中商情報網(wǎng)訊:機床(英語名稱:MachineTool),是將金屬毛坯加工成機器零部件的機器,是制造機器的機器,所以又稱為“工業(yè)母機”、“工作母機”或“工具機”,習慣上簡稱機床或機床工具。機床的品種、質(zhì)量和加工效率直接影響著其他機械產(chǎn)品的生產(chǎn)技術(shù)水平,因此,機床工業(yè)的現(xiàn)代化水平和規(guī)模是一個國家工業(yè)發(fā)達程度的重要標志之一。
當前,在智能裝備和工業(yè)4.0的引領(lǐng)下,我國制造業(yè)亟需從“制造大國”向“制造強國”轉(zhuǎn)變。我國數(shù)控機床行業(yè)經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展,成為了全球最大的產(chǎn)銷國,技術(shù)和產(chǎn)能發(fā)展迅速,已具備響應(yīng)國家制造業(yè)轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)。未來我國數(shù)控機床需求將由低檔向中高檔轉(zhuǎn)變,國產(chǎn)高檔數(shù)控機床將在國內(nèi)競爭中實力逐步增強,實現(xiàn)高端數(shù)控機床打破國際壟斷,實現(xiàn)“進口替代”的戰(zhàn)略目標。具體情況如下表:
資料來源;國家統(tǒng)計局、國家海關(guān)總署、Wind數(shù)據(jù)庫、中商產(chǎn)業(yè)研究院
在2011年達到峰值以后,我國進口金額和數(shù)量雖然有漲跌波動,但整體呈現(xiàn)下降的態(tài)勢。從進口金額看,2011年到2016年一直呈現(xiàn)下降趨勢。在2017年和2018年雖有所回升,但2019年同比降幅明顯。從進口數(shù)量看,2011年至今,除2015年和2018年稍有回調(diào)外,整體處于下降態(tài)勢。目前我國正處于擴大內(nèi)需、加快產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵時期。今后一段時期,在國內(nèi)需求拉動與智能裝備技術(shù)水平提升的雙重動力帶動下,我國高檔數(shù)控機床將進入快速增長的發(fā)展時期。
車床的市場地位
車床(英語名稱:TurningMachine)屬于機床工具細分品類,是金屬切削機床一個重要分支,是采取車削加工的機床。車削加工基本原理是加工件旋轉(zhuǎn),刀具固定,刀具與加工件之間做直線運動,從而完成加工件的加工。
車削加工是軸類零件和盤類零件等旋轉(zhuǎn)類加工件最基本的加工工藝。車床作為金屬切削機床最重要的一大分類,在金屬切削機床中占比約為20%-35%1。車床,尤其是高端數(shù)控車床是非常重要的一類工業(yè)母機,是制造業(yè)發(fā)展不可或缺的基礎(chǔ)裝備。數(shù)控車床是汽車行業(yè)發(fā)動機、變速箱、底盤等零部件中軸、齒輪、輪轂等典型零件非常重要和關(guān)鍵的加工裝備;
工程機械的液壓及操作系統(tǒng)、變矩器系統(tǒng)、底盤系統(tǒng)等關(guān)鍵零件加工都是典型的車削類加工工藝,對數(shù)控車床的精度和復(fù)合化水平均有較高要求;以電機、液壓、氣動閥、各類泵、閥門等為代表的通用設(shè)備行業(yè)里有大量的高精度閥芯、軸、端蓋等需要用數(shù)控車床加工,這些行業(yè)的發(fā)展水平更是與數(shù)控車床的應(yīng)用有著緊密的聯(lián)系;
隨著數(shù)控車床精度水平的不斷提高以及車銑復(fù)合化技術(shù)應(yīng)用的不斷深入,其在模具行業(yè)的特殊地位也越來越突出,成為該行業(yè)不可或缺的關(guān)鍵裝備;在航空航天及軍事工業(yè)領(lǐng)域,數(shù)控車床的應(yīng)用更是占據(jù)特殊地位,最突出的應(yīng)用是以車代磨技術(shù)和車銑復(fù)合加工技術(shù)。隨著以車代磨技術(shù)和車銑復(fù)合技術(shù)進一步突破,數(shù)控車床在航空航天及軍事工業(yè)的應(yīng)用將越來越廣泛,地位也越來越突出。
