数控机床要顺应国家“四大领域”的发展步伐

《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》明确规定了“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项要“重点开发航空航天、船舶、汽车制造、发电设备制造等需要的高档数控机床”，“逐步提高我国高档数控机床与基础制造成套装备的自主开发能力，满足国内主要行业对制造装备的基本需求”。
　　专项实施方案提出：到2020年，形成高档数控机床与基础制造装备主要产品的自主开发能力，总体技术水平进入国际先进行列，部分产品国际领先；建立起完整的功能部件研发和配套能力；形成以企业为主体、产学研相结合的技术创新体系；培养和建立一支高素质的研究开发队伍；航空航天、船舶、汽车、发电设备制造所需要的高档数控机床与基础制造装备80%立足国内。
　　根据行业调研四大领域用户的反映，重大专项实施方案提出的重点任务中，主机重点开发高速精密复合数控金切机床（18种）、重型数控金切机床（7种）、数控特种加工机床（4种）、大型数控成形冲压设备（11种），这些基本涵盖了四大用户未来10-15年发展对高档数控机床的品种需求，是四大领域急需的数控设备，这些产品属于难以从国外进口或者国外不向我国出口的产品。
　2010-2013年数控剪切机床市场调查及发展趋势预测报告

　一、适应航空工业的精密发展要求
　　航天工业需要的数控机床大多为精密、中小型的。如加工直径Φ7~Φ10mm精密纵切自动车床、盘料数控自动车床、精密数控车床和车削中心、7轴控制双主轴车削中心、立卧转换4~5轴铣削中心、小规格五轴立式加工中心、高精度电加工机床、高精度数控万能磨床、数控坐标磨床、数控光学成形磨床等等。加工舱体等大型零件也需个别大型数控机床，如五轴双柱立式车铣中心，工作台尺寸＞Φ3000mm、大型外圆磨床，加工直径Φ1000×6000mm、镗杆直径Φ160mm左右落地镗铣床和龙门加工中心等。
　　航空工业典型零件的结构特点是大量采用整体薄壁结构，形状复杂。为了增加航空器的机动性，增加有效载荷和航程，降低成本，进行轻量化设计和广泛采用新型轻质材料，对材料性能要求越来越高。现在大量采用铝合金、高温合金、钛合金、高强度钢、复合材料、工程陶瓷等。结构复杂的薄壁件、蜂窝件形状复杂，孔、空穴、沟槽、加强筋等较多，工艺刚性差。
　　根据航空工业加工件的结构特点和加工要求，需要带A、B摆角或A、C摆角的五轴联动加工中心、高速加工中心、大型双龙门立式加工中心、大型数控龙门镗铣床、精密数控车床、大型数控精密立式车削中心、车铣复合加工中心、叶盘高效加工中心、端面弧齿磨床、高速转子叶尖磨床、缓进给强力磨床、拉床、相关电加工机床、激光熔覆加工机床、板类件无模多点成形压力机、定向单晶熔炼炉、电液束流设备等。要求机床具有足够的刚性，操作简单，人机界面清楚，要求样条插补（NURBS），过程均匀控制，以减少对拐角处加工精度的影响，具有在线测量仿真功能。
　　二、适应船舶工业的大型化发展需求
　　大型船舶的关键加工件集中在大功率柴油机的机座、机架、气缸体、缸盖、活塞杆、十字头、连杆、曲轴，以及减速箱传动轴、舵轴和推进器（螺旋桨）等，关键加工件材质为特种合金钢，一般为小批加工，要求加工成品率100%。关键加工件具有重量大，形状复杂、精度高，加工难度大等特点。大型船舶关键件加工需要具有大功率、大扭矩、高可靠性以及多轴的重型、超重型数控机床和专用加工机床，如重型、超重型数控龙门镗铣床，大型旋风车床，数控重型龙门铣和重型数控落地镗、数控车、磨床、深孔钻床，以及大型钢板压制、酸洗、热处理和火焰切割机等。其中重型、超重型曲轴和大型螺旋桨加工具有典型性，需要超重型数控专门机床、超重型多轴联动机床加工。
