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加工中心/FMS |
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我国急需提高加工中心国际竞争力 |
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| http://cn.newmaker.com
9/19/2006 1:29:00 PM
佳工机电网
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加工中心是数控机床各类产品中发展最快、所占比重最大的一类产品，也是制造业应用最广的一类设备。一些主要经济发达国家都把发展加工中心作为发展数控机床的首要任务，它的发展直接关系到国家经济建设和国防安全。
一、基本情况
我国加工中心市场与我国经济发展水平，制造业的水平和企业国际竞争力的提高密切相关。从八十年代前后开始，北京机床研究所等单位研究开发了立式加工中心，并形成了商品。九十年代初，我国企业通过引进技术，消化吸收如北京机床所引进美国TK公司立式加工中心技术、北京机电研究院引进美国辛辛那提公司马刀立式加工中心技术等等和自行开发，基本掌握了加工中心的设计和制造技术，为加工中心生产和应用打下了基础。到九十年代末，国内的加工中心生产数量仍然较少，每年合计仅300台左右。2000年前后，一批海外大的机床跨国集团公司看好中国市场，开始在中国建立生产数控机床和加工中心独资和合资企业，实现了本地制造和本地销售。目前形成规模的有台湾杭州友佳机床有限公司、宁夏小巨人机床有限公司、大连忆达日平机床有限公司、北一大隈机床有限公司、德马吉上海机床有限公司等。
步入21世纪，随着我国综合经济实力的快速提高，加工中心市场进入了快速发展期。汽车及其零部件、通用机械、航空航天、模具等等各行业对加工中心需求的大幅度上升，国产加工中心择优选择国内外数控系统、功能部件等配套件，加快产业化生产步伐，质量、可靠性大幅度提高，据一样性价比优势，逐步得到了国内用户的肯定和认可。与此同时，企业加强了产品开发研究、资金投入和研发力量，一批国内急需，长期依赖进口的高档数控加工中心，如高速加工中心、五轴加工中心等取得了突破，有的已与国外产品一样，进入批生产现场。国内加工中心不如了快速发展期。
1996年按机床工具行业统计资料国产加工中心与进口的加工中心的台数比，仅为百分之几，到2005年逐步增长到39.4%。2005年与2000年相比，进口的加工中心数量增加4.8倍，而国产加工中心生产增加8.2倍。尤其是最近三年国产加工中心增长迅猛，表明国产加工中心的开发制造技术逐步成熟，特别是立式加工中心得到使用单位广泛认可。也可以看出，“十五”后三年，我国对加工中心需求的高速增长。2005年估计全国加工中心需求量已达到15000台左右，约是2000年的6倍。
2005年我国各类加工中心消费情况和所占比重见表3。国产加工中心的市场占有率，按台数约31%，按金额约22.3%；其中立式加工中心市场占有率，按台数约30%，按金额约22.6%；卧式加工中心市场占有率，按台数约32%，按金额约15.4%；龙门加工中心市场占有率，按台数约50.8%，按金额约42.8%；其他加工中心市场占有率，按台数约28.6%，按金额约11.4%。
我国生产加工中心的主要企业有20余家(不包括合资和独资企业)，企业生产规模都不大，年产100～300台企业约占35%，年产100台以下约占60%，近45%的企业年产在30台以下，年产400台以上的企业仅2家，最大的生产企业月产仅50余台。
二、国产加工中心现状
我国生产的加工中心可以分为四类，即立式加工中心、卧式加工中心、龙门加工中心和其他加工中心。
立式加工中心生产量最大，占全部加工中心生产量的3/4。其中，工作台宽度小于600mm的占立式加工中心生产量的70%左右，工作台宽度在大于600mm小于1000mm和工作台宽度大于1000mm的各占立式加工中心生产量的15%左右。
