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从CCMT2012看中外高档数控机床差距
Aug 2, 2012  来源:数控机床市场网  作者:汉川机床集团有限公司 王雷

      “2012中国数控机床展览会”的大幕已经落下,云集四海的参展商们由台前各显其能的竞技展示又进入了“比武”之后总结成败,苦练内功的“孕育期”了。

  

      此次展会规模是历届最大,展品数量最多,技术内涵与创新成果最丰富的的一届,也是笔者在细细品酌了各类具有代表性机床展品后感触最深的一届。展会期间所发布的“自主创新”、“精心创品牌”、“综合经济效益”、“数控产值”、“产品销售收入”和“产品出口”等六个奖项也已名花有主,尤其“高档数控机床与基础制造装备科技重大专项成果展示”、“中国数控机床展览会春燕奖”评选也成为此届展会的重头戏,这些新品提升了国内数控机床的技术内涵和品位,展示了国产数控机床在快速发展过程中自主创新的成果,标志着我国数控机床在技术上的新发展和新突破,在产品水平和质量上质的飞跃。


      2011年我国机床工具行业延续了2010年的高速增长,中国仍保持世界机床第一生产国的地位,但从机床行业经济运行的数据来看,我国的进口又创新高,机床产品进口增长仍然很强劲,这一方面是因为国家经济结构加速转型升级,国内市场对机床工具产品的需求水平快速提升,另一方面也突出地反映了机床工具行业技术创新和产品结构的调整还不能跟上市场需求水平升级的步伐,我们想要的和想得到的必不可少的高端设备还不能“自主自给”,显露出一个机床制造大国同时又是一个机床进口大国的尴尬。


      自1952年,美国麻省理工学院试验出了世界上第一台数控机床,也就代表了机床制造业进入了数控时代,中国在六十年代也搞出了第一代数控机床,由于历史的原因,等到80年代时我们和世界数控机床的水平差距就是20年了,再到了90年代已有30年的差距了,虽然我们有了近十几年的迎头追赶,中国机床产品的市场占有率、数控化率在不断提高,但我们的产品在很多技术方面还存在着“短板”,在国际机床的大舞台上就显示出我们不能成为真正“主角”的原因是“大”而不“强”,“多”而不“精”。所以此次展会以“紧跟需求升级,加速结构调整”为主题,体现出我国机床工具行业今后推进转型升级由大到强转变以满足高端用户需求的决心和信心。我们正视现在暂时的落后,反思目前存在的不足,认真地去寻找与别人的差距,是我们启动中国机床装备制造业“万里长征”迈出的坚实的第一步。


      一、从设计理念和技术环境中看到差距


      在机床行业,一般以数控机床所控制的轴数为标准来划分档次,三轴以下的为低档,三至五轴为中高档,五轴以上为高档。数控机床是机床工业的方向,其高精、高细、高速、柔性、智能,是现代机床工业的标志,现代装备制造业正向极端制造方向发展,一是越来越高大,二是越来越细小,三是越来越复杂,生产工艺高度集成。在世界机床行业界,欧洲的机床工业凭借其高度创新、多元化规模和精密级制造等产品优势,在世界机床市场中多年来保持着技术水平和产品信任度的领先地位。欧洲机床产品相对于我国机床而言,调查发现主要优势分别是:产品质量73%、产品创新和设计70%以及管理效率69%的企业认为优于国内产品,尤其是产品的质量是主要的竞争优势。德马吉、斯莱福临,这些品牌在行业内已经耳熟能详,其产品俨然也成为高端制造的代名词,国际市场上,德、日、美等国的机床产品主要占据高端市场,相比之下我们的技术水平和能力到底差距在哪呢?


      1、各类数控机床技术性能的对比。


      龙门式加工中心产品作为一类不仅产品规格大而且技术和利润的附加值大的产品,无论是工作台移动式还是龙门框架移动式或床身高架横梁移动式,都是有技术实力和能力的厂家主要比拼的对象。国内外厂家为了在这类机床赚足用户的眼球和信任,大多展品都已五轴联动加工中心居多。此类机床技术含量较高,所以产品中应用的各项新技术新科技都成为各厂家发光的“亮点”。国内产品的规格大多在工作台宽度1200~5000毫米,X、Y坐标轴的快移速度保持在20000毫米/分钟左右,定位精度和重复定位精度保持在各坐标轴全行程上0.015~0.035毫米和0.008~0.025毫米,而国外更注重在大型上做文章,一般工作台规格都在5000毫米以上,定位精度和重复定位精度比我们的值压缩20%~50%,这样既体现了他们的技术优势更重要的是要在技术回报上压倒一切,独占鳌头。


