提高加工中心競(jìng)爭(zhēng)力是發(fā)我國(guó)數(shù)控機(jī)床的當(dāng)務(wù)之急
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提高國(guó)產(chǎn)加工中心的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力是發(fā)我國(guó)數(shù)控機(jī)床的當(dāng)務(wù)之急 加工中心是數(shù)控機(jī)床各類產(chǎn)品中發(fā)展最快、所占比重最大的一類產(chǎn)品，也是制造業(yè)應(yīng)用最廣的一類設(shè)備。一些主要經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家都把發(fā)展加工中心作為發(fā)展數(shù)控機(jī)床的首要任務(wù)，它的發(fā)展直接關(guān)系到國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國(guó)防安全。加工中心在數(shù)控機(jī)床中所占的地位以下表1數(shù)據(jù)可以看出。 表1 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 日本 美國(guó) 韓國(guó) 中國(guó)臺(tái)灣 金額 臺(tái)數(shù) 金額 臺(tái)數(shù) 金額 臺(tái)數(shù) 金額 臺(tái)數(shù) ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 加工中心生產(chǎn) 26.88 14484 3.18 5367 5.4 8.34 20565 加工中心占 34.6 23.9 30.3 51.5 40.4 59.7 45.5 數(shù)控金切機(jī)床比重(%) ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 注：除美國(guó)為2003年的數(shù)據(jù)外，其余均為2004年的數(shù)據(jù)。 一、基本情況 我國(guó)加工中心市場(chǎng)與我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平，制造業(yè)的水平和企業(yè)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的提高密切相關(guān)。從八十年代前后開(kāi)始，北京機(jī)床研究所等單位研究開(kāi)發(fā)了立式加工中心，并形成了商品。九十年代初，我國(guó)企業(yè)通過(guò)引進(jìn)技術(shù)，消化吸收如北京機(jī)床所引進(jìn)美國(guó)TK公司立式加工中心技術(shù)、北京機(jī)電研究院引進(jìn)美國(guó)辛辛那提公司馬刀立式加工中心技術(shù)等等和自行開(kāi)發(fā)，基本掌握了加工中心的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)，為加工中心生產(chǎn)和應(yīng)用打下了基礎(chǔ)。到九十年代末，國(guó)內(nèi)的加工中心生產(chǎn)數(shù)量仍然較少，每年合計(jì)僅300臺(tái)左右。2000年前后，一批海外大的機(jī)床跨國(guó)集團(tuán)公司看好中國(guó)市場(chǎng)，開(kāi)始在中國(guó)建立生產(chǎn)數(shù)控機(jī)床和加工中心獨(dú)資和合資企業(yè)，實(shí)現(xiàn)了本地制造和本地銷售。目前形成規(guī)模的有臺(tái)灣杭州友佳機(jī)床有限公司、寧夏小巨人機(jī)床有限公司、大連憶達(dá)日平機(jī)床有限公司、北一大隈機(jī)床有限公司、德馬吉上海機(jī)床有限公司等。 步入21世紀(jì)，隨著我國(guó)綜合經(jīng)濟(jì)實(shí)力的快速提高，加工中心市場(chǎng)進(jìn)入了快速發(fā)展期。汽車及其零部件、通用機(jī)械、航空航天、模具等等各行業(yè)對(duì)加工中心需求的大幅度上升，國(guó)產(chǎn)加工中心擇優(yōu)選擇國(guó)內(nèi)外數(shù)控系統(tǒng)、功能部件等配套件，加快產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)步伐，質(zhì)量、可靠性大幅度提高，據(jù)一樣性價(jià)比優(yōu)勢(shì)，逐步得到了國(guó)內(nèi)用戶的肯定和認(rèn)可。與此同時(shí)，企業(yè)加強(qiáng)了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)研究、資金投入和研發(fā)力量，一批國(guó)內(nèi)急需，長(zhǎng)期依賴進(jìn)口的高檔數(shù)控加工中心，如高速加工中心、五軸加工中心等取得了突破，有的已與國(guó)外產(chǎn)品一樣，進(jìn)入批生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。