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数控机床的国产化之路,究竟还有多远?

2022-08-17 13:56:07

目前我国虽然在产量上与机床消费量上遥遥领先,但在高端数控机床上仍有一部分关键技术需从国外引进。进口的数控机床、零部件和系统主要来自:美国、德国、日本和中国台湾。

①美国数控机床:美国的高效自动化机床、自动生产线、NC机床、FMS等机床技术及工业生产上仍处于世界领先地位。广泛应用于汽车、建筑、医疗设备和航空工业等领域。

②德国数控机床:德国机床优势首先在于其质量优良、性能良好,尤其是大型、重型、精密数控机床。其次,德国数控机床配套件中的机、电、液、气、光、刀具、测量、数控系统、各种功能部件,在质量、性能上均居世界前列。

③日本数控机床:日本在机床元部件配套上学习德国,在质量治理及数控机床技术上学习美国,并将两国经验结合,形成了自己的发展特色。并鼓励拥有自己独特技术优势的数控机床和自动化设备生产厂家发展自己的专利技术。

④中国台湾机床:中国台湾地区的机床产业属于装配型。除了主轴等精密部件,机床生产厂家基本不对其他的机械与配件进行加工。

随着中国将工业互联网纳入“新基建”的版图;美国、欧洲、日本则将“逆国际化”提上日程;因此,提升国产数控机床的性能,是提升国产设备地位的关键。近几年,为了促进数控机床行业发展,国家出台了一系列政策。

2019年1月,“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项召开2019年第一次重点工作推进会中,确认了关于推动数控机床发展的16个课题。发展高档数控机床与基础制造装备成为中国制造业的重要课题。

 

未来国产数控机床的发展方向
中国的数控机床面临以下问题:首先,稳定性、可靠性差;其次,数控系统基本都需要从国外进口;再其次,其他关键配套受到技术限制,制作工艺、检测等环节均处于落后水平。中国数控机床要改变被国外厂商碾压的局面,需要从以下方向着手:

①产品、产线向智能制造方向发展

疫情期间,工业互联网、人工智能、5G等一批“新基建”项目落地,自动化、数字化和智能化成为中国的生产制造的主旋律。因此,具有感知、优化、自适应、自调节等功能的产品和制造系统,是实现中国制造信息化的关键。

对于数控机床而言,推行智能制造,要发展智能化生产模式,即在产品中融入信息技术和其他高新技术。要发展工业自动控制技术和产品,首先需要在数控机床中加入传感元件、自动化仪表、可编程序控制器(PLC)、分散型控制系统(DCS)、现场控制系统(FCS)、现场总线、数控系统等零部件;其次,应用网络技术实现远程监控、检测、诊断;最后企业管理实现数字化、网络化,建设数字企业。

②改善切削的进给速度与运动轨迹的精度

精度是指被加工零件能达到的加工精度。高精度、高速切削、强力切削的数控机床对机床铸件的刚度与减震性提出了更高的要求:航天航空、核工业、兵器、发电设备所需各种、特种性能的合金材料。所以要求生产设备具有足够的抗变形能力,即使在高速、强力切削下仍能保持高精度。

机床部件运动轨迹的精度与切削和进给速度的提高是上述目标的基本保证。精度提升,实现复合磨削具有合并加工工序、减少装夹次数,可以有效缩短加工时间;提高加工效率。

③系统向柔性化和集成化发展

数控机床的柔性自动化生产,有助于制造业企业快速了解市场的需求,对产品迅速更新。打造柔性生产线需要在注重应用性和经济性方向发展的同时,以提高系统的可靠性、实用性为前提,以易于联网和集成为目标;注重加强单元技术的开拓、完善;CNC单机向高精度、高速度和高柔性方向发展;数控机床及其构成柔性制造系统能方便地与CAD、CAM、CAPP、MTS联结,向信息集成方向发展;网络系统向开放、集成和智能化方向发展。

最终形成数控机床从点(加工中心、数控单机和数控复合加工机床)、线(FTL、FMC、FML、FMS)向面(工段车间独立制造岛、FA)、体(CIMS、分布式网络集成制造系统)的柔性自动化发展。

 

中端市场有望成为国产数控机床发力点,高端市场已打破垄断。

中国数控机床的发展起步较晚,中国机床市场面临低端内战、中端争夺、高端失守的局面。高档数控机床方面,国内供给能力严重不足,市场长期被欧日企业垄断,进口依赖度超过90%。

在中端市场,主要竞争对手是中国台湾企业,国产化趋势不断扩大,仍有潜力可挖,随着国产中档系统技术正趋向成熟,目前中端开始陷入降价竞争。

在高端市场,近年来随着国内工业技术不断提高,由江苏多棱公司建立起来中国首个五轴联动机床加工中心之后,该中心建成具有里程碑性的意义,此后北京第一机床厂,济南第二机床厂等相继硏究岀5轴联动数控机床,高端数控机床市场也不再全掌握在欧美国家的手中。2017年夏天,由格力集团打造的GA-F500五轴联动机床正式亮相,主轴转速每分钟高达1.2万转,精度误差控制在0.005毫米内。而由大连科德生产的五轴数控机床更是向传统机床强国德国出口。数控机床行业在我国取得长足的发展,相信不久,我国将打破欧美技术垄断,成为制造高端数控机床的强国。

资料来源:求思智库、全球博弈

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