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1、国产高档数控机床的发展现状及对策李冰 学号：1001100122 机械工程学院机械工程及自动化2010级1 班 摘要：近几年来，国产的低端数控系统基本把国外竞争对手挤出了中国市场；而高端市场 则正好相反，国产只占不到十分之一。高端数控系统市场基本上在法那科和西门子等厂家的 掌握中。国外高档数控系统，在高速和高精度表现上，以及在五轴加工和智能化方面比国内 产品表现都好，而且其平均无故障时间是国内产品的4 倍。除了数控系统水平的差距，关键 零部件领域的薄弱也限制了国产机床的高度。 关键字：高档数控机床；现状；对策；数控系统The development present situation and
2、countermeasuresof domestic high-grade CNC machine toolAbstract: in recent years, domestic low-end numerical control system the basic foreign competitors out of the China market; While the high-end market, by contrast, domestic only accounts for less than one over ten. High-end CNC system market larg
3、ely in the hands and Siemens, etc. Foreign high-grade CNC system, performance in high speed and high precision, and in terms of five axis machining and intelligent than domestic products performance is good, and the MTBF is four times that of domestic products. In addition to the numerical control s
4、ystem level of gap, the key parts in the field of weak also limits the height of the domestic machine tool.Key words: high-grade CNC machine tools; The status quo; Countermeasures; Numerical control system0 引言先进制造技术的基础和核心是数控技术, 它是一项共性技术, 反映了一个 国家制造技术的水平和工业水平。数控机床经历了高速高精加工、复杂曲面多轴 联动加工、开放式数控系统几个阶段。为了提
5、高制造能力和水平，提高对动态多 变市场的适应能力和竞争能力，当今世界各国制造业广泛采用数控技术。各工业 发达国家还将数控装备列为国家的战略物资，不仅采取重大措施来发展自己的数 控技术及其产业，而且在“高精尖”数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和 限制政策。1目前，我国已经将高档数控机床与基础制造技术列入国家中长期 科学和技术发展规划纲要（2006-2020 年）所确定的十六个重大专项。2. 中国数控机床发展过程我国数控技术的发展起步于二十世纪五十年代，发展过程大致可分为两大阶 段。在19581979年间为第一阶段，从1979年至今为第二阶段。第一阶段中， 对数控机床特点、发展条件缺乏认识，由
6、于人员素质差、基础薄弱、配套件不过 关，无法用于生产而停顿。主要存在的问题是盲目性大，缺乏实事求是的科学精 神。在第二阶段从国外引进数控机床先进技术和合作、合资生产，解决了可靠性、 稳定性问题，数控机床开始正式生产和使用，并逐步向前发展。最近几年，我国 数控产业发展迅速，19982004年国产数控机床产量和消费量的年平均增长率 分别为39.3%和34.9%。除了 2008和2009经济危机外，其他的年份中国数控机 床产量持续增长。如图1为20052011年中国数控机床产量及增速趋势图。口一HE 口 Tura 6Q-3 ?- 马匚rc 占3 岂3 g?匚兰 s?cra数控金属切削机床当月）一同叱
7、图1尽管如此，进口机床的发展势头依然强劲，从2002年开始，中国连续三年 成为世界机床消费第一大国、机床进口第一大国。如图2所示为2010年世界机 床消费前十名排名份额图。单位：亿美元依曙博15 iqtai題靡173. 国产高档数控机床发展现状在机床行业，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。2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，欧洲和日本的机床工业凭借其高度创新、
8、多元化规模和精密级制造等产品优势，在世界高档机床市场中多年来保持垄断领 先地位。那么我国高档数控机床的发展状况如何呢？3.1国产高档数控机床的应用航空航天制造技术杂志期刊2009年曾经针对数控机床及高档数控机床进行 应用调查，调查显示，国产数控装置的配套满足率可达70%,但是国产数控系统 几乎有80%以上是用于中低端数控机床上，高端数控系统产品的差距仍然较大， 虽然在核心技术上取得了突破，但总体技术与国外相比仍有较大差距，国外品牌 占据我国高端数控系统95%以上的市场份额，中国机床工具工业协会执行副理 事长王黎明日前指出，目前中国高档数控系统和功能部件仍然主要依靠进口，国 内高档系统的自给率不