國(guó)內(nèi)加工中心不如了快速發(fā)展期。 1996-2005年我國(guó)加工中心的生產(chǎn)和進(jìn)口臺(tái)數(shù)詳見(jiàn)表2。(按機(jī)床工具行業(yè)統(tǒng)計(jì)資料匯編的金切機(jī)床行業(yè)200家左右企業(yè)的數(shù)據(jù)和海關(guān)資料) 表2 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 年份 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 生產(chǎn)臺(tái)數(shù) 56 73 207 276 498 447 543 987 2401 4075 進(jìn)口臺(tái)數(shù) 1597 1025 902 1373 2144 2290 3320 5132 8095 10343 生產(chǎn)/進(jìn)口(%) 3.5 7.1 22.9 20.1 23.2 19.5 16.4 19.2 29.7 39.4 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 注：生產(chǎn)臺(tái)數(shù)來(lái)自機(jī)床工具行業(yè)統(tǒng)計(jì)資料匯編，2005年為估計(jì)數(shù)。 從表2可知，1996年按機(jī)床工具行業(yè)統(tǒng)計(jì)資料國(guó)產(chǎn)加工中心與進(jìn)口的加工中心的臺(tái)數(shù)比，僅為百分之幾，到2005年逐步增長(zhǎng)到39.4%。2005年與2000年相比，進(jìn)口的加工中心數(shù)量增加4.8倍，而國(guó)產(chǎn)加工中心生產(chǎn)增加8.2倍。尤其是最近三年國(guó)產(chǎn)加工中心增長(zhǎng)迅猛，表明國(guó)產(chǎn)加工中心的開(kāi)發(fā)制造技術(shù)逐步成熟，特別是立式加工中心得到使用單位廣泛認(rèn)可。也可以看出，“十五”后三年，我國(guó)對(duì)加工中心需求的高速增長(zhǎng)。2005年估計(jì)全國(guó)加工中心需求量已達(dá)到15000臺(tái)左右，約是2000年的6倍。 2005年我國(guó)各類加工中心消費(fèi)情況和所占比重見(jiàn)表3。國(guó)產(chǎn)加工中心的市場(chǎng)占有率，按臺(tái)數(shù)約31%，按金額約22.3%；其中立式加工中心市場(chǎng)占有率，按臺(tái)數(shù)約30%，按金額約22.6%；臥式加工中心市場(chǎng)占有率，按臺(tái)數(shù)約32%，按金額約15.4%；龍門加工中心市場(chǎng)占有率，按臺(tái)數(shù)約50.8%，按金額約42.8%；其他加工中心市場(chǎng)占有率，按臺(tái)數(shù)約28.6%，按金額約11.4%。 我國(guó)生產(chǎn)加工中心的主要企業(yè)有20余家(不包括合資和獨(dú)資企業(yè))，企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模都不大，年產(chǎn)100～300臺(tái)企業(yè)約占35%，年產(chǎn)100臺(tái)以下約占60%，近45%的企業(yè)年產(chǎn)在30臺(tái)以下，年產(chǎn)400臺(tái)以上的企業(yè)僅2家，最大的生產(chǎn)企業(yè)月產(chǎn)僅50余臺(tái)。 表3 單位：億美元 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 類別 立式 臥式 龍門 其他 合計(jì) 加工中心 加工中心 加工中心 加工中心 金額 臺(tái)數(shù) 金額 臺(tái)數(shù) 金額 臺(tái)數(shù) 金額 臺(tái)數(shù) 金額 臺(tái)數(shù) ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 2005年消費(fèi) 11625 8.23 1950 5.44 600 2.15 825 0.88 15000 16.70 所占比重(%) 77.5 49.3 13 32.6 4 12.9 5.5 5.2 100 100 ━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━ 二、國(guó)產(chǎn)加工中心現(xiàn)狀 我國(guó)生產(chǎn)的加工中心可以分為四類，即立式加工中心、臥式加工中心、龍門加工中心和其他加工中心。 立式加工中心 生產(chǎn)量最大，占全部加工中心生產(chǎn)量的3/4。其中，工作臺(tái)寬度小于600mm的占立式加工中心生產(chǎn)量的70%左右，工作臺(tái)寬度在大于600mm小于1000mm和工作臺(tái)寬度大于1000mm的各占立式加工中心生產(chǎn)量的15%左右。 