中国机床技术进步，进口替代加速
作者：苏州中航长风 | 来源：www.szcfedm.com | 浏览次数：
事件：由中国机床总公司主办的第九届中国国际机床工具展览会，于2008年10月9日-13日在北京中国国际展览中心和新国际展览中心举行。CIMES2008本次展出规模达到12万平方米，与上一届展览会的6.2万平方米相比，几乎翻了一番，参展企业也由上一届的1020家增加到1400多家。
要点：
10月9日-10月13日，第九届中国国际机床工具展览会首次在北京中国国际展览中心、新中国国际展览中心同时开幕。本届展览会展品范围包括机床、工具与机床附件、自动化控制与动力传动、机床热加工技术与设备以及相关制造技术与设备，囊括了国内外机床工具行业最新、最精尖技术，展出面积达13.6万平方米，来自日本、德国、美国、英国、瑞士、西班牙、韩国、中国及台湾等国家和地区的一千三百多家海内外展商参展，前来参观的专业观众接近20万人。
1．高速、精密、多轴、复合、智能、自动化等是目前机床技术的发展方向
在本届展会上，森精机、山崎马扎克、DMG、西门子、哈斯、斗山机床等国际巨头纷纷携最新产品和技术亮相，大连机床集团、秦川机床工具集团、齐一机、齐二机、北京一机床、法因数控、广陆数测等众多国内企业也在本次展会上展示了其新一代产品。
本次展会展示了现今机床行业的技术发展趋势，主要有：
1.1高速精密加工
机床向高速化方向发展，不但可大幅度提高加工效率、降低加工成本，而且还可提高零件的表面加工质量和精度。超高速加工技术对制造业实现高效、优质、低成本生产有广泛的适用性。
20世纪90年代以来，欧、美、日各国争相开发应用新一代高速数控机床，加快机床高速化发展步伐。高速主轴单元(电主轴，转速15000－100000r/min)、高速且高加/减速度的进给运动部件(快移速度60~120m/min，切削进给速度高达60m/min)、高性能数控和伺服系统以及数控工具系统都出现了新的突破。近年来，超高速切削机理、超硬耐磨长寿命刀具材料和磨料磨具，大功率高速电主轴、高加/减速度直线电机驱动进给部件以及高性能控制系统(含监控系统)和防护装置等一系列技术领域中关键技术的解决，为开发应用新一代高速数控机床提供了技术基础。
在超高速加工中，目前车削和铣削的切削速度已达到5000~8000m/min以上；主轴转数在30000r/min(有的高达10万r/min)以上；工作台的移动速度(进给速度)：在分辨率为1微米时，在100m/min(有的到200m/min)以上，在分辨率为0.1微米时，在24m/min以上；自动换刀速度在1秒以内；小线段插补进给速度达到12m/min。
本次展会上，森精机、DMG、法因数控等公司都展出了相关技术产品，如DMG的高速切削精密加工中心HSC20Linear，其最大加速度可达到2g，X/Y/Z轴快移速度30m/min，并具有很高的精度。该加工中心通过5轴龙门设计提高了灵活性，并可实现5轴联动加工。通过X/Y/Z轴上带有精密冷却装置的直线电机，实现很高的动态性,在A/C轴上具有带水冷扭矩电机的直线驱动装置,在每个轴上都具有直接位置测量系统。此外，带强制冷却装置的高功率主轴配备HSK-32E刀柄，转速达42,000rpm，用于HSC铣削，24个刀位还均配有自动换刀机械手。
1.2多轴联动
经过50多年的发展，多轴联动数控系统成为当今世界数控机床发展的最尖端技术领域。多轴联动的高性能数控机床，能同时控制四个以上坐标轴的联动。通常三轴机床可以实现二轴、二轴半、三轴加工；五轴机床可实现五轴联动，也可以只用到三轴联动加工，而其他两轴不联动。多轴联动的机床能将数控铣床、数控镗床、数控钻床等功能组合在一起，零件在一次装夹后，可以将加工面进行铣、镗、钻、扩、铰及攻螺纹等多工序加工，能有效地避免由于多次安装造成的定位误差，可加工形状复杂，精度要求高的零件，如叶轮叶片等。
