低档、大路货产品成为主流;数控机床的产量比例逐年上升,普通机床产量比例逐年下降;新品生产逐渐超过传统老产品。
在技术创新方面,行业企业投入了更多的精力和财力,科技进步成果显著,自主创新成果的产业化进程加快,高精尖产品不断涌现,新技术新工艺应用广泛。
随着中国机床业的繁荣发展,中国机床业在国际上的影响也与日俱增。从1989年起每两年(逢单年)一次,由中国机床工具工业协会主办的中国国际机床展览会(CIMT)已成为有影响力的国际机床行业展会之一,位列世界机床四大展会之首,并成为了国际先进制造技术交流与贸易的重要场所。
十年铸剑,而今已臻大成。十年辉煌之后,中国已经迈开了由机床大国向机床强国前进的步伐,而不久的将来,中国的机床业将带动整个装备制造业,实现真正的腾飞。
从机床大国到机床强国
从机床大国到机床强国,并非一路坦途,必须有所超越才能到达巅峰。中国机床制造业的“利剑”虽已臻大成,却只有在经过“高精尖”的炉火淬炼后,才能铸成高端数控机床这柄“倚天宝剑”。
机械科学研究总院原副院长、中国机械工程学会常务理事屈贤明指出:“高性能数控系统、电主轴、纳米精度光栅等功能部件及整机设计制造的核心技术”,是发展高端数控机床最关键的因素,我国机床制造业在这些技术上的落后制约了我国高端数控机床的发展。
目前,世界上公认机床强国是德国、瑞士、日本和美国等发达国家,在这些高端机床制造强国,有很多企业规模不大,但产值很高。我国与这些国家相比,在高端数控机床的技术上还存在诸多差距。
第一,高性能数控系统相对薄弱。数控系统的体系结构、软硬配件、高速高精算法都需要长时间的研究和改善。国内电子基础产业落后,决定了我国高档数控系统的弱势表现。
尽管国产的低端数控系统基本把国外竞争对手挤出了中国市场,高端数控系统市场还是基本上在法那科和西门子等厂家的掌握中。
目前我国制造数控机床的厂家,多是购买国外的数控系统与自家的机床集成,自主生产的国产化数控系统比例太低。
第二,高速和高精度不足。国内产品在高度和高精度上表现不佳,在高速和高精度表现上以及在五轴加工和智能化方面,国内数控系统比国外产品表现要差,其平均无故障时间仅为国外国产品的1/4。
第三,关键零部件领域的薄弱限制了国产机床的高度。即使是最简单的零件,一旦要用在精密机床上,都必须达到一定的精密程度。而国产零件精密度不够,导致了国产机床很难达到理想高度。即使是应用了法那科或西门子数控系统的国产高端机床,与国外装配同样“大脑”的机床相比,转速只有国外的三分之一,误差范围是国外的5倍。
我国自主品牌制造业的核心竞争力普遍不强,中低端产能过剩、竞争尤为激烈,很多产业的高端环节都被外资品牌牢牢掌控;同时,在关键零部件和核心技术方面,长期以来一直被外资品牌‘卡着脖子’。
如今,高端数控机床的核心技术仍掌握在外资品牌手中,在关键零部件方面,国产机床也掣肘于人。由于高端机床研制能力落后,部分重点行业所需机床仍为西方控制,譬如在航空发动机、汽车发动机、船用柴油机和核电机组制造等核心制造领域,依然以进口为主。高端数控机床的种种薄弱之处,正是中国整个制造业的痛处,也是制约我国成为真正机床强国和制造强国的关键。要成为机床强国,中国的机床制造业必须突破在发展高端数控机床方面的一些瓶颈,这些瓶颈包括思路上的瓶颈、人才上的瓶颈和市场上的瓶颈。
在思路上,机床企业必须转变在企业决策和资源配置上以短期利益为导向的思路,不能鼠目寸光,唯订单马首是瞻,而是应当具备长远目光和全球视野,在产品的研发上更强调前瞻性,加大研发力度,着眼于在关键技术和核心部件上取得突破,从实质上提升产品。
二十一世纪的竞争,是人才的竞争,在高端数控机床的研发和生产上,更是如此。人的水平,决定了机器的水平。目前,我国相应的研发人员缺乏,较低的待遇也很难留住高级人才。机床企业必须加大对人才的培养和投入力度,着力培养大量的基础研究方面经验丰富、知识面宽广、对技术问题有深刻理解、擅长攻坚克难的高级人才。同时,还应提高大力提高科研人员的待遇,不仅要善于培养好人才,更要善于留住人才。
我国机床行业的市场瓶颈体现在高档机床缺乏市场需求,这是因为国内购买机床的用户对精度和质量要求较低造成。由于用户在技术改造时倾向于资金较低的投入,使得企业陷入订单充足时顾不上研发、订单减少时无力研发的怪圈。要改变这一状况,除了机床企业要有意识地主动引导市场需求外,有力的政策扶持也是必不可少的。 不可避免的激烈竞争
最初的爆发式增长已经过去,利益的驱使和政策的鼓励,将使高端装备领域将成为众多企业新的角力场,而蓬勃的中国市场与世界低迷的经济格局形成鲜明对比,显然对外资品牌的吸引力将日益增长。中国高端装备市场的竞争将日趋激烈,这是不可避免的。
长期以来,占据我国高端机床市场主导地位的一直是美国、日本、德国等企业,中端市场则是中国台湾机床、大陆机床、韩国机床三足鼎立,国产机床只有在低端市场才能占据主流地位。
而今,中端市场的平静状态将被彻底打破。打破这种状态的,一是我国机床业的开拓中高端市场的发展势头和发展目标决定的,二是世界经济的低迷和中国市场的利好,迫使一些原本只关注高端的外资机床品牌,有意在中档机床的市场中分一杯羹。市场牵一发而动全身,中端市场的竞争态势,也必将波及低端及高端市场的格局。
2012年中国从德国进口的机械比上一年增长了14%,并以24亿欧元的进口额成为德国机械工业的最大单一市场。德国机械制造商协会主席马丁·卡普表示,德国制造商不应忽略日益强劲增长的中档技术领域,因为新型工业国家正在越来越多地自行生产中档技术产品。卡普对于中国和印度市场中档技术领域表示出浓厚的兴趣,认为德国企业应当对这一领域加强关注。
