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2020年机床行业市场预测分析

关键词 机床 , 工具|2020-09-09 10:10:26|来源 中商情报网
摘要 机床(英语名称:MachineTool),是将金属毛坯加工成机器零部件的机器,是制造机器的机器,所以又称为“工业母机”、“工作母机”或“工具机”,习惯上简称机床或机床工具。机床的品...

       机床(英语名称:MachineTool),是将金属毛坯加工成机器零部件的机器,是制造机器的机器,所以又称为“工业母机”、“工作母机”或“工具机”,习惯上简称机床或机床工具。机床的品种、质量和加工效率直接影响着其他机械产品的生产技术水平,因此,机床工业的现代化水平和规模是一个国家工业发达程度的重要标志之一。
       当前,在智能装备和工业4.0的引领下,我国制造业亟需从“制造大国”向“制造强国”转变。我国数控机床行业经过数十年的发展,成为了全球最大的产销国,技术和产能发展迅速,已具备响应国家制造业转型的基础。未来我国数控机床需求将由低档向中高档转变,国产高档数控机床将在国内竞争中实力逐步增强,实现高端数控机床打破国际垄断,实现“进口替代”的战略目标。具体情况如下表:

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资料来源;国家统计局、国家海关总署、Wind数据库、中商产业研究院

       在2011年达到峰值以后,我国进口金额和数量虽然有涨跌波动,但整体呈现下降的态势。从进口金额看,2011年到2016年一直呈现下降趋势。在2017年和2018年虽有所回升,但2019年同比降幅明显。从进口数量看,2011年至今,除2015年和2018年稍有回调外,整体处于下降态势。目前我国正处于扩大内需、加快产业转型升级的关键时期。今后一段时期,在国内需求拉动与智能装备技术水平提升的双重动力带动下,我国高档数控机床将进入快速增长的发展时期。
       车床的市场地位
       车床(英语名称:TurningMachine)属于机床工具细分品类,是金属切削机床一个重要分支,是采取车削加工的机床。车削加工基本原理是加工件旋转,刀具固定,刀具与加工件之间做直线运动,从而完成加工件的加工。
       车削加工是轴类零件和盘类零件等旋转类加工件最基本的加工工艺。车床作为金属切削机床最重要的一大分类,在金属切削机床中占比约为20%-35%1。车床,尤其是高端数控车床是非常重要的一类工业母机,是制造业发展不可或缺的基础装备。数控车床是汽车行业发动机、变速箱、底盘等零部件中轴、齿轮、轮毂等典型零件非常重要和关键的加工装备;
       工程机械的液压及操作系统、变矩器系统、底盘系统等关键零件加工都是典型的车削类加工工艺,对数控车床的精度和复合化水平均有较高要求;以电机、液压、气动阀、各类泵、阀门等为代表的通用设备行业里有大量的高精度阀芯、轴、端盖等需要用数控车床加工,这些行业的发展水平更是与数控车床的应用有着紧密的联系;
       随着数控车床精度水平的不断提高以及车铣复合化技术应用的不断深入,其在模具行业的特殊地位也越来越突出,成为该行业不可或缺的关键装备;在航空航天及军事工业领域,数控车床的应用更是占据特殊地位,最突出的应用是以车代磨技术和车铣复合加工技术。随着以车代磨技术和车铣复合技术进一步突破,数控车床在航空航天及军事工业的应用将越来越广泛,地位也越来越突出。
       总之,在金属加工领域各个行业都存在着大量的只需车削加工就可以完成的典型零件,数控车床所特有的高效率、高精度、操作和维修简便等优势是其他机床所不能替代的。数控车床未来发展趋势
       作为工业母机,数控车床承载着工业现代化的特殊使命。当下,《中国制造2025》将高端数控机床确定为国家产业振兴战略的重要领域之一,高速度、高精度、复合化、智能网络化、自动化、环保化将成为数控机床主要的发展方向。属于数控机床具体品类的数控车床也具有如下特征:
       ①高速度

       效率是数控车床发展的永恒主题。采用高速CPU芯片,多核CPU控制系统等技术可极大地提高数控车床的效率。提高主轴转速,提高坐标快速移动速度,提高数控车床换刀速度等减少加工的辅助时间,缩短切削时间是提高数控车床效率的主要途径。对高速度的追求,催生了电主轴、直驱马达、直线电机等新技术的不断涌现。
       ②高精度

