時間:2023-10-20 10:34:43
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關鍵詞:數控機床;改進;措施
如今,我國是世界上最大的數控機床設備消費市場,據相關數據顯示,2012年1~11月,我國數控機床進口額為42.09億美元。但是我國的機械制造業還不先進,數控機床設備在性能,可靠性,生產率和核心技術等方面與發達國家還有一段距離,特別一些數控機床的技術和零件還需要依賴于進口。國內數控機床存在功能部件性能差,核心技術缺乏,產品水平低等問題,因而我國數控機床設備亟需采取改進措施。
1.提高功能部件自主開發能力
在與發達國家多年的技術交流、引進和吸收,我國數控機床設備的發展有了明顯的改進。然而,我國關鍵零部件的生產依然依賴于進口,這就產生了數控機床設備盈利低、缺乏競爭力的問題。針對這一現狀,提高數控機床關鍵零部件的自主開發能力是最基本的措施。為提高我國數控機床產品的自主開發能力,《國家中長期科學和技術發展規劃綱要》設立了“高檔數控機床與基礎制造裝備”科技專項。此專項以提高數控機床可靠性和產業化水平,提高國產功能部件性能為目標,為數控機床產業發展打下堅實基礎。
2.加強核心技術的開發和研究
在數控機床設備改進中,數控系統是關鍵部分。一直以來,我國數控機床核心技術嚴重缺乏,90%需要從國外引進。國內中、高端數控機床制造業,多數以組裝和制做為主,如在上海設廠的“機床巨頭”德國吉特邁機床集團,其核心技術都依賴于發達國家。數控機床核心技術的缺乏直接影響到我國的機床設備產業的發展,因而加強核心技術研發是發展數控機床的必要條件。首先,我國要不斷進行核心技術的研發,鼓勵科研機構和企業機構的自主開發。其次,學會在交流中吸收,在吸收中創造。例如,在機床零件配套和制作方面可以學習德國的先進技術,在數控系統的開發方面可以參考美國的最新理念,并在學習交流中創新并研發出屬于我國自身的核心技術。
3.注重創新能力平臺建設
所謂創新是競爭中取勝的根本,是行業發展的基本推動力。在數控機床設備的發展中,技術的創新性是設備滿足市場需要的關鍵。在國內,許多企業忽略了數控機床技術創新的重要性,盲目跟隨國際技術潮流,沒有個性化的技術,這導致無法滿足市場的需求。因而,在面臨數控機床市場需求逐漸增加的情況下,企業應該重視市場動向,提高創新能力?!案邫n數控機床與基礎制造裝備”科技專項提出注重“創新能力平臺建設”,期中包括注重核心技術與裝備的創新。遵循“在創新中求發展”的理念,數控機床技術才會有顯著的提高,才能在國際機床市場提供良好的競爭條件。
4.創造良好的工作環境
對于數控機床設備來說,穩定性、可靠性是兩個重要的運行指標。現實中,數控機床多數在較惡劣的電磁環境中使用。為了保證機床的正常運行,抗干擾度是非常必要的。解決電磁干擾的改進措施有:
4.1.利用電源濾波器抑制電磁干擾。電源濾波器可以過濾進入設備中的噪音,以防止機床被噪聲污染,從而抑制電磁干擾。
4.2.利用隔離變壓器來供電。隔離變壓器實現電路與電路間的電氣隔離,從而隔絕電流帶來的設備與設備之間的干擾,其效果良好。
4.3.利用感性負載吸收噪聲。感性負載在斷電時會產生強烈的脈沖噪聲,影響設備的正常運行,感性負載可以采用并聯電阻、壓敏電阻、穩壓管等吸收噪聲。
5.建立完善的管理機制
如今,許多數控機床都存在“壞的快”的問題,如何"管好、使用好、維護好"數控機床設備,是許多企業非常重視的問題之一。數控機床不能像普通機床設備工作時,可以自由的根據工作中存在的問題進行人為的調整,數控機床技術復雜,在機床維護和編程技術方面要求較高,因而建立安全的管理機制非常重要。
建立完善的管理機制,首先,要提高對操作者、維修人員、管理人員、檢驗人員等的管理和培訓。例如,對于維修人員需要培養其專業的知識能力和分析判斷能力;檢驗人員要求能夠通過數控機床的組裝,參數調整等信息預測數控機床的生產質量;操作者要求對機床的調整和在線操作熟練掌握;管理人員要具備專業的知識積累,了解數控機床設備的特點和過程控制。其次,要防止設備的超負荷運轉,合理分散設備的工作量,達到設備的合理工作。 另外,科學組織生產,解決生產力不平衡問題。這主要從生產組織管理的角度入手,提高數控機床設備的工作率,合理安排設備的生產節拍,合理分配設備的生產任務。最后,及時維修設備的故障和處理問題。在數控機床工作時,設備出現故障是正常現象,那么及時處理才能避免問題越來越嚴重。
6.結語
數控機床是一門技術性強的應用性工程,在工業制造方面有著舉足輕重的地位。隨著社會生產力和科學的不斷進步,數控機床在逐步改進的同時還存在許多的問題。為解決這一現象,在數控機床的改進中,要注重功能部件、核心技術、創新能力、工作環境和管理機制建設,才能真正實現數控機床進一步的改進。
參考文獻:
[1]陳虎;于德海;;數控技術全面支持高速復合機床精度的提升[J];世界制造技術與裝備市場;2010
關鍵詞:數控機床;自主技術;現況;技術發展策略
前言:近些年來,網絡的應用范圍越來越廣,數字化的應用更是給人們的生活帶來便利。而將網絡及數字化與機械領域發展結合在一起,則從最大程度上能夠提升生產的進步,促進生產的發展。就機械制造領域來說,傳統的機械加工方法已經無法適應當前的社會生產需要,其同樣需要計算機技術的應用,需要通過數字化的控制,達到改善機械制造生產效率和質量的現狀。因此,立足于數控機床當前的發展現狀,探究數控機床技術提升的措施,探究其未來發展的策略就顯得非常重要,只有這樣,才能夠最大化促進機械生產工業的可持續發展,才能夠讓數控機床更好地促進國家基礎建設。
