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高精尖制造之母——超高精度机床到底有多牛?

关键词 制造 , 机床 , 加工|2019-01-21 09:25:32|来源 一呼百应云工厂
摘要 机床向来被誉为“工业母机”,是制造机器的机器,其重要性毋庸置疑。机床是整个装备制造业的核心生产基础,尤其是超高精度机床、五轴联动高档数控机床等顶级机床,其技术水平直接反映了一个国家...

       机床向来被誉为“工业母机”,是制造机器的机器,其重要性毋庸置疑。机床是整个装备制造业的核心生产基础,尤其是超高精度机床、五轴联动高档数控机床等顶级机床,其技术水平直接反映了一个国家制造业的整体竞争力。

       制造业无论哪个领域都无法脱离高精度机床,大到国防武器、航空航天、航母舰船的关键零部件,小到手表齿轮、各类精密仪器等,莫不如是。近些年来,中国智能制造崛起,航空工业、自主航母、高新产业迅猛发展,制造业的每一次飞跃,都离不开机床制造精度的提升。今天的工业生产中,柔性制造、高效、精密等新标准被不断地推向新高度,都对超高精度机床提出了更高的要求。

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       机床的重大应用

       机床的种类很多,从广义上讲,机床包括普通数控机床、高精度机床、超高精度机床几大类。这几种类型的机床,不管是在技术含量、制造难度上,还是本身的价格,都依次递增。在具体产品方面,则包括各种车、铣、磨、钻床以及加工中心等,品类繁多。

       当然,最能体现技术水平的非超高精度大型机床莫属。一个超高精度机床,加工精度能够达到0.01-0.001μm,也就是能够达到或接近纳米级,小到肉眼根本无法分辨出来。与普通数控机床精度相比,超高精度机床要高出1000倍,即时与精密加工相比也要高出一个数量级。也正因如此,世界各国都在不遗余力地研发和制造超高精度机床,其技术也一项走在国际前沿,人们试图通过超高精度机床推动制造业的发展。

       在激烈的国际竞争中,更多的国家并没有能够在超高精度机床的研发中取得任何优势,德国、美国、日本等国依然是超高精度机床的领先国家。这些国家严格控制超高精度机床的输出,因为它是现代精密制造业的核心技术,同时也是加工和制造某些现代军工高性能超大型部件,例如超低噪声的潜艇螺旋桨等设备的必备设施,必须谨防这种技术被他国掌握。当然,超高精度机床的应用远远不止军工领域,而是几乎涵盖高端机械制造的全部领域。

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       全球发展格局

       一个国家,不管任何领域需要对复杂曲面进行超精密加工,都离不开超高精度机床。拥有一个高精度机床,对于推动尖端科研、航空航天、精密器械、高精医疗设备等行业的发展具有无可替代的重要意义。但是,目前全球超高精度机床领域,最发达的设备、最先进技术都掌握在德国和日本的企业手中。

       日本的美德龙、精工、丰田、森精机等企业,德国的斯塔玛、巨浪、哈默等制造企业,都是超高精度机床先进技术的持有者。日本与德国的机床产业每年出口值超过100亿美元,不管是技术还是销量都领先于世界其他国家。例如,在中小型五轴精密加工领域,德国哈默是绝对的权威,其机床在高速高精度加工、复杂曲面加工方面都具有显著的优势,在德国中小型模具制造五轴机床市场中,哈默公司的市场占有率位居第一;全世界最高精度的机床主轴则是由日本制造的,就连美国F22战机的零部件的制造,也需要开日本超高精度机床的加工;在超精密加工领域,全球精度最高的母机来自日本的捷太格特,这家企业的机床专门用于为光学镜头和蓝光镜片模具进行超精密车削及研磨。

       除了德国和日本之外,美国、瑞士、意大利等发达国家的超高精度机床紧随其后,技术水平也处于国际领先地位,市场份额也十分客观。与这些国家相比,中国的精密机床研发技术显得十分落后。

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       中国机床业发展:路漫漫其修远兮

       中国是世界第一制造大国,制造业必备的机床,却远远未能满足市场的需求。国内的机床行业经过几十年的发展,已经取得了巨大的发展,逐步实现了从无到有、从小到大、从简单到复杂的升级。当前,中国自主研发的五轴联动数控机床、加工中心已经能够运用于军工、航空等领域,不过,从总体来看,中国的机床仍以中低端为主,与国际领先水平相比,国内的高端制造装备存在一定的差距。

       深入分析当前中国的机床市场,机床制造企业在超高精度机床领域还有部分核心技术没有掌握,然而近年来发展迅速,与世界先进水平之前的差距在变小。近年来,国内也涌现出许多智能装备企业,在五轴联动加工中心、锻造成型数控加工设备、高端精密数控机床等细分领域取得巨大突破,他们的产品广泛应用于汽车、航空等领域,助力中国智造的升级发展。

       作为国家重大战略技术,以及工业发展的核心技术,超高精度机床一直深受国家和社会各界的关注。早在2006年,《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020)》中,中国政府启动了十六个国家科技重大专项的研发,其中就包括“高档数控机床与基础制造装备”专项。此外,2015你那提出的《中国制造2025》中,数控机床和基础制造装备行业也被列入中国制造业的战略必争领域之一。

       正是由于政府和市场的共同推动,中国的超高精度机床研发才获得了更快发展。如今,在精密卧式加工中心等高精度加工装备方面,中国企业战绩喜人,在高档数控系统方面以及取得重大突破,市场占有率也从数年前的1%以下提高到当前的5%以上。也正是由于这些先进机床的服务,中国的探月工厂、新型战机、打飞机等国家重大专项和重点工程,才拥有了关键的制造装备,获得更多自主知识产权。

       我们都希望,中国能够尽快研发出属于自己的超高精度机床,真正摆脱其他国家对中国制造业的限制,让“中国智造”真正领跑世界。

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