虽然中国企业逐渐往中端市场靠拢,但中端市场仍然以中国台湾、韩国制造为主。中端市场是中国企业未来必须开拓的方向,在中端市场获得一席之地并稳定扩大市场份额对于中国机床制造业的发展至关重要。同时,也是往高端市场进发的必经之路。德国机床不论机床性能或制造工艺堪称行业龙头,其若进入我国中端市场,对非德系企业将造成相当的冲击。而对于意欲进军中高端的中国企业来说,并非利好消息,将会增强我国高端装备制造业发展的不确定性和曲折性。中端市场的竞争将更加激烈,中国机床业只有赢得这场厮杀,才能屹立在高端数控机床制造的巅峰。
“随着我国国民经济的转型升级,工业化初期的需求爆发式增长期即将过去。去年以来,国内机械工业需求增长呈现出放缓趋势;另一方面,各行业对装备水平、质量的要求将越来越高。”全国人大代表、奇瑞重工公司总经理王金富说:“与此同时,相对于国际上低迷的经济局势,我国的经济增长表现比较强劲,使发达国家企业加大了到我国争抢高端装备市场的力度。自主高端装备制造业赖以成长的市场,正面临国外厂商更为激烈的挤占。”
面对即将到来的德国等外企大规模入侵和激烈竞争,国内机床业除了苦练“内功“外,与中国台湾地区机床业加强合作也不失为一个有效的办法。近年来中国台湾的机床产业发展迅速,保持60%以上的增速,并在世界市场居第六位。2011年,台湾机床业产值达到50亿美元,为世界机床第六大生产地区和第四大出口地区,2012年出口额达42.36亿美元,有望超越意大利,成为仅次于日本、德国的第三大机床出口地。中国台湾每年出口到中国大陆及香港地区的机床价值约10亿美元,2012年出口到中国大陆的机床为14.31亿美元,占全部出口的33.8%。
中国大陆企业与台湾企业强化合作、加强技术交流对于中国机床业的发展有诸多益处,对大陆企业向高端发展、技术的提升、制造能力的增强以及创新思维上都能起到良好的促进作用。通过技术引进、项目合作实现共同发展,提升市场竞争力,从而有效应对外企对我国机床市场的挤占,保障行业良好的生存和成长空间。
2020,中国高端机床的天下
尽管目前行业存在诸多瓶颈、激烈竞争即将到来,业内对于机床制造业突破瓶颈、国产高端数控机床在未来成为市场主流还是充满信心的,信心来自国内市场的需求旺盛、持续有力的政策支持、和中国机床业不断增强的“内功”。
中国国内对数控机床需求将持续旺盛。
2012年中国机床工具行业一般贸易同比去年增长62.92%。去年我国机床工具产品、金属加工机床、数控金属加工机床的累计进口额和月度进口额全部创出新高。其中,全行业产品累计进口额突破150亿美元,机床超过90亿美元,数控机床接近80亿美元。在国家宏观调控的整体经济规划下,据预计,2014年中国机床市场将增长14.2%至3890亿元人民币。中国目前作为世界最大机床消费国和生产国的地位将因这种强劲的增长势头得到巩固。
有利的政策环境将长期存在。
进入21世纪,我国实施振兴装备制造业战略,将发展大型、精密、高速数控装备和数控系统及功能部件列为16项重点振兴领域之一。在国家政策的支持和市场的拉动下,特别是汽车工业快速扩张,机床产品市场兴旺。
2011年7月,工业和信息化部、中国工程院组织制定的《“数控一代”装备创新工程行动计划》提出,经过十年时间的努力,数控技术和装置要普遍推广应用并实现产业化,装备技术水平和附加值显著提升,生产效率大幅提高,带动装备制造业转型升级。
在“十二五”规划中,大力发展高档数控机床和基础制造装备更是被列入工业发展规划,随着一系列扶植政策的陆续出台,未来几年中国的机床行业有望在保持快速增长态势的同时,在质量和技术水平上达到一个突破。目前,部分项目已经取得阶段性成果。科技重大专项以及国家培育和发展战略性新兴产业等一系列方针政策的实施,为高档数控机床发展提供了新的机遇。
在市场和政策的推动下,中国机床行业中的佼佼者已经在高端数控机床的研发和生产上开始赶超国际水平。
东北的数控机床产业在全国具有举足轻重的地位,一直是国家重点支持的项目。实践中,国内机床产业的领军企业——沈阳机床集团在高端机床研制中已走出了具有开拓意义的一步,该集团自主研发的飞阳数控系统安装在广东、辽宁企业的400多台高、中档数控机床上,自2011年运行以来性能稳定可靠,解决了外国“大脑”指挥中国数控机床的“体、脑”分离的弊端,使核心部件不再依赖国外厂商的控制和垄断,而且缩小了与世界先进水平的差距。 在赶超国际高端装备制造水准方面,重庆机床集团同样步伐飞快。2010年,重庆机床集团在南岸茶园新区开建集大型、精密、数控、高效、绿色环保于一体的成套制齿加工装备研发制造基地。在2011年,重庆机床集团母公司重庆机电股份收购了英国费兰砥公司下属的精密技术集团(PTG),并交由重庆机床集团运营托管,重庆机床集团由此获得了螺杆机床、各种型线的螺杆加工、磨齿机、大型机床(包括大型卧式车床、轧辊磨床、深孔镗床、摩擦焊接机等)等4类主要产品的开发、设计及制造的国际先进技术。重庆机床的国家科技重大专项“模块化高速、精密、大型数控滚齿机”产品Y31200CNC6和Y31320CNC6大型高档数控滚齿机,以YKX39320为代表的高速、精密、大型数控铣齿机,都具备了与欧美顶级机床生产商同台较量的实力,填补了国内空白。
被业界称为世界三大顶级高端冲压装备制造商之一的济南二机床,开发了每分钟冲压15件大型汽车覆盖件的全自动冲压生产线,打破了此前由国外企业保持的每分钟12件的世界纪录,这不仅改写了中国机床工业不能为汽车工业提供最先进设备的历史,也令世界汽车制造行业对汽车高端冲压装备的选用格局发生了逆转,在世界行业领域取得了中国企业的话语权。
由中国兵器工业集团公司武重集团主持实施的CKX5680型数控七轴五联动螺旋桨加工用重型车铣复合机床荣获2012年度国家科学技术进步奖二等奖,这是武重集团继2005年十六米大立车获得此奖项之后的第二次获得该国家级奖项。