一、數控機床現況
數控機床是我國工業、國防、科技等領域必不可少的加工工具,為我國國民經濟發展,國防力量提升做出了巨大的貢獻。數控機床具有柔性自動化的性能、優異而穩定的精度、靈捷而多樣化的功能,它代表著先進制造技術的核心。近幾年來我國數控機床產量逐年爬升,持續快速發展。但是由于市場越來越多的對加工精度和高性能大型數控機床的需求增加,使得國內市場消費份額比重下降。雖然我國的數控機床發展時間落后于西方發達國家,但是我國數控機床的發展已經取到了不錯的成績,已經掌握了數控系統、伺服驅動、數控主機等基礎技術,其中一些技術已經實現了產業化發展。但是在一些加工技術上,我國機床技術仍存在很多問題。比如,在數控機床加工過程中一旦出現故障后,沒有依據來修理機床,導致生產效率下降;數控機床整體的生產效率不高;機床在控制方面缺乏人性化的設計。所以我國數控機床技術仍有很長的路要走,未來數控機床應該具有的特點:高速化與高精度化、驅動并聯化、智能化、網絡化等等。綜上,我們必須看到,我國當前的數控機床應用現狀并沒有達到十分令人滿意的程度,市場的需求和社會的發展都對數控機床的應用提出了新的要求,都需要全新的數控技術提升來給予更大的支持。
二、數控機床技術發展策略
1.以高速化為先導,提高數控機床的綜合性能
數控機床的高速化發展,首先高速化要與機床的結構和控制性能相匹配,因為主軸轉速和進給速度的提高,使機床結構和測量系統的熱變形和位置控制的跟蹤誤差隨之增大。數控機床的高速化是提高效柔性和高精化重要方法,在過去的數控機床高速化發展歷史中,數控機床的主軸運轉速率正以沒10年增長一倍的速率增加。因為主軸轉速和進給速度的提高會引起一些負面影響,所以高速化要與機床的結構和控制性能相匹配,應用熱誤差補償、進給速度前瞻控制、位置環前饋控制和加減速平穩控制、抑制顫振的多點自動跟蹤濾波器等等一系列先進控制信息技術,促使在高速控制條件下改進加工精度,有效率的提高生產能力。所以高速化發展,提高數控機床的綜合性能是數控機床發展歷程中的必經之路。
2.發展復合加工數控機床、縮短制造過程鏈
單一功能的數控機床由于生產效率低,時常要進行換刀調動工件等麻煩,所以加快加快復合數控機床的發展速度,提高工序的集中度,使加工過程鏈集約化,可以提高多品種單件和中小批量加工的工效,也利于加工精度的穩定。復合數控機床可以減少生產工序,降低下料時間。因此,復合數控機床具有明顯的技術效果。對于大重型數控機床應用復合加工技術更有其重要作用。所以通過創新技術擴大功能部件的適用面來簡化結構,發展模塊化和可重構化的數控機床,可以避免復合機床因功能的擴展而過多地引起結構的復雜化和成本的增加。因此,復合數控機床具有明顯的技術效果。對于大重型數控機床應用復合加工技術更有其重要作用。
3.加快高性能數控功能部件的研發,提升數控機床品質
加快高性能數控功能部件的研發是提高數控機床品質的主要手段。目前國內常用的數控機床在其制造裝備的功能上儲備通常比較多,但是當數控機床需要加工的產品根據市場需求的變化,需要作出很大的更改時,這樣就耗費大量資金還有精力。所以,國內主要是借鑒國際上的做法,獲得了不小得成就。國際上于1995年開始研究的在可重構制造技術支持下,構建具有適應大批量高效柔性化生產的快速重組制造系統是一個值得注意的發展動向。其核心為制造系統能物理組態,即根據加工對象的變化方便地進行布局和設備配置的調整。高性能的功能部件將具有智能化接口,能與整機協調匹配,并與數控系統構成分布式控制,因此加強為主機廠的核心高性能數控部件研發,來提供滿足主機的個性化需求,以便于提高其競爭力。發展能對多變的市場需求作出合理的配置規劃和易于調整的布局方式、適應重構的控制軟件、開放式控制系統和標準化接口以及能快速提升系統重組后制造質量的診斷系統等技術,使其具有專用生產線的高效性能和適用的柔性以取得更佳的經濟性。目前看來,國內已在數控加工中取得了初步成功。功能部件向功能多樣化、運行高可靠性化和結構緊湊化的發展也將促進數控機床復合化加工的擴展并推動新一代可重構機床的出現。
4.發展網絡化制造單元,推進企業制造能力的高效柔性化
隨著網絡的普及,工業領域的網絡應用已經不足為奇,發展網絡化的制造單元,能夠推進企業制造能力的高效柔性化,實現高效的柔性化生產。數控機床多發的故障率一直是影響我國數控機床品質的一個重要問題,因此發展網絡化制造單元可以提高故障修復的時間,在最短的時間內更換網絡制造單元,以降低生產成本,加快生產節奏。目前國際上普遍都采用先進的企業管理系統如ERP、PDM、CRM、SCM等與數控機床技術向集成管理,解決其中出現的矛盾和問題,提高機床的利用率,從而實現高效的柔性生產。
結語:
綜上所述,數控技術在機械領域中的應用依然存在很多問題,其提升的空間依然非常廣泛。相關人員應當積極探索數控技術發展的方式,探究其提升的路徑,并注重與先進國家或者技術的溝通和交流,才能夠真正提升數控技術的應用范圍,才能夠讓數控技術得到進一步的發展,才能夠讓數控技術日益完善,從而為國家機械制造業的發展增磚添瓦。
參考文獻:
[1]孔慶濤. 數控機床的現狀及技術發展策略分析[J]. 中小企業管理與科技(中旬刊),2014,12:306.
[2]萬軍,呂值敏,楊代強. 無線通信在機器人及數控機床中的應用研究[J]. 科技風,2016,15:47.
[3]蔡雪松,石爍宇. 淺談數控機床的高效應用[J]. 中小企業管理與科技(上旬刊),2016,03:231.
