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数控机床成机床业消费主流 前景看好

2010年08月09日 14:08中国机床商务网点击:4519

  数控机床已成为机床消费的主流,预计2015年数控机床消费仍将超过60亿美元,台数将超过10万台。汽车制造业的高速发展为机床行业的发展提供了难得机会。预计2020年,我国的汽车产量将可达1800万辆,国家要求届时汽车制造所需高端数控机床有80%来自国内。有关专家认为,今後10年正是我国发展国产汽车装备的最佳和最後战略机遇期。

  航空制造业的发展也为数控机床提供了发展机遇,但是由于航空产品零部件的形状结构复杂、材料多种多样、加工精度要求严格,对数控机床设备提出了以下需求:

  1. 对高速、高效数控设备的需求:在航空零部件加工中,高速切削正在被大量应用,目前,高速加工的切削速度为常规切削的5~10倍,航空零件切削加工现场配备的高速铣削设备主轴转速已经达到24000r/min。高速切削,首先是高的速度,即高的主轴转速,另一方面,又应有高的进给速度,为了提高效率,机床还要具有快速移动、快速换刀、高的主轴加速度和进给加速度,高速切削加工技术是对数控机床的结构及材料、机床设计制造技术、高速主轴系统、快速进给系统、高性能CNC控制系统都提出了较高的要求。数控机床厂家在保证加工精度的前提下,提高机床切削速度是适应航空零件加工的一个方向。

  2. 对多功能的多轴数控加工中心的需求:随着飞机产品飞行性能的提高,对现代航空零件加工精度的要求也逐步严格,复杂形状表面的精度误差从早期的±(0.15~0.3)mm已经提高到±(0.08~0.12)mm,表面粗糙度从Ra6.4~1.6提高到Ra1.6~0.8。对于以机翼梁、机身框、翼肋及壁板为典型代表的飞机机体结构件,以及以机匣、整体叶盘、叶片以及轴、盘为典型代表的航空发动机零件,既要保证零件的表面质量,又要保证加工的位置精度和形状精度,这些零件,一般都要求一次装卡,一次定位加工成型,只有多轴联动的加工中心,才能满足上述要求。在目前,对于航空零部件,五轴联动的数控铣床以及具有五坐标联动控制、转台结构的数控机床等复合设备的需求增加。

  3. 对数控机床适应信息技术发展的需求:随着CAD、CAPP、CAM等信息技术的发展、为提高加工效率,许多企业都成立了数控编程中心,数据传输、模块化设计以及成组加工技术对数控机床的硬件设计提出了更高的要求,另外,由于航空材料多为贵重稀有金属或复合材料,虚拟切削加工技术将会得到进一步应用,所谓虚拟切削加工技术就是在对零件几何参数、材料物理性能、加工过程切削参数以及加工物理过程(受力变形、热变形等)进行全面物理建模的基础上,利用计算机数值仿真技术对加工过程的动态情况和加工结果进行实际综合分析的一种新兴技术。它对数控机床的软、硬件提出了更高的要求,要求根据NC加工机床的实际状况用NC代码驱动虚拟加工环境中的NC机床进行虚拟切削加工,它能描述刀具的真实运动轨迹,完成碰撞、干涉检查,还可逼真地描述加工后工件的形位误差、几何尺寸误差和表面粗糙度等属性,并将虚拟成品零件与设计零件进行比较,如零件精度不能满足设计要求,则可对工艺参数(进给量、切削速度等)或工件装卡方式进行调整改进,如有必要还可对零件的结构设计进行完善,以提高其可加工性。

  航空零部件的高精度、高可靠的要求促进了数控机床制造技术的提高,数控加工技术的发展也推进了航空制造业的进步。

  国产数控机床产业发展现状

  今年1—5月,数控机床行业的产销增速达40%左右。6月份,数控机床的产量增速尽管与年初相比有所减缓,但仍保持了较高的增长水平。

  目前,我国高档数控机床自主创新成果显著,自主创新成果产业化进程加快。在重型、超重型数控机床研发方面,重型龙门五轴联动复合机床、超重型数控卧式镗车床等一批达到国际先进水平的高档数控机床的研制成功,满足了航空航天、发电设备、汽车等重点领域对于超大零件的重点加工需求;高速精密数控车床、加工中心等产品广泛应用于汽车、航空航天、电子、军工等多个行业领域,并带动了众多中小企业设备更新改造和产业升级。

  济南二机床集团有限公司压力机类产品已全面进入美国通用汽车公司,被国外客户誉为“世界三大冲压装备制造商”之一;北京第一机床厂的龙门镗铣等产品已出口到韩国;武汉重型机床有限公司的重型机床类产品已出口到英国、日本、法国、韩国等。

  尽管如此,当前我国数控机床仍存在一些制约行业发展的问题。吴柏林说,近年来机床零部件进口持续增长,显示出国产机床零部件还不能满足主机行业的要求,尽管目前国产机床的国内市场占有率显著提升,但高档数控机床、核心功能部件在国内市场占有率还很低,国外公司大约占有我国高档机床85%的市场份额。

  “我国数控机床大部分依赖进口的局面没有得到改变。”吴柏林说,尽管当前有一些产品国内企业能够生产,但产品制造力有限,采用进口的数控系统和功能部件导致产品价格较高,缺乏竞争力。相对于整机方面的较高发展水平而言,我国数控系统、关键功能部件比较滞后。这些深层次的技术问题如果不解决,国产数控机床的成本、价格就下不来,而且产品的精度、可靠性和技术先进性就上不去。

  对此,数控机床企业的重点任务是加快经济发展方式的转变,大力实施技术创新,推进产品结构调整,避免盲目扩大低档、普通产品生产,加快经济型数控机床升级换代步伐,着力发展中高档数控机床及生产线。企业要加快研发速度,掌握若干个高档数控系统和关键功能部件的核心技术。企业要提高产业化水平,不仅要形成足够先进的生产水平,还要有一定批量的制造能力。
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