金属加工机械制造业产品与

1、金属加工机械制造业产品与技术发展预测及关键技术分析先进制造领域技术预测课题组 金属加工机械又称机床工具，卞要包括金属加工机床(含金属切削机床和成形机床即锻压机械)、刃具、夹具、量具量仪等等。由于机床可视为与加工工艺过程有关的各种工具与技术的载体，故本专题不仅涉及机床产品与技术，也包含与这些机床加工工艺过程有关的刀具、磨料磨具等相关产品与技术。本专题将“金属加工机械制造业”简称为机床工具产业”或“机床工业，。 机床是对金属或其他材料的坯料或工件进行加工，使之获得所要求的儿何形状、精度和表面质量的机器。机床是用以制造一切机械的机器，也是唯一能制造机床自身的机器，这是机床区别于其他机器的卞要特征，故

2、机床又称为工作母机或工具机。机床是机械制造业的基本加工装备，它的品种、性能、质量和技术水平直接影响着其他机电产品的性能质量、生产技术水平和企业的经济效益。泪L械工业为国民经济各部门提供技术装备的能力和水平，在很大程度上取决于机床的水平，所以泪L床属于基础泪L械装备。 机床工业对于工业化国家特别是工业强国的重要性是不言而喻的。机床工业是国民经济I!国防尖端技术发展的基础保证，当今世界所有工业强国，无一不同时又是机床工业强国。 以电了信息技术为卞体，世界机床产业己进入了机电一体化时代，其代表产品就是数控机床。欧、美、日等工业化国家己先后完成了数控机床产业化进程，1990年日本机床产值数控化率75

3、0lo，美国50.1%，德国570l0 0 数控机床是关系到国家战略地位和体现国家综合国力水平的重要基础性产业，其水平高低和拥有量多少是衡量一个国家工业现代化的重要标志，在国防建设上更是具有战略意义的重要基础性产业。因此，优先发展数控机床的重要性是不言而喻的。_冷白Z/士阵 、士刁又!I JJ '17 改革开放以来我国机床工业有了较快的发展。产品结构逐步调整，门类较齐全目有一定的规模，产品、工艺和竹理水平不断提高，1993年以后由于国家宏观调控，控制固定资产投入的高速增长，加之大量进日机床的冲击，以及机床行业生产的产品质量和水平不高，竞争力弱，从1994年开始出现负增长，1995年首次

4、出现了全行业5损。同时，也i1:是在这两年机床行业的外商直接投资企业成立较多，使本来就难以为继的机床行业的企业面临更加激烈的竞争。(一)我国机床拥有量的主要特点 及市场需求 1.金切机床拥有量比重偏大，成形机床拥有量比重偏小 金切机床与成形机床拥有量比重的比较见表1。由表中数据可以看出，我国金切机床与成约占60%，即1. 8万一2. 16万台，国产数控机床产值60亿元，产值数控化率由“八五”末的20%提高到40%，产量数控化率由6%提高到12%。 ( 2)到2005年:数控机床市场需求量将达4万一4. 5万台，若其中国产约占50%，价值约100亿元。 ( 3)到2010年:数控机床市场需求量将

5、达5. 5万一6万台，若其中国产约占50%，价值约140亿元。 (二)机床制造业产品发展方向 1.数控机床向更高层次的二高(高效率、高精度、高柔性)兼有的方向发展 数控泪L床在向经济、廉价方向发展的同时，在性能和技术特点上的卞要发展趋势是: (1)高柔性与高效率合而为一，向高速高效发展，广泛采用新型功能部件(如电卞轴、直线电机、高速滚珠兹扛等)，实现超高速加工。 ( 2)采用软件补偿技术提高精度。 ( 3) CNC系统的软件技术不断升级，软件技术在产品含量中占有更大的比重，向智能化方向发展。加快发展开放式结构的CNC系统和智能型CNC系统。 ( 4)机床结构模块化，数控功能专门化机床性能价格比

6、显著提高并加快优化。 ( 5)并联杆系结构的新型数控机床实用化。这种虚拟轴数控机床用软件的复杂性代替传统泪L床机构的复杂性，开拓了数控机床发展的新领域。 2.精密化 精密化是为了适应高新技术发展的需要，也是为了提高普通机电产品的性能、质量和可靠性，减少其装配时的工作量从而提高装配效率的需要。随着高新技术的发展和对机电产品性能与质量要求的提高，机床用户对机床加工精度的要求也越来越高。为了满足用户的需要，近10多年来，普通级数控机床的加工精度己由士101-n提高到51-n。精密级加工中心的加工精度则从士31-n 51-n，提高到11-n1. 51-n o 从精密加工发展到超精密加工(特高精度加工)