國(guó)產(chǎn)的立式加工中心大部分采用C型結(jié)構(gòu)，X/Y行程由工作臺(tái)移動(dòng)實(shí)現(xiàn)，屬于量大面廣的一類產(chǎn)品。這類立式加工中心，已形成一定的生產(chǎn)批量，與國(guó)外同類產(chǎn)品相比，有一定性價(jià)比優(yōu)勢(shì)，在質(zhì)量的穩(wěn)定性、可靠性和交貨期上還有差距。高速立式加工中心，國(guó)產(chǎn)的大部分是在現(xiàn)有的立式加工中心基礎(chǔ)上增添高速電主軸，與國(guó)外相比差距明顯。國(guó)外高速立式加工中心廣泛采用了門式結(jié)構(gòu)和動(dòng)拄式結(jié)構(gòu)，即工作臺(tái)或僅作Y軸移動(dòng)或固定不動(dòng)。這種結(jié)構(gòu)機(jī)床動(dòng)剛性較好，比較適合于高速加工。精密立式加工中心，國(guó)產(chǎn)的基本沒(méi)有。2005年，北京機(jī)床所精密機(jī)電有限公司開(kāi)發(fā)成功了μ系列精密加工中心，并在CIMT2005展出，機(jī)床具有主軸溫度補(bǔ)償和X、Y平面上精度補(bǔ)償系統(tǒng)技術(shù)，填補(bǔ)我國(guó)精密加工中心的空白。五軸立式加工中心，國(guó)產(chǎn)的也有幾種產(chǎn)品，在處于開(kāi)發(fā)市場(chǎng)階段，目前基本上由國(guó)外產(chǎn)品壟斷。 臥式加工中心 其生產(chǎn)量約占全部加工中心生產(chǎn)量的11%。其中，工作臺(tái)寬度小于600mm占臥式加工中心生產(chǎn)量30%以上，工作臺(tái)寬度大于600mm小于1000mm的占40%，工作臺(tái)寬度大于1000mm的占30%以下。國(guó)產(chǎn)的臥式加工中心基本上是一般精度的，沒(méi)有溫度補(bǔ)償和精度補(bǔ)償系統(tǒng)，在技術(shù)水平上與國(guó)外有較大差距。目前我國(guó)需求的精密臥式加工中心和高速臥式加工中心大多依賴進(jìn)口。合資企業(yè)生產(chǎn)的臥式加工中心有：北一大隈、沈陽(yáng)BW、大連憶達(dá)日平、大連華凱等機(jī)床有限公司，技術(shù)水平較高、產(chǎn)品性能較好，有的已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，在國(guó)內(nèi)有較大競(jìng)爭(zhēng)力。 龍門加工中心 其生產(chǎn)量約占全部加工中心生產(chǎn)量的7～8%，。八十年代、九十年代我國(guó)引進(jìn)了國(guó)際上著名的德國(guó)瓦德里希-科堡機(jī)床公司和法國(guó)弗雷斯特-里內(nèi)機(jī)床公司制造大型數(shù)控龍門銑床德技術(shù)，并形成了產(chǎn)品，向冶金機(jī)械、發(fā)電設(shè)備、通用機(jī)械行業(yè)和航空航天提供了生產(chǎn)設(shè)備。通過(guò)自行開(kāi)發(fā)，我國(guó)也掌握了中小型龍門加工中心生產(chǎn)技術(shù)，生產(chǎn)的機(jī)床已提供給各行業(yè)使用。國(guó)產(chǎn)龍門加工中心，與國(guó)外同類產(chǎn)品相比，具有較優(yōu)的性價(jià)比，其售價(jià)不到國(guó)外的50%。飛機(jī)制造業(yè)、模具制造業(yè)和其他制造業(yè)復(fù)雜曲面零部件加工都需要的五軸龍門加工中心，近幾年，不少企業(yè)開(kāi)發(fā)了各種形勢(shì)和規(guī)格的新產(chǎn)品，有工作臺(tái)移動(dòng)式的、龍門移動(dòng)式的和橫梁移動(dòng)式的，有的產(chǎn)品已打入飛機(jī)制造業(yè)和通用機(jī)械制造業(yè)，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行生產(chǎn)。目前的關(guān)鍵是要進(jìn)一步積極開(kāi)拓市場(chǎng)。 其他加工中心 主要指床身式加工中心，其生產(chǎn)量約占全部加工中心生產(chǎn)量的6～7%。 三、我國(guó)加工中心與國(guó)外的差距 目前，國(guó)外加工中心技術(shù)發(fā)展的總趨勢(shì)是高速、精密和多功能(多軸和復(fù)合加工)。發(fā)展針對(duì)難加工材料的重切削產(chǎn)品和針對(duì)復(fù)雜形狀加工的智能多軸控制NC裝置和綜合多軸控制CAM系統(tǒng)。 高速化 主要是提高主軸的回轉(zhuǎn)速度和快速行程速度。國(guó)外高速加工中心的主軸轉(zhuǎn)速一般在12000～15000r/min，快速行程為40～60m/min�？諝忪o壓軸承和磁浮軸承的高速主軸開(kāi)始商品化，主軸轉(zhuǎn)速可以達(dá)到50000～70000r/min，甚至可以達(dá)到100000r/min。采用直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)和高速滾珠絲杠的加工中心品種增加。