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中国重型数控机床发展现状

2008年04月10日 08:41中国机床商务网点击:3540

   重型数控机床主要用于大型、特大型零件的加工,是国防军工、航空、航天、船舶、能源、交通、冶金、机械等国家重点企业的当家把关装备。

  一、中国重型数控机床的发展现状

  自2000年以来我国机床行业已连续7年以20%以上的增速发展,2006年我国机床总产值为70.6亿美元,同比增长27%;进口72.4亿美元,同比增长11.5%;消费131.1亿美元,同比增长22%。2007年机床工具行业的产值再创新高同比增幅达36.9%,数控机床产量将超过11万台,同比增幅达33%。2007年中国将继续保持机床生产世界第三、进口世界第一、消费世界第一的地位,中国已成为世界机床产业的发动机。
  我国重型机床行业的8家重点企业,2006年实现工业总产值47.3亿元,同比增长36.2%,增长幅度高于全行业27%的平均水平。从2000年以来,国内重型机床制造厂家通过不断的技术创新,提升自主知识产权的水平,开发高档类新产品的速度明显加快,市场满足度越来越高。如齐二机床可提供镗轴直径∮130~260毫米多种规格,包括方滑枕移动及主轴箱移动结构,刨台式、对置式、车铣镗复合型以及可实现3~5轴联动和加工中心型产品,打破了国外对我国的技术封锁,为国防建设、国家重点工程的急需提供了大量的关键重大装备,2007年产成重型落地铣镗床153台,其中重型数控落地铣镗床达94台,产量已居世界第一。
  我国数控机床经历了多年的发展,取得了一定的成就,低档经济型数控机床基本实现自给,但中高档数控机床市场占有率不高,高档重型数控机床大部分仍然依靠进口。多年来我国国产机床市场占有率一直不足50%,2006年进口机床的市场占有率仍达55.18%,而数控机床高达70%,特别是高档数控机床高达约90%,这也说明我国机床产业在与国外同行的竞争中仍处于劣势,机床产业的发展步伐滞后于我国国民经济总体的发展步伐。重型数控机床产品与发达国家著名企业相比仍存在一定差距,产品水平的差距主要体现在:
  ·主轴转速,国外先进水平已发展到最高达3000~4000r/min,而国内主要徘徊在800~1500r/min。
  ·快速进给,国外先进水平达20000~30000mm/min,而国内主要在6000~10000mm/min。
  ·精度,国外先进水平定位精度0.015/1000mm,重复定位精度0.003~0.007mm;国内产品水平,定位精度0.025/1000mm,重复定位精度0.01~0.015mm。
  ·机床的可靠性、精度的稳定性、复合多功能、柔化性、智能化方面不如国外厂家,外观质量也有明显的差距。
  2、造成差距的原因分析
  第一,技术创新开发能力薄弱,高级设计开发人才严重缺乏。自八十年代初至今二十余年来,由国家支持多家主机骨干厂(包括齐二机床),采取引进技术、合作生产,以市场换技术方式对我国机床产品技术水平的提高取得了一定的效果,但由于产品理论支撑不够,基础实验条件缺乏,高级科技人才匮乏,新产品研发仍然主要依靠经验及模仿等手段,尖端核心技术绝大部分还控制在“老外”手里,特别是中高档产品差距依然明显;
  第二,对行业总体来说,数控产品技术含量不高,产品附加值低,结构不合理,产业化能力不强;
  第三,机床是工作母机,是装备工业的基础,机床制造企业的装备在装备制造业中理应是最先进的。而实际是,机床企业装备陈旧落后,行业装备数控化率仅是5%,落后于许多行业如:汽车制造、轻纺机械、电站设备、重型通用、工程机械、交通车辆等机械加工制造领域企业。许多大型骨干企业设备平均役令超过20年,用生产普通机床的装备来生产数控机床难以满足要求;
  第四,由于产品整体质量与国际先进水平存在的差距,目前尚没有一个具有国际知名度的名牌;
  第五,企业的服务意识不强,服务体系不健全,对于中高档数控机床售前售后的服务要求很高,与国外厂商相比,市场开发、研究用户工艺、成套服务、快速反应能力等服务水平均存在很多差距;
  第六,为主机配套的关键功能部件基础薄弱,质量可靠性差,影响国产数控机床的产业化。
  因此,由于差距的存在,只能说明中国是机床制造大国,但不是机床制造强国。对我们机床制造企业来说,目前的发展机遇非常宝贵,但面临的挑战十分严峻,加快发展国产数控机床产业化已刻不容缓。

