一、數控機床介紹
數控機床是數字控制機床的簡稱,是一種裝有程序控制系統的自動化機床。數控機床較好地解決了復雜、精密、小批量、多品種的零件加工問題,是一種柔性的、高效能的自動化機床,代表了現代機床控制技術的發展方向,是一種典型的機電一體化產品。
數控機床一般由輸入裝置、數控系統、伺服系統、測量環節和機床本體(組成機床本體的各機械部件)組成。
數控機床主要分為普通數控機床和加工中心。
普通數控機床:普通數控機床一般指在加工工藝過程中的一個工序上實現數字控制的自動化機床,如數控銑床、數控車床、數控鉆床、數控磨床與數控齒輪加工機床等。普通數控機床在自動化程度上還不夠完善,刀具的更換與零件的裝夾仍需人工來完成。
加工中心:加工中心是帶有刀庫和自動換刀裝置的數控機床,它將數控銑床、數控鏜床、數控鉆床的功能組合在一起,零件在一次裝夾后,可以將其大部分加工面進行銑、鏜、鉆、擴、鉸及攻螺紋等多工序加工。由于加工中心能有效地避免由于多次安裝造成的定位誤差,所以它適用于產品更換頻繁、零件形狀復雜、精度要求高、生產批量不大而生產周期短的產品。
二、數控機床的發展歷史
1952年美國麻省理工學院和吉丁斯?路易斯公司首先聯合研制出世界上第一臺數控升降臺銑床,開創了數控機床產業發展的歷史。隨后德國、日本、蘇聯等國于1956年分別研制出本國的第一臺數控機床。70年代,出現了大規模集成電路和小型計算機,世界發達國家的數控機床產業開始進入了發展階段。
80年代以來,數控系統微處理器運算速度快速提高,功能不斷完善、可靠性進一步提高,監控、檢測、換刀、外圍設備得到了應用,使數控機床得到了全面發展,數控機床品種迅速擴展,發達國家數控機床產業進入了發展應用階段。
90年代,數控機床得到了普遍應用,數控機床技術有了進一步發展,柔性單元、柔性系統、自動化工廠開始應用,標志著數控機床產業化進入成熟階段。
21世紀,軍事技術和民用工業的發展對數控機床的要求越來越高,科學技術發展迅速,數控機床技術進入了智能化、網絡化、敏捷制造、虛擬制造的更高階段。
三、數控機床對于我國制造業發展的戰略意義
高端數控機床是關系到國家戰略地位的重要基礎性產業。
為應對國內外復雜嚴峻的發展形勢,中央新提出“雙循環”戰略,加快形成以國內大循環為主體、國內國際雙循環相互促進的新發展格局。構建國內國際雙循環相互促進的新發展格局,是中國經濟高質量發展的內在需要,也是全球經濟再平衡的客觀要求。
目前,中國已經建立了全球規模最大、覆蓋最廣的制造業體系,但高端裝備產業國產化、自主化水平較低是制約先進制造業發展的關鍵因素。依托雙循環,推動進口依賴向國產替代的轉變,實現國內產業鏈的暢通運轉,降低在芯片、高端數控機床超短傳感器等領域的進口依賴度。根據預測,2025年我國數控機床產業規模將達4056億元。
① 國內工業體系升級拉動對高端機床的需求
a.機床在工業加工領域有重要地位,是工業朝高質量,高精度,高成品率,高效率發展的趨勢。十三五階段,我國工業制造業穩步轉型,也使機床行業的需求構成發生一定改變,即中高端產品需求增速超過低端產品,工業開始走向高端化。
b.機床的水平、品種和生產能力,直接反映了一國工業的綜合實力。我國機床的誕生比美國、德國略有滯后,經歷近半個世紀的發展,隨著國內在高端機床的重視度日益增長,國產機床品牌在加強人才培養之后,迎來了新的發展時期。
c.近兩年來國內高端需求拉動,高端機床進口大幅增長。機床的良好發展態勢表明需求仍然處于高位,對高端數控機床的大幅應用也將有力地幫助我國實現由工業生產大國向機床工具行業強國轉變。
②高端數控機床的國產化替代之路
中國制造2025,是中國政府實施制造強國戰略第一個十年的行動綱領。其中提及10大重點領域,“高檔數控機床”就囊括其中。根據行動綱領,我國要開發一批精密、高速、高效、柔性數控機床與基礎制造裝備及集成制造系統;加快高檔數控機床、增材制造等前沿技術和裝備的研發;以提升可靠性、精度保持性為重點,開發高檔數控系統、伺服電機、軸承、光柵等主要功能部件及關鍵應用軟件,加快實現產業化;加強用戶工藝驗證能力建設。
啟動于2009年的國內“04專項”明確指出“高檔數控機床與基礎制造裝備”。2017年,04專項列入一個新重大項目——“換腦工程”,即在未來五年內,國防軍工領域用國產數控系統批量替代進口數控系統,以大幅提升國防軍工領域制造裝備自主可控能力和安全水平。
國內高端機床國產化率不足10%,因此國產中高端數控機床擁有廣闊的提升空間。
四、數控機床行業產業鏈分析
①行業與上游的關系
自動化單元核心部件主要包括機械零部件、數控系統、電器類功能部件整體配套能力“弱且散”,其中高檔部件幾乎空白,基本依賴進口;中檔功能部件行業國內有少量形成產業化、規?;a能,基本滿足國產主機的配套需求。在高端數控車床和自動化單元產品的核心部件領域仍無法和瑞士、德國競爭,但與日本的差距已經逐漸拉近,甚至諾貝特的產品與日本同類產品已經相差無幾。
②行業與下游的關系
在制造業升級的進程中,下游客戶對產品工藝水平和加工效率的要求越來越高。傳統依靠“人海戰術”的制造業已經越來越不適用于當今高端制造和智能制造業的發展需要。而先進的自動化單元及柔性自動化生產線以其高精度、高穩定性和高一致性加工特點被廣泛應用于汽車制造、消費電子、軍工、醫療行業、軌道交通等行業。
統一歸總為一張圖如下所示:

