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数控机床/铣床 |
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中国数控机床的跨越式发展 |
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| http://cn.newmaker.com
3/24/2005 9:25:00 AM
佳工机电网
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数控机床是电子信息技术与传统机床技术相融合的机电一体化产品，其中“五轴联动数控”是数控技术中难度最大、应用范围最广的技术。它集计算机控制、高性能伺服驱动和精密加工技术于一体，应用于复杂曲面的高效、精密、自动化加工。五轴联动数控机床是发电、船舶、航天航空、模具、高精密仪器等民用工业和军工部门迫切需要的关键加工设备。国际上把五轴联动数控技术作为一个国家工业化水平的标志。
我国数控机床产业起步阶段
工业发达国家数控机床的发展大体上经历了缓慢、快速和深入发展三个阶段，目前已达较高水平，其机床产值数控化率至少超过50%，产量数控化率至少超过20%。内中金切机床数控化率更高，比如号称“数控王国”的日本，“二战”后日本为加速经济复苏与起飞，制定了《机械工业振兴法》并坚持实行多年。该法对机床业的发展做出了详细、全面的规划，在日本机床业的振兴过程中发挥了关键作用。2000年金切机床产值数控化率为88.5%、产量数控化率为59.4%。而美国政府非常重视机床工业，特别讲究“效率”和“创新”，注重基础科研。因而在机床技术上不断创新，如1952年研制出世界第一台数控机床。上世纪80年代，为保护当时在世界上并不先进的美国本国数控机床业，迫使日、德、西班牙等国就数控机床对美出口签订“自动限制协议”。而在上世纪50年代末的中国，第一台数控机床是诞生在与新中国差不多一起成长的老国企北京第一机床厂。但由於技术、市场等多方面的原因，我国数控机床产业是从“六五”起步，发展比较缓慢，到“七五”引进技术、合作生产，继而“八五”又消化吸收并实现了自主版权的开发。
“九五”让数控产业化成为可能
数控系统装置是数控机床的神经中枢，是曾长期阻碍中国数控领域发展的关键环节。就世界范围来说，经过多年市场激烈竞争，已形成由日本发那科公司独占世界市场50%、德国西门子公司占据25%的垄断局面。我国从上世纪90年代末开始，掌握了基于通用32位工业控制机开放式体系结构，一举站在同一起跑线上。
在数控系统方面，首先解决了结构性的初步转换。据介绍，“八五”末期，我国没有明确技术发展的主框架，即采用专用集成电路，还是以PC为基础的平台结构。“九五”期间，国家有关部门明确发展以PC为平台的数控系统，通过“九五”的攻关，现在框架上已初步完成。其次，提高了数控系统的可靠性指标，MTBF由5000小时达到20000小时，这一指标使国产数控系统达到国际先进水平，基本解决了国内用户生产企业的高标准要求。同时，解决了多坐标联动的技术难题。从过去的三坐标联动达到了最多可达八坐标联动，打破了国外对我国的技术“限制”。同时，我国国产数控系统已具备批量生产能力，市场品牌也在逐步树立。目前，批量投入市场的国产数控系统，具有性能价格比优势，正在改变国际强手在中国市场上奇货可居的垄断局面；经济型数控系统先于外商进入市场成为一类主导产品；与之匹配的数字交流伺服电机及主轴电机已有自主版权的商品问世。
在数控机床方面，首先解决了可靠性指标的认定方法问题。“八五”末期我国数控机床的MTBF只有200小时，经过这几年的努力，现在已达到400小时，增长幅度达100％。
第二，加工中心主轴转速由每分钟4000转达到10000转，解决了由于这一关键技术指标低，造成大量国外数控机床进口的问题。目前，这一技术的关键产品也已小批量生产，如内装式电主轴等。第三，坐标进给速度由“八五”末期的每分钟15米增加到40米，达到了国际水平。第四，加工中心换刀速度由“八五”末期5～8秒减少到1.5～3秒，也接近了世界先进水平。