具有我国自主知识产权、全功能、高精度数控重型曲轴复合加工机床(一拖二)也于日前研制成功,攻克了“分体开合式数控旋风切削刀架”这一关键技术,使我国成为世界上继德国、日本之后第三个能够自主设计、自主制造曲轴加工设备的国家。
机床水平的明显进步,使我国在一些制造业领域实现突破。例如成功国产的3.6万吨的垂直挤压机,使我国能够生产大口径厚壁管,因此日本同类产品的售价被迫大幅调低。重庆机床集团,去年仅直径1.25-2米系列的齿轮加工机床就销售了100多台,价值超1亿元,占有国内80%的市场份额。新产品问世后,价格仅为洋品牌的一半,这逼迫原本卖价达上千万、垄断国内市场的两家美国和德国企业都不得不降价应对,目前其价格已下调了20%左右。
在市场需求旺盛、政策扶持有力、行业成长稳健的情况下,中国机床行业的未来呈现出更为光明的前景。因此,《国家中长期科学和技术发展规划纲要》(2006—2020年)明确将“高档数控机床与基础制造装备”列为国家16个科技重大专项之一。“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项重点开发航空航天、船舶、汽车制造、发电设备制造等行业。其目标是,到2020年形成高档数控机床与基础制造装备主要产品的自主开发能力,总体技术水平进入国际先进行列,部分产品国际领先;建立起完整的功能部件研发和配套能力;形成以企业为主体、产学研相结合的技术创新体系。
到2020年,制造业各领域需要的高档数控机床,将有大量产自国内。国际市场上,目前以美国、德国、日本为三洲的代表的美、欧、亚三足鼎立的平衡格局将被打破,中国制造的高档数控机床将成为吸引全世界目光的主角新星。
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国产机床未来趋势预测
国内高端数控机床的市场需求加大,数控机床的新品频出。数控冲床具有CNC控制系统,能根据加工方法的需要任意设定滑块的运动方式和速度。根据市场的变动,未来国产数控机床的发展方向预期有以下一些机型。
螺杆式数控冲床
伺服工作机是使用AC伺服马达通过螺杆驱动滑块的,成形中下死点的位置可通过位置读取装置提供数据给位置控置装置进行控制。因此,机械的热膨涨和弹性变形不会影响产品的精度,调整出最适合的滑块运动方式及以极其微小的单位控制下死点的位置。所以适用于高精度高机能的无切削成形螺杆式伺服冲床采用油压马达和储能器进行扭矩控制的形式,下死点的位置控制可达到微米级,是节省能源且有环保要求的机种。
曲轴式伺服冲床
曲轴式冲床与AC伺服马达组合起来的数控冲床。这种冲床是用伺服马达代替原来冲床上的离合制动器和飞轮。这种冲床具有滑块运动模式可任意设定的伺服冲床的特点,同时具有普通机械式冲床的扭矩特点。但其工作能量在低速区不会降低。
复动成形冲床
复动成形是无切削成形的有力手段。在冷间锻造中的闭塞锻造就是一个例子,是通过控制多个冲头、凹模的动作和时间图来达到控制材料塑性流动的目的。制品的精度和成形性可得到提高,甚至可以缩短工序数量。
复动成形粗略可分为两大类:重视冲床的通用性使用复动模架的复动成形;多品种生产用模具装拆容易的使用复动冲床的成形。最近不仅在锻造加工上,同时在板金成形与锻造的复合成形的多样化及能力的提高的同时,要求冲床不仅具有多动作性能,还须具备高的通用性。
闭塞锻造冲床
星形轮及十字连轴节的成形已普遍利用闭塞锻造模具及通用锻造冲床。其模具结构具有闭塞机能和协调机能。其他可节省模具装配时配管时间的闭塞锻造冲床可分成两类:这些功能全在冲床里和上下油缸在冲床上而协调机构在模座上两种形式。
齿轮成形用冲床
螺旋齿轮成形用复动油压冲床。这种冲床共有滑动驱动用、滑块内2个、工作台内2个,共5个驱动源全部合用1个油压式驱动装置。成形的初期阶段与常压顶杆方式的内圈锻造成形一样,凸模插入闭塞中的凹模齿形空间,材料从下方开始流动进行初成形。在这种状态下,模芯上升,材料中心的模芯直径由粗变细。此时工件内径部又有了新的空间,可以产生新的塑性流动,所以加大压力材料就可充满齿形的先端部位。利用复动成形对材料流动进行控制成形出来的齿轮可达JIS3~4级,这非常接近于高附加值的无切削成形。
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机床企业的核心竞争力。 在德国、瑞士、日本和美国,一些高端机床制造企业虽然规模不大,但产值很高,其核心竞争力在于高研发投入、企业定位精准和稳定的人员构成。
德国著名的长度计量企业海德汉公司在产品研发投入上可谓不惜血本,其每年研发经费占其销售额的16%。为了提升其高精度可复制的产品技术,上世纪90年代该公司投入2亿多元建了一个生产车间,制造光栅母版以及复制光栅。这个车间恒温,误差为正负百分之一度,三级隔振,振幅在正负一个半纳米。它拥有原子钟以及我国国家计量局不具备的长度传递标准。这些条件是世界之最,使它在机床检测元件领域独占鳌头。
德国和瑞士的许多企业都有着异常精准的定位,因此德国和瑞士机床以各种专用机见长。每一个企业都专注于自己的领域,而不去做别人已做的产品,且大多数代表了各自领域的技术方向。其中很多企业都有百年技术积淀。世界最大机床商之一,德国的德马吉公司以做整机为方向。他们用合成花岗岩制造床身,安装孔全部预埋,材料抗震性好,床身全部实心结构,质量大,稳定性好。他们的机床床身,可以在加工中刚度不变。机床必须用高性能和高可靠性的部件组装,才能保证整体上的可靠性。
稳定的人员构成,对于机床企业来说也是重要的核心竞争力。专门出品磨床的瑞士美盖勒公司的产品核心部件全部自己制造,工艺、装备和装配检验规程30年不变;员工组成也很稳定,基本在40岁以上。这保证了质量的长期稳定。该公司员工100多人,年产6000多万欧元。