關鍵詞: 數控車床; 技術發展; 現狀
中圖分類號: TG51文獻標識碼: A 文章編號: 1009-8631(2011)02-0037-02
從20世紀中葉數控技術出現以來,數控機床給機械制造業帶來了革命性的變化。隨著制造業對數控機床的大量需求以及計算機技術和現代設計技術的飛速進步,數控機床的應用范圍還在不斷擴大,并且不斷發展以更適應生產加工的需要。今后如何加強機床工業實力、加速數控機床產業發展,實是緊迫而又艱巨的任務。
一、數控機床技術發展現狀及問題
1.發展現狀
我國的數控技術經過“六五”、“七五”、“八五”到現在“九五”的近20年的發展,基本上掌握了關鍵技術,建立了數控開發、生產基地,培養了一批數控人才,初步形成了自己的數控產業。“八五”攻關開發的成果:華中Ⅰ號、中華Ⅰ號、航天Ⅰ號和藍天Ⅰ號4種基本系統建立了具有中國自主版權的數控技術平臺。具有中國特色的經濟型數控系統經過這些年的發展,有了較大的改觀。產品的性能和可靠性有了較大的提高,它們逐漸被用戶認可,在市場上站住了腳。如上海開通數控有限公司的KT系列數控系統和步進驅動系統、廣州數控設備廠的GSK系列數控系統等。這些產品的共同特點是數控功能較齊全,價格低,可靠性較好。中國若大的經濟型數控機床的市場,吸引了國外廠商。近幾年,Siemens公司推出802S數控系統,大連大森公司用OEM方式引進了日本OHM公司的ONC 2102數控系統。盡管這些系統的技術性能一般,但由于其產品質量可靠加上品牌和龐大的宣傳銷售網絡,打開了銷路,贏得了市場。
在重型、超重型數控機床研發方面,重型龍門五軸聯動復合機床、超重型數控臥式鏜車床等一批達到國際先進水平的高檔數控機床的研制成功,滿足了航空航天、發電設備、汽車等重點領域對于超大零件的重點加工需求;高速精密數控車床、加工中心等產品廣泛應用于汽車、航空航天、電子、軍工等多個行業領域,并帶動了眾多中小企業設備更新改造和產業升級。濟南二機床集團有限公司壓力機類產品已全面進入美國通用汽車公司,被國外客戶譽為“世界三大沖壓裝備制造商”之一;北京第一機床廠的龍門鏜銑等產品已出口到韓國;武漢重型機床有限公司的重型機床類產品已出口到英國、日本、法國、韓國等。
2.存在問題
縱觀這些年來我國數控技術的發展歷程,盡管我們取得了不少成績,但與國外發展的速度和水平相比,差距還是很大。主要表現在產品水平低、品種少、質量不穩定。隨著國外經濟型數控系統的進入,國產經濟型數控系統一統天下的局面已被打破,國產系統的市場占有率正在逐漸減小。中國機床工具工業協會總干事長吳柏林曾經說到:“我國數控機床大部分依賴進口的局面沒有得到改變,近年來機床零部件進口持續增長,顯示出國產機床零部件還不能滿足主機行業的要求。盡管目前國產機床的國內市場占有率顯著提升,但高檔數控機床、核心功能部件在國內市場占有率還很低,國外公司大約占有我國高檔機床85%的市場份額。”如果這些深層次的技術問題如果不解決,國產數控機床的成本、價格就下不來,而且產品的精度、可靠性和技術先進性就上不去。至今許多重要功能部件、自動化刀具、數控系統依靠國外技術支撐,不能獨立發展,基本上處於從仿制走向自行開發階段,與國外數控機床的水平差距很大。
二、借鑒外國經驗,實現我國機床技術的又快又好發展
我們應看清形勢,充分認識國產數控機床的不足,努力發展先進技術,加大技術創新與培訓服務力度,以縮短與發達國家之間的差距。這里筆者對我國數控技術的發展提出幾點不成熟的想法。
1.加強技術創新是提高國產數控機床水平的關鍵
國產數控機床缺乏核心技術,從高性能數控系統到關鍵功能部件基本都依賴進口,即使近幾年有些國內制造商艱難地創出了自己的品牌。對此,數控機床企業的重點任務是加快經濟發展方式的轉變,大力實施技術創新,推進產品結構調整,避免盲目擴大低檔、普通產品生產,加快經濟型數控機床升級換代步伐,著力發展中高檔數控機床及生產線。企業要加快研發速度,掌握若干個高檔數控系統和關鍵功能部件的核心技術。企業要提高產業化水平,不僅要形成足夠先進的生產水平,還要有一定批量的制造能力。
2.加大數控專業人才的培養力度
必須狠抓根本,堅持“以人為本”,加速提高人員素質、培養各種專家人才,從根本上改變目前低效、落后的狀態。人是一切事業成敗的根本,層層都要重視“培才、選才、用才”,建立學習型企業,樹立企業文化,加速培育新人,培訓在職人員,建立師徒相傳制度,舉辦各種技術講座、訓練班和專題討論會,甚至聘請外國專家、顧問等,盡力提高數控。從我國數控機床的發展形式來看需要三種層次的數控技術人才:第一種是熟悉數控機床的操作及加工工藝、懂得簡單的機床維護、能夠進行手工或自動編程的車間技術操作人員;第二種是熟悉數控機床機械結構及數控系統軟硬件知識的中級人才,要掌握復雜模具的設計和制造知識,能夠熟練應用UG、PRO/E等CAD/CAM軟件,同時有扎實的專業理論知識、較高的英語水平并積累了大量的實踐經驗;第三種是精通數控機床結構設計以及數控系統電氣設計、能夠進行數控機床產品開發及技術創新的數控技術高級人才。我國應根據需要有目標的加大人才培養力度,為我國的數控機床產業提供強大的技術人才支撐。
3.走聯合的道路,優化組合,資源共享
目前應該重點發展普及型數控系統,開發高性能低價位的PC型數控系統和交流伺服驅動系統,參與市場競爭。目前國內已有華中Ⅰ型、航天Ⅰ型等PC型數控系統,但這些系統進入主機廠的還是很少,大多數用于機床改造和特殊專用機床,因而生產批量小,加上各自有自己的產品和市場,力量分散,這樣無法與國外名牌產品競爭。如果能挑選幾個好的產品,創造“國產名牌”,在開發、生產、配套、銷售上進行聯合,就可把力量集中起來,從而達到擴大生產批量,降低成本,擴大市場的目的。
4.學習美、德、日經驗,政府高度重視、正確決策、大力扶植
【關鍵詞】教學系統;WEB;數控機床
1.前言
數控技術是制造業實現自動化、高效集成生產的基礎,也是提高勞動生產率和產品研制周期的重要手段;制造裝備的大規模數控化,使企業急需一大批數控編程、數控設備操作以及維修人員,而傳統的機床培訓設備存在集成度低、培訓效率低等問題,已經不能滿足不斷增長的數控培訓需求,網絡輔助教學應運而生。
2.國內外數控加工仿真的研究現狀
國際上關于數控加工仿真的研究是從七十年代開始的,其目標都是試圖將數控加工過程以圖形方式直觀形象地表現出來,從而檢查加工程序中的錯誤,即所謂的圖形仿真驗證。
早期多數CAD/CAM采用了一種比較簡單的方法,即用線框圖來實現數控加工仿真和驗證。在實際驗證時,刀具軌跡通過顯示刀位點之間的矢量來進行模擬,刀具的線框圖也能顯示出來,再加上所加工的線框顯示,刀具所加工的部位和加工方式都可以比較清楚地反映出來。但是,一旦零件比較復雜,表示零件和刀具軌跡的線框圖就會互相重疊,難以辨認工件的實際形狀和刀具的加工軌跡。使得檢查工作變得十分困難,甚至完全不可能[1]。
正因為這樣,后來的研究大多采用實體模型表示法。實體造型中最常用的方法有:邊界表示法(B-Rep)、體素構造法(CSG)、混合建模法(Hybrid Model)和空間單元表示法[2]。
在實現數控加工仿真的方法中,最基本的就是應用實體造型中的布爾運算。這一技術的實質是通過執行工件模型與代表刀具運動的掃描體序列模型之間的直接(物空間)布爾差操作來完成仿真加工過程[3]。這種方法最大的缺點是它的計算量過于復雜,幾乎不能投入實際應用。
因此許多人開始使用離散實體模型的方法來改進仿真執行的速度。又根據離散方法的不同,產生了物空間布爾運算(Object Space Boolean Operations)和象空間布爾運算(Image Space Boolean Operations)兩種布爾操作手段。
但是,這種方法的運算量還是相當大的,依然不能保證實時的仿真效果。通過將實體離散在象空間進行布爾操作,可以比較明顯的改進NC仿真的效率。該方法使用z-buffer消隱思想,將實體按象空間的像素離散為z-buffer結構。這樣計算被簡化為視線與代表實體的圖像空間的表面的求交。沿著每一條視線,布爾運算可以在一維空間進行。所以具有比較快的運算速度。
數控仿真軟件主要分成兩種,一種是集成到CAD/CAM軟件中的,如國外的Pro-E、Ideas、Mastercam等軟件和國內的北航海爾軟件公司的CAXA、天津大學[4]的“回轉體零件的CAD\CAM系統”等都集成了加工軌跡仿真的功能;另外一種是獨立的數控加工仿真軟件,如華中理工大學數控技術研究所[5]的“NC銑削加工切削過程仿真系統”;哈爾濱工業大學[6]的“基于微機的三軸數控銑削仿真系統”等。這些軟件借助于強大的三維造型功能,采用實體造型的方法實現了數控加工過程的仿真。
總體來講,以上仿真軟件的共同特點是專業技術性強,集成化程度高,集CAD/CAM于一體,但價格昂貴;雖然融合了刀具軌跡的三維、二維仿真技術,但并不適用于數控編程和機床操作人員的培訓。
3.數控教育與培訓的發展現狀
目前,數控技術人才來自兩種渠道,其一是由高等院校、中職學校的數控專業培養具有一定學歷的人才;其二是社會上有關培訓機構及院校開辦的各種中短期的數控培訓班培訓的人才。然而,雖然我國各高校、高職、中職加大了培養數控人才的力度,但始終不能滿足我國數控人才的需求,主要原因如下:
(1)我國經濟快速發展,逐步成為世界制造中心
進入新的世紀以后,隨著我國綜合國力的進一步增強,我國經濟全面與國際接軌,并正在成為全球制造業的中心,這必然對掌握現代信息化制造技術的技術人才、特別是對大量的一線技術工人形成了巨大的需求。
(2)教學體系結構不能滿足數控用人單位的需求
很多學校把實訓重點放在數控機床操作方面。事實上,數控機床是一種先進的自動化設備,其操作非常簡單。用人單位真正需要的人才應該具備精通數控加工工藝(如工藝路線選擇、刀具選擇、切削用量設置等)、模具設計、CAD/CAM與數控自動編程、數控機床機電設計與聯調技術、數控機床的維護、維修技術等工程素質。
(3)數控教材更新緩慢,數控師資力量有待進一步提高
目前,可供數控系統原理、數控機床機電控制技術、數控機床故障診斷與維護和數控人才實訓等課程選用的教材還有限。而且,許多現有數控教材內容比較陳舊,結構上也存在一定的缺陷,根本不適合用于培訓企業急需的高水平實用人才?,F在各學校的數控教師主要是從事各高校機械或機電專業畢業的本科生或碩士研究生。這些教師具有一定的基本理論知識,但數控實踐能力欠缺。
(4)數控實訓設備的數量不足,設備種類少
受數控人才需求增長的拉動,各職業院校均建有不同規模的數控培訓基地。各院校為了與企業盡可能保持一致,以達到培訓效果,在培訓硬件選型方面逐步趨向全部采用工業用數控機床和加工中心,而且培訓基地往往以加工設備配備進口數控系統為主,由于數控設備昂貴,學校購置數量有限,沒有實踐體驗很難獲得良好的教學效果。因此,對于數控培訓我們要用專門的數控培訓設備。這樣既可以減少經費開支又能夠實現對學員數控機床操作和維護能力的培養。
“說不定哪天我就離開機床行業,再也不干這行了?!?月11日,在第十二屆中國國際機床展覽會上,大連機床集團的技術工程師張成(化名)與記者探討行業發展問題時,很無奈地發出如此感慨。
機床是裝備制造業中的基礎性產品。我國機床業技術附加值較低,尤其自主研發的高端數控機床成果寥寥,這與“中國制造”以往在國際分工中的低端定位有關。而近年來,中國產業升級步伐加快,高端數控機床需求大增,但市場卻主要被進口貨占據,國產高端數控機床發展仍步履艱難。
種種跡象顯示,這與國內該領域高端技術人才缺失有關。數控機床市場規模發展越快,人才短缺的瓶頸效應越凸顯。對國內數控機床行業而言,這仿佛是個難以自拔的尷尬境地。
發展陷入怪圈
在此次展會上,當各展臺的業務人員都在熱切期待自己的客戶時,記者卻在大連機床集團展臺旁,看到一個小伙子和一位白發蒼蒼的老人為了機床行業人才缺失的問題展開熱烈的討論。小伙子就是張成,老者是中國機床工具工業協會高級工程師、原高級顧問陳循介。
“我國機床行業之所以會出現今天這個現狀,很重要的原因是人才缺失?!弊鳛槔弦惠厵C床專家,陳循介憂慮地對記者說,國內機床行業的高端技術人才中,比他年輕一點的有不少,可再年輕點的就很少見了。機床行業在人才上出現了斷代。
張成也認為,我國大量高端機床領域的技術人才流失,關鍵是用什么來吸引人才的問題。國內機床企業還不能給高精尖人才提供一個良好的環境。
記者注意到,和其他裝備制造業一樣,目前我國數控機床行業處于難得的戰略機遇期。傳統工業,如汽車、機械、家電、紡織、農機、環保等行業的技術改造,對數控機床的需求繼續攀升;電子信息、生物工程、新能源新材料等高新技術產業的發展又為精密、高效、專用數控機床開辟了新的需求市場。
另一方面,我國東部產業的升級、東北等老工業基地的振興和中西部開發步伐的加快,為數控機床產業發展提供了潛力巨大的國內市場;國際金融危機以來,國際資本和產業向中國的轉移、國際技術和人才的交流,又為我國數控機床產業的發展提供了外部環境。
有數據顯示,10年前國內數控機床年產量只有2萬臺左右,如今已經達到年產量20多萬臺;國產機床數控化率由“十五”末的35.5%,提高到“十一五”末的51.9%。然而,這些數據卻不能反映目前機床行業發展面臨的諸多深層次矛盾。
“大而不強、廣而不精是國產數控機床的通病,重點行業需要的高檔機床日前仍需靠進口?!饼R齊哈爾二機床總工程師程鳳蘭說。
武漢重型機床集團有限公司(下稱武重機床)總工藝師、副總工程師張文橋也指出:“我們采取的是先做大、再做強的策略。目前,機床的功能是達到了,可精度還遠遠不夠?!?/p>
“從某種程度上說,機床業的發展陷入了一個怪圈。”湖南杰克數控有限公司董事長、湖南大學隨動磨削研究所所長胡惜時對記者說,機床業相當于制造業中的“農業”,利潤低導致技術人才待遇低,待遇低又導致機床業人才缺失,人才缺失又影響產品的創新,這又進一步制約了企業的利潤空間。
人才待遇不高
杰克機床是杰克控股集團旗下的第二大企業,現在在浙江、江西和湖南擁有3家機床制造工廠=其在湖南工廠的高級技術員自加入企業第二年后就基本上能拿到3000多塊錢。雖然也有年薪十幾萬的工程師,但公司對用人成本有嚴格控制,基本上不會超過總成本的15%。
胡惜時告訴記者,技術人才流失,跟這個行業的工資待遇不高確實有很大關系。“現在哪怕一個洗腳妹也能拿到3000塊錢工資。一個技術員才拿3000塊錢,他就感覺吃虧了?!?/p>
加拿大的ICAM公司是數控機床行業的國際知名公司。該公司工程師李榮華向本刊記者介紹,跟中國比,該公司給技術人才的待遇確實要高出一大截,盡管中國一些機床企業已經在給員工漲薪水。
然而,國內機床企業目前還是無法滿足工程師們的迫切愿望。這其中的一個很重要原因是國產數控機床賣不出好價錢。同樣型號的產品,國產的價錢要比國外企業的產品便宜很多,以至于業內人士不看產品參數,只看價錢就能判斷出是國產貨還是進口貨。
另一方面,國內企業管理層似乎沒有深刻意識到高端技術工程人員的重要性。工程師做銷售
張成在大連機床搞技術研發已經5年。不過,從今年開始,他要開始跑銷售。記者注意到,在CIMT2011展會上,很多“銷售經理”名片的頭銜后面都跟著三個字――工程師。
對此現象,浙江天通吉成機器技術有限公司銷售二部部長張亞寧解釋說:“我們國家的機床行業是市場導向性非常突出的行業,只有市場需要的,機床企業才去研發生產,市場不需要的就一定不會有哪家企業會去研發生產?!?/p>
武重機床是國內生產重型、超重型機床規格最大、品種最全的大型骨干企業。該公司總工藝師、副總工程師張文橋表示,從他們機床廠家來說,也想用國產數控系統,但這最終還是取決于用戶的選擇,一般用戶不愿意使用國產數控系統。沈陽機床黨委宣傳部的一位楊姓副部長也曾向記者表示,如果企業一心研發新產品,到頭來卻賣不出去,那企業怎么生存?
來自中國機床工具工業協會的數據顯示:2010年我國機床工具產品進口總額為157.2億美元,同比增長62.0%,超過歷史最高的2008年的27.8%。其中,普通機床超過90億美元,數控機床接近80億美元。
對此,有機床行業專家分析指出,進口大幅增長的原因,一方面是國家鼓勵先進技術和先進裝備進口,進一步擴大高檔機床工具產品的進口,另一方面也說明,國產中、高檔機床工具與國外還有較明顯差距,還不能完全滿足國內市場需求。
“在國內高端數控機床受制于高端人才短缺的情況下,市場發展越快,進口產品就越多,國內自主研發的高端數控機床所占市場份額就越小,仿佛跌入了一個越來越深的陷阱,前景堪憂?!睒I內分析人士說。
關鍵詞 數控機床;誤差;補償技術
中圖分類號 TG659 文獻標識碼 A 文章編號 1674-6708(2013)89-0047-02
0引言
誤差對于數控領域而言,是客觀上必然存在的。任何數控機床設備在操作過程中,由于客觀事實存在的各種因素影響,不可能有百分百的精確度。在科學技術不斷進步的今天,人們不斷致力于提高數控機床加工生產的精確度。
1數控機床誤差補償技術研究現狀
國內外對于數控機床誤差補償技術的歷史和研究上有較大差距。其中,國外最早發現機床的熱變并且進行相關研究的國家是的瑞士。該國在1933年就發現機床的熱變形是影響數控機床定位精度的重要原因,并由此開始了數控機床誤差檢測、建模和補償技術等方面的研究?,F時國內的數控機床誤差補償技術處于高速發展階段,數控機床誤差補償技術有望盡早從實驗室搬到工業中去實踐和應用。
2關于數控機床的誤差
數控機床在生產過程中的誤差主要有幾何誤差、熱誤差及切削力誤差三種,幾何誤差一般是指加工原理、工件裝夾、調整、機床導軌導向、機床傳動、刀具、機床的主軸回轉等方面,由機床裝置的制造、裝配缺陷等造成的誤差;熱誤差是指數控機床在生產過程中,由于溫度的變化,導致工藝系統中諸如刀具等部件出現變形,使工件和機床部件之間的相對位置和運動關系發生變化(熱變形),從而造成的誤差;切削力誤差是指由于刀具磨損、工藝系統的受力變形、工件殘余應力引起的變形等各種改變原動力因素影響下所發生的動力誤差。在總加工誤差當中,這三項誤差占總誤差的80%左右,是影響加工精度的主要因素。
2.1機床的幾何誤差
每一臺數控機床都必定存在幾何誤差數值,產生誤差數值的范疇包括了加工原理誤差(在生產中最為常見,往往出現在刀具結構簡單的機床上,是由于采用成形運動或以刃口輪廓進行工件加工過程中所產生的誤差。)由于夾具的安裝、定位、松緊所造成的工件裝夾誤差、關于加工尺寸的調整誤差,還有機床導軌導向誤差、機床傳動、刀具結構變化、機床的主軸回轉誤差等等方面,都屬于工件生產過程中的幾何誤差。數控機床的幾何誤差多屬于硬件誤差,因此只要誤差值沒有超出相關的精度要求,機床設備依然被廣泛應用于各工廠企業的生產和加工中。
2.2熱誤差
數控機床在生產工件的過程中,每個工序環節中涉及的工序要求不一樣,工藝系統的運行中,車床部件或工件會在溫度上產生較大的差異和變化,忽冷忽熱。在溫度變化的過程中,熱脹冷縮的物理原理對工件和刀具均會造成一定影響,進而改變工件和刀具之間既定的運行路線和相對運動的角度,造成對精確度的影響,這個過程中所產生的誤差就是機床的熱誤差。熱誤差從某種意義上說是可以完全避免的,但以現階段數控機床的硬件條件而言,還沒可能完全解決過程中不出現溫差這個問題。而對于一些精密度要求較高或者體積較大的工件而言,由于熱變形所引起的誤差甚至是總加工誤差的40%~70%之高。
2.3切削力誤差
由于刀具的磨損、機床導軌的制造誤差,熱變形、工件裝夾的誤差等原因,會直接導致生產流程中的傳動力、慣性、夾緊力度和重力等發生不同程度的變化,從而致使機床的切削力出現誤差,從而導致整個工藝系統的受力變形,這就是切削力的誤差。切削力的誤差是可以通過對機床設備的數據監控、刀具的及時更換和各部件的人為調控等管理手段進行降低,但是無法完全消除。切削力的誤差,在工件生產過程中,是普遍性現象。在這里舉個例子,某工件的加工流程中,由于切削力發生了改變,致使設定好的工藝系統產生了一定的變形或者振動,刀具和工件之間的基本運動軌跡發生變化,從而造成加工誤差,其影響從工件表面的粗糙度上能夠直接得到反映。
3誤差補償技術
在對數控機床產生誤差的問題所在有一定了解之后,就是如何針對這些問題所在,完善誤差補償方面的技術,從而達到提高數控機床生產加工的精密度這一目的。由于誤差預防法的局限性和經濟成本過高等原因,利用軟件技術進行的誤差補償技術因其既有效又經濟的特性而更受關注,這一種“精度進化”的概念更具探索性和可行性。數控機床的誤差補償技術,是通過掌握原始誤差值前提下,從硬件上或軟件上造出與原始誤差反方向相等數值的人為性誤差,以達到將誤差抵消和降低的效果。
3.1合成補償法
合成補償法,是指針對造成誤差的單項因素,通過測量得出其原始誤差值,再以誤差合成公式計算出補償點的誤差反向數值,從而對誤差進行相互抵消的辦法?,F時在行業內通用的機床幾何誤差模型,是基于SchulLschik教授運用矢量圖得出的“機床各部件誤差及其對幾何精度的影響”這一理論下,Ferreire與合作者們通過更深入的研究所得出的,該模型對單項誤差合成補償法具有突出的貢獻。
3.2直接補償法
直接補償法就是對整個加工生產過程進行全面細致的測量,找出產生誤差的每個點位的矢量誤差,并利用差值的方法計算出每個補償點的誤差數,然后對其進行誤差修正,直接補償法要求誤差點的確立和誤差補償之間的坐標系必須保持一致,簡單而言,其要點在于“精確”二字,如果補償精度要求越高,那么只能找到整過生產過程中盡可能多的誤差點位所在。
3.3相對誤差分解、合成補償法
相對誤差分解、合成補償法,可以通過數據的分析得到大部分的誤差補償數據,然后從中得出數控機床中的每個單項誤差,再通過誤差合成的方法,對機床中的誤差進行補償。測量方式較為簡單,通過單一次的測量就可以獲得整個圓周內的基本數據和信息,并對機床的精度和總體評價,相對地有一個基本而全面的了解,是誤差分解、合成補償法的優勢所在。
4結論
關于數控機床誤差補償技術的探索和研究,經過國內外數十年的研究,對誤差的產生和控制已經達到了一個較為理想的階段,但要將研究應用于大規模的實踐和生產中去,還需要依賴有關人員的進一步努力,特別對于我國而言,探尋更先進的數控機床誤差補償技術,對于增加國產機床的市場份額,提高我國機床設備的技術水平,有著深遠的影響和意義。
參考文獻
關鍵詞 數控機床;熱誤差;補償建模;加工精度;研究綜述
所謂熱誤差,是因數控機床設備主體部分溫度參數水平升高導致的機床內部技術工件熱變形現象,繼而因待加工技術工件與刀具技術部件之間發生相對性空間位置關系變化,而具體導致生產加工技術誤差現象,研究數據顯示,熱誤差現象的發生,大約占據數控機床設備總體性生產加工技術誤差的40.00%~70.00%。本文將會圍繞數控機床熱誤差補償建模綜述展開簡要闡釋。
1.數控機床熱誤差補償技術問題的國內外研究現狀
通過針對數控機床熱誤差補償技術問題國內外學者研究論述的系統性歸納總結分析,不難發現,國內外學者針對數控機床設備熱誤差技術現象建模補償問題的研究,最早是在分析數控機床設備運行使用過程中的熱效應技術行為基礎上逐步成型的。
1980年,德國西柏林工業大學的UHeise以“數控機床設備的熱變形補償”為中心,撰寫并發表了博士論文,其在撰寫博士論文過程中開展的實驗探究工作環節,獲取了針對數控機床設備熱變形技術現象幅度為65.00%的熱變形補償技術收益效果。與此同時,我國國內部分研究機構在針對數控機床設備的熱誤差研究過程中也逐步取得了一系列重要研究進展。1984年,中國北京機床研究所與德國西柏林工業大學機床和制造工藝研究所通過技術合作,共同建構形成數控機床設備的熱誤差技術現象描述與處置模型,并在一立數控機床設備之上完成了技術檢驗過程。在此基礎上,中國北京機床研究所獨立研究創建了針對型號為DM7732數控線切割機床的熱誤差補償應用技術,并且在具體的實驗性應用技術檢驗過程中順利獲取了表現幅度在75.00%以上的熱誤差檢驗效果。我國浙江大學借助熱彈性理論,運用數學分析處置方法推導獲取了數控機床設備刀具技術部分的熱變形技術現象計算分析公式,同時還還建構形成了指向數控機床設備中精密機械技術組件部分的熱模態技術理論。
20世紀90年代之后,數控機床設備的熱誤差補償技術研究工作進入了快速繁榮的歷史發展階段,來自美國、德國、日本以及中國等多個國家的研究人員,在針對數控機床設備運行過程中的技術形態和技術參數表現特征展開系統全面分析基礎上,接連創立了數量充足且形態各異的建模技術思路,創建和構筑了數量眾多的熱誤差處理模型。學者Jedrzejewki等人基于數控機床設備能量損失現象年代研究分析角度,基于有限元分析方法建構了數控機床設備的熱誤差補償模型;學者Chem等人在原本已經研究獲取的21項數控機床設備技術誤差項目基礎上,系統化創立并且歸納了包含熱誤差以及幾何誤差項目在在內的32項數控機床設備運行技術誤差組成結構成分;Srivastava等學者運用HTM技術處理方法,創立并順利形成了指向數控機床設備五軸加工中心技術結構的誤差處置模型,同時也有部分日不研究人員在針對數控機床設備的運行技術問題展開系統化研究分析基礎上,初步創立提出了關于“熱剛度”的技術概念。
美國密歇根理工大學YidingWang教授等人,在針對數控機床設備的運行熱誤差纖細展開系統分析條件下,創構和提出了基于灰色系統理論的離線式熱誤差補償模型,以及在線式熱誤差補償模型。德國學者HermleHanrld研制創立應用的數控機床設備熱膨脹技術現象補償技術模型,和AchjmidRoben研制創立應用的數控機床設備熱變形補償奇偶數系統,均接連獲取德國國家級專利部門的認可和授權。