總之,在金屬加工領(lǐng)域各個行業(yè)都存在著大量的只需車削加工就可以完成的典型零件,數(shù)控車床所特有的高效率、高精度、操作和維修簡便等優(yōu)勢是其他機床所不能替代的。
數(shù)控車床未來發(fā)展趨勢
作為工業(yè)母機,數(shù)控車床承載著工業(yè)現(xiàn)代化的特殊使命。當下,《中國制造2025》將高端數(shù)控機床確定為國家產(chǎn)業(yè)振興戰(zhàn)略的重要領(lǐng)域之一,高速度、高精度、復(fù)合化、智能網(wǎng)絡(luò)化、自動化、環(huán)保化將成為數(shù)控機床主要的發(fā)展方向。屬于數(shù)控機床具體品類的數(shù)控車床也具有如下特征:
①高速度
效率是數(shù)控車床發(fā)展的永恒主題。采用高速CPU芯片,多核CPU控制系統(tǒng)等技術(shù)可極大地提高數(shù)控車床的效率。提高主軸轉(zhuǎn)速,提高坐標快速移動速度,提高數(shù)控車床換刀速度等減少加工的輔助時間,縮短切削時間是提高數(shù)控車床效率的主要途徑。對高速度的追求,催生了電主軸、直驅(qū)馬達、直線電機等新技術(shù)的不斷涌現(xiàn)。
②高精度
作為工業(yè)母機,提高數(shù)控車床本身切削精度是其發(fā)展的核心目標。通過不斷提高數(shù)控車床的加工精度,一方面可以實現(xiàn)高精度加工,改變傳統(tǒng)工藝模式,比如通過硬車實現(xiàn)“以車代磨”,以此提高效率和精度;另一方面,通過高精度加工提高單個零部件精度的穩(wěn)定性,從而無需再實施傳統(tǒng)的“分組裝配”模式,使得裝配效率大幅度提高。
此外,提高數(shù)控車床的動態(tài)精度是提高數(shù)控車床精度水平的重要途徑。采用有限元分析優(yōu)化數(shù)控車床的結(jié)構(gòu),用熱變形誤差補償技術(shù)提高數(shù)控車床的動態(tài)精度,通過主軸動態(tài)精度的測量技術(shù)找出提升數(shù)控車床主軸精度的要素,從而最大化提升高端數(shù)控車床的精度;采用空間幾何誤差補償技術(shù),提高數(shù)控車床動態(tài)運動精度;應(yīng)用智能主軸技術(shù),通過傳感器識別誤差性質(zhì)(摩擦誤差、熱變形誤差、幾何誤差、振動誤差等),通過系統(tǒng)進行幾何誤差的補償或者消除。
③復(fù)合化
復(fù)合化加工技術(shù)可以實現(xiàn)復(fù)雜零部件的高精度加工,為其他工業(yè)領(lǐng)域創(chuàng)新產(chǎn)品提供了前提。通過復(fù)合化加工技術(shù)可以實現(xiàn)工藝集約,縮短物流線,減少物資等待時間。通過數(shù)控車床復(fù)合加工,可以進行同一類工藝方法或不同類工藝方法的多工序自動化加工,完成一個復(fù)雜形狀零部件的車、銑、鉆、鏜、磨等多種加工工序的復(fù)合加工。
一是通過數(shù)控車床復(fù)合化提高加工精度和加工效率,節(jié)省占地面積和縮短工件的加工周期;二是數(shù)控車床復(fù)合化使得無人化加工更加簡單,使得更多的加工零部件可以實現(xiàn)無人化加工,生產(chǎn)系統(tǒng)的可靠性也將大幅度提高;三是數(shù)控車床復(fù)合化簡化了產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計,通過復(fù)合化加工可以實現(xiàn)需多個零配件進行裝配組合實現(xiàn)的功能直接使用一個零件來實現(xiàn),簡化了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計,減少了系統(tǒng)的零件數(shù)量,系統(tǒng)功能更加強大,可靠性更加提高,成本更加節(jié)約。
復(fù)合化是數(shù)控車床行業(yè)的重要創(chuàng)新方向。隨著復(fù)合化加工技術(shù)向縱深發(fā)展和展開,其應(yīng)用領(lǐng)域和場合會越來越普及,這將導(dǎo)致部分傳統(tǒng)的數(shù)控車床被復(fù)合化車床替代。未來,復(fù)合化數(shù)控車床必將成為數(shù)控車床需求市場的主流方向。
④智能網(wǎng)絡(luò)化