高速滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)的，進(jìn)給加速度可達(dá)1.5～2g快速行程達(dá)90m/min。為防止高速化產(chǎn)生的熱變形，降低機(jī)床精度，積極開(kāi)發(fā)了精度補(bǔ)償系統(tǒng)和冷卻裝置。 精密化 目前，國(guó)外精密加工中心采取了一系列補(bǔ)償和穩(wěn)定精度的措施，定位精度已可以控制在0.006mm以內(nèi)，有的已接近坐標(biāo)鏜床的加工精度。伴隨著信息產(chǎn)業(yè)的電子零件、半導(dǎo)體模具以及精密機(jī)械零件的需求增加，對(duì)小型件加工精度提出了更高的要求，有的甚至要求精度在1μm以下。 多功能化 主要是為適應(yīng)多品種小批量和變品種變批量上產(chǎn)的需要，減少零件裝卡次數(shù)，提高加工精度和效率，縮短零件制造周期。多軸加工，即五軸聯(lián)動(dòng)加工，在航空大型零件加工和大型模具加工中使用較廣，也是為適應(yīng)于復(fù)雜曲面零件的加工和科研新品零件加工的需求。復(fù)合加工，即將多工序和多種加工集中在一臺(tái)機(jī)床上。國(guó)外最近發(fā)展的有銑車復(fù)合加工中心、棒料加工中心、棒料銑車加工中心、雙主軸加工中心等等。 國(guó)產(chǎn)加工中心在中高檔品種的技術(shù)水平上，與國(guó)外差距較大，特別是高速、精密和多軸加工中心。 航空業(yè)飛機(jī)體零件加工的五軸加工中心 當(dāng)前，基本依賴于國(guó)外進(jìn)口，特別是其急需的主軸A、B軸擺動(dòng)的五軸立式加工中心和龍門加工中心，國(guó)內(nèi)尚處于空白，用于飛機(jī)機(jī)身和發(fā)動(dòng)機(jī)難加工材料零件的大功率、大扭矩加工中心還有待于開(kāi)發(fā)。發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片和葉輪加工用的五軸立式加工中心也有待完善，發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)匣加工用的精密加工中心和坐標(biāo)鏜銑加工中心國(guó)內(nèi)尚沒(méi)有產(chǎn)品。 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)制造用的高速加工中心 國(guó)內(nèi)雖有幾家企業(yè)能夠生產(chǎn)，但是合資企業(yè)的發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)用的大多采用國(guó)外的進(jìn)口品牌。 電子產(chǎn)品用的中小型精密加工中心和適用范圍較廣的主軸立、臥轉(zhuǎn)換的精密鏜銑加工中心也急需研發(fā)。 國(guó)產(chǎn)加工中心除在技術(shù)和品種尚存在差距外，在制造技術(shù)尚也存在較大的差距。美國(guó)哈斯公司是量大面廣的普及型立式加工中心產(chǎn)業(yè)化的典型代表，1997年哈斯公司遷到加利福尼亞Oxnard新廠，廠房面積總計(jì)39020)O，其中機(jī)加工廠房15420)O，裝配廠房面積23000)O，設(shè)計(jì)能力是月產(chǎn)機(jī)床600臺(tái)。2000年10月份月產(chǎn)機(jī)床達(dá)到608臺(tái)的新水平。其產(chǎn)品主要是立式加工中心，數(shù)控車床每年僅生產(chǎn)800臺(tái)左右。哈斯公司生產(chǎn)方式是很先進(jìn)的，按零件種類分類在不同生產(chǎn)區(qū)內(nèi)用柔性制造系統(tǒng)、柔性單元、數(shù)控機(jī)床對(duì)零件進(jìn)行加工，設(shè)備投資費(fèi)用較大，約5000萬(wàn)美元。機(jī)加工廠房共有數(shù)控機(jī)床130余臺(tái)。日本的主要機(jī)床企業(yè)，如馬扎克、大隈、森精機(jī)等都采用類似哈斯的生產(chǎn)模式。 辛辛那提英國(guó)機(jī)床公司主要產(chǎn)品也是以立式加工中心為主，年產(chǎn)機(jī)床約1500臺(tái)，是另一種生產(chǎn)模式，廠房?jī)?nèi)機(jī)械加工設(shè)備基本尚是數(shù)控機(jī)床，有數(shù)控金切機(jī)床近50臺(tái)，按零件種類分類在不同生產(chǎn)區(qū)內(nèi)進(jìn)行加工，只有一條有二臺(tái)500×500mm臥式加工中心和24個(gè)托盤組成的柔性生產(chǎn)線，用來(lái)加工雜件和一臺(tái)10個(gè)托盤1000×1000mm臥式加工中心的生產(chǎn)單元，用來(lái)加工主軸體。設(shè)備投資費(fèi)用相對(duì)較低。 四、提高國(guó)產(chǎn)加工中心國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的幾點(diǎn)意見(jiàn) 目前，國(guó)產(chǎn)加工中心的市場(chǎng)占有率很低，提高國(guó)產(chǎn)加工中心的市場(chǎng)占有率，提高國(guó)產(chǎn)加工中心國(guó)際市場(chǎng)的綜合競(jìng)爭(zhēng)力，是我國(guó)機(jī)床制造業(yè)的重要課題。