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                世界數控技術和機床裝備產業發展趨勢淺談

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                數控技術及裝備是發展新興高新技術產業和尖端工業的使能技術和最基本的裝備。2006年中國繼續保持了機床消費世界第一、進口第一、生產第三和出口第八的地位。瑞士機床出口額占產值之比高達89%、德國73%、意大利60%、日本51%、美國50%、韓國40%。 

                  數控技術及裝備是發展新興高新技術產業和尖端工業的使能技術和最基本的裝備。世界各國信息產業、生物產業、航空、航天等國防工業廣泛采用數控技術,以提高制造能力和水平,提高對市場的適應能力和競爭能力。工業發達國家還將數控技術及數控裝備列為國家的戰略物資,不僅大力發展自己的數控技術及其產業,而且在"高精尖"數控關鍵技術和裝備方面對我國實行封鎖和限制政策。因此大力發展以數控技術為核心的先進制造技術已成為世界各發達國家加速經濟發展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。 

                  數控技術是用數字信息對機械運動和工作過程進行控制的技術,數控裝備是以數控技術為代表的新技術對傳統制造產業和新興制造業的滲透形成的機電一體化產品,即所謂的數字化裝備,如數控機床等。其技術涉及多個領域:(1)機械制造技術;(2)信息處理、加工、傳輸技術;(3)自動控制技術;(4)伺服驅動技術;(5)傳感器技術;(6)軟件技術等。 

                  一.數控技術及裝備的發展趨勢

                  數控技術的應用不但給傳統制造業帶來了革命性的變化,使制造業成為工業化的象征,而且隨著數控技術的不斷發展和應用領域的擴大,對國計民生的一些重要行業國防、汽車等的發展起著越來越重要的作用,這些行業裝備數字化已是現代發展的大趨勢,如:橋式三、五坐標高速數控龍門銑床、龍門移動式五座標AC擺角數控龍門銑床、龍門移動式三座標數控龍門銑床等。 

                  1.高速化發展新趨勢 

                  目前高速加工中心進給速度最高可達80m/min,空運行速度可達100m/min左右。目前世界上許多汽車廠,包括我國的上海通用汽車公司,已經采用以高速加工中心組成的生產線部分替代組合機床。美國CINCINNATI公司的HyperMach機床進給速度最大達60m/min,快速為 100m/min,加速度達2g,主軸轉速已達60000r/min。加工一薄壁飛機零件,只用30min,而同樣的零件在一般高速銑床加工需3小時,在普通銑床加工需8小時。 

                  由于機構各組件分工的專業化,在專業主軸廠的開發下,主軸高速化日益普及。過去只用于汽車工業高速化的機種(每分鐘1.5萬轉以上的機種),現在已成為必備的機械產品要件。 

                  2、精密化加工發展新趨勢: 

                  由于各組件加工的精密化,微米的誤差已不是問題。以電腦輔助生產(CAM)系統的發展帶動數控控制器的功能越來越多。 

                  在加工精度方面,近10年來,普通級數控機床的加工精度已由10μm提高到5μm,精密級加工中心則從3~5μm,提高到1~1.5μm,并且超精密加工精度已開始進入納米級(0.01μm)。 

                  3、高效能發展新趨勢 

                  對機床高速及精密化要求的提高導致了對加工工件制造速度的要求提高。同時,由于產品競爭激烈,產品生命周期快速縮短,模具的快速加工已成為縮短產品開發時間必須具備的條件。對制造速度的要求致使加工模具的機床朝著高效能專業化機種發展。 

                  4.開放化發展新趨勢 

                  數控機床已逐漸發展成為系統化產品,F在可以用一臺電腦控制一條生產線的作業,不但可縮短產品的開發時間,還可以提高產品的加工精度和產品質量。如前所述,開放式數控系統有更好的通用性、柔性、適應性、擴展性。美國、歐共體和日本等國紛紛實施戰略發展計劃,并進行開放式體系結構數控系統規范 (OMAC、OSACA、OSEC)的研究和制定,世界3個最大的經濟體在短期內進行了幾乎相同的科學計劃和技術規范的制定,預示了數控技術的一個新的變革時期的來臨。我國在2000年也開始進行中國的ONC數控系統的規范框架的研究和制定。 

