国产加工中心：加速产业化是当务之急

　　提要:加工中心是制造业应用最广的一类设备，一些经济发达国家都把发展加工中心作为发展数控机床的首要任务。国产加工中心在高速化、精密化、多功能化、制造技术上以及产品可靠性、交货期等方面与国外产品存在较大差距。增强自主创新能力，加速国内急需的新产品开发；实现加工中心产品的产业化，尽快缩小国产加工中心与国外的差距，是我国机床工业的当务之急。
　　加工中心是数控机床各类产品中发展最快、所占比重最大的一类产品，也是制造业应用最广的一类设备。一些经济发达国家都把发展加工中心作为发展数控机床的首要任务，它的发展直接关系到国家经济建设和国防安全。尽快缩小国产加工中心与国际水平的差距，是我国机床工业的当务之急。从表1中的数据可以看出加工中心在数控机床中的地位。
　　发展轨迹
　　从上世纪80年代开始，北京机床研究所等单位开发了立式加工中心，并形成了商品。上世纪90年代初，北京机床所引进美国TK公司立式加工中心技术、北京机电研究院引进美国辛辛那提公司马刀立式加工中心技术等和自行开发，基本掌握了加工中心的设计和制造技术，为今后加工中心的生产和应用打下了扎实基础。到上世纪90年代末，国内的加工中心生产数量仍然很少，每年仅300台左右。2000年前后，一批海外跨国机床集团看好我国市场，开始在中国建立生产加工中心的独资或合资企业，实现了本地制造和本地销售。目前形成规模的有台湾杭州友佳机床有限公司、宁夏小巨人机床有限公司、大连亿达日平机床有限公司和德马吉上海机床有限公司等。
　　步入21世纪，随着我国综合经济实力的快速提高，加工中心市场进入了快速发展期，汽车及其零部件、通用机械、航空航天、模具等各行业对加工中心的需求大幅上升，国产加工中心择优选择国内外数控系统、功能部件等配套件，加快了产业化步伐，质量大幅度提高，性价比具有优势，逐步得到了国内用户的肯定和认可。同时，企业加大了产品开发研究的资金投入，一批国内急需长期依赖进口的高档加工中心，如高速加工中心、五轴加工中心等取得了突破，有的已进入批量生产。
　　表2显示的是，1996~2005年我国加工中心的生产（按机床工具行业统计资料汇编的金切机床行业200家左右企业的数据）和进口台数（按海关资料）。
　　从表2可知，1996年国产加工中心与进口加工中心的台数比，仅为百分之几，到2005年逐步增长到39.4%。2005年与2000年相比，进口的加工中心数量增加4.8倍,而国产加工中心生产增加8.2倍。尤其是最近三年国产加工中心增长迅猛，表明国产加工中心的开发制造技术逐步成熟，特别是立式加工中心得到使用单位广泛认可。可以看出，"十五"后三年，我国对加工中心的需求高速增长。到2005年我国加工中心的需求量已达到15000台左右，约为2000年的6倍。
　　国产加工中心的市场占有率：按台数约占31%，按金额约占22.3%。其中，立式加工中心市场占有率：按台数约占30%，按金额约占22.6%；卧式加工中心市场占有率：按台数约占32%，按金额约占15.4%；龙门加工中心市场占有率：按台数约占50.8%，按金额约占42.8%；其他加工中心市场占有率：按台数约占28.6%，按金额约占11.4%。
　　我国生产加工中心的主要企业有20余家（不包括合资和独资企业），企业生产规模都不大，最大的生产企业月产仅50余台。年产400台以上的企业仅2家，年产100~300台企业约占35%，年产100台以下约占60%，近45%的企业年产在30台以下。
　　我国生产的加工中心可以分为四类，即立式加工中心、卧式加工中心、龙门加工中心和其他加工中心。
　　立式加工中心产量最大，占全部加工中心产量的3/4。其中，工作台宽度＜600mm的占立式加工中心生产量的70%左右。国产的立式加工中心大部分采用C型结构，X/Y行程由工作台移动实现，属于量大面广的一类产品。这类立式加工中心，已形成一定的生产批量，与国外同类产品相比，有一定性价比优势，在质量的稳定性、可靠性和交货期上还有差距。高速立式加工中心，国产的大部分是在现有的立式加工中心基础上增添高速电主轴，与国外相比，差距明显。国外高速立式加工中心广泛采用了门式结构和动柱式结构，即工作台或仅作Y轴移动或固定不动。这种结构机床动刚性较好，比较适合于高速加工。精密立式加工中心，国产的基本没有。
　　卧式加工中心产量约占全部加工中心产量的11%。其中，工作台宽度＜600mm的占卧式加工中心生产量的30%以上。国产的卧式加工中心基本上是一般精度的，没有温度补偿和精度补偿系统，在技术水平上与国外有较大差距。目前我国需求的精密卧式加工中心和高速卧式加工中心大多依赖进口。