在此基礎上,浙江大學陳子辰教授。于1992年召開的全國數控機床熱誤差控制與補償研究學術研討會上,明確闡釋了關于“熱敏感度”和“熱耦合度”等全新技術研究理念。上海復旦大學的楊建國教授在CNC車削技術中心基礎性設備技術條件基礎上,創造性引入運用了數控機床設備的熱誤差技術現象的魯棒建技術處理方法。1998年,楊建國教授和潘志宏教授還合作倉U立了針對數控機床設備車削加工技術中心模塊幾何誤差技術現象,以及熱誤差技術現象的綜合性數學處置技術模型。天津大學張奕群教授等人,在具體開展的數控機床設備熱誤差技術現象建模處置過程中引入了Kalman濾波器技術組件,促進了辨識精度技術參數表現水平的顯著改善提升,上述技術研究人員以,某立運行的JCS 018A型數控機床設備加工中心系統作為對象展開了系統的技術研究過程,在切實引入運用神經網絡建模技術處理基礎上,確保了實際補償技術效果獲取幅度水平達到了60.00%以上。與此同時,我國還有一定數量的高等院校和企業性生產單位,也相繼圍繞數控機床設備生產運行過程中任務差技術問題展開了系統的研究分析,取得了一定的研究成果,為有效解決數控機床設備在具體生產運行過程中的熱誤差技術問題作出了重要貢獻。
2.數控機床設備熱誤差補償的常見建模處置思路
在現有的數控機床設備熱誤差技術補償活動開展過程中,通常應用補償技術處置方法主要集中展現在如下2個基本方面:第一,直接針對數控機床設備在生產技術運行過程中發生的熱誤差位移技術參數項目展開補償處置。第二,針對數控機床設備在具體技術運行過程中形成的溫度場技術結果實施重新平衡建構處置。
源于平衡溫度場技術處置方法在針對某一技術矢量方向的熱誤差技術現象實施補償加熱處置過程中,源于本身對導致在其他矢量技術方向之中發生附加性的熱變形現象,繼而顯著增加了實際發生熱誤差技術參數量,所以在某些特定的技術情境之下,極有可能難以實現對數控機床設備運行技術空間之內各類矢量技術方向的熱誤差技術現象實現有效充分的技術補償支出狀態。因此,在具體運行數控機床設備開展技術工件的生存加工空手實踐過程中,往往推薦采用第一種熱誤差處置策略完成熱誤差技術現象的處置過程,并且在該種技術處置策略的具體應用過程中,往往能夠實現對熱誤差技術數據的實時動態監控,實現對數控機床設備關鍵技術組件點位溫度參數,以及變形量參數的試動態監測,切實建構熱誤差技術參數水平,與溫度技術參數或者是熱變形技術參數項目之間的數量關系模型,之后結合數控機床設備生產技術運行過程中實時采集的動態技術數,實時預測數控機床設備在未來具體運行過程中可能發生的熱誤差技術數據項目,在此基礎上選取和運用恰當的技處置方法完成熱誤差技術現象的補償處理工作。
【關鍵詞】 機床工業;現狀;發展規律;驅動因素
中國作為全球的制造業大國,裝備制造業在國民經濟中占有很大的比重。伴隨中國的工業化、城鎮化進程,裝備工業有了迅猛發展,作為裝備制造業的核心和基礎,機床行業備受重視,機床工業無論地位、產值、技術、市場等各個方面均有了飛速發展,但和國際機床行業強國德國、日本比較還有一定差距,伴隨我國科學、技術進步和工業化、城鎮化的發展,機床行業具有光輝的發展前景。本文主要從中國機床工業的發展規律及驅動因素上分析機床工業的發展前景。
一、國際機床行業的發展規律和現狀
1、機床工業的生產狀況
全球28個主要機床生產國家和地區2012年產值為932億美元,中國約占30%,位居第一位。機床生產前8位國家和地區依次是中國、日本、德國、意大利、瑞士、美國、韓國和中國臺灣。進入世界機床產值最大20家企業中,日本和德國最多,分別達6家,中國、美國和韓國排在其后,分別有2家,瑞士1家排在第6位。美、德 、日仍然是美、歐、亞三洲機床生產強國。
2、全球機床行業的消費情況
中、德、日、美、意是世界機床重點消費大國,占全球消費總量的73%。2013年中國機床消費381億美元,漲幅近12%,占全球消費量的30%,仍然居世界第一,其中中國金屬加工機床消費則占據全球市場的45%。美國、德國、日本機床消費增長已成定勢,而且以中高檔數控機床為消費主流。以歐元計算,各地區占比基本未變,亞洲占全球機床產值的57.7%,歐洲占比為34.7%,美洲占比為7.6%。其中2012年前十位機床消費國占全球市場80%。
3、全球機床行業的特點和分布格局
歐美機床企業集團化趨勢加強,控制著機床行業高端技術。美國企業重點發展高精尖機床技術,生產飛機、宇航、汽車工業所需高精度、高效、高自動化、高性能機床。德國企業對加工工藝研究投資不遺余力,尤以重型機床、大型精密機床著稱,精度及使用壽命最好。瑞士機床企業以中小精密機床技術著稱于世,擅長將現代電子技術應用于機床系統。意大利機床企業擅長生產單臺定制,個性化顯著的機床,機床的柔性化程度高。韓國、日本、臺灣擅長生產經濟實用性較強的中高檔機床,其中日本企業對機床壽命設計有特別的獨到技術。
4、機床行業在全球進行技術轉移
產業轉移的重要理論依據是比較優勢,由于各個國家的勞動力成本、產業配套、法律法規、教育體系等各個方面的不同,同樣的產品在各個國家中成本有明顯差異,而發展中國家在制造業和一些低端產品具有明顯優勢,成為產業轉移的理想目的地。發達國家將傳統成熟產業有計劃、有步驟地向發展中國家轉移。造船行業、港口機械、工程機械等勞動密集型產業由于技術含量較低、運輸成本高、環保壓力大等因素成為發達國家的主要轉移領域。中國機床行業由于中國的第一消費大國地位和生產成本、人員工資、工業配套等因素成為機床產業轉移的第一大國。高端制造主要集中在發達國家,高端裝備制造不但體現在技術檔次高、系統復雜成套、大型重型化、高速精密等科技水平和技術參數,更體現在售后服務復雜和更新換代快??傮w表現為:投入巨大、成套復雜,規模龐大、研發周期長等方面。所以國內在重型設備等方面進步明顯,比如港口機械、船舶、發電設備等,而精密機械等方面突破較慢。
二、我國機床行業的現狀和發展趨勢
在國家經濟增長的拉動和國內市場國際化促動下,中國機床行業從2002年(入關后)起,機床消費總量呈加速增長趨勢,“十五”以來,我國市場機床消費總額、進口額已連續居世界第一,數控機床更是以兩位數以上的增長速度快速發展,成為排名第一的機床消費大國。2012年機床全行業總產值為8000億元。預計2015年年消費額將近8500億元左右。國內機床消費市場競爭國際化,世界機床制造基地移地中國化成為大趨勢,國家建立裝備制造業基地如上海、沈陽、大連、浙江等。目前我國機床行業產品覆蓋國民經濟的各個領域,滿足各個行業的基本需求,在我國經濟發展中需要的裝備制造業機床,我國均能自行生產,基本沒有空白。
1、我國機床工業的歷史發展規律
中國機床消費總量呈加速增長趨勢,消費的增長導致了進口的快速增長,消費增長主要是受到固定資產投資增長、產業升級和跨國公司加大對中國投資建廠和合資生產的影響。這也是我國裝備制造業的產業升級的路線圖和升級進化過程,作為制造業核心的機床也經歷了同樣的發展歷程,隨著經濟和科技的發展,機床行業形成了低端到高端的歷史發展進程。