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世界四大机床展会
中国国际机床展览会(CIMT):由中国机床工具工业协会主办。从1989年起每两年(逢单年)一次。CIMT的展会规模一直居中国各类国际专业工业展览会之首,已成为国际先进制造技术交流与贸易的重要场所,成为我国机械制造技术进步和工业发展的推动力量。CIMT展会是当今国际机床名展中商贸活动最为活跃的展会,是拥有丰富内涵的高品位展会。
中国国际机床展览会(CIMT)是一个在中国本土创办的完全由国人自主举办的国际性机床名展。随着我国改革开放的深化,国民经济的快速发展以及市场经济体系的完善,在中国机床工具工业协会20年来的精心培育和合作伙伴及业界同仁的共同努力下,CIMT展览会不断得到发展壮大,已经成为举世公认的4大着名的国际机床展览会之一(EMO、IMTS、CIMT、JIMTOF),成为展示中国和世界先进制造技术和机床工具产品的盛会,成为推动中外技术交流和我国机床工业技术进步的重要平台。
2013第十三届中国国际机床展览会将于4月22日至4月27日在北京中国国际展览中心举行,届时国际机床龙头企业将再次汇聚一堂,共襄此次盛会。
美国芝加哥国际制造技术展览会(IMTS):于第二次世界大战前(约1942年)举办了第一届美国芝加哥国际制造技术展,至2012年已举办了34届(逢双年举办)。
欧洲国际机床展览会(EMO):1950年欧洲12个国家的机床协会联合组建了欧洲机床工业合作委员会(CECIMO)。从1951年起举办欧洲国际机床展(EMO)。自1957年展会向世界开放。EMO每隔两年(逢单年)在法国巴黎、德国汉诺威、意大利米兰三个城市轮流举办。该委员会作出严格规定,在举办欧洲国际机床展年内,任何欧洲国家不允许再举办类似的国际性机床展览会,各国必须严格遵守这一规定。
日本国际机床展览会(JIMTOF):1962年举办了第一届JIMTOF,以后每两年(逢双年),轮流在东京、大阪举办。
崛起的中国数控机床
在武侠小说里,得武林至宝“倚天剑”者便可叱咤风云、号令天下,而现实的国与国之间的国力竞争、经济角力、工业争霸中,高端数控机床真可以称得上是一柄锋芒锐利的“倚天之剑”。
“安得倚天剑,跨海斩长鲸”。倘若能够锻造出这样一柄倚天剑,高端装备制造业自然无往不胜,我国在航空装备、卫星及应用、轨道交通装备、海洋工程装备、智能制造装备等领域的实力也将在国际竞争中占据绝对优势,对我国的国防安全、制造业发展乃至人民生活都具有极大的意义。
高端数控机床的“江湖”
1952年,世界上第1台数控铣床横空出世,预告了制造业新时代的到来。从此,制造业的生产方式、产业结构、管理方式完全改变,世界制造业的格局发生了巨大的变化。
数控机床是数字控制机床的简称,是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序,并将其译码,从而使机床动作数控折弯机并加工零件。数控机床的操作和监控全部在数控单元中完成,它是数控机床的大脑。
半个世纪来,数控机床历经了两阶段六代的发展。随着电子信息技术的快速发展,如今的机床行业已经迈入了以数字化制造技术为一体的机电一体化时代,集计算机技术、电子技术、自动控制技术、传感测量、机械制造于一身的高端数控机床就是其中的典型代表。
在这个工业科技为王的时代,高端数控机床的意义对于每个处在国际竞争格局中的国家来说都意义重大。在高端数控机床机床方面占有优势,就意味着在国防、军事、经济等方面占有全面的优势。
目前,德国、瑞士、日本和美国等发达国家是世界公认的机床强国,国际国内高端机床市场基本为这些国家的企业所占据,中端机床市场的市场主流是韩国机床和中国台湾机床,国产机床目前只能在低端市场徘徊。
在高端数控机床方面,我国显然还处于较为弱势的地位。国内对高端数控系统的需求,基本要依靠进口来解决,中高档数控系统和功能部件主要依赖进口,高档系统自给率不到5%,国产中高档数控系统加起来不到20%。
虽然目前情况不尽如人意,但是中国机床制造业有着较大的提升空间和可能。我国已经成为名副其实的机床大国。进入21世纪以来,我国机床工具行业一直保持着快速连续增长的态势,从2002年开始,我国机床工业规模连续多年排名世界前三。近年来,在高端数控机床方面的技术进展和突破的速度令世界为之瞠目。中国机床制造产业已经有了与国际巨头对话的实力与底气。
中国对高端数控机床的重要性和发展一直有着高度清醒的认识,一直不遗余力地推动着数控机床制造业的系统发展。中央政府从宏观上提出对机床行业发展具有推动力的政策、规划,“高档数控机床与基础制造装备”多年来一直被立为国家科技重大专项,而地方政府则是从当地实际出发,结合当地代表性机床企业给予相应的政策支持。过去的十余年,在市场需求旺盛、政策得力的情况下,中国机床制造业经历了飞跃式的发展,我国已经成为机床制造消费大国,机床工业规模连续多年排名世界前三。
“十二五”规划中,政府把高端制造业提到了一个战略性的高度。发展大型、精密、高速数控设备和功能部件被列为国家重要的振兴目标之一,计划到2020年,实现航空航天、船舶、汽车、发电设备制造所需要的高档数控机床与基础制造装备70%——80%立足国内。有业内人士分析指出,到2020年,中国高端机床不仅实现国内自给,还有望在世界市场上占据主导地位,虽非一统江湖,却可呼风唤雨。
中国机床十年“铸剑”