       作为工业母机,提高数控车床本身切削精度是其发展的核心目标。通过不断提高数控车床的加工精度,一方面可以实现高精度加工,改变传统工艺模式,比如通过硬车实现“以车代磨”,以此提高效率和精度;另一方面,通过高精度加工提高单个零部件精度的稳定性,从而无需再实施传统的“分组装配”模式,使得装配效率大幅度提高。
       此外,提高数控车床的动态精度是提高数控车床精度水平的重要途径。采用有限元分析优化数控车床的结构,用热变形误差补偿技术提高数控车床的动态精度,通过主轴动态精度的测量技术找出提升数控车床主轴精度的要素,从而最大化提升高端数控车床的精度;采用空间几何误差补偿技术,提高数控车床动态运动精度;应用智能主轴技术,通过传感器识别误差性质(摩擦误差、热变形误差、几何误差、振动误差等),通过系统进行几何误差的补偿或者消除。
       ③复合化

       复合化加工技术可以实现复杂零部件的高精度加工,为其他工业领域创新产品提供了前提。通过复合化加工技术可以实现工艺集约,缩短物流线,减少物资等待时间。通过数控车床复合加工,可以进行同一类工艺方法或不同类工艺方法的多工序自动化加工,完成一个复杂形状零部件的车、铣、钻、镗、磨等多种加工工序的复合加工。
       一是通过数控车床复合化提高加工精度和加工效率,节省占地面积和缩短工件的加工周期;二是数控车床复合化使得无人化加工更加简单,使得更多的加工零部件可以实现无人化加工,生产系统的可靠性也将大幅度提高;三是数控车床复合化简化了产品的结构设计,通过复合化加工可以实现需多个零配件进行装配组合实现的功能直接使用一个零件来实现,简化了系统的结构设计,减少了系统的零件数量,系统功能更加强大,可靠性更加提高,成本更加节约。
       复合化是数控车床行业的重要创新方向。随着复合化加工技术向纵深发展和展开,其应用领域和场合会越来越普及,这将导致部分传统的数控车床被复合化车床替代。未来,复合化数控车床必将成为数控车床需求市场的主流方向。
       ④智能网络化

       智能网络化是高端数控车床适应现代制造业信息化和智能化的前提。数控车床的智能网络化主要包括以下几个方面:一是将数控车床变成标准的网络终端,能够上传和接收相关结点的信息,实现远程通讯服务等功能;二是加工过程智能化。
       通过自适应控制,减少加工过程中的不平衡因素影响,如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载,以提高驱动特性的稳定性;三是操作智能化。提供会话式编程,加入人工智能,建立友好人机界面。
       此外,智能网络化能提供自动选定模式、自整定等功能以提高链接的智能化。配置智能诊断、智能监控,方便系统的诊断及维修。目前,虚拟设计、虚拟制造等高端智能技术也越来越多在行业得到应用。随着智能技术的发展,基于智能化的自动化加工单元必将成为智能制造的基础装备,将成为当代数控车床智能化发展的重点方向。
       ⑤自动化

       自动化是数控车床的基本特征之一。实现智能制造的前提首先要实现制造过程自动化。随着客户实施企业结构转型和技术升级工作的深入开展,数控车床的需求模式正在发生深刻变化。单机需求逐渐减少,自动化加工相关的需求明显增多,实现从毛坯到成品的全过程自动化加工成为数控车床新的发展方向。
       自动化生产线不仅仅是加工过程自动化,更重要的是对加工过程的各项要素进行优化和集约,实现高效率、高精度、高柔性的自动化加工。适应自动化要求的数控车床必须配置与自动化过程中各个要素相适应的各种功能,包括冷却、防护、断屑、检测、物流、过程控制软件及其他软件接口和硬件接口。
       实现效率和柔性的均衡是数控车床自动化发展的重要课题,目前国内的自动化加工正处于发展阶段,各种模式不断涌现,这为数控车床行业的发展提供了新的开拓方向。
       ⑥环保化

       环保化是数控车床发展的重要方向。其主要内容包括降低能源消耗,减少环境污染,提高设备与环境的协调性。比如,不断丰富待机功能,减少数控车床的无为消耗;采用高效储存技术,减少电池风扇及易耗品的使用;采用全封闭耐高压设计杜绝数控车床润滑油的渗漏;采用油污收集和油水分离技术,减少切削液对环境的污染;采用高压油雾冷却技术或者干式切削技术减少甚至杜绝切削液的使用。发展智能化技术使得数控车床变得容易操作和更加宜人化,而通过设计的环保化,能实现生产制造过程中材料的节约,污染物的减少,噪音的降低,从而提高产品使用周期和寿命,从源头实现了绿色环保化的目标。
       发行人产品迭代更新和新品的开发也是基于上述几大发展方向推进。目前,发行人已经掌握了高端数控车床主轴技术、伺服刀塔技术、伺服尾座技术、车床动态精度热变形补偿等与高速度、高精度、复合化、智能网络化、自动化、环保化等单个或多个与行业发展方向相关的技术。

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