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重型數控機床發(fā)展現狀分析
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http://shiquanmuye.com 發(fā)稿日期:2008-4-3
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重型數控機床主要用于大型、特大型零件的加工，是國防軍工、航空、航天、船舶、能源、交通、冶金、機械等國家重點企業(yè)的當家把關裝備。
一、中國重型數控機床的發(fā)展現狀
自2000年以來我國機床行業(yè)已連續(xù)7年以20%以上的增速發(fā)展，2006年我國機床總產值為70.6億美元，同比增長27%；進口72.4億美元，同比增長11.5%；消費131.1億美元，同比增長22%。2007年機床工具行業(yè)的產值再創(chuàng)新高同比增幅達36.9%，數控機床產量將超過11萬臺，同比增幅達33%。2007年中國將繼續(xù)保持機床生產世界第三、進口世界第一、消費世界第一的地位，中國已成為世界機床產業(yè)的發(fā)動機。
我國重型機床行業(yè)的8家重點企業(yè)，2006年實現工業(yè)總產值47.3億元，同比增長36.2%，增長幅度高于全行業(yè)27%的平均水平。從2000年以來，國內重型機床制造廠家通過不斷的技術創(chuàng)新，提升自主知識產權的水平，開發(fā)高檔類新產品的速度明顯加快，市場滿足度越來越高。如齊二機床可提供鏜軸直徑∮130～260毫米多種規(guī)格，包括方滑枕移動及主軸箱移動結構，刨臺式、對置式、車銑鏜復合型以及可實現3～5軸聯動和加工中心型產品，打破了國外對我國的技術封鎖，為國防建設、國家重點工程的急需提供了大量的關鍵重大裝備， 2007年產成重型落地銑鏜床153臺，其中重型數控落地銑鏜床達94臺，產量已居世界第一。
我國數控機床經歷了多年的發(fā)展，取得了一定的成就，低檔經濟型數控機床基本實現自給，但中高檔數控機床市場占有率不高，高檔重型數控機床大部分仍然依靠進口。多年來我國國產機床市場占有率一直不足50%，2006年進口機床的市場占有率仍達55.18%，而數控機床高達70%，特別是高檔數控機床高達約90%，這也說明我國機床產業(yè)在與國外同行的競爭中仍處于劣勢，機床產業(yè)的發(fā)展步伐滯后于我國國民經濟總體的發(fā)展步伐。重型數控機床產品與發(fā)達國家著名企業(yè)相比仍存在一定差距，產品水平的差距主要體現在：
·主軸轉速，國外先進水平已發(fā)展到最高達3000～4000r/min，而國內主要徘徊在800～1500r/min。
·快速進給，國外先進水平達20000～30000mm/min，而國內主要在6000～10000mm/min。
·精度，國外先進水平定位精度0.015/1000mm，重復定位精度0.003～0.007mm；國內產品水平，定位精度0.025/1000mm，重復定位精度0.01～0.015mm。
·機床的可靠性、精度的穩(wěn)定性、復合多功能、柔化性、智能化方面不如國外廠家，外觀質量也有明顯的差距。
2、造成差距的原因分析
第一，技術創(chuàng)新開發(fā)能力薄弱，高級設計開發(fā)人才嚴重缺乏。自八十年代初至今二十余年來，由國家支持多家主機骨干廠（包括齊二機床），采取引進技術、合作生產，以市場換技術方式對我國機床產品技術水平的提高取得了一定的效果，但由于產品理論支撐不夠，基礎實驗條件缺乏，高級科技人才匱乏，新產品研發(fā)仍然主要依靠經驗及模仿等手段，尖端核心技術絕大部分還控制在“老外”手里，特別是中高檔產品差距依然明顯；
第二，對行業(yè)總體來說，數控產品技術含量不高，產品附加值低，結構不合理，產業(yè)化能力不強；
第三，機床是工作母機，是裝備工業(yè)的基礎，機床制造企業(yè)的裝備在裝備制造業(yè)中理應是最先進的。而實際是，機床企業(yè)裝備陳舊落后，行業(yè)裝備數控化率僅是5%，落后于許多行業(yè)如：汽車制造、輕紡機械、電站設備、重型通用、工程機械、交通車輛等機械加工制造領域企業(yè)。許多大型骨干企業(yè)設備平均役令超過20年，用生產普通機床的裝備來生產數控機床難以滿足要求；