本次展会上，国外展商展出了数量众多的多轴联动数控产品。国内企业中，华中数控的新一代总线型高档数控系统HNC-32较为出色，该系统基于工业PC，采用多处理器及总线结构为硬件平台，以实时操作系统为开放式软件平台，利用硬件高处理速度与软件开放灵活的优势，实现多轴、多通道高速、高精运动控制。最大支持4通道，32个进给轴，4个主轴，每个通道最大支持9轴联动。目前，华中数控中档、高档数控系统实现了与装备制造企业的批量配套，已经有60多台5轴以上联动数控系统在航空、船舶、电力、汽车等领域的许多重点企业成功应用。本次展会上，一些机床制造企业展出了配置华中数控系统的机床，展出的机床包括五轴联动机床、加工中心、数控铣床等。
1.3复合化
为了实现复杂形状工件的加工，使复数工序和复数工种的加工在一台机床上完成，这样的机床称为复合加工机床。就是说，在复合化机床上可以实现完全不同性质加工过程的加工。复合机床有车铣复合、铣削复合等多种类型，通过各种复合化，可提高加工效率。如森精机的MT-250S型复合机，车床与加工中心功能融合，工序高度集中，实质上是带有加工中心主轴功能的6轴复合车床。
国内企业中，秦川机床此次展出了VTM180车铣复合加工中心，这款机床是秦川机床针对发电机、水轮机、汽轮机等动力装备的需求，开发研制的具自主知识产权的新一代大型复合加工中心。该机床通过对工件的一次装夹，即能完成大型立车所具有的车削功能，又能完成大型五面体龙门铣具有的铣削功能。该机床主机具有六轴四联动功能，为床身式数控立式车铣中心，工作台直径1800mm、工作台承载能力15,000kg。
1.4智能化与自动化
智能机床的出现，为未来装备制造业实现全盘生产自动化创造了条件。首先，通过自动抑制振动、减少热变形、防止干涉、自动调节润滑油量、减少噪音等，可提高机床的加工精度、效率。其次，对于进一步发展集成制造系统来说，单个机床自动化水平提高后，可以大大减少人在管理机床方面的工作量。人能有更多的精力和时间来解决机床以外的复杂问题，更能进一步发展智能机床和智能系统。第三，数控系统的开发创新，对于机床智能化起到了极其重大的作用。它能够收容大量信息，对各种信息进行储存、分析、处理、判断、调节、优化、控制。它还具有重要功能，如：工夹具数据库、对话型编程、刀具路径检验、工序加工时间分析、开工时间状况解析、实际加工负荷监视、加工导航、调节、优化，以及适应控制。
在上世纪80年代，美国曾提出研究发展“适应控制”机床，但由于许多自动化环节如自动检测、自动调节、自动补偿等没有解决，虽有各种试验，但进展较慢。后来在电加工机床（EDM）方面，首先实现了“适应控制”，通过对放电间隙、加工工艺参数进行自动选择和调节，以提高机床加工精度、效率和自动化。日本MAZAK公司2006年9月首先展出的智能机床，向未来理想的“适应控制”机床方面大大前进了一步。
本次展会上，马扎克公司展出了智能热屏障的独家技术，该技术可实现全方位的热变形抑制；智能安全屏障，则通过３Ｄ模型检验手动轴移动检测是否存在干涉，如存在可让机床即刻停作；虚拟加工，通过使用３Ｄ模型的模拟功能，对加工程序和机床干涉进行事前验证；语音导航可对可能的误操作、点检等以语音实时提示，提高机床使用效率和安全性。
