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海外发展数控机床经验对中国的启示

2010年02月22日 09:52中国机床商务网点击:2687

摘要:数控机床对提高机器制造业的实力起重大作用,国产数控机床的发展水平跟海外发达国家存在一定距离。因此,中国要切实提高整个制造业的实力,必须放眼世界,认真总结自己过去的经验教训,借鉴海外经验,明确战略战术,加速国产数控机床的发展。

  机床,是制造汽车、飞机等各种机器的复杂生产工具。而数控机床,是人利用各种先进科技对机床的创新成果,为机器制造业开辟了崭新的中小批、多品种、柔性生产自动化新时代。进入21世纪,世界工业国都在进一步加强具有基础性、创造性、战略性的机床工业,加速发展先进的数控机床,竞争异常激烈。中国要切实提高整个制造业的实力,必须放眼世界,认真总结自己过去的经验教训,借鉴海外经验,明确战略战术,加速国产数控机床的发展。

  数控机床的特点

  数控机床不同于以往传统机床,有其独特的特点:(1)是世界上最早采用数字控制原理的机电产品。灵活善变,调整方便,可实现多坐标联动,加工任意曲面,特适于近代增多的复杂件、曲面件、特殊件之制造,具有攻坚性、高效性、战略性;(2)在加工工艺上,改变过去分散工序为集中工序原则,不断提高加工精度、效率和自动化程度。在机床结构上,简化机械部分,充分运用电液气光新技术。由于高速、强力工作,对主机之刚性、热变形、振动,要求特别严格;(3)机床由主机、功能部件、数控系统等构成,并与先进刀具配合工作,能实现自动化、智能化、网络化、集成化,对可靠性、稳定性、耐用性有特严要求。所有这些特点,随科技发展而发展。而数控机床的发展,社会要求是动力、科技水平是基础、人员素质是根本。如没有高素质的人,就没有高的科技水平,也就不可能满足社会的高需要。

  中国数控机床的现状

  中国对数控机床的研制,起步较早,在1958 ~1980年20馀年间,曾三起三落。从1979年改革开放后,先后引进国外数控系统,各类数控机床、功能部件、测量、刀具等先进技术,合作生产世界一、二流产品,从而走上了正式生产、使用的道路。25年来,在设计、制造、使用技术上有较大进步。如果说,美、德、日工业国家的数控机床已进入成熟创新期,中国则处于学习仿创、推广使用的发展期。

  目前市场需求、生产供应、技术水平简况如下:

  经济繁荣、需求旺盛——近年,GDP平稳高速增长,机电制造业发展很快,市场对机床需求空前旺盛。2001~2004年数控机床消费量(产量 进口量 - 出口量)为32691、46565、59985、74413台,增长率为42.4%、28.8%、24.1%。美、德、日之消费量约在3~6万台间,2004年中国在数控机床消费量上已跃居世界首位,其趋势还将持续增加。需求以中低档为主,少量高档。

  产不应需,大量进口——2001~2004年中国数控机床产量为17521、24803、36813、51861台,增长率为41.6%、48.4%、49.8%。但仍不能满足需求,同期进口量为17679、25097、30148、36956台,增长率为41.9%、20.4%、22.6%。2004年数控机床(金属切削和成形)进口额41.08亿美元,占机床进口总额59.16亿美元之69.4%。2004年数控机床产值约14亿美元(笔者估计数据),数控机床进口额是产值的2.93倍。

  生产以低中档为主,高档极少——目前中国金切机床产量的数控化率还较低,2004年只有13.3%。在2004年生产的5.18万数控金切机床中,按台数计低档经济型占了约65%~75%,显然生产是以低中档为主。就属于中高档范畴的加工中心而论,2004年国内产量估计为1800台(基本上是中档),无实际产量报道,而同年的进口量为8095台,为产量的4.5倍。高性能数控机床国内正开始研发,在展览会上虽有较多展出,但要为用户普遍接受,尚需进一步攻克一些技术关键。而且中高档机床所需之数控系统、功能部件、刀具等大都依靠进口配套。

  海外发展数控机床的一些主要经验

  各国人员素质、科技水平、方针政策、战略战术不同、发展速度不一,其经验也不一。美、德、日三国,是当今世界数控机床技术水平最高、实力最强之国家。能自行成套、独立研发,是能自主发展的一种类型。而瑞士、中国台湾省,地小人少,但讲究实效,主机设计、制造能力强,所需功能部件、数控系统、刀具等实行国际配套,机床各具鲜明特色,质量过关,大量出口,占领美、欧、亚广大市场,是第二种发展类型。

  美国——当今世界引领数控机床技术发展的国家。政府曾给予机床工业有形、无形的支持。有形的,如1986~1991年里根政府批准的VRA协议(自我设限协议),限制日、德、瑞士、台湾省机床进口,扶植本国数控机床发展。无形的,如经常通过国防部门,提出科研课题,提供大量资金,开发新技术,如1978年提出ICAM计划,发展CIM。1986年提出国内行动计划(DAP),研制新一代控制系统(NGC)。美国通过经济手段、激励机制、网罗世界人才,专家能人多。在步骤上,先结合汽车工业发展大批量生产自动化,其高效自动化机床、自动线技术水平领先,主机设计、制造能力强。进而结合飞机生产需要,开发出世界首台数控机床、发展中小批多品种柔性生产自动化。美国特别重视基本原理、基础技术的科研工作,在技术上不断创新,如1958年研制出第一台加工中心、1962年开发出第一台5轴联动MC、1993年提出数控系统开放性等。其高性能数控机床技术水平最高。但较忽视应用技术科研,数控机床产量不断下降,1978年为日本超过,大量进口。90年代,Haas等公司崛起,研制生产先进高效、经济实用的数控机床,如数控车床、加工中心等,产量又逐步上升。

