數(shù)控機(jī)床隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展,世界機(jī)床業(yè)已進(jìn)入了以數(shù)字化制造技術(shù)為核心的機(jī)電一體化時(shí)代,其中數(shù)控機(jī)床就是代表產(chǎn)品之一。數(shù)控機(jī)床是制造業(yè)的加工母機(jī)和國民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)。它為國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門提供裝備和手段,具有無限放大的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效應(yīng)。目前,歐、美、日等工業(yè)化國家已先后完成了數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程,而中國從20世紀(jì)80年代開始起步,仍處于發(fā)展階段。
中國數(shù)控行業(yè)現(xiàn)狀及前景
“十五”期間,中國數(shù)控機(jī)床行業(yè)實(shí)現(xiàn)了超高速發(fā)展。其產(chǎn)量2001年為17521臺(tái),2002年24803臺(tái),2003年36813臺(tái),2004年51861臺(tái),2004年產(chǎn)量是2000年的3.7倍,平均年增長39%;2005年國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量59639臺(tái),接近6萬臺(tái)大關(guān),是“九五”末期的4.24倍?!笆濉逼陂g,中國機(jī)床行業(yè)發(fā)展迅猛的主要原因是市場(chǎng)需求旺盛。固定資產(chǎn)投資增速快、汽車和機(jī)械制造行業(yè)發(fā)展迅猛、外商投資企業(yè)增長速度加快所致。
2006年,中國數(shù)控金切機(jī)床產(chǎn)量達(dá)到85756臺(tái),同比增長32.8%,增幅高于金切機(jī)床產(chǎn)量增幅18.4個(gè)百分點(diǎn),進(jìn)而使金切機(jī)床產(chǎn)值數(shù)控化率達(dá)到37.8%,同比增加2.3個(gè)百分點(diǎn)。此外,數(shù)控機(jī)床在外貿(mào)出口方面亦業(yè)績驕人,全年實(shí)現(xiàn)出口額3.34億美元,同比增長63.14%,高于全部金屬加工機(jī)床出口額增幅18.58個(gè)百分點(diǎn)。
2007年,中國數(shù)控金切機(jī)床產(chǎn)量達(dá)123,257臺(tái),數(shù)控金屬成形機(jī)床產(chǎn)量達(dá)3,011臺(tái);國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床擁有量約50萬臺(tái),進(jìn)口約20萬臺(tái)。2008年10月,中國數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量達(dá)105,780臺(tái),比2007年同比增長2.96%。
長期以來,國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床始終處于低檔迅速膨脹,中檔進(jìn)展緩慢,依靠進(jìn)口的局面,特別是國家重點(diǎn)工程需要的關(guān)鍵設(shè)備主要依靠進(jìn)口,技術(shù)受制于人。究其原因,國內(nèi)本土數(shù)控機(jī)床企業(yè)大多處于“粗放型”階段,在產(chǎn)品設(shè)計(jì)水平、質(zhì)量、精度、性能等方面與*水平相比落后了5-10年;在高、精、尖技術(shù)方面的差距則達(dá)到了10-15年。同時(shí)中國在應(yīng)用技術(shù)及技術(shù)集成方面的能力也還比較低,相關(guān)的技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的研究制定相對(duì)滯后,國產(chǎn)的數(shù)控機(jī)床還沒有形成品牌效應(yīng)。同時(shí),中國的數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)目前還缺少完善的技術(shù)培訓(xùn)、服務(wù)網(wǎng)絡(luò)等支撐體系,市場(chǎng)營銷能力和經(jīng)營管理水平也不高。更重要原因是缺乏自主創(chuàng)新能力,完全擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的數(shù)控系統(tǒng)少之又少,制約了數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