　　龙门加工中心的产量约占全部加工中心生产量的7%~8%。
　　国产其他加工中心主要指床身式加工中心等，其产量约占全部加工中心产量的6%~7%。
　　现存的差距
　　目前，国外加工中心技术发展的总趋势是高速、精密和多功能（多轴和复合加工）。产品开发针对难加工材料的重切削机种、针对复杂形状加工的智能多轴控制NC装置和综合多轴控制CAM系统。我国加工中心与国外的差距有以下几个方面。
　　高速化的差距。国外高速加工中心的主轴转速一般在12000~15000r/min，快速行程为40~60m/min。空气静压轴承和磁浮轴承的高速主轴开始商品化，主轴转速可以达到50000~70000r/min，甚至可以达到100000r/min。采用直线电机驱动和高速滚珠丝杠的加工中心机种增加。高速滚珠丝杠驱动的，进给加速度可达1.5~2G，快速行程达90m/min。
　　精密化的差距。目前，国外精密加工中心采取了一系列补偿和稳定精度的措施，定位精度已可以控制在0.006mm以内，有的接近坐标镗床的加工精度。
　　多功能化的差距。多功能主要是为适应多品种、小批量和变品种、变批量生产的需要，减少零件装卡次数，提高加工精度和效率，缩短零件制造周期。多轴加工，即五轴联动加工，在航空业大型零件加工和大型模具加工中使用较广，也是为适应复杂曲面零件的加工和科研新品零件加工的需求。复合加工，即将多工序和多工种加工集中在一台机床上。国外最近发展的有铣车复合加工中心、棒料加工中心、棒料铣车加工中心、双主轴加工中心等。
　　制造技术上的差距。美国哈斯公司在不同生产区内用柔性制造系统、柔性单元、数控机床对零件进行加工，设备投资费用较大。在设备中，共有FMS、FMC十二条，其中FMS六条，可加工400多种零件。辛辛那提英国机床公司的主要产品也是以立式加工中心为主，年产机床约1500台，厂房内机械加工设备基本上是数控机床，有数控金切机床近50台，按零件种类分类在不同生产区内进行加工。
　　高档加工中心的差距。航空业飞机机体零件加工的高档五轴加工中心基本依赖进口，特别是急需的主轴A、B轴摆动的五轴立式加工中心和龙门加工中心，国内尚处于空白，用于飞机机身和发动机难加工材料零件的高功率、高扭矩加工中心还有待于开发。发动机涡轮叶片和叶轮加工用的五轴立式加工中心也有待完善，发动机机匣加工用的精密加工中心和坐标镗铣加工中心国内尚没有产品。电子产品用的中小型精密加工中心和适用范围较广的主轴立、卧转换的精密镗铣加工中心也急需研发。
　　加速产业化
　　目前，国产加工中心的市场占有率很低，按台数计不足1/3、按金额计不足1/4。提高国产加工中心的市场占有率关键在于提高国产加工中心的国际市场综合竞争力。
　　一、要实现加工中心的产业化。加速产业化步伐是缩短国产加工中心与国外差距的措施之一，也是提高国产加工中心国际竞争力的重要举措。目前，当务之急是要加大设备投资力度，引进国外生产数控机床的一流制造技术和一流的企业管理技术，靠设备和管理来提高加工中心的产量、质量和缩短交货期。通过几年的努力，在国内形成一批年产加工中心500台以上的生产企业。
　　二、要增强自主创新能力，加速国内急需的新产品开发。企业要设立研发中心，引进科技人才，加速新产品研发。还要积极与院校和科研单位联合，攻克数控机床共性的核心技术，如加工中心的温度补偿和定位精度技术等。当前，国内急需开发的产品，如精密卧式加工中心、高速精密卧式加工中心、主轴立卧转换精密镗铣加工中心、主轴A轴和B轴摆动的大型五轴立式加工中心和五轴龙门加工中心、五轴精密立式加工中心等。特别是市场需求较广的精密卧式加工中心，要联合院校，组织科研攻关，加速开发，形成商品，达到国外同类产品水平。
　　三、建议政府建立高档数控机床新产品开发和使用基金。新产品开发基金能使国产加工中心早日成熟、定型，投入批量生产。使用基金能使用户减低使用国产加工中心的风险。
　　四、立式加工中心的产业化任务紧迫。立式加工中心，特别是量大面广的3~4轴普及型立式加工中心，在加工中心所占份额中是很大的。普及型立式加工中心是当前市场的竞争焦点。我国产品与国外同类产品相比，水平相当，国产品牌要在市场竞争中取胜，关键在于性价比、质量稳定性、交货期和综合服务。制造技术、管理技术的现代化是国产加工中心实现产业化必走之路，也是提高立式加工中心性价比、产品质量、缩短交货期的措。

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