智能網(wǎng)絡(luò)化是高端數(shù)控車床適應(yīng)現(xiàn)代制造業(yè)信息化和智能化的前提。數(shù)控車床的智能網(wǎng)絡(luò)化主要包括以下幾個方面:一是將數(shù)控車床變成標準的網(wǎng)絡(luò)終端,能夠上傳和接收相關(guān)結(jié)點的信息,實現(xiàn)遠程通訊服務(wù)等功能;二是加工過程智能化。
通過自適應(yīng)控制,減少加工過程中的不平衡因素影響,如前饋控制、電機參數(shù)的自適應(yīng)運算、自動識別負載,以提高驅(qū)動特性的穩(wěn)定性;三是操作智能化。提供會話式編程,加入人工智能,建立友好人機界面。
此外,智能網(wǎng)絡(luò)化能提供自動選定模式、自整定等功能以提高鏈接的智能化。配置智能診斷、智能監(jiān)控,方便系統(tǒng)的診斷及維修。目前,虛擬設(shè)計、虛擬制造等高端智能技術(shù)也越來越多在行業(yè)得到應(yīng)用。隨著智能技術(shù)的發(fā)展,基于智能化的自動化加工單元必將成為智能制造的基礎(chǔ)裝備,將成為當代數(shù)控車床智能化發(fā)展的重點方向。
⑤自動化
自動化是數(shù)控車床的基本特征之一。實現(xiàn)智能制造的前提首先要實現(xiàn)制造過程自動化。隨著客戶實施企業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和技術(shù)升級工作的深入開展,數(shù)控車床的需求模式正在發(fā)生深刻變化。單機需求逐漸減少,自動化加工相關(guān)的需求明顯增多,實現(xiàn)從毛坯到成品的全過程自動化加工成為數(shù)控車床新的發(fā)展方向。
自動化生產(chǎn)線不僅僅是加工過程自動化,更重要的是對加工過程的各項要素進行優(yōu)化和集約,實現(xiàn)高效率、高精度、高柔性的自動化加工。適應(yīng)自動化要求的數(shù)控車床必須配置與自動化過程中各個要素相適應(yīng)的各種功能,包括冷卻、防護、斷屑、檢測、物流、過程控制軟件及其他軟件接口和硬件接口。
實現(xiàn)效率和柔性的均衡是數(shù)控車床自動化發(fā)展的重要課題,目前國內(nèi)的自動化加工正處于發(fā)展階段,各種模式不斷涌現(xiàn),這為數(shù)控車床行業(yè)的發(fā)展提供了新的開拓方向。
⑥環(huán)?;h(huán)?;?/p>
是數(shù)控車床發(fā)展的重要方向。其主要內(nèi)容包括降低能源消耗,減少環(huán)境污染,提高設(shè)備與環(huán)境的協(xié)調(diào)性。比如,不斷豐富待機功能,減少數(shù)控車床的無為消耗;采用高效儲存技術(shù),減少電池風扇及易耗品的使用;采用全封閉耐高壓設(shè)計杜絕數(shù)控車床潤滑油的滲漏;采用油污收集和油水分離技術(shù),減少切削液對環(huán)境的污染;
采用高壓油霧冷卻技術(shù)或者干式切削技術(shù)減少甚至杜絕切削液的使用。發(fā)展智能化技術(shù)使得數(shù)控車床變得容易操作和更加宜人化,而通過設(shè)計的環(huán)保化,能實現(xiàn)生產(chǎn)制造過程中材料的節(jié)約,污染物的減少,噪音的降低,從而提高產(chǎn)品使用周期和壽命,從源頭實現(xiàn)了綠色環(huán)?;哪繕?。
發(fā)行人產(chǎn)品迭代更新和新品的開發(fā)也是基于上述幾大發(fā)展方向推進。目前,發(fā)行人已經(jīng)掌握了高端數(shù)控車床主軸技術(shù)、伺服刀塔技術(shù)、伺服尾座技術(shù)、車床動態(tài)精度熱變形補償?shù)扰c高速度、高精度、復(fù)合化、智能網(wǎng)絡(luò)化、自動化、環(huán)?;葐蝹€或多個與行業(yè)發(fā)展方向相關(guān)的技術(shù)。
更多資料請參考中商產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《2020-2025年中國機床市場前景及投資機會研究報告》,同時中商產(chǎn)業(yè)研究院還提供產(chǎn)業(yè)大數(shù)據(jù)、產(chǎn)業(yè)規(guī)劃策劃、產(chǎn)業(yè)園策劃規(guī)劃、產(chǎn)業(yè)招商引資等解決方案。