      卧式加工中心以其在自动化生产线上合理的加工工艺性成为批量化制造必备的装备之一。但由于卧式加工中心对生产企业的设计、制造能力要求较高,进入的门槛也较高,所以国内主要生产厂家只有20多家,这为数不多的厂家也可以说是有技术实力和制造能力的,所以说虽然卧式加工中心在我国起步较晚,但发展很快。目前在向高速、高精度、复合化、大型化的方向迅速推进。其规格大都在工作台宽度400~1000毫米的通用尺寸,主轴最高转数≥5000~15000转/分钟,快移速度≥20~60米/分钟,定位精度≤0.004~0.02毫米,重复定位精度≤0.002~0.004毫米。由于国内厂家技术和制造优势参差不齐,产品的档次和价格就具有了明显的区分。国外有代表性的卧加产品厂家已德国的DMG和日本的马扎克为代表,给国内竞争高端市场的厂家造成阻力也产生促进。


      卧式铣镗床作为又一类高附加值的产品,它在国内的发展历史已有近50年,而今这类机床已向数控化、大型、重型化迅速发展,产品的结构和功能也发生了质的变化。如大直径镗轴的方滑枕结构,多项精度补偿技术,适应不同工艺要求的多款镗铣头自动交换技术等使得这类机床设备成为我国重大装备和重点行业的关键设备。目前有代表性的国内制造厂家如昆明机床、齐二机床、济二机床、汉川机床等,他们的设计要求和基础与国外的基本相当,但在设计细节和制造上与国外还存在一定的差距,以至于产品的精度和性能稍逊于国外产品。


      立式加工中心是近几年国内数控机床竞争和“火拼”异常激烈的一类产品,由于国内中低档次的市场需求较旺盛,以至于这类机床成为众多生产数控机床厂家的入门级产品。大部分机床是简单的控制三个直线轴,能生产第四、第五轴产品的厂家可谓寥寥无几,由此也可以看出国内大多数厂家对数控产品和市场的认识程度,他们宁可在低品质低价格上相互“厮杀”两败俱伤,也没有心思静下心来细细琢磨技术和品质制造,看能否将德国的DMG和美国的哈斯挡在国门之外?


      2、说到数控机床必谈到它的“大脑”核心—数控系统,国产数控系统到底怎么样?

 

      这是一个一直困惑国产数控装备和为全系列“中国制造”为之奋斗的每一位从业者的问题。其精确度、稳定性、可靠性等通常是我们相比较的几个主要方面。客观的说,现在的国产数控系统和“十一五”期间相比,在应用上取得了很大的进展,无论是在控制的轴数、控制精度、性能稳定性等都在与国外知名的品牌缩小差距,在这次展会上我们也看到不少配备国产数控系统的高水平样机。但目前国产数控系统并非所有机床厂家和用户的首选产品,很多客户仍处于观望态度,对于这样犹豫的态度,第一我们的国产数控系统要把握数控核心技术的发展动向,处于后进竞争状态的中国自主数控产业必须充分利用新的技术手段,根据自己的实际情况,有所为而有所不为,形成后发优势,加快技术进步的步伐,才能实现追赶和跨越。第二,我们广大的同胞用户们,为什么不能敞开胸怀,用真诚和接受把这考验和进步的机会给与我们正处于成长期的国产数控系统?请相信:给它一次机会,定会还你一片蓝天!


      3、作为机床产品机械部分的核心配套件,功能部件可谓是其重中之重。

 

      在“十二五”机床行业发展规划中,一个主要目标就是推进数控系统和功能部件的产业化进程,可见其与机床主机不相适应的滞后发展带给整个行业的不利影响。重点开发,缩小关键核心功能部件与国外产品的差距已是刻不容缓。功能部件的总体发展趋势是高性能、高可靠性、高稳定性和低成本,可喜的是为机床主机配套的常规通用化国产功能部件诸如滚珠丝杠、直线滚动导轨、数控转台、刀架等经过十几年的磨合打拼技术水平已接近或赶上国外产品的技术水平,基本满足国产数控机床的配套使用。而近些年为大型、高端机床装备的五面体铣头、五轴联动铣头等体现设计和制造技术水平的核心功能部件成为严重制约我国高档次产品发展的瓶颈。从国外为主机配备这么一个小小的“头”,其高昂的价格接近或超过我们“高大”的主机本身,可见其技术先进和制造的复杂。即使如此,打破约束摆脱制约成为国内有担当的企业共同的责任,我们在这“小”而“精”的“精灵”面前没有退缩,毅然揭开了它神秘的“面纱”,虽然技术水平和性能还不尽人意,但我们毕竟迈出了探索的重要一步。


      4、数控机床生产是一个大系统,从产品设计、工艺规划到加工制造以至销售经营和市场研究是一个集成的整体。

     

      现代工业生产和科学技术的高速发展对新产品开发提出了更多、更快、更具个性的要求。高档次数控机床在设计初期的每一处细节又是促进或制约生产制造、影响产品性能的“伏笔”。

 

      比如单就从数控机床一个直线控制轴的设计结构来说,笔者比对过国内外在此结构上的细节差异:轴承座在轴向定位和丝杠轴承预紧方面国内产品的设计(图a)和国外产品设计(图b)虽然只是很小的不同,但给机床伺服轴的精度、可靠性及使用寿命带来很大的影响,同时使装配制造的可操作性、便利程度和数字化的控制有很大的区别。
  
           

中国高档数控机床距国际先进水平还差多少?

