我國數控機床產量持續高速增長,根據市場需求和技術發展趨勢,應重點推進高效、精密為核心的數控機床“μm”級工程,加強發展高性能、高可靠性數控功能部件,積極開展復合加工機床、超精密數控機床和可重構制造系統的工程化研究等相應的關鍵技術。
數控機床及由數控機床組成的柔性化制造系統是改造傳統機械加工裝備產業、構建數字化企業的重要基礎,它的發展一直備受人們關注。數控機床以其卓越的柔性自動化的性能、優異而穩定的精度、靈捷而多樣化的功能引起世人矚目。它開創了機械產品向機電一體化發展的先河,因此數控技術成為先進制造技術中的一項核心技術。通過持續的開發研究以及對信息技術的深化應用,促進了數控機床性能和質量的進一步提升,使數控機床成為國民經濟和國防建設發展的重要制造裝備。
近6年來,我國數控金切機床(簡稱數控機床)產量一直以年均增長超過30%速度發展。據初步統計,2004年數控機床的產量為51860臺,同比增長40.8%,數控機床的消費量約74000臺,同比增長32%。數控機床需求的旺盛也促進了2004年內新建的三資和民營機床廠以及數控機床品種的明顯增加。與此同時,我國進口的數控機床數量也在逐年同步增加,而且進口數控機床的消費額的增長趨勢更快。2004年數控機床的進口數量同比年增長30%,而進口消費額的增長卻達52%,從而導致國產數控機床在國內市場消費額中的所占比例已不足30%。之所以出現這一現象,其主要原因在于國內市場對技術和附加值高的高效、精密和高性能大型、重型數控機床需求增長,需要依靠進口解決。
振興我國數控機床市場占有率應著重于剖析數控機床及由其組成的制造系統(生產線)的技術現況及發展趨勢,探討使其能適應變批量,多品種、高質量、低成本以及具有快速響應的柔性和符合環保的未來生產模式的解決方案。
從20世紀90年代后期起,由于工業現代化和國防與高技術工業的快速發展,對先進制造裝備的數控機床提出了旺盛的需求(圖1)。從1992~2004年12年間,數控機床產量和消費量的平均年增長率分別為17.5%和17.7%,而1998~2004年6年間的年平均增長率卻分別達39.3%和34.9%。本世紀數控機床進口量占消費量的比例,也由上個世紀90年代的55%降至45%左右。在數控機床的技術水平方面,由于市場需求的拉動和國家科技計劃引導與支持,中數控機床的開發也取得了較大的進展。在五軸聯動、復合加工、高速加工、超精加工和數字化設計等一批關鍵技術上取得了突破,自主開發了包括大型、五軸聯動數控機床,精密及超精密數控機床和一些成套生產線,并形成了一批中檔數控機床產業化基地。在良好的發展形勢下,一些統計數據也提示著需要注意的現象:首先,從2000年起數控機床的產量雖有大幅增長,但從數量的滿足率來講,近4年來一直徘徊在55%左右,而未呈現進一步增長的趨勢。
其次從市場消費額來看,進口數控機床的金額近幾年一直占消費額的70%以上,2004年估測可達73%。進口的數控機床占全部進口金額的75%,是我國數控機床消費總額的55%。大量的數控機床的進口,主要用于以下三個領域:高新技術和國防工業領域、重大基礎裝備制造領域和國民經濟支柱產業領域。在高新技術和國防工業領域,如航空航天、艦船、軌道交通和核工業等關鍵零件加工需用的五軸聯動高速大重型專門化或專用數控機床,渦輪盤高速銑床,激光陀螺和核聚變用鏡片的超精控機床等。
在重大基礎裝備制造領域,如大型發電設備、大型工程機械、石化和冶金裝備所需的大重型復合加工數控機床、高效五軸聯動葉片加工數控機床等。在國民經濟支柱產業領域,如汽車制造業、IT制造業和模具制造業等關鍵零件加工需用的高效精密數控機床、高速五軸聯動模具銑床和磁盤磁鼓超精密數控機床等。上述領域中,汽車發動機及關鍵零件加工的成套生產線設備70%以上依賴進口,一些大重型專門化或專用的高性能數控機床基本上需從國外引進。為此,突破數控機床及相應的高性能功能部件的關鍵技術,加強高性能大重型數控機床和高效精密數控機床以及超精密數控機床的研發和生產能力將成為“十一五”期間急需關注的任務。