2、我國機床產業的技術現狀及存在問題
國內機床行業面臨的產品結構不合理問題突出。首先是粗加工機床占總產量的40%以上,機床產值數控化率低(32.7%),其次,數控機床低檔產品所占比例高(75%),數控化水平與國際差距較大。國產數控機床高、中、低檔比例為3:22:75。國產經濟型數控機床基本滿足了國內需求,中檔數控機床具備了一定的生產能力,小批量的國產高端數控機床已投入使用。
國內機床行業存在的問題是:機床精度普遍較低,缺少剛度實驗,很少采用軟件補償、溫度變形補償、高速主軸系統動平衡技術等保證定位精度,僅有少數幾種產品可達歐洲標準定位精度;基礎材料性能弱,很少普及高強度密烘鑄鐵(樹脂砂技術),無重大新材料開發;機床結構開發性能差,高速機床需要強化結構剛性,減輕移動件重量,機床整體結構突破傳統結構的能力差;技術差距大,國外普及的遠程服務技術、交鑰匙工程、高速機床硬切削、干切削及其機理研究空白,基本無切削軟件包供應;關鍵配套件性能不足,電主軸、高速滾珠絲杠副、直線電機、高速高精度數控系統,高精度位置檢測系統等普遍處于低水平狀態。
3、機床行業的市場分析
(1) 普通制造業。普通機械加工業中五金、電力設備、模具加工、礦山機械、冶金設備、建材設備、石油化工設備是帶動機床消費增長的主要因素。
(2)汽車行業。汽車工業對機床裝備的需求具有多層次、寬領域、快節奏、高質量、數量大的特點,柔性加工生產線、各種數控專用機床將是日后國內機床工業向汽車工業領域滲透的重點。中國汽車零部件配套行業的實力與主機廠的需求差距還相當大,汽車配套企業必須擴充、提高裝備能力,才能謀求其未來的生存發展。
(3)航空、航天、船舶、軍工行業。航空、航天、船舶、軍工產業是高端機床市場需求的大戶。隨著國家綜合國力的增強和國防現代化的升級,國家將會加大對國防裝備的投入(預計由目前占國內生產總值的2.5%提高到2025年的5%)。
(4)電子信息產業。電子信息產業是精密機床的主要市場。電子信息技術水平是國家現代化程度的重要標志。我國電子信息行業近幾年固定資產投資規模以年均16%速度增長。
4、數控機床是機床發展的主流
國內數控機床可供品種超過1500余種,特別是五軸(及以上)聯動數控機床已經成功開發,包括最關鍵的萬能自動鏜銑頭在內,只是精度、性能與國際水平還有差距。技術差距主要體現在整體加工精度、高速運行穩定性、持續無故障運行時間、后勤遠程維護等與國外產品有較大差距。核心部件數控化率不高,自動化程度低。數控機床的性能主要由關鍵功能件所決定,數控機床價值的60%由關鍵功能件所決定,國內數控機床功能件產業規模小,集中度小,產品性能水平與國外差距較大。國內數控機床產品剛開始產業化、水平質量一般。高檔次的系統全都是進口,中高檔機床用的數控系統、滾珠絲杠、高速電主軸、刀庫機械手、全功能數控刀架、數控回轉工作臺和高速防護裝置等,很多是以進口為主。
三、機床行業發展的驅動因素
1、國家的產業政策支持
機床工業是裝備制造業的基礎和核心,2010年10月,國務院出臺的《加快培育和發展戰略性新興產業的決定》也明確指出,要積極發展以數字化、柔性化及系統集成技術為核心的智能制造裝備,其中高檔數控機床成為了發展的重中之重。在“十二五”規劃中,明確提出要重點發展四大主機(金屬切削機床、金屬成型機床、鑄造機械、木工機床)。高端裝備制造業升級換代,和工業化、重工化的歷史發展機遇將在很大程度上推動機床行業快速增長。到2020年,航空航天、船舶、汽車、發電設備制造等相關行業所需要的高檔數控機床的大部分供應將立足國內,未來我國機床行業發展空間十分廣闊。
2、隨著裝備制造業和工業化、信息化的興起,機床行業發展后勁十足,前景廣闊
經過多年的積累和技術進步,我國工業特備是裝備制造業獲得快速發展,中國目前已經成為世界主要的機械裝備生產國和消費國家,技術含量和工藝水平大大提高,產品質量僅次于美國、日本和德國,領先于意大利和英國。我國裝備制造業的快速發展和國家崛起,必然導致基礎工業機床行業的快速發展。
3、機床行業高速發展具有一定穩定性
隨著高速、高效、高精度機床的技術成熟和大批量生產,歐美、日本、韓國等發達國家和地區機床更新換代加速,中國經濟的持續高速發展和世界制造業向中國的轉移,未來國內產品方向重點是高度數控化、高效、精密、大型化、功能復合化。預計十二五期間,國內數控機床增長率保持在30%以上,國內市場占有率達到70%以上。中高檔數控機床將成為市場消費的主流。機床行業的重點用戶分布在電力工業、航空、航天工業、造船工業、鐵路機車工業、國防工業、機械工業和汽車工業七大行業領域,隨著中高檔數控產量提高,該行業收益水平將進一步提高。同時隨著機床行業體制改革和國家政策支持力度加大,行業贏利水平必將大幅度提高。同相關行業比較,機床行業的毛利率較高,尤其高于普通機械加工行業水平。隨著機床產品數控化率的提高,該行業收益水平將進一步提高,機床用戶分布廣泛,各個國家工業發展的差異化、各個行業發展的差異性、機床產品的差異性和技術更新的快速性,使得機床行業的發展保持較高的穩定性。中國機床不會出現明顯的行業跟隨周期。目前約有30%機床提供給汽車、工程機械等相關行業,20%供給軍工、輪船、IT等行業,50%供給通用機械加工行業。機床用戶分布廣泛,各個行業發展的差異性和不均衡性將使得中國機床行業發展保持較高的穩定性。
4、大規模的基本建設是機床工業高速發展的保證
中國大規模的港口建設,特別是集裝箱港口建設推動中國的集裝箱、集裝箱起重機行業快速崛起,并一舉奠定了全球行業的主導地位。目前國內集裝箱港口吞吐量躍居全球首位。在十二五期間,中國國內投資仍然非常旺盛,主要包括:高速公路、高速鐵路、城市軌道交通、機場、港口、場館、住宅建設仍將是全球最活躍的區域,工程項目難度大,相應的消耗施工機械強度將保持穩定。超高壓輸變電項目、鐵路提速、國油國運、航空航天領域國家采購等使得國內需求仍構成了全球需求中舉足輕重的部分。固定資產投資和汽車、航空航天、模具等工業的發展是刺激機床行業起飛的主要因素。我國固定資產每投入100億元,將會帶動0.8―1.1億元的機床市場消費額,轎車產量每增減1%,數控機床消費量就變動0.54%。發電設備、船舶、冶金等大型和重型工業也是機床的主要消費者。
【參考文獻】
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