       图a                                        图b

 

      图a中轴承座的限位台是完全靠加工基座精度来保证,如果稍有误差,那只能补充加工来修整基座,极为不便;另外轴承的内环预紧是完全经验化的用修整隔套长度来调整,根本没有预紧力大小的量化考核。

 


      图b中限位控制可以很方便的将平键取下来按误差数值加工保证,而对轴承内环的预紧那更是可以用“科学”二字评价,为了保证预紧力的大小,可用力矩扳手对精密锁紧螺母进行预紧,完全满足量化要求。
  


      还有在伺服轴系设计中要注重的丝杠传动精度问题:丝杠的预拉伸刚性结构,温度补偿值的把握,预拉伸值的确定以及被拉伸丝杠在制造中负导程值的确定和要求等我们是否都能做到准确地用数值来规定和限制呢?
对于精确化结构设计和细节的推敲笔者也只是以此来抛砖引玉,但愿能由此而引来更多同仁对我们持续改进产品的重视和关注。

 

      二、在技术进步和企业的技术创新能力上挖掘潜力,寻找不足。

 

      1、国内企业大多都是注重产品开发而忽视基础性研究、技术攻关以及新产品研发的投入不足,直接影响了创新能力的提高。

 

      2、自主开发产品的能力差,关键零部件依赖进口,对引进国外先进技术的消化吸收、创新和提高工作没有充分的认识和重视。

 

      3、科技人才不能满足产业发展需求,特别是缺乏技术带头人。存在科研与生产、设计与制造、新产品开发与用户个性化需求三脱节现象,直接影响新产品的开发和企业技术创新能力的提高。

 

      三、产业化水平不高是制约国产数控机床向高档次产品发展的瓶颈。

 

      1、由于国内企业专业化水平不高,产业结构不尽合理,造成高档产品开发缓慢,市场占有率低;中档产品虽有一定产量,但竞争力不强;加之数控机床关键的功能部件发展滞后,严重制约了国产高档数控机床的发展。

 

      2、经济规模、生产效率与发达国家相比尚有较大差距。生产产品雷同,生产厂点过多,生产效率低下,赢利能力差。没有集中优势力量来解决向国际化高水平产品递进的技术与市场如何融合的问题。

 

      3、制造工艺装备陈旧,基础制造技术落后行业装备数控化率平均低下。以生产普通机床的设备用来批量生产数控机床,在精度、效率和可靠性方面都难以满足使用要求,阻碍了产业化水平的提高。

 

      四、国内数控产品综合服务体系不健全,全方位服务能力不强,在市场开拓、成套服务等方面与国外尚有较大差距。

 

      国内企业虽然已经重视了服务问题,但普遍缺乏对用户加工工艺的研究,往往是在被动应付局面。企业国际市场的售后服务更为薄弱,绝大部分企业还不具备国际市场的开拓和服务能力。旧的管理模式和管理机制不适应现代服务体系要求,快速反映能力差,运用信息化手段提高企业基础管理能力尚有较大差距。

 

      五、国内体制、机制改革推动了机床工具行业的不断进步,但发展尚不平衡。

  
      虽然国内有部分企业的少数机床产品已接近或超过国际先进水平,但没有有效带动国产整体水平的上升和强盛,“领头羊”的作用仍需继续发挥并保持强化。

 

      一些企业在产权多元化、建立真正意义上的现代企业制度方面存在较大差距,直接制约了企业管理水平的提高。企业员工素质、对产品技术的认知程度及对产品的责任心还有待于迅速提高。

 

      写与此笔者感到此次展会收获有二:其一,是通过所见所闻给处于快速发展、积极追赶世界先进水平的中国机床制造业斗胆“挑”出了一点点“骨头”来与同仁共勉与为之奋斗;其二,有一意外的收获,那就是在这期间和中国机床工具工业协会名誉理事长梁训瑄老先生有一次邂逅,忐忑地问梁老“我国机床工业的市场前景如何?”,梁老不假思索,用平和而坚毅的语气告诉我:“不是我们的产品没有市场,而是市场缺少需要的产品。”从这简短而又富有内涵的话语中听的出梁老对我国机床工业的前景充满了信心和期望,同时也对我们机床从业人提出了更高的要求和寄予了厚望。

 

      我们自信要赶超世界装备制造业的一流水平,静心总结,寻找不足,任重而道远;我们坚信困难和阻力会成为我们前进的动力,再远大的目标我们都会用永不停歇的坚实脚步去丈量。

 

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