人们常说,十年铸剑,然而中国机床制造业走过的发展之路,又何止十年。时光回溯到新中国成立时,我国只能生产简易皮带机床1600台,到2009年生产金切机床58.2万台,其中数控机床12万多台,机床产值、产量均居世界第一。我国机床工业,可以说是从零起步,在成为世界第一机床生产大国的过程中,虽然历尽曲折,但显著的成绩更值得国人为之骄傲。
进入21世纪,中国机床制造业也进入了高速增长期。过去十年,对中国机床制造业来说,可以说是黄金十年。崛起的中国制造业拉动了机床的市场需求,随着市场需求旺盛、固定资产投资增速快、汽车和机械制造行业发展迅猛、外商投资企业增长速度加快,在市场和政策的刺激下,“十五”和“十一五”期间,国产机床制造业发展势头十分强劲。
据国家统计局资料,“十五”期间,我国机床制造业产值产量与“九五”末期相比,以百倍翻增。2005年我国机床工具行业合计完成工业总产值l260亿元人民币,是“九五”末期的23倍;产品售收人1213亿元,是“九五”末期的239倍。其产量2001年为17521台,2002年24803台,2003年36813台,2004年51861台,是2001年的3.7倍,平均年增长39%;2005年国产数控机床产量59639台,接近6万台大关,是“九五”末期的424倍。
“十一五”期间,中国机床制造业加速发力。国产机床产值的市场占有率方面,2007年为56.3%,2008年为61%,2009年继续提高,达到70.1%。2007年我国数控机床产量123,257台,比2006年增加32.6%。2008年我国数控机床受世界经济危机影响,产量122,211台,与2007年相比基本持平。2008年1-12月我国数控机床产量,受经济危机影响,7月后产量下降,12月已略有回升。2008年,我国机床工业消费机床194.4亿美元,居世界第一;生产机床139.6亿美元,居世界第三;出口机床21.1亿美元,居世界第六;进口机床75.9亿美元,居世界第一,机床进出口入超54.8亿美元。2009年我国数控机床产量明显增加,达143,904台,国产数控机床市场占有率达到62%,我国生产机床跃居世界第一,进口机床59亿美元,出口机床14.1亿美元,机床进出口入超44.9亿美元,进口和消费机床连续多年排名世界第一。 如今,我国机床产业不但蓬勃发展,还形成了具有鲜明地域特色的产业集群。沈阳、大连两市已成为全国数控车床、加工中心的最重要开发生产基地。齐重数控装备有限公司生产的大、重型数控车床,产量约占全国大、重型数控车床产量48%,产值约占全国大、重型数控车床产值50%。齐齐哈尔二机床(集团)有限责任公司生产的大、重型数控镗床,产量约占全国数控镗床产量35%,产值约占全国数控镗床产值30%。 以哈尔滨市为主,形成全国工具和特种复杂工具生产基地,其代表企业是哈尔滨量具刃具集团有限责任公司和哈尔滨第一工具有限公司。 长江三角洲地区,成为磨床(数控磨床)、电加工机床、板材加工设备、工具和机床功能部件(滚珠丝杠和直线导轨副)的主要生产基地。 以上海、无锡、杭州三市为主,形成我国磨床的生产开发基地。上海机床厂有限公司、杭州机床集团、无锡开源机床集团有限公司3家企业的磨床产值占全国磨床产值65%,磨床产量占全国磨床产量约42%,其中数控磨床产量占全国数控磨床产量74%。
在机床产业结构调整方面,中国机床制造业在“十一五”期间有所进展,取得了阶段性成果。
国内企业优化重组包括跨所有制的企业重组加速推进的同时,国际并购工作也在积极慎重进行。企业重组和国际并购使得内外企业的有机结合得到促进,为建立产业新格局、提高行业创新能力,实现规模化生产和提高国际竞争能力打下良好的基础。
从产品结构来看,机床工具产品的结构也发生了良性变化。中高档、专用产品取代低档、大路货产品成为主流;数控机床的产量比例逐年上升,普通机床产量比例逐年下降;新品生产逐渐超过传统老产品。
在技术创新方面,行业企业投入了更多的精力和财力,科技进步成果显著,自主创新成果的产业化进程加快,高精尖产品不断涌现,新技术新工艺应用广泛。
随着中国机床业的繁荣发展,中国机床业在国际上的影响也与日俱增。从1989年起每两年(逢单年)一次,由中国机床工具工业协会主办的中国国际机床展览会(CIMT)已成为有影响力的国际机床行业展会之一,位列世界机床四大展会之首,并成为了国际先进制造技术交流与贸易的重要场所。
十年铸剑,而今已臻大成。十年辉煌之后,中国已经迈开了由机床大国向机床强国前进的步伐,而不久的将来,中国的机床业将带动整个装备制造业,实现真正的腾飞。
从机床大国到机床强国
从机床大国到机床强国,并非一路坦途,必须有所超越才能到达巅峰。中国机床制造业的“利剑”虽已臻大成,却只有在经过“高精尖”的炉火淬炼后,才能铸成高端数控机床这柄“倚天宝剑”。
机械科学研究总院原副院长、中国机械工程学会常务理事屈贤明指出:“高性能数控系统、电主轴、纳米精度光栅等功能部件及整机设计制造的核心技术”,是发展高端数控机床最关键的因素,我国机床制造业在这些技术上的落后制约了我国高端数控机床的发展。
目前,世界上公认机床强国是德国、瑞士、日本和美国等发达国家,在这些高端机床制造强国,有很多企业规模不大,但产值很高。我国与这些国家相比,在高端数控机床的技术上还存在诸多差距。
第一,高性能数控系统相对薄弱。数控系统的体系结构、软硬配件、高速高精算法都需要长时间的研究和改善。国内电子基础产业落后,决定了我国高档数控系统的弱势表现。
尽管国产的低端数控系统基本把国外竞争对手挤出了中国市场,高端数控系统市场还是基本上在法那科和西门子等厂家的掌握中。
目前我国制造数控机床的厂家,多是购买国外的数控系统与自家的机床集成,自主生产的国产化数控系统比例太低。
第二,高速和高精度不足。国内产品在高度和高精度上表现不佳,在高速和高精度表现上以及在五轴加工和智能化方面,国内数控系统比国外产品表现要差,其平均无故障时间仅为国外国产品的1/4。