　　目前，中国机床行业已能满足船舶工业所需的绝大部分机床设备，且设备的高科技含量不断提高。其中，数控车床、车铣加工中心、卧式加工中心、立式万能磨床、数控铣镗床、滚齿机等设备，本土机床企业均能提供。
　　济南二机床集团研制成功具有完全自主知识产权的国内首台机械式五轴联动数控机床，该装备可以提高工件被加工面的精度和光洁度，减少甚至取消后续的手工修磨等工作，适用于螺旋桨加工。
　　哈尔滨量具刃具集团制造成功中国首台具国际领先水平的并联机床，这种机床组成的生产线可以大幅减少机床台数，提高加工质量和可靠性，适用于船舶等大型复杂零件的自由曲面加工。
　　齐重数控装备股份有限公司独立开发的“数控重型曲轴旋风切削加工中心”填补了国内空白。而且，由该机床加工的首根大型船用曲轴已在青岛海西重工有限公司下线，改变了中国制造加工曲轴的大型机床长期依赖进口的局面。
　　可以预测，在当前乃至今后一个时期，在国家《船舶工业调整和振兴规划》的鼓舞下，中国主要船用设备生产企业尤其是中低速柴油机生产企业必将加大技术改造力度，推进柴油机、柴油机曲轴等关键零部件的国产化研制。它们对于机床设备更新换代的需求以及添置新设备的需求必将带动机床行业进一步发展壮大。
　　同时，也将促进船舶工业对机床设备尤其是高端数控机床的需求质量将趋于高端化，需求结构将趋于合理化。
　　三、满足汽车工业的特殊装备要求
　　汽车发动机和车身冲压件生产线具有连续、高效、高可靠性的特点，汽车行业迫切希望机床制造厂能专门研究汽车零部件的工艺特点、与汽车行业相互交流共同研发具有模块化、系列化、可实现交钥匙工程的成套柔性生产线。
　　发动机曲轴生产线需要的主要生产设备有数控车床、内铣床、高速外铣床、车拉机床、高效柔性两端孔钻床、高效柔性油孔钻床（或高速加工中心）、主轴径磨床、连杆径磨床、随动磨床、端面外圆磨床、抛光机床、圆角滚压机床、动平衡机等。
　　发动机凸轮轴生产线需要的主要生产设备有数控车床、高效柔性两端孔钻床、凸轮轴无心磨床、凸轮磨床、端面外圆磨床、抛光机床、重熔硬化设备等。
　　发动机连杆生产线需要的主要生产设备有双端面磨床、胀断设备、立式拉床、钻镗专机或加工中心、精镗机床、珩磨机。
　　加工齿轮需要的设备有数控滚齿机、数控插齿机、数控珩齿机、数控磨齿机、立式拉床、内孔端面磨床、综合检查机等等。
　　总体来说，柔性生产线以汽车发动机缸体、缸盖、曲轴、连杆、凸轮轴、箱体等关键加工件加工为对象，适应混流生产的模块快速组合可重组生产线，掌握性能评价、误差溯源、质量控制与管理集成技术，开发高速精密加工中心、精镗机、缸孔精密磨机床、曲轴动平衡机、曲轴颈滚压机床、连杆涨断机床、曲轴内铣外铣机床、曲轴高速磨床等主机；高速取料机器人和辅助设备如具有去毛刺功能的清洗机、搬运机器人、激光焊接机、缸套压装机、在线检测设备等。要求数控机床如高速卧式加工中心、数控车床及数控磨床等必须精度稳定、性能可靠，CMK值指标要求大于1.67。
　　由于我国汽车工业是建立在引进国外技术，合资企业居多的情况，发动机制造设备大多引进国外，发动机缸体、缸盖、曲轴、凸轮轴等零件的主要生产设备80%是从国外引进的，国内机床生产厂家的份额较小。
　　根据汽车工业“十一五”规划目标，到2010年国内汽车产量达到900万辆。到2010年可达到1200万辆以上，从而超过美国成为世界第一汽车生产国。考虑到一定的富余生产能力和国外市场发展，国内汽车生产能力还要高。但即使这样，从现在到2010年，国内至少还有300万辆的建设规模。