國外公司在中國數(shù)控系統(tǒng)銷量中的80%以上是普及型數(shù)控系統(tǒng)。如果我們能在普及型數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品快速產(chǎn)業(yè)化上取得突破,中國數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)就有望從根本上實(shí)現(xiàn)戰(zhàn)略反擊。同時(shí),還要建立起比較完備的數(shù)控系統(tǒng)的自主創(chuàng)新體系,提高中國的自主設(shè)計(jì)、開發(fā)和成套生產(chǎn)能力,創(chuàng)建國產(chǎn)自主品牌產(chǎn)品,提高中國數(shù)控系統(tǒng)總體技術(shù)水平。
“十一五”期間,中國數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)將步入快速發(fā)展期,中國數(shù)控機(jī)床行業(yè)面臨千載難逢的大好發(fā)展機(jī)遇,根據(jù)中國數(shù)控車床1996-2005年消費(fèi)數(shù)量,通過模型擬合,預(yù)計(jì)2009年數(shù)控車床銷售數(shù)量將達(dá)8.9萬臺(tái),年均增長率為16.5%。根據(jù)中國加工中心1996-2005年消費(fèi)增長模型,預(yù)計(jì)2009年加工中心消費(fèi)數(shù)量將達(dá)2.8萬臺(tái),較2005年年均增長率為17.8%。
技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)
高速、精密、復(fù)合、智能和綠色是數(shù)控機(jī)床技術(shù)發(fā)展的總趨勢(shì),近幾年來,在實(shí)用化和產(chǎn)業(yè)化等方面取得可喜成績。主要表現(xiàn)在:
1. 機(jī)床復(fù)合技術(shù)進(jìn)一步擴(kuò)展隨著數(shù)控機(jī)床技術(shù)進(jìn)步,復(fù)合加工技術(shù)日趨成熟,包括銑-車復(fù)合、車銑復(fù) 五軸聯(lián)動(dòng)加工中心合、車-鏜-鉆-齒輪加工等復(fù)合,車磨復(fù)合,成形復(fù)合加工、特種復(fù)合加工等,復(fù)合加工的精度和效率大大提高。“一臺(tái)機(jī)床就是一個(gè)加工廠”、“一次裝卡,完全加工”等理念正在被更多人接受,復(fù)合加工機(jī)床發(fā)展正呈現(xiàn)多樣化的態(tài)勢(shì)。
2.?dāng)?shù)控機(jī)床的智能化技術(shù)有新的突破,在數(shù)控系統(tǒng)的性能上得到了較多體現(xiàn)。如:自動(dòng)調(diào)整干涉防碰撞功能、斷電后工件自動(dòng)退出安全區(qū)斷電保護(hù)功能、加工零件檢測(cè)和自動(dòng)補(bǔ)償學(xué)習(xí)功能、高精度加工零件智能化參數(shù)選用功能、加工過程自動(dòng)消除機(jī)床震動(dòng)等功能進(jìn)入了實(shí)用化階段,智能化提升了機(jī)床的功能和品質(zhì)。
3.機(jī)器人使柔性化組合效率更高機(jī)器人與主機(jī)的柔性化組合得到廣泛應(yīng)用,使得柔性線更加靈活、功能進(jìn)一步擴(kuò)展、柔性線進(jìn)一步縮短、效率更高。機(jī)器人與加工中心、車銑復(fù)合機(jī)床、磨床、齒輪加工機(jī)床、工具磨床、電加工機(jī)床、鋸床、沖壓機(jī)床、激光加工機(jī)床、水切割機(jī)床等組成多種形式的柔性單元和柔性生產(chǎn)線已經(jīng)開始應(yīng)用。
4.精密加工技術(shù)有了新進(jìn)展數(shù)控金切機(jī)床的加工精度已從原來的絲級(jí)(0.01mm)提升到目前的微米級(jí)(0.001mm),有些品種已達(dá)到0.05μm左右。超精密數(shù)控機(jī)床的微細(xì)切削和磨削加工,精度可穩(wěn)定達(dá)到0.05μm左右,形狀精度可達(dá)0.01μm左右。采用光、電、化學(xué)等能源的特種加工精度可達(dá)到納米級(jí)(0.001μm)。通過機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)化、機(jī)床零部件的超精加工和精密裝配、采用高精度的全閉環(huán)控制及溫度、振動(dòng)等動(dòng)態(tài)誤差補(bǔ)償技術(shù),提高機(jī)床加工的幾何精度,降低形位誤差、表面粗糙度等,從而進(jìn)入亞微米、納米級(jí)超精加工時(shí)代。
5.功能部件性能不斷提高功能部件不斷向高速度、高精度、大功率和智能化方向發(fā)展,并取得成熟的應(yīng)用。全數(shù)字交流伺服電機(jī)和驅(qū)動(dòng)裝置,高技術(shù)含量的電主軸、力矩電機(jī)、直線電機(jī),高性能的直線滾動(dòng)組件,高精度主軸單元等功能部件推廣應(yīng)用,極大的提高數(shù)控機(jī)床的技術(shù)水平。