9、到5%，约有95%依赖进口，其中日本成为主要的进口国， 约占1/3；国产中高档数控系统总和不到20%，因此发展国产高端数控系统势在必行。3.2 与国际先进水平的差距高性能数控系统、电主轴、纳米精度光栅等功能部件及整机设计制造的核心 技术，是发展高端数控机床最关键的因素。近几年来，国产的低端数控系统基本 把国外竞争对手挤出了中国市场；而高端市场则正好相反，国产只占不到十分之 一。高端数控系统市场基本上在法那科和西门子等厂家的掌握中。国外高档数控 系统，在高速和高精度表现上，以及在五轴加工和智能化方面比国内产品表现都 好，而且其平均无故障时间是国内产品的4倍。除了数控系统水平的差距，关键 零部件领
10、域的薄弱也限制了国产机床的高度。在一些机床展会上，也能看到应用 法那科或西门子数控系统的国产高端机床，与国外装配同样“大脑”的机床相 比，转速只有国外的三分之一，误差范围是别人的5倍。3.2.1 各类数控机床主要技术性能的差距龙门式加工中心是一类产品规格大而且技术和利润的附加值大的产品，工作 台移动式和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。此类机床技术含量较高，国内龙门式加工中心的规格大多在 工作台宽度12005000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0.0150.035毫米和 0
11、.0080.025毫米。国外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减少20%50%，体现了他们的技术独树一帜。 1卧式铣镗 床是另一类高附加值的产品，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。在设计细节和制造上与国外还存在一定的差 距，以至于精度和性能稍逊于国外产品。立式加工中心是国内数控机床竞争异常 激烈的一类产品，国内中低档次的市场需求较旺盛，众多生产数控机床厂家的只 看眼前利益竟相生产低档产品，能生产第四、第五轴产品的厂家可谓寥寥无几， 出国内大多数厂家宁可在低品质低价格上相互竞争，两败俱伤，也不愿意投入资 金研究创新技
12、术和品质制造，以至于95%的高档数控机床都得进口。3.2.2 国产数控系统与国外的差距国产主要有广州数控，华中中数控，航天数控等系列，广州数控系统是学习 日本发那克系统的技术并消化吸收的成果，在国产数控中排行老大，华中数控有 些仿德国西门子技术的意思，它的绘图能力比较强大，在国内数控系统中排行老 二,是国家重点支持和发展的数控系统，因为由华中科技大学作为后盾，相信以 后有很大的发展空间。国产数控系统正处在一个上升的成长期当中，与国外相比 基本功能还是都有的，所差的部分有以下几点：1、元件质量，国产元件由于制 作工艺、制作环境、原材料等一些软性条件和硬性条件无法满足、同时也被制造 商忽视所以还无
13、法与国际市场上最优质元件所比拟；2、控制精度实际取决于对 电流、电压、波形控制的精度，这里包含了信号的比较反馈、信号处理等，这主 要还是靠软件和硬件配合来完成的，国内系统开发商好像对这两个部门之间的配 合还做得不是很好；3、国内市场数控系统开发商的产品原型大多没有形成真正 的自己的思路，在复制过程中有些看似无用的，没有真正理解其含义就匆匆省掉 了； 4、由于国内市场数控系统开发商急于与国际市场接轨，低价竞争，导致在 原材料采购中和在设计制造当中能省就省，这样就导致差异扩大。4. 国产高档数控机床发展对策基于国产高档数控机床的发展现状和存在问题，从以下几方面提出国产高档 数控机床发展对策：企业加
14、强技术创新和基础性研究。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。 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。科技人才不能满足产业发展需求，特别 是缺乏技术带头人。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。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。制造工艺装备陈旧，基础制造技术落后行 业装备数控化率
15、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。国内数控产品综合服务体系不完善。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。国内机床工具行业发展不平衡。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
16、。5. 国产高档数控系统发展成果虽然国内高档数控机床与国际水平有差距，但是在国家政策的支持和研究人 员的努力下，我国高档数控机床取得了一定的成绩。下面以华中控华中 8 型高 档数控系统为例子简单介绍。我国高档数控华中 8型全数字高档数控系统是我 国自主研发的高端数控系统，具备全数字现场总线、多通道、多轴联动、高速高 精、使用方便、配套齐全等性能特点，是高档数控机床与基础制造装备国家科技 重大专项取得的重要成果。华中 8型全数字高档数控系统实现了从模拟接口、 脉冲接口到总线控制、高速高精的技术跨越，对打破国外技术垄断、提高国产高 档数控系统的市场占有率、维护我国产业、经济和国防安全都具有重要意义。华中 8型全数字高档数控系统 2012年已在航空航天、能源、船舶、汽车 等重点领域用户实现了 500多台的实际应用。华中 8 型数控系统还应用于东方