　　而且国家要支持自主品牌发展，从而为国产设备大量进入汽车行业提供了契机，这同样包括国内非合资的国营、民营汽车生产企业，以及国内各大型企业集团。
　2009-2012年中国数控机床行业市场分析及投资预测报告

　四、迅速发展电力工业机床设备
　　核电和风电属于新兴产业，需要新材料、新工艺、新技术、新装备。机床工具行业应当重视核电和风电的这种需要，作为重点服务对象。核电和风电装备制造需要的机床特点是：大规格、大吨位、高刚度、高可靠性。
　　按照《核电中长期发展规划》确定的我国核电发展目标，到2010年，在运行核电装机容量1200万kW;到2020年，新建31座核电站，在运行装机容量4000万kW，在建核电装机容量1800万kW。我国今后每年至少要新开工建设2个百万Kw级核电机组，总共需要投资数千亿元。按经验数据表明，核电装备投资占到核电站总投资的55%左右，装备投资中约40%用于购买各种机床设备。
　　《可再生能源法》将风电作为鼓励发展的重点，因此国内很多省份都在大力增加对风电的投资。到2015年，风电装机容量将达到1500万kW，2020年，装机容量规划将达到4000~6000万kW。很多省、自治区都做了大规模发展风力发电的规划。
　　发电设备关键加工件重量大，形状特殊、精度高、加工难度大、价格昂贵，单件价格远超过一台重型数控机床的价格。如核电站压力容器单件重达400～500吨，大型汽轮机和发电机的转子单件重超过百吨，要求可靠工作30年以上。因此，发电设备关键件制造需要的机床特点是大规格、高刚度、高可靠性。要求提供各种超重型数控机床及专机，如大型数控立式车床、大型数控卧式车床、数控落地铣镗床、龙门镗铣床及加工中心、数控钻床等，以及大型压制设备和数控弯管机等。对于某些特定加工件，要求机床具备多轴控制五轴联动及复合加工功能。
　　电力设备制造业对数控机床的需求具体体现在，火电和核电的汽轮机缸体、汽轮机转子及叶片，发电机定子和转子；核电热交换器以及孔板；水轮发电机基座定子和转子都需要重型机床加工。随着发电设备的发展，发电行业装机容量的增大，将带动重型数控龙门镗铣床、重型数控落地铣镗床、重型数控立式车床、重型数控卧式车床、叶根槽专用铣床，以及叶片数控加工设备等重型机床和超重型机床产品需求。另外，高压输变电、电工仪表和控制柜的大量制造，提供了中小规格数控重型加工中心产品的供货机遇。
　　机床所服务的航空航天、船舶、汽车和发电设备四大行业呈现三大特点：一是行业发展迅速，汽车、船舶、发电设备产量上升很快，航空工业加工任务很重；二是行业发展前景好，企业普遍加大技改投入；三是需要大批高档数控机床进行装配。
　　有专家指出：目前，我国机床的技术指标如精度、速度等技术参数不是主要问题，与世界先进水平的根本差距在于机床的精度保持性和可靠性。我们可以研制出技术参数与国际水平一致的国产数控机床，但是表现机床内在水平的稳定性和可靠性方面决不是一朝一夕之功，提高机床精度稳定性和使用可靠性，需要在基础理论和共性技术、研发手段和制造技术装备等方面下功夫，才能取得成效。
　　数控机床稳定性和可靠性达到国际先进水平，才是机床产品质量和技术水平的最高境界，也是我国追赶世界先进水平的最主要目标。我们在确定重点任务项目时，不但要达到技术参数指标，同时要强调机床的内在质量即稳定性和可靠性，把加强机床稳定性和可靠性要求放在重要位置，才能获得更多的市场机会，才能从根本上推动我国机床工业技术进步和产业升级。