廣闊市場鑄就加工裝備大國
我國數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)量自1999年起結(jié)束了近10年的徘徊振蕩的態(tài)勢,開始呈現(xiàn)持續(xù)大幅度的增長。從2000年至2007年的8年中,產(chǎn)量由1999年的9007臺增至2007年123257臺,年平均增長率達(dá)38.7%,與此前8年(1992-1999年)的年平均增長率10.5%相比,已進(jìn)入了高速增長的格局。
在數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量迅猛增長的同時,產(chǎn)品的結(jié)構(gòu),也出現(xiàn)了可喜的調(diào)整。普及型數(shù)控機(jī)床及中高檔數(shù)控機(jī)床的比例有所提升,而低檔的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床在產(chǎn)量中比例則已由上世紀(jì)80年代的90%,90年代的80%,降至當(dāng)前的60%左右(見表1)。
從數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量的發(fā)展的歷程來年看,我國2000年的產(chǎn)量為14000臺,大體與日本1980年的產(chǎn)量相當(dāng)。日本在1976-1980年借助其民用電子業(yè)對發(fā)展CNC數(shù)控裝置的優(yōu)勢,在此5年內(nèi)的年平均增長率達(dá)44.8%,年產(chǎn)量超過美國居于首位,其后由于受經(jīng)濟(jì)不景氣的影響,產(chǎn)量增長漸緩,至2004年數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)量經(jīng)24年,僅增至60713臺,年增長率降至6.3%。
因此,這種產(chǎn)量快速增長遠(yuǎn)超過GDP的增長速度,取決于市場容量,固定資產(chǎn)投資規(guī)模以及出口市場開發(fā)等多種因素,是在一定的經(jīng)濟(jì)環(huán)境和機(jī)遇條件下形成的推動合力。2008年上半年出現(xiàn)國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床銷售下降,庫存量增大,但進(jìn)口額反而同比增加的形勢,正反映出國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床競爭力有所下降的征兆。
為了使數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)值和經(jīng)濟(jì)效益能持續(xù)穩(wěn)健地增長,就不能單純地依靠產(chǎn)量的增長,需要通過技術(shù)含量來增加產(chǎn)品的技術(shù)附加值。例如日本數(shù)控機(jī)床數(shù)量雖比我國少,但其產(chǎn)值仍居世界第一,其平均單臺數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)值約為我國的3倍。為此。不斷地提升產(chǎn)品的性能、質(zhì)量和可靠性,深化產(chǎn)品技術(shù)服務(wù)內(nèi)涵是增強(qiáng)國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的市場競爭力的重要途徑。
技術(shù)發(fā)展趨勢與差距
機(jī)床既是實(shí)施先進(jìn)制造技術(shù)的重要裝備,也是制造信息集成的一個重要載體,因此,機(jī)床的發(fā)展和創(chuàng)新在一定程度上映射出加工技術(shù)的主要趨向。在上世紀(jì)70年代起形成的以數(shù)控技術(shù)為中心的柔性制造技術(shù),在本世紀(jì)仍將繼續(xù)進(jìn)步并成為加工技術(shù)發(fā)展的主流。圍繞著數(shù)控機(jī)床向高速、高精和高效柔性化發(fā)展的總體技術(shù)目標(biāo),當(dāng)前數(shù)控機(jī)床主要應(yīng)沿著以下6個方面邁進(jìn):