国产的立式加工中心大部分采用C型结构，X/Y行程由工作台移动实现，属于量大面广的一类产品。这类立式加工中心，已形成一定的生产批量，与国外同类产品相比，有一定性价比优势，在质量的稳定性、可靠性和交货期上还有差距。高速立式加工中心，国产的大部分是在现有的立式加工中心基础上增添高速电主轴，与国外相比差距明显。国外高速立式加工中心广泛采用了门式结构和动拄式结构，即工作台或仅作Y轴移动或固定不动。这种结构机床动刚性较好，比较适合于高速加工。精密立式加工中心，国产的基本没有。2005年，北京机床所精密机电有限公司开发成功了μ系列精密加工中心，并在CIMT2005展出，机床具有主轴温度补偿和X、Y平面上精度补偿系统技术，填补我国精密加工中心的空白。五轴立式加工中心，国产的也有几种产品，在处于开发市场阶段，目前基本上由国外产品垄断。
卧式加工中心其生产量约占全部加工中心生产量的11%。其中，工作台宽度小于600mm占卧式加工中心生产量30%以上，工作台宽度大于600mm小于1000mm的占40%，工作台宽度大于1000mm的占30%以下。国产的卧式加工中心基本上是一般精度的，没有温度补偿和精度补偿系统，在技术水平上与国外有较大差距。目前我国需求的精密卧式加工中心和高速卧式加工中心大多依赖进口。合资企业生产的卧式加工中心有：北一大隈、沈阳BW、大连忆达日平、大连华凯等机床有限公司，技术水平较高、产品性能较好，有的已达到国际先进水平，在国内有较大竞争力。
龙门加工中心其生产量约占全部加工中心生产量的7～8%，。八十年代、九十年代我国引进了国际上著名的德国瓦德里希-科堡机床公司和法国弗雷斯特-里内机床公司制造大型数控龙门铣床德技术，并形成了产品，向冶金机械、发电设备、通用机械行业和航空航天提供了生产设备。通过自行开发，我国也掌握了中小型龙门加工中心生产技术，生产的机床已提供给各行业使用。国产龙门加工中心，与国外同类产品相比，具有较优的性价比，其售价不到国外的50%。飞机制造业、模具制造业和其他制造业复杂曲面零部件加工都需要的五轴龙门加工中心，近几年，不少企业开发了各种形势和规格的新产品，有工作台移动式的、龙门移动式的和横梁移动式的，有的产品已打入飞机制造业和通用机械制造业，在现场进行生产。目前的关键是要进一步积极开拓市场。
其他加工中心主要指床身式加工中心，其生产量约占全部加工中心生产量的6～7%。
三、我国加工中心与国外的差距
目前，国外加工中心技术发展的总趋势是高速、精密和多功能(多轴和复合加工)。发展针对难加工材料的重切削产品和针对复杂形状加工的智能多轴控制NC装置和综合多轴控制CAM系统。
高速化主要是提高主轴的回转速度和快速行程速度。国外高速加工中心的主轴转速一般在12000～15000r/min，快速行程为40～60m/min。空气静压轴承和磁浮轴承的高速主轴开始商品化，主轴转速可以达到50000～70000r/min，甚至可以达到100000r/min。采用直线电机驱动和高速滚珠丝杠的加工中心品种增加。高速滚珠丝杠驱动的，进给加速度可达1.5～2g快速行程达90m/min。为防止高速化产生的热变形，降低机床精度，积极开发了精度补偿系统和冷却装置。
精密化目前，国外精密加工中心采取了一系列补偿和稳定精度的措施，定位精度已可以控制在0.006mm以内，有的已接近坐标镗床的加工精度。伴随着信息产业的电子零件、半导体模具以及精密机械零件的需求增加，对小型件加工精度提出了更高的要求，有的甚至要求精度在1μm以下。
多功能化主要是为适应多品种小批量和变品种变批量上产的需要，减少零件装卡次数，提高加工精度和效率，缩短零件制造周期。多轴加工，即五轴联动加工，在航空大型零件加工和大型模具加工中使用较广，也是为适应于复杂曲面零件的加工和科研新品零件加工的需求。复合加工，即将多工序和多种加工集中在一台机床上。国外最近发展的有铣车复合加工中心、棒料加工中心、棒料铣车加工中心、双主轴加工中心等等。
国产加工中心在中高档品种的技术水平上，与国外差距较大，特别是高速、精密和多轴加工中心。