  二、重型数控机床的发展方向

  总体上向高速、精密、复合、环保、智能化、超大型化方向发展:
  ·高速——为提高效率,广泛采用新型功能部件,如直线电机、高速滚珠丝杠、直线重载导轨、高速电主轴,充分发挥现代刀具材料的性能,实现高速加工。
  ·精密——精密化是为适应高新技术发展的需要,精度已由微米级发展到亚纳米级、纳米级(<10nm)。
  ·复合——以提高工序集中为目标,尽量减少装夹次数,提高生产率和工作精度。
  ·环保——随着人类环保意识的提高,对机床提出了无冷却、无润滑、无气味的要求,机床的排屑、除尘等装置也发生深刻变化。
  ·智能——计算机技术及应用软件在产品中的技术含量越来越高,如采用软件补偿技术提高精度,使机床的结构简化,远程控制、远程故障排除及维护成为可能。
  ·超大型化——为了发展能源、探索空间和开发海洋,需要装备的体积“个”越来越大。

  三、需要解决的关键共性技术

  重型数控机床产品上档次、上水平,重点要解决的关键共性技术:
  ·整机优化设计技术;
  ·典型运动副可靠性设计;
  ·可靠性增长与增长试验技术;
  ·高速主轴动刚度与轴承热平衡系统和动平衡的研究;
  ·高速进给动态特性测试、前瞻控制、加速度平稳控制技术;
  ·构件变形的误差识辨、平衡补偿技术;
  ·自动在线测量、误差补偿技术;
  ·主体结构系统的动静刚度、抗振性设计;
  ·实现三维实体建模和仿真优化设计方案的数字化设计技术;
  ·高精度数控摆角铣头的研究;
  ·长行程无间隙传动技术;
  ·龙门结构横梁进给的同步传动技术;
  ·大件滑动结合面静压技术;
  ·多轴联动、多工序复合加工工艺;
  ·多轴联动叶片加工切削编程技术;
  ·冷却、润滑技术;
  ·工作台快速交换及精确定位技术;
  ·大型复杂结构件焊接工艺技术;
  ·故障预警和诊断技术。

  四、制约国产高档产品关键技术突破的主要障碍

  1、国家出台的某些政策不利于国产高档产品的发展,如大量进口数控机床享受免税政策,而国内机床生产企业为生产高档数控机床国际化采购进口的关键配套件,却要缴纳高比例的进口税额,造成国内用户采购高档数控机床普遍选择进口,极少的市场份额,客观上成为制约国内企业关键技术突破的障碍;
  2、企业在国家创新体系中的主导地位没有真正意义上的体现,国家近几年大力倡导“产学研”结合的开发创新机制,由于资金投入不足,以及“产学研”相互间缺少沟通、理解,运行效果不尽理想,在关键应用技术方面实现突破好的典范不多;
  3、国内许多机床制造企业高层次科技人才严重匮乏,特别是缺乏精通外语又有经验的高级复合型技术人才,而且很少与国外先进同行进行广泛的技术交流,对许多关键技术仅仅是一知半解,拟制了技术前瞻性研究,致使企业新产品的研发主要还是依靠经验和模仿,制约了高档产品的发展。
  4、国内机床制造企业普遍工艺装备和检测实验手段落后,装备数控化率很低,尤其是缺乏高精水平的关键设备和基础实验条件;
  5、国内机床行业配套体系不合理,重主机、轻配套,尤其是数控系统、电主轴、刀库机械手包括液压元件、刀具、轴承等关键配套发展滞后,也制约了高档产品关键技术的突破。
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