1. 以發(fā)展高速切削為先導(dǎo),并重視對空運(yùn)行過程的提速,使高速化力求做到全面縮短切削工時和輔助工時,對于高速化要注意以下兩點(diǎn):首先對于不同材質(zhì)的高速切削界限是不盡相同的,其次要采取各種數(shù)控補(bǔ)償技術(shù),以減少高速時的跟蹤誤差和振動。
2. 高效加工在注意提高機(jī)床的材料切除率的同時,大力推進(jìn)以縮短加工過程鏈目標(biāo)的復(fù)合加工技術(shù)。通過復(fù)合數(shù)控機(jī)床進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)工序集中,既可減少工件多次裝卸的時間,又可避免按工序分散在多臺機(jī)床上加工所出現(xiàn)的在制品儲存和傳輸?shù)臅r間,它是提高單件小批生產(chǎn)效率的一項(xiàng)有效途徑。
3. 發(fā)展多樣式化的適用產(chǎn)品,如對于生產(chǎn)中大批生產(chǎn),以數(shù)控機(jī)床為核心的柔性生產(chǎn)線仍是主要的發(fā)展方向,它們在可重構(gòu)制造(Reconfigurable Mnufacturing)技術(shù)支持下構(gòu)建的制造系統(tǒng)具有高效柔性化的特點(diǎn)。發(fā)展可重構(gòu)的多刃、多面復(fù)合加工的制造裝備,針對加工對象的特征,通過對制造系統(tǒng)的重組,可更敏捷和經(jīng)濟(jì)地適應(yīng)不確定市場對產(chǎn)品多變的需求,保證市場所需產(chǎn)品能迅速投放上市。
4. 數(shù)控機(jī)床的工作精度以平均每年提升8%~10%的幅度(約8-10年提高1倍),向亞微米級精度邁進(jìn),并不斷地拓展新的精密加工方法。
5. 智能化機(jī)床,從上世紀(jì)60年代起美國提出適應(yīng)控制機(jī)床至今已近半個世紀(jì),由于其技術(shù)難度大,目前正由單因素的約束控制向多因素控制發(fā)展,逐漸向智能化機(jī)床的雛形進(jìn)行探索和高精度發(fā)展。
發(fā)展對策探討
擬從數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)品技術(shù)檔次、技術(shù)特征和自主創(chuàng)新建設(shè)等三個層面來分別探討相關(guān)的發(fā)展策略。
(1) 高檔攻關(guān)、中檔擴(kuò)展、低檔提升。
數(shù)控機(jī)床按其功能和技術(shù)水平當(dāng)前分為3個檔次,即低檔(經(jīng)濟(jì)型)、中檔(普及型)、高檔(先進(jìn)型)。按其技術(shù)指標(biāo)來講,它們必然是與時俱進(jìn)的,當(dāng)前來衡量大致分別相當(dāng)于上世紀(jì)80年代、90年代和本世紀(jì)的國際同類產(chǎn)品的進(jìn)行水平。
作為高檔數(shù)控機(jī)床一般是指技術(shù)性能先進(jìn)、高端或用于重大工程的關(guān)鍵加工裝備,盡管其在數(shù)量上所占的比例不大,但起著核心作用和技術(shù)引導(dǎo)作用,目前已由國家列為制造裝備的重大專項(xiàng)之一組織進(jìn)行攻關(guān)。中檔數(shù)控機(jī)床是加工裝備的主流產(chǎn)品,但已面臨著與進(jìn)口產(chǎn)品和國內(nèi)的外資企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品的雙重競爭壓力,故需充分重視其發(fā)展規(guī)劃,加強(qiáng)完善其性能,提升制造質(zhì)量,擴(kuò)大品種,增加產(chǎn)量。
低檔數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)發(fā)展是基于我國市場的需要,但從節(jié)約資源角度來看,宜轉(zhuǎn)變單純增產(chǎn)競爭的局面,著手逐步增強(qiáng)其效率和精度的耐久性,達(dá)到減量增效的目標(biāo)。
(2)集中力量攻克數(shù)控機(jī)床的基礎(chǔ)共性技術(shù)。
核心技術(shù)按其特征可分為兩大類:一類是專用性技術(shù),如五軸聯(lián)動機(jī)床的刀具位置補(bǔ)償,各類機(jī)床的工藝應(yīng)用技術(shù)等;另一類為基礎(chǔ)共性技術(shù),是指各類數(shù)控機(jī)床普遍存在的問題,如可靠性、精度、壽<