國內外機床及刀具的發展趨勢

摘要：現代切削技術和高效先進刀具是制造業提高生產效率的最重要因素之一，目前，我國刀具發展和機床相比，有很大差距，大多數依然使用的是一些廉價的刀具，制約了制造業的現代化。刀具的產業發展從另一個方面會直接影響制約我國加工制造業的發展。

關鍵詞：機床；刀具；發展；產業

1.中國機床產業發展趨勢

1.1.產業發展趨勢

中國機床行業目前產品門類比較齊全、具備一定的技術基礎和制造能力，在強勁市場需求拉動下，產業的上升空間很大。

我國機床產品目前數控化率還比較低，地區和產業發展也不平衡，多種經濟形式長期存在，這些因素都決定未來中國機床市場的中低需求將長期存在。

以研制重型機床、加工中心、數控車床、精密磨床、齒輪加工機床、電加工機床和鍛壓機床為代表的大型企業集團或專業化企業將逐漸形成并得到快速發展。產業的國際化將進一步提高，預計未來十年內進入世界機床百強的企業將增至10家。

隨著國家區域經濟規劃的逐步落實，特別是市場配置資源手段在地區經濟發展中作用的顯現，機床行業的產業布局將呈現地域分布的特點。

1.2.技術發展趨勢

中國機床行業技術研究模式從被動式到主動創新轉變，研究主體從單一向多元轉變，市場需求成為研究的主要動力。在國家投資繼續發揮導向性作用的同時，企業自籌資金、社會化融資、外資將成為技術投入的重要組成部分[1]。以企業為龍頭、高校和科研院所參與形成的技術創新平臺和同行業企業組成的產業創新聯盟將發揮主導作用。由于研究模式的轉變和研究投入的多元化，中國機床行業的技術研究國際化參與度將顯著提升。浙江主要體現在兩個方面：一是更多的企業開始與國際領先的研究機構或公司合作研究；二是更多的企業有能力為國際機床用戶提供技術服務。

高精度、高速度、柔性化、智能化、綠色制造將成為中國機床行業發展的主要方向。

2.世界機床刀具技術發展成果與趨勢

隨著技術發展，5軸聯動加工技術日趨成熟，東京、北京、芝加哥、漢諾威四大國際機床展覽會上，每屆都展出四五十臺，甚至上百臺五軸聯動機床。各類復合機床紛紛亮相[2]。復合機床包括銑車復合、車銑復合、車磨復合、成形復合加工、特種復合加工等，并出現多主軸、多刀塔的復合機床，加工效率大大提高。

智能化提升了機床的功能和品質，在數控系統上得到了較多體現。在智能化方面具有更強的功能；斷電保護功能、加工零件檢測和自動補償學習功能、高精度加工零件智能化參數選用功能。

機器人與主機的柔性化組合得到了廣泛應用，機器人與加工中心、車銑復合機床、磨床、齒輪加工機床、刀具磨床、電加工機床、鋸床、沖壓機床、激光加工機床等組成多種形式的柔性單元和柔性生產線。

功能部件不斷向智能化、高速度、高精度、大功率方向發展，并取得成熟的應用。如電主軸、全數字交流伺服電機及驅動裝置、力矩電機、直線電機、滾珠絲杠、直線導軌等功能部件的性能指標不斷提高。

發達國家數控刀具制造技術在刀具鍍層技術、刀具材料、刀具結構設計、刀具系統、切削數據庫等方面，都取得了突出成就，使數控刀具提高到一個嶄新的水平。數字化、高精度、智能化、非接觸測量儀器和在線測量技術取得新的進展，新的測量儀器和測量系統不斷出現，以三坐標測量機為代表的精密測量儀器應用擴大；激光干涉測量系統和球桿儀在數控機床幾何精度和運動精度的監測和監控中，得到了廣泛應用[3]。通過計算機技術、通訊技術將數控機床、數控刀具、數控測量系統和加工工件以及相應的信息集成融合在一起，構成數字化閉環切削加工系統，成為計算機集成制造系統的基本單元。

現代數控機床既要高效率、高性能，又要節約能源、低能耗、低污染，加共過程對人友好和宜人化。要從機床的設計開始，材料選用、制造、使用過程直至機床報廢回收，形成“綠色”的全過程。歐盟已經啟動“綠色機床”研究項目，提出機床綠色和能耗標準設想，說明綠色制造技術開始起步。宜人化改進，如流線型外罩，寬敞的航空玻璃視窗；可調角度的控制面板和顯示屏，可調節座椅；通過傳輸技術授權的開關鑰匙，顯示機床工作狀態的可視光帶等，外觀造型簡潔、明快，富于現代感。

3.中國機床產業與世界機床產業的差距

目前，中國機床產業僅僅在規模方面具有相對比較優勢，與機床制造強國相比較，在研發、結構、服務能力等方面都存在明顯的差距。

高性能數控系統和功能部件的發展滯后于主機，并已成為制約數控機床產業發展的瓶頸。自主創新能力不強。基礎、關鍵、共性技術尚未完全掌握，以企業為主體，產學研用相結合，開放式、社會化的研發體系建設尚處于探索階段。中國機床產業還沒有實現由生產制造向服務制造模式的轉型[4]。尤其是工程集成能力弱，為汽車等重點行業核心制造領域提供成套生產線還處于起步階段。

產業集中度不高，企業多而散。主機企業大而不強，小而不精；配套能力弱，產業分工不清晰；與數控機床產業快速發展相適應的產業鏈體系還不夠完善。

高端人才匱乏，尤其是缺少高端數控機床，數控系統和功能部件研發的領軍人才；缺少高級技工；缺少具有國際化視野的復合型管理人才。目前，高端人才不足以成為制約數控機床產業快速、可持續發展的深層次原因。

4.中外機床企業面臨的選擇

合作共贏是中外機床企業所面臨的必然選擇。

合作，既包括中外企業間的合作，也包括國內企業間的合作，既包括主機企業與配套企業之間的合作，也包括企業與高校、科研院所之間的合作。合作領域包括研發與設計、制造、銷售、培訓等各個層面，在未來的10年內，中外企業針對汽車、航空航天、船舶、軌道交通、能源等國家重點核心制造領域的需求，在高檔數控機床、數控系統、關鍵功能部件等領域開展合作。全行業應從不同的角度思考尋求合作的廣度和深度，不應局限于技術、產品、制造層面的合作，應積極探索商業模式間的合作。

參考文獻：

[1]肖明，熊清平. 從EMO2009歐洲國際機床展看現代數控系統的發展方向[J]. 制造技術與機床，2010（2）.

[2]張康. 第十屆中國國際機床展覽會特種加工機床評述[J]. 電加工與模具，2007（3）.

[3]楊帆. 第十二屆中國國際機床展覽會特種加工機床評述[J]. 電加工與模具，2011（3）.

[4]余杰. 第26屆日本國際機床展覽會見聞[J]. 制造技術與機床，2013（1）.