7、，是世界各工业强国致力发展的方向。 其精度从微米级到亚微米级，乃至纳米级(<101-hn)，其应用范围日趋广泛。 超精密加工卞要包括超精密切削(车、铣)、超精密磨削、超精密研磨抛光以及超精密特种加工(二束加工及微细电火花加工、微细电解加工和各种复合加工等)，随着现代科学英术的发展，对超精密加工技术不断提出了新的要求。新材料及新零件的出现，更高精度要求的提出等都需要超精密加工工艺，发展新型超精密加工机床，完善现代超精密加工技术，以适应现代科技的发展。 3.高速化 泪L床向高速化方向发展，可充分发挥现代刀具材料的性能，不但可大幅度提高加工效率、降低加工成本，而目还可使零件的加工表面质量和精度

8、提高。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。 新一代数控机床(含加工中心)只有通过高速化大幅度缩短切削工时才可能进一步提高其生产率。超高速加工特别是超高速铣削与新一代高速数控机床特别是高速加工中心的开发应用紧密相关。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。高速卞轴单元(电卞轴，转速15000 100000r/ min) ,高速A高加/减速度的进给运动部件(快移速度60 120rn/ min，切削进给速度高达60rn/ 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，达到了新的技术水平。随着超高速切削机理、超

9、硬耐磨长寿命刀具材料和磨料磨具、大功率高速电卞tll,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)和防打装置等一系列技术领域中关键技术的解决，不失时机地开发应用新一代高速数控机床，是我国数控机床产业面临的新挑战。 4.柔性化和系统化 数控泪L床向柔性自动化系统发展的趋势是:从点(数控单机、加工中心和数控复合加工机床)、线(FMC,MS, FI'L, FML)向面(工段车间独立制造岛、FA)、体(CIMS、分布式网络集成制造系统)的方向发展，另一方面向注重应用性和经济性发展。柔性自动化技术是制造业适应动态市场需求及产品迅速更新的卞要乎段，是各国制造业发展的卞流趋势，是

10、先进制造领域的基础技术。其重点是以提高系统的可靠性、实用化为前提，以易于联网和集成为日标;注重加强单元技术的开拓、完善;CNC单机向高精度、高速度和高柔性方向发展;数控机床及其构成柔性制造系统能方便地与CAD, CAM, LAPP,M IS联结，向信息集成方向发展;网络系统向开放、集成和智能化发展。 (二)重点发展的产品类别1.加工中心2.虚拟轴机床3.数控车床和车铣中心4.数控磨床5.数控齿轮加工机床6.数控铣床7数控电加工机床8.精密组合机床及其自动线9.数控锻压机械(金属成形机床)二、重点发展产品预测分析 (一)加工中心 1.市场需求趋势 我国金切机床拥有量中，加工中心仅占0. 12%，

11、共3638台(第二次工业普查统计资料，截止到1995年末，下同)其中国产1569台，国产化率42.6%，进日率57.4% 0 1996年国产加工中心344台，进日1187台，出日199台。1997年国产加工中心约400台，进日1025台，出日226台。在我国拥有的数控金切机床64037台中，加工中心仅占5. 75%，加工中心的拥有量构成比仅为美、日等国的1/4-1/5。加工中心是进日率最高的品种，说明我国加工中心产销不足，迄今尚未形成生产规模。各种加工中心国内市场年需求量预计到“十五”期间约1800台，到2010年约3000台。 世界各国加工中心的生产和消费量可作为我们预测加工中心市场需求趋势

12、的参考。全世界泪L床拥有量估计约1400万台，其中数控机床约有90万台，即机床拥有量数控化率为6. 4% o在70万台数控金切机床中有加工中心约20万台，占28.6%。在数控金切机床的年消费量中，加工中心的消费仅次于数控车床，约占35% 0 1995年全世界加工中心消费量4. 2万台(价值 510亿美元)，约占当年全世界机床消费总额的巧%。据德国机床制造商陇会预测到2000年，全世界加工中心消费额增长速度为29%，到2000年达到消费额65亿美元(约5. 5万台)。美国1996年生产加工中心8442台，多于数控车床。日本1996年生产加工中心1. 1万台(出日6800台)。在1996年消费的5. 5万台加工中心中，美国1. 3万台，日本0. 47万台，中国台湾省0. 29万台，韩国0. 15万台。 2.发展方