第四，由于產品整體質量與國際先進水平存在的差距，目前尚沒有一個具有國際知名度的名牌；
第五，企業(yè)的服務意識不強，服務體系不健全，對于中高檔數控機床售前售后的服務要求很高，與國外廠商相比，市場開發(fā)、研究用戶工藝、成套服務、快速反應能力等服務水平均存在很多差距；
第六，為主機配套的關鍵功能部件基礎薄弱，質量可靠性差，影響國產數控機床的產業(yè)化。
因此，由于差距的存在，只能說明中國是機床制造大國，但不是機床制造強國。對我們機床制造企業(yè)來說，目前的發(fā)展機遇非常寶貴，但面臨的挑戰(zhàn)十分嚴峻，加快發(fā)展國產數控機床產業(yè)化已刻不容緩。
二、重型數控機床的發(fā)展方向
總體上向高速、精密、復合、環(huán)保、智能化、超大型化方向發(fā)展：
·高速——為提高效率，廣泛采用新型功能部件，如直線電機、高速滾珠絲杠、直線重載導軌、高速電主軸，充分發(fā)揮現代刀具材料的性能，實現高速加工。
·精密——精密化是為適應高新技術發(fā)展的需要，精度已由微米級發(fā)展到亞納米級、納米級（<10nm）。
·復合——以提高工序集中為目標，盡量減少裝夾次數，提高生產率和工作精度。
·環(huán)�！S著人類環(huán)保意識的提高，對機床提出了無冷卻、無潤滑、無氣味的要求，機床的排屑、除塵等裝置也發(fā)生深刻變化。
·智能——計算機技術及應用軟件在產品中的技術含量越來越高，如采用軟件補償技術提高精度，使機床的結構簡化，遠程控制、遠程故障排除及維護成為可能。
·超大型化——為了發(fā)展能源、探索空間和開發(fā)海洋，需要裝備的體積“個”越來越大。
三、需要解決的關鍵共性技術
重型數控機床產品上檔次、上水平，重點要解決的關鍵共性技術：
·整機優(yōu)化設計技術；
·典型運動副可靠性設計；
·可靠性增長與增長試驗技術；
·高速主軸動剛度與軸承熱平衡系統(tǒng)和動平衡的研究；
·高速進給動態(tài)特性測試、前瞻控制、加速度平穩(wěn)控制技術；
·構件變形的誤差識辨、平衡補償技術；
·自動在線測量、誤差補償技術；
·主體結構系統(tǒng)的動靜剛度、抗振性設計；
·實現三維實體建模和仿真優(yōu)化設計方案的數字化設計技術；
·高精度數控擺角銑頭的研究；
·長行程無間隙傳動技術；
·龍門結構橫梁進給的同步傳動技術；
·大件滑動結合面靜壓技術；
·多軸聯動、多工序復合加工工藝；
·多軸聯動葉片加工切削編程技術；
·冷卻、潤滑技術；
·工作臺快速交換及精確定位技術；
·大型復雜結構件焊接工藝技術；
·故障預警和診斷技術。
四、制約國產高檔產品關鍵技術突破的主要障礙
1、國家出臺的某些政策不利于國產高檔產品的發(fā)展，如大量進口數控機床享受免稅政策，而國內機床生產企業(yè)為生產高檔數控機床國際化采購進口的關鍵配套件，卻要繳納高比例的進口稅額，造成國內用戶采購高檔數控機床普遍選擇進口，極少的市場份額，客觀上成為制約國內企業(yè)關鍵技術突破的障礙；
2、企業(yè)在國家創(chuàng)新體系中的主導地位沒有真正意義上的體現，國家近幾年大力倡導“產學研”結合的開發(fā)創(chuàng)新機制，由于資金投入不足，以及“產學研”相互間缺少溝通、理解，運行效果不盡理想，在關鍵應用技術方面實現突破好的典范不多；
3、國內許多機床制造企業(yè)高層次科技人才嚴重匱乏，特別是缺乏精通外語又有經驗的高級復合型技術人才，而且很少與國外先進同行進行廣泛的技術交流，對許多關鍵技術僅僅是一知半解，擬制了技術前瞻性研究，致使企業(yè)新產品的研發(fā)主要還是依靠經驗和模仿，制約了高檔產品的發(fā)展。
4、國內機床制造企業(yè)普遍工藝裝備和檢測實驗手段落后，裝備數控化率很低，尤其是缺乏高精水平的關鍵設備和基礎實驗條件；
5、國內機床行業(yè)配套體系不合理，重主機、輕配套，尤其是數控系統(tǒng)、電主軸、刀庫機械手包括液壓元件、刀具、軸承等關鍵配套發(fā)展滯后，也制約了高檔產品關鍵技術的突破。
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