為此： 1、要加速加工中心生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)化步伐。 加速加工中心產(chǎn)業(yè)化步伐是縮短國(guó)產(chǎn)加工中心與國(guó)外差距的重要措施之一，也是提高國(guó)產(chǎn)加工中心國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的重要舉措。目前，當(dāng)務(wù)之急是要加大設(shè)備投資力度，引進(jìn)國(guó)外生產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的一流制造技術(shù)和一流企業(yè)管理技術(shù)，靠設(shè)備和管理來(lái)提高加工中心的產(chǎn)量、質(zhì)量和縮短產(chǎn)品交貨期。在資金條件有困難的企業(yè)，可通過(guò)規(guī)劃、分步實(shí)施，逐步用數(shù)控機(jī)床來(lái)替代普通機(jī)床，實(shí)現(xiàn)機(jī)床零件加工的數(shù)控化，保證加工零件的一致性。通過(guò)幾年的努力，在國(guó)內(nèi)形成一批年產(chǎn)500臺(tái)以上加工中心的企業(yè)，國(guó)產(chǎn)的加工中心競(jìng)爭(zhēng)力將大幅度提高，市場(chǎng)占有率也將發(fā)生根本的變化。 2、要增強(qiáng)自主創(chuàng)新能力，加速國(guó)內(nèi)急需的新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。企業(yè)要增加科研開(kāi)發(fā)資金投入，設(shè)立研發(fā)中心，引進(jìn)科技人才，加速新產(chǎn)品研發(fā)。還要積極與院校和科研單位聯(lián)合，攻克數(shù)控機(jī)床共性的核心技術(shù)，如加工中心的溫度補(bǔ)償和定位精度技術(shù)等。當(dāng)前，國(guó)內(nèi)急需開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品，如精密臥式加工中心、高速精密臥式加工中心、主軸立、臥轉(zhuǎn)換精密鏜銑加工中心；主軸A、B軸擺動(dòng)的中、大型五軸立式加工中心和五軸龍門加工中心；五軸精密立式加工中心等等，需要組織力量，積極開(kāi)發(fā)。其中特別是市場(chǎng)需求較廣的精密臥式加工中心，要聯(lián)合院校，組織開(kāi)展科研攻關(guān)，加速開(kāi)發(fā)，形成商品，達(dá)到國(guó)外同類產(chǎn)品水平。 3、建議政府建立高檔數(shù)控機(jī)床新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和使用基金，鼓勵(lì)和提高企業(yè)開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品和使用單位現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用的積極性。產(chǎn)需協(xié)力和產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，通過(guò)科研攻關(guān)、開(kāi)發(fā)、應(yīng)用和改進(jìn)，使國(guó)內(nèi)高檔數(shù)控機(jī)床早日成熟、定型，投入批量生產(chǎn)，擋住進(jìn)口。 4、立式加工中心的產(chǎn)業(yè)化是當(dāng)務(wù)之急，必須加快實(shí)施。在各類加工中心上，立式加工中心，特別是量大面廣的3～4軸控制的普及型立式加工中心，是當(dāng)前市場(chǎng)國(guó)內(nèi)外產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)焦點(diǎn)。我國(guó)產(chǎn)品與國(guó)外同類產(chǎn)品相比，水平相當(dāng)，國(guó)產(chǎn)品牌要在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中取勝，關(guān)鍵是在于性價(jià)比、質(zhì)量穩(wěn)定性、交貨期和綜合服務(wù)。 5、中小型定梁龍門加工中心也要加速產(chǎn)業(yè)化步伐，提高質(zhì)量，降低售價(jià)，提高競(jìng)爭(zhēng)力，搶占市場(chǎng)。 相信通過(guò)上述的措施和努力，到“十一五”末，我國(guó)加工中心的競(jìng)爭(zhēng)力將大幅度提高， 將根本改變目前國(guó)外加工中心控制國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的局面。 |
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