第三,关键零部件领域的薄弱限制了国产机床的高度。即使是最简单的零件,一旦要用在精密机床上,都必须达到一定的精密程度。而国产零件精密度不够,导致了国产机床很难达到理想高度。即使是应用了法那科或西门子数控系统的国产高端机床,与国外装配同样“大脑”的机床相比,转速只有国外的三分之一,误差范围是国外的5倍。
我国自主品牌制造业的核心竞争力普遍不强,中低端产能过剩、竞争尤为激烈,很多产业的高端环节都被外资品牌牢牢掌控;同时,在关键零部件和核心技术方面,长期以来一直被外资品牌‘卡着脖子’。
如今,高端数控机床的核心技术仍掌握在外资品牌手中,在关键零部件方面,国产机床也掣肘于人。由于高端机床研制能力落后,部分重点行业所需机床仍为西方控制,譬如在航空发动机、汽车发动机、船用柴油机和核电机组制造等核心制造领域,依然以进口为主。高端数控机床的种种薄弱之处,正是中国整个制造业的痛处,也是制约我国成为真正机床强国和制造强国的关键。要成为机床强国,中国的机床制造业必须突破在发展高端数控机床方面的一些瓶颈,这些瓶颈包括思路上的瓶颈、人才上的瓶颈和市场上的瓶颈。
在思路上,机床企业必须转变在企业决策和资源配置上以短期利益为导向的思路,不能鼠目寸光,唯订单马首是瞻,而是应当具备长远目光和全球视野,在产品的研发上更强调前瞻性,加大研发力度,着眼于在关键技术和核心部件上取得突破,从实质上提升产品。
二十一世纪的竞争,是人才的竞争,在高端数控机床的研发和生产上,更是如此。人的水平,决定了机器的水平。目前,我国相应的研发人员缺乏,较低的待遇也很难留住高级人才。机床企业必须加大对人才的培养和投入力度,着力培养大量的基础研究方面经验丰富、知识面宽广、对技术问题有深刻理解、擅长攻坚克难的高级人才。同时,还应提高大力提高科研人员的待遇,不仅要善于培养好人才,更要善于留住人才。
我国机床行业的市场瓶颈体现在高档机床缺乏市场需求,这是因为国内购买机床的用户对精度和质量要求较低造成。由于用户在技术改造时倾向于资金较低的投入,使得企业陷入订单充足时顾不上研发、订单减少时无力研发的怪圈。要改变这一状况,除了机床企业要有意识地主动引导市场需求外,有力的政策扶持也是必不可少的。 不可避免的激烈竞争
最初的爆发式增长已经过去,利益的驱使和政策的鼓励,将使高端装备领域将成为众多企业新的角力场,而蓬勃的中国市场与世界低迷的经济格局形成鲜明对比,显然对外资品牌的吸引力将日益增长。中国高端装备市场的竞争将日趋激烈,这是不可避免的。
长期以来,占据我国高端机床市场主导地位的一直是美国、日本、德国等企业,中端市场则是中国台湾机床、大陆机床、韩国机床三足鼎立,国产机床只有在低端市场才能占据主流地位。
而今,中端市场的平静状态将被彻底打破。打破这种状态的,一是我国机床业的开拓中高端市场的发展势头和发展目标决定的,二是世界经济的低迷和中国市场的利好,迫使一些原本只关注高端的外资机床品牌,有意在中档机床的市场中分一杯羹。市场牵一发而动全身,中端市场的竞争态势,也必将波及低端及高端市场的格局。
2012年中国从德国进口的机械比上一年增长了14%,并以24亿欧元的进口额成为德国机械工业的最大单一市场。德国机械制造商协会主席马丁·卡普表示,德国制造商不应忽略日益强劲增长的中档技术领域,因为新型工业国家正在越来越多地自行生产中档技术产品。卡普对于中国和印度市场中档技术领域表示出浓厚的兴趣,认为德国企业应当对这一领域加强关注。
虽然中国企业逐渐往中端市场靠拢,但中端市场仍然以中国台湾、韩国制造为主。中端市场是中国企业未来必须开拓的方向,在中端市场获得一席之地并稳定扩大市场份额对于中国机床制造业的发展至关重要。同时,也是往高端市场进发的必经之路。德国机床不论机床性能或制造工艺堪称行业龙头,其若进入我国中端市场,对非德系企业将造成相当的冲击。而对于意欲进军中高端的中国企业来说,并非利好消息,将会增强我国高端装备制造业发展的不确定性和曲折性。中端市场的竞争将更加激烈,中国机床业只有赢得这场厮杀,才能屹立在高端数控机床制造的巅峰。
“随着我国国民经济的转型升级,工业化初期的需求爆发式增长期即将过去。去年以来,国内机械工业需求增长呈现出放缓趋势;另一方面,各行业对装备水平、质量的要求将越来越高。”全国人大代表、奇瑞重工公司总经理王金富说:“与此同时,相对于国际上低迷的经济局势,我国的经济增长表现比较强劲,使发达国家企业加大了到我国争抢高端装备市场的力度。自主高端装备制造业赖以成长的市场,正面临国外厂商更为激烈的挤占。”
面对即将到来的德国等外企大规模入侵和激烈竞争,国内机床业除了苦练“内功“外,与中国台湾地区机床业加强合作也不失为一个有效的办法。近年来中国台湾的机床产业发展迅速,保持60%以上的增速,并在世界市场居第六位。2011年,台湾机床业产值达到50亿美元,为世界机床第六大生产地区和第四大出口地区,2012年出口额达42.36亿美元,有望超越意大利,成为仅次于日本、德国的第三大机床出口地。中国台湾每年出口到中国大陆及香港地区的机床价值约10亿美元,2012年出口到中国大陆的机床为14.31亿美元,占全部出口的33.8%。
中国大陆企业与台湾企业强化合作、加强技术交流对于中国机床业的发展有诸多益处,对大陆企业向高端发展、技术的提升、制造能力的增强以及创新思维上都能起到良好的促进作用。通过技术引进、项目合作实现共同发展,提升市场竞争力,从而有效应对外企对我国机床市场的挤占,保障行业良好的生存和成长空间。
2020,中国高端机床的天下
尽管目前行业存在诸多瓶颈、激烈竞争即将到来,业内对于机床制造业突破瓶颈、国产高端数控机床在未来成为市场主流还是充满信心的,信心来自国内市场的需求旺盛、持续有力的政策支持、和中国机床业不断增强的“内功”。