                  5.復合化發展新趨勢 

                  產品外觀曲線的復雜化致使模具加工技術必須不斷升級,機床五軸加工、六軸加工已日益普及,機床加工的復合化已是不可避免的發展趨勢。新日本工機的5面加工機床采用復合主軸頭,可實現4個垂直平面的加工和任意角度的加工,使得5面加工和5軸加工可在同一臺機床上實現,還可實現傾斜面和倒錐孔的加工。德國 DMG公司展出DMUVoution系列加工中心,可在一次裝夾下5面加工和5軸聯動加工,可由CNC系統控制或CAD/CAM直接或間接控制。 
                   
                   
                    二.世界數控機床產業市場及消費需求 

                  1.市場需求發展和格局變化 

                  世界裝備制造業市場正在向全面信息化的方向邁進,技術發展主要表現為柔性制造系統、計算機集成制造系統的開發與應用,并向制造智能化方向發展。 
                技術發展特征表現為技術的融合化;產品的發展特征表現為高附加值化、智能化和系統化;系統管理的發展特征表現為集成化(包括系統集成、軟件集成、技術集成和接口集成)和網絡化。 

                  市場格局表現為集群化發展趨勢,即同種產業或相關產業的企業有機地集聚在一起,通過不斷創新而贏得競爭優勢。在產業集群化中,具有特色的中小企業發揮著重要作用,地理集中的企業、有關機構(大學、商會等)在特定領域內既競爭又合作。以裝備制造業為例:英國共有154個集群,分布在18個地區,覆蓋了很寬的部門和技術范圍。英國北部的集群傾向于汽車、金屬加工等制造業。美國的明尼阿波利斯的醫學設備業群,德國的索林根的刀具業群、斯圖加特的機床業群、韋熱拉的光學儀器群等,都是世界上較為典型的產業集群。 

                  2.世界機床業的生產消費和貿易 

                  -- 機床生產 

                  2006年世界機床產值為592.5億美元,同比增加10.4%,比2005年增加近56億美元,具體數據見表1。世界機床生產前五名依次是:日本  135.2億美元、德國107.8億美元、中國70.6億美元、意大利54.5億美元和韓國41.4億美元。前五名中有三個在亞洲,兩個在歐洲。 

                  數據來源:中國機床工具工業協會、中國臺灣區機器工業同業公會(TAMI) 

                  -- 機床消費 

                  從2003年開始,中國就成了全球最大的機床消費國,也是世界上最大的數控機床進口國。2005年中國機床消費107.8億美元,占世界金屬加工機床生產總額的20%,而2006年中國機床消費131.1億美元,占世界機床生產總額的22%,增加兩個百分點。世界機床消費前八名依次是中國、日本、美國、德國、韓國、意大利、中國臺灣和法國,前八名消費值之和占世界機床生產的四分之三。前三位是中國、日本、美國,三個國家的機床消費之和快接近世界機床產值的一半。 

                  2006年中國繼續保持了機床消費世界第一、進口第一、生產第三和出口第八的地位。 

                  -- 機床貿易 

                  2006年世界機床出口總額為337.3億美元,約占世界機床產值的57%。這說明世界機床生產的一半以上是出口的,留給自己用的僅四成。我國的近鄰韓國2002年機床出口只有4.15億美元,2006年達到16.5億美元,四年增加了三倍。 

                  出口/產值之比體現了企業的制造能力,對行業的貢獻率。雖然我國機床出口額占產值之比已從2002年的12%提高到2006年的17%,但對比世界機床生產強國還是有很大差距。瑞士機床出口額占產值之比高達89%、德國73%、意大利60%、日本51%、美國50%、韓國40%。 

                  三.中國數控機床產業正在崛起 

                  我國機床行業正處于高速發展時期,行業總產值和銷售收入連續6年保持20%以上的增長,數控機床消費連續5年位居世界第一。強勁的市場需求帶來了發展機遇,"十一五"期間將是數控機床大發展的時期,國家高度重視和支持發展國產數控機床,制定了數控機床發展規劃,出臺了相應的扶持政策,到2010年國產數控機床占國內市場比重達50%。 

                  近年來,國內機床企業發展迅速。大連機床行業實現整合,成立了大連機床集團并且兼并了英格索爾生產系統公司、西門賣(控股70%)等國外企業,銷售額位居世界機床行業第八。沈陽機床行業通過改制整合,2006年銷售收入快速增長,市場占有率明顯提高。北京第一機床廠并購了德國科寶公司,技術水平大幅提升。 

                  總之國內數控機床制造商正在拼搏奮起,堅持自主創新精神,實行市場化運行機制,潛心研究、持續改進,我們深信,中國企業完全有能力制造出滿足市場需求的高質量標準的數控機床及柔性制造系統。

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