另外，作为最早进入中国的FA产品供应商，三菱电机自动化在中国的发展已经有40多年历史。从FA到机电一体化，三菱电机自动化已成为中国半导体电子、汽车、机床、纺机制造等重要领域的主要供应商。自2004年成立全资公司以来，三菱电机自动化在中国的发展迅猛提速，并且在PLC、伺服系统、CNC和EDM等高端产品方面尤其突出。在此次精彩纷呈的“三菱电机可视化制造综合展”上，三菱电机自动化展出了丰富的FA产品（可编程控制器、伺服系统、人机界面、变频器、低压配电系统、节能检测器等）。
1.5机器人技术
如果说20世纪90年代机床创新的最大成就是发明并联机床的话，那么当今工业机器人在机床上的应用已成为机床技术发展的一大趋向。
本次展会上，有着50年数控经验，已生产200000台机器人的FANUC展出了能搬运1200kg的搬运机器人，该机器人能与车体升降机形成相当的上下可动范围为6200mm。另外三菱电机也展出了三菱电机机器人新品。
2．日本、德国等国机床企业技术领先优势明显；国内企业技术进步明显，进口替代加快
从此次展会可以看出，高速、精密、复合、多轴、智能化及自动化等是目前机床技术的重点发展方向，各国机床企业在技术创新上的不遗余力，也说明了技术领先对企业的生存与发展至关重要。不过，从目前来看，传统的机床制造强国日本、德国等国企业在技术上仍然具有其他国家企业难以比拟的领先优势。
而我国的机床产业，经过多年的快速发展，虽然与国际机床企业仍存在一定的差距，但企业的自主创新能力已经有很大的提高。展会上，国产机床表现出的特点有：金属切削机床继续向高速度、高性能、高精度化发展；机床数控化率进一步提高，高速加工中心品种继续增多；五轴联动，五面体加工，并联机床展品不断创新；自主创新技术和展品数量增加。金属成形机床继续向数控化、高速化、高性能化方向发展，国产专门化机床和快速成形技术稳步成熟。
另外，国内一直较为落后的数控系统产业和功能部件产业也有了很大进步，国产中档数控系统也初步形成规模，国产高档数控系统也开始在一些高端设备上应用，比如大连光洋、华中数控的五轴数控系统都已经得到了实际应用。
在国产机床技术不断进步的情况下，我国机床领域进口替代步伐不断加快，2007年，国内企业终于夺回了机床市场的半壁江山，从2001年以来国产金加机床市场占有率首次突破50％。
船舶领域：为船舶等领域提供的五轴联动超重型数控龙门铣、五轴联动超重型数控镗铣床发展迅速。如齐重数控自主研发成功的数控重型曲轴旋风切削加工中心，此前只有德国、日本可以生产。武汉重型机床厂为沪东造船厂提供的LEONARD-70NC数控汽缸套镗车床，具有车镗复合加工能力，解决了大马力低速船用柴油机缸套加工的一大难题。同时，该厂为镇江一船厂提供的重型七轴五联动车铣复合加工机床，该机最大加工直径8000mm，最大加工高度2000mm，承重100t，具有五轴联动车、铣复合加工、在线测量等功能，可实现工作台自动精确分度，能一次装卡完成螺旋桨数控五轴联动加工。
航空设备领域：目前已有企业能为制造大飞机提供高档数控机床。如沈阳机床在攻克加工中心四项关键技术的基础上，设计出符合要求的五轴联动机床。
发电设备领域：国内机床目前已能为水电、火电、核电提供高档数控设备，甚至成套设备。如昆明机床的落地式镗铣床和卧式加工中心，广泛用于造船、风电设备、大型冶金、矿山机械、电力设备、军工、核电设备、铁路设备、工程机械、大型电机、航空航天等行业，具有较高的技术水平。
汽车制造领域：机床行业已能为汽车变速箱、缸体、缸盖等关键零部件制造提供加工设备。
在进口替代开局良好的情况下，由于我国机床行业进口数额较大，全行业2007年进口额117.7亿美元，其中金属加工机床进口70.7亿美元，国内机床仍然存在着广泛的进口替代空间。预计随着国内机床技术的不断进步，以2001-2007年国产金加机床市场占有率复核增长率6.52%计，2010年我国金加机床市场占有率可能达到70%左右。