中国国内对数控机床需求将持续旺盛。
2012年中国机床工具行业一般贸易同比去年增长62.92%。去年我国机床工具产品、金属加工机床、数控金属加工机床的累计进口额和月度进口额全部创出新高。其中,全行业产品累计进口额突破150亿美元,机床超过90亿美元,数控机床接近80亿美元。在国家宏观调控的整体经济规划下,据预计,2014年中国机床市场将增长14.2%至3890亿元人民币。中国目前作为世界最大机床消费国和生产国的地位将因这种强劲的增长势头得到巩固。
有利的政策环境将长期存在。
进入21世纪,我国实施振兴装备制造业战略,将发展大型、精密、高速数控装备和数控系统及功能部件列为16项重点振兴领域之一。在国家政策的支持和市场的拉动下,特别是汽车工业快速扩张,机床产品市场兴旺。
2011年7月,工业和信息化部、中国工程院组织制定的《“数控一代”装备创新工程行动计划》提出,经过十年时间的努力,数控技术和装置要普遍推广应用并实现产业化,装备技术水平和附加值显著提升,生产效率大幅提高,带动装备制造业转型升级。
在“十二五”规划中,大力发展高档数控机床和基础制造装备更是被列入工业发展规划,随着一系列扶植政策的陆续出台,未来几年中国的机床行业有望在保持快速增长态势的同时,在质量和技术水平上达到一个突破。目前,部分项目已经取得阶段性成果。科技重大专项以及国家培育和发展战略性新兴产业等一系列方针政策的实施,为高档数控机床发展提供了新的机遇。
在市场和政策的推动下,中国机床行业中的佼佼者已经在高端数控机床的研发和生产上开始赶超国际水平。
东北的数控机床产业在全国具有举足轻重的地位,一直是国家重点支持的项目。实践中,国内机床产业的领军企业——沈阳机床集团在高端机床研制中已走出了具有开拓意义的一步,该集团自主研发的飞阳数控系统安装在广东、辽宁企业的400多台高、中档数控机床上,自2011年运行以来性能稳定可靠,解决了外国“大脑”指挥中国数控机床的“体、脑”分离的弊端,使核心部件不再依赖国外厂商的控制和垄断,而且缩小了与世界先进水平的差距。 在赶超国际高端装备制造水准方面,重庆机床集团同样步伐飞快。2010年,重庆机床集团在南岸茶园新区开建集大型、精密、数控、高效、绿色环保于一体的成套制齿加工装备研发制造基地。在2011年,重庆机床集团母公司重庆机电股份收购了英国费兰砥公司下属的精密技术集团(PTG),并交由重庆机床集团运营托管,重庆机床集团由此获得了螺杆机床、各种型线的螺杆加工、磨齿机、大型机床(包括大型卧式车床、轧辊磨床、深孔镗床、摩擦焊接机等)等4类主要产品的开发、设计及制造的国际先进技术。重庆机床的国家科技重大专项“模块化高速、精密、大型数控滚齿机”产品Y31200CNC6和Y31320CNC6大型高档数控滚齿机,以YKX39320为代表的高速、精密、大型数控铣齿机,都具备了与欧美顶级机床生产商同台较量的实力,填补了国内空白。
被业界称为世界三大顶级高端冲压装备制造商之一的济南二机床,开发了每分钟冲压15件大型汽车覆盖件的全自动冲压生产线,打破了此前由国外企业保持的每分钟12件的世界纪录,这不仅改写了中国机床工业不能为汽车工业提供最先进设备的历史,也令世界汽车制造行业对汽车高端冲压装备的选用格局发生了逆转,在世界行业领域取得了中国企业的话语权。
由中国兵器工业集团公司武重集团主持实施的CKX5680型数控七轴五联动螺旋桨加工用重型车铣复合机床荣获2012年度国家科学技术进步奖二等奖,这是武重集团继2005年十六米大立车获得此奖项之后的第二次获得该国家级奖项。
具有我国自主知识产权、全功能、高精度数控重型曲轴复合加工机床(一拖二)也于日前研制成功,攻克了“分体开合式数控旋风切削刀架”这一关键技术,使我国成为世界上继德国、日本之后第三个能够自主设计、自主制造曲轴加工设备的国家。
机床水平的明显进步,使我国在一些制造业领域实现突破。例如成功国产的3.6万吨的垂直挤压机,使我国能够生产大口径厚壁管,因此日本同类产品的售价被迫大幅调低。重庆机床集团,去年仅直径1.25-2米系列的齿轮加工机床就销售了100多台,价值超1亿元,占有国内80%的市场份额。新产品问世后,价格仅为洋品牌的一半,这逼迫原本卖价达上千万、垄断国内市场的两家美国和德国企业都不得不降价应对,目前其价格已下调了20%左右。
在市场需求旺盛、政策扶持有力、行业成长稳健的情况下,中国机床行业的未来呈现出更为光明的前景。因此,《国家中长期科学和技术发展规划纲要》(2006—2020年)明确将“高档数控机床与基础制造装备”列为国家16个科技重大专项之一。“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项重点开发航空航天、船舶、汽车制造、发电设备制造等行业。其目标是,到2020年形成高档数控机床与基础制造装备主要产品的自主开发能力,总体技术水平进入国际先进行列,部分产品国际领先;建立起完整的功能部件研发和配套能力;形成以企业为主体、产学研相结合的技术创新体系。
到2020年,制造业各领域需要的高档数控机床,将有大量产自国内。国际市场上,目前以美国、德国、日本为三洲的代表的美、欧、亚三足鼎立的平衡格局将被打破,中国制造的高档数控机床将成为吸引全世界目光的主角新星。
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国产机床未来趋势预测
国内高端数控机床的市场需求加大,数控机床的新品频出。数控冲床具有CNC控制系统,能根据加工方法的需要任意设定滑块的运动方式和速度。根据市场的变动,未来国产数控机床的发展方向预期有以下一些机型。
螺杆式数控冲床