  德国——当今世界数控机床配套技术及元部件最先进、最齐全的国家。政府也一贯重视机床工业的战略性重要地位,在政策上、经济上、人力上给予扶植。德国也是首先发展大批量生产自动化,后发展中小批柔性生产自动化,主机的设计、制造能力特强。德国发展数控机床的指导思想是:针对整个机器制造业需求,全面提高生产效率,突出发展各种性能较高之数控机床。其结果是中型、大型和重型精密数控机床在世界上领先。在发展策略上、突出实用、可靠、先进,做到稳步前进。一贯重视科研工作,基础技术科研和应用技术科研并重,特别重视新材料、新工艺、新结构、新元件之开发创新。其产、学、研三结合体制在世界上最为完善。特别重视配套工作,其各种机、电、液、气、光元件、直线导轨、主轴电机、数控系统和自动化刀具,技术先进,品种齐全,世界各国竞相选用。德国始终坚持以人为本,重视培养各种人才,坚持师徒相传、定期培训,讲究理论与经验紧密结合。因而其总体人员素质高、技术高超。经营上讲求诚信,信誉好,其机床出口,常居世界第一。

  日本——当今世界上生产数控系统、数控机床最多的国家,政府通过规划、法规对机床工业进行了强有力的引导并给予了相应的扶持,突出表现为在政府先后制订的“机振法”、“机电法”和“机情法”中,不仅都把机床工业作为重点,而且提出了明确的发展目标和方法、步骤,特别是在机电一体化理念的指导下全国齐心协力发展数控机床,从而后来居上,成为当今所谓数控机床生产王国并大量出口世界各地,可以说是政府强力引导和市场经济相结合成功振兴其机床工业的范例。

  日本注意学习别人的长处,在技术上和质量管理上学美国,在人才培养和元部件配套上学习德国,同时特别重视应用技术的科研工作,从而在数控机床的发展上善于仿创,甚至青出于蓝。在发展策略上,还有两个值得特别提出的成功之处:一是突出发展数控机床最核心的部分——数控系统,培育出占世界市场份额约50%的数控系统制造商Fanuc公司;二是首重发展量大面广的中档数控机床,以性能价格比在竞争中取胜,进而结合汽车工业等的需求发展高档。

  瑞士——当今世界上中小型精密数控机床技术上独步世界之国家。突出特点有二:一是结合国情,将传统精密制造技术与现代微电子、计算机技术二者紧密结合,而功能部件、数控系统,刀具等则实行国际配套,其中小型精密数控机床性能高、质量优,无人能替代,二是重视人员素质,技艺第一,师徒传艺,专家和熟练技术工人多,且多怀绝技,在加工工艺、机床设计,制造上精益求精、结构紧凑、小巧玲珑,实用先进,可靠稳定,受世界各方用户称赞、欢迎。

  中国台湾省——世界廉价实用数控机床、特别是加工中心的产量和出口量最多的地区。其突出之点有二:一为学习日本,洞悉世界市场需求,讲究实效,发展性能较日本稍低、量大面广之中档数控机床,设计上避开专利、仿创结合;制造上厂际合作、高效专业化生产、廉价实用、特色鲜明。

  洋为中用、促我发展

  海外发展数控机床之经验,十分宝贵,大致可归纳为:政府扶植与市场经济相结合;重视人才,切实提高总体素质;打好技术基础,主机设计、制造过硬;加强科研、不断创新;讲究实效,切实掌握技术关键;质优可靠,用户满意;配套成龙,批量生产;分工合作,竞争力强。

  洋为中用、促我发展。结合上述海外经验,笔者对国产数控机床的发展,提出以下六项建议:

  深刻认清数控机床特点,上下达成共识,对立科学发展观,制订结合国情、切实可行的数控机床远近发展规划。在思想上、组织上和技术上进行革新,实现总体水平上的提高和重点关键技术上的突破。

  坚持以人为本、人才第一。切实提高总体人员素质,加速培养各种专家和熟练技术工人。定期培训,提高现有人员的能力和水平,建立“育人、选人、用人”激励机制,并持之以恒。

  加强科研工作,基础技术科研和应用技术科研并重,在人力、物力、财力上予以加强,做到仿创结合、自主开发。

  加强数控机床主机设计、制造能力建设与配套工作。企业、专业、行业、部门及用户间加强合作。建立科研、设计、制造使用“链”,产学研合作“网”。互促发展。

  切实提高质量可靠性、稳定性、耐用性,建立原材料、零部件购进和产品加工装配、试验、出厂严格标准和周密制度,始终坚持质量第一,确保产品质量100%合格。

  诚信为用户服务,针对不同用户,做到个性化服务,细致周密,使用户满意。

  “他山之石,可以攻玉”,研究分析海外经验,必将有助于国产数控机床的发展。
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