1990年数控成形机床产量仅26台。进入“九五”后，由于国产机电产品普遍升级换代，加上高起点外商投资企业的大量兴办，带动了数控机床的普及应用。
1998~2001年数控机床净进口额的变化，可以从另一个侧面反映这3年中国数控机床消费额的快速增长势头。这3年中，数控机床进口额的年均增幅达22.4%，数控机床出口额则没有增长。2001年中国数控机床进口额为14.112亿美元，而数控机床出口额仅为0.443亿美元。
我国数控机床已由成长期进入快速发展期
近年来我国机床行业不断承担为国家重点工程和国防建设提供高水平数控设备的任务。如国产五轴联动加工中心、五轴龙门铣床、五轴落地铣镗床的开发应用，为我国第一条磁悬浮列车轨道横梁加工用的铣镗床加工中心，用于三峡发电机组的16米数控立车，用于“神舟五号”载人飞船加工太阳能接收板的精密龙门钻镗床和用于燃烧室零件加工的特殊铣床，用于核电站锅炉制造的专用立式车床等。
中国机床工具协会名誉理事长梁训瑄用一件小事诠释了我国数控机床的进步。五轴联动数控机床是数控机床技术制高点标志之一，2001年第七届国际机床展览会召开时，中国展出5种此类商品，之后陆续供应市场投入生产使用，而德国某企业因此类产品进入中国需经其政府审查，未能如愿出展，坐失良机。在次年4月的第八届展会上，中国推出了3种用于航空、航天、造船、冶矿等工业的重型龙门移动式数控五轴联动镗铣床。
我国的数控机床无论从产品种类、技术水平、质量和产量上都取得了很大的发展，在一些关键技术方面也取得了重大突破。据统计，目前我国可供市场的数控机床有1500种，几乎覆盖了整个金属切削机床的品种类别和主要的锻压机械，领域之广，可与日本、德国、美国并驾齐驱；金属切削机床的产值数控化率从1996年的23.11%增加到2003年的33%，数控金切机床产值比上年增长56.4%；2003年国产数控金切机床产量已达36813台，比上一年增长110%。这标志着中国数控机床已进入快速发展时期。
数控机床功能部件产业化加速
从国内外机床行业发展看，主机市场的强劲需求，为配套功能部件提供了广阔的发展空间。
我国加入世贸组织后，机床工具市场进一步国际化，竞争更加激烈。市场要求机床工具行业能够提供优质高效的产品，具有合理的性能价格比，而且交货期短。为此，数控机床的生产周期会越来越短，而产品变化越来越频繁。
有专家预言，今后5～10年机床工业将更多瞄准购买零部件来组装机床，投入市场。机床行业要优质快速生产数控机床，以满足市场的需求，为数控机床配套的功能部件必须优先快速发展。
目前，我国的功能部件生产发展缓慢，品种少，产业化程度低，不能满足市场要求，不得不依赖进口。功能部件成为今天发展国产数控机床的瓶颈。由于功能部件进口价格昂贵，造成数控机床整机价格不断上升，我国生产的数控机床几乎失去了竞争优势。
国家发改委工业司处长程竹生表示，国家发改委将利用国债资金，支持数控机床功能部件的产业化。
于成廷分析，为什么要把数控机床列入重点，因为它是属于高新技术产业。而功能部件是高新技术产业里面的单元技术载体，正是这些高技术单元，才使数控机床整机性能有高水平，因此对功能部件的发展不能忽视；功能部件是多品牌产业。就滚珠丝杠来说，螺距、直径、长短的变量可以分出很多种品牌和规格。刀库和机械手也是多品牌和多规格的。这里要强调模块化，模块化是指它的技术、它的工艺、它的制造方法，甚至它的生产方式，强调共性的地方，因此它又是专业化、大批量生产；功能部件产业是高效率产业。生产周期一定要严格控制，最大限度地缩短生产周期。要把高效率和生产周期紧密结合起来，按照国际上的水平来制定供货期。
最后，有关专家对我国机床今年的形势做出预测：2004年，我国机床工具行业将保持较快速度的发展，由于2003年增幅基数较高，2004年将有所回落，估计增长速度约为15%～20%；机床工具行业工业总产值和产品销售收入将双双突破1000亿大关。数控机床的核心技术数控系统，我国90%要从国外进口。在我国机床工具行业“十五”规划中，到2005年，我国数控机床产量将达到2.5万至3万台，同时高中档比例将由目前的20%上升到40%左右。
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