航空业飞机体零件加工的五轴加工中心当前，基本依赖于国外进口，特别是其急需的主轴A、B轴摆动的五轴立式加工中心和龙门加工中心，国内尚处于空白，用于飞机机身和发动机难加工材料零件的大功率、大扭矩加工中心还有待于开发。发动机涡轮叶片和叶轮加工用的五轴立式加工中心也有待完善，发动机机匣加工用的精密加工中心和坐标镗铣加工中心国内尚没有产品。
汽车发动机制造用的高速加工中心国内虽有几家企业能够生产，但是合资企业的发动机生产用的大多采用国外的进口品牌。
电子产品用的中小型精密加工中心和适用范围较广的主轴立、卧转换的精密镗铣加工中心也急需研发。
国产加工中心除在技术和品种尚存在差距外，在制造技术尚也存在较大的差距。美国哈斯公司是量大面广的普及型立式加工中心产业化的典型代表，1997年哈斯公司迁到加利福尼亚Oxnard新厂，厂房面积总计39020)O，其中机加工厂房15420)O，装配厂房面积23000)O，设计能力是月产机床600台。2000年10月份月产机床达到608台的新水平。其产品主要是立式加工中心，数控车床每年仅生产800台左右。哈斯公司生产方式是很先进的，按零件种类分类在不同生产区内用柔性制造系统、柔性单元、数控机床对零件进行加工，设备投资费用较大，约5000万美元。机加工厂房共有数控机床130余台。日本的主要机床企业，如马扎克、大隈、森精机等都采用类似哈斯的生产模式。
辛辛那提英国机床公司主要产品也是以立式加工中心为主，年产机床约1500台，是另一种生产模式，厂房内机械加工设备基本尚是数控机床，有数控金切机床近50台，按零件种类分类在不同生产区内进行加工，只有一条有二台500×500mm卧式加工中心和24个托盘组成的柔性生产线，用来加工杂件和一台10个托盘1000×1000mm卧式加工中心的生产单元，用来加工主轴体。设备投资费用相对较低。
四、提高国产加工中心国际竞争力的几点意见
目前，国产加工中心的市场占有率很低，提高国产加工中心的市场占有率，提高国产加工中心国际市场的综合竞争力，是我国机床制造业的重要课题。为此：
1、要加速加工中心生产产业化步伐。
加速加工中心产业化步伐是缩短国产加工中心与国外差距的重要措施之一，也是提高国产加工中心国际竞争力的重要举措。目前，当务之急是要加大设备投资力度，引进国外生产数控机床的一流制造技术和一流企业管理技术，靠设备和管理来提高加工中心的产量、质量和缩短产品交货期。在资金条件有困难的企业，可通过规划、分步实施，逐步用数控机床来替代普通机床，实现机床零件加工的数控化，保证加工零件的一致性。通过几年的努力，在国内形成一批年产500台以上加工中心的企业，国产的加工中心竞争力将大幅度提高，市场占有率也将发生根本的变化。
2、要增强自主创新能力，加速国内急需的新产品开发。企业要增加科研开发资金投入，设立研发中心，引进科技人才，加速新产品研发。还要积极与院校和科研单位联合，攻克数控机床共性的核心技术，如加工中心的温度补偿和定位精度技术等。当前，国内急需开发的产品，如精密卧式加工中心、高速精密卧式加工中心、主轴立、卧转换精密镗铣加工中心；主轴A、B轴摆动的中、大型五轴立式加工中心和五轴龙门加工中心；五轴精密立式加工中心等等，需要组织力量，积极开发。其中特别是市场需求较广的精密卧式加工中心，要联合院校，组织开展科研攻关，加速开发，形成商品，达到国外同类产品水平。
3、建议政府建立高档数控机床新产品开发和使用基金，鼓励和提高企业开发新产品和使用单位现场应用的积极性。产需协力和产学研结合，通过科研攻关、开发、应用和改进，使国内高档数控机床早日成熟、定型，投入批量生产，挡住进口。
4、立式加工中心的产业化是当务之急，必须加快实施。在各类加工中心上，立式加工中心，特别是量大面广的3～4轴控制的普及型立式加工中心，是当前市场国内外产品的竞争焦点。我国产品与国外同类产品相比，水平相当，国产品牌要在市场竞争中取胜，关键是在于性价比、质量稳定性、交货期和综合服务。
5、中小型定梁龙门加工中心也要加速产业化步伐，提高质量，降低售价，提高竞争力，抢占市场。
相信通过上述的措施和努力，到“十一五”末，我国加工中心的竞争力将大幅度提高，将根本改变目前国外加工中心控制国内市场的局面。
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