伺服工作机是使用AC伺服马达通过螺杆驱动滑块的,成形中下死点的位置可通过位置读取装置提供数据给位置控置装置进行控制。因此,机械的热膨涨和弹性变形不会影响产品的精度,调整出最适合的滑块运动方式及以极其微小的单位控制下死点的位置。所以适用于高精度高机能的无切削成形螺杆式伺服冲床采用油压马达和储能器进行扭矩控制的形式,下死点的位置控制可达到微米级,是节省能源且有环保要求的机种。
曲轴式伺服冲床
曲轴式冲床与AC伺服马达组合起来的数控冲床。这种冲床是用伺服马达代替原来冲床上的离合制动器和飞轮。这种冲床具有滑块运动模式可任意设定的伺服冲床的特点,同时具有普通机械式冲床的扭矩特点。但其工作能量在低速区不会降低。
复动成形冲床
复动成形是无切削成形的有力手段。在冷间锻造中的闭塞锻造就是一个例子,是通过控制多个冲头、凹模的动作和时间图来达到控制材料塑性流动的目的。制品的精度和成形性可得到提高,甚至可以缩短工序数量。
复动成形粗略可分为两大类:重视冲床的通用性使用复动模架的复动成形;多品种生产用模具装拆容易的使用复动冲床的成形。最近不仅在锻造加工上,同时在板金成形与锻造的复合成形的多样化及能力的提高的同时,要求冲床不仅具有多动作性能,还须具备高的通用性。
闭塞锻造冲床
星形轮及十字连轴节的成形已普遍利用闭塞锻造模具及通用锻造冲床。其模具结构具有闭塞机能和协调机能。其他可节省模具装配时配管时间的闭塞锻造冲床可分成两类:这些功能全在冲床里和上下油缸在冲床上而协调机构在模座上两种形式。
齿轮成形用冲床
螺旋齿轮成形用复动油压冲床。这种冲床共有滑动驱动用、滑块内2个、工作台内2个,共5个驱动源全部合用1个油压式驱动装置。成形的初期阶段与常压顶杆方式的内圈锻造成形一样,凸模插入闭塞中的凹模齿形空间,材料从下方开始流动进行初成形。在这种状态下,模芯上升,材料中心的模芯直径由粗变细。此时工件内径部又有了新的空间,可以产生新的塑性流动,所以加大压力材料就可充满齿形的先端部位。利用复动成形对材料流动进行控制成形出来的齿轮可达JIS3~4级,这非常接近于高附加值的无切削成形。
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机床企业的核心竞争力。 在德国、瑞士、日本和美国,一些高端机床制造企业虽然规模不大,但产值很高,其核心竞争力在于高研发投入、企业定位精准和稳定的人员构成。
德国著名的长度计量企业海德汉公司在产品研发投入上可谓不惜血本,其每年研发经费占其销售额的16%。为了提升其高精度可复制的产品技术,上世纪90年代该公司投入2亿多元建了一个生产车间,制造光栅母版以及复制光栅。这个车间恒温,误差为正负百分之一度,三级隔振,振幅在正负一个半纳米。它拥有原子钟以及我国国家计量局不具备的长度传递标准。这些条件是世界之最,使它在机床检测元件领域独占鳌头。
德国和瑞士的许多企业都有着异常精准的定位,因此德国和瑞士机床以各种专用机见长。每一个企业都专注于自己的领域,而不去做别人已做的产品,且大多数代表了各自领域的技术方向。其中很多企业都有百年技术积淀。世界最大机床商之一,德国的德马吉公司以做整机为方向。他们用合成花岗岩制造床身,安装孔全部预埋,材料抗震性好,床身全部实心结构,质量大,稳定性好。他们的机床床身,可以在加工中刚度不变。机床必须用高性能和高可靠性的部件组装,才能保证整体上的可靠性。
稳定的人员构成,对于机床企业来说也是重要的核心竞争力。专门出品磨床的瑞士美盖勒公司的产品核心部件全部自己制造,工艺、装备和装配检验规程30年不变;员工组成也很稳定,基本在40岁以上。这保证了质量的长期稳定。该公司员工100多人,年产6000多万欧元。
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世界四大机床展会
中国国际机床展览会(CIMT):由中国机床工具工业协会主办。从1989年起每两年(逢单年)一次。CIMT的展会规模一直居中国各类国际专业工业展览会之首,已成为国际先进制造技术交流与贸易的重要场所,成为我国机械制造技术进步和工业发展的推动力量。CIMT展会是当今国际机床名展中商贸活动最为活跃的展会,是拥有丰富内涵的高品位展会。
中国国际机床展览会(CIMT)是一个在中国本土创办的完全由国人自主举办的国际性机床名展。随着我国改革开放的深化,国民经济的快速发展以及市场经济体系的完善,在中国机床工具工业协会20年来的精心培育和合作伙伴及业界同仁的共同努力下,CIMT展览会不断得到发展壮大,已经成为举世公认的4大着名的国际机床展览会之一(EMO、IMTS、CIMT、JIMTOF),成为展示中国和世界先进制造技术和机床工具产品的盛会,成为推动中外技术交流和我国机床工业技术进步的重要平台。
2013第十三届中国国际机床展览会将于4月22日至4月27日在北京中国国际展览中心举行,届时国际机床龙头企业将再次汇聚一堂,共襄此次盛会。
美国芝加哥国际制造技术展览会(IMTS):于第二次世界大战前(约1942年)举办了第一届美国芝加哥国际制造技术展,至2012年已举办了34届(逢双年举办)。
欧洲国际机床展览会(EMO):1950年欧洲12个国家的机床协会联合组建了欧洲机床工业合作委员会(CECIMO)。从1951年起举办欧洲国际机床展(EMO)。自1957年展会向世界开放。EMO每隔两年(逢单年)在法国巴黎、德国汉诺威、意大利米兰三个城市轮流举办。该委员会作出严格规定,在举办欧洲国际机床展年内,任何欧洲国家不允许再举办类似的国际性机床展览会,各国必须严格遵守这一规定。
日本国际机床展览会(JIMTOF):1962年举办了第一届JIMTOF,以后每两年(逢双年),轮流在东京、大阪举办。