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中国卡脖子技术之三——数控机床:堵点与前景

发布时间:2022-09-07 19:54:05 来源:永乐网官方网站 作者:永乐国际注册登录

  当前我国工业领域“卡脖子”问题仍然较为突出,需要依赖国外集成电路、操作系统和基础软件,我国90%的芯片、80%的高档数控机床和80%以上的核心工业软件依赖进口。

  机床工业一直以来都是主要国家和领先企业重要的战略布局点,未来制造业格局变化调整,尤其对于全球汽车、航空航天、高端装备制造业等高战略度行业,机床行业是重要的战略支点,对于未来竞争力杠杆起到重要的影响作用。《中国制造“2025”》将数控机床和基础制造装备列为“加快突破的战略必争领域”,其中提出要加强前瞻部署和关键技术突破,积极谋划抢占未来科技和产业竞争制造点,提高国际分工层次和话语权。

  近年来,在国家政策利好以及企业不断追求创新的背景下,我国数控机床行业发展迅速。数据显示,2019年,中国数控机床产业规模达3270亿元。由于疫情的影响及能源供应限制,2020年我国数控机床产业市场规模小幅下降,市场规模为2473亿元,同比下降24.4%。2021年我国数控机床产业市场规模恢复增长,达2687亿元,中商产业研究院预测,2022年数控机床产业规模将达2957亿元。“十四五”期间,我国积极培育先进制造业集群,推动高端数控机床产业创新发展,预计行业将迎来快速发展时期。

  数控机床是数字控制机床(Computer numerical control machine tools)的简称,是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序,并将其译码,用代码化的数字表示,通过信息载体输入数控装置。经运算处理由数控装置发出各种控制信号,控制机床的动作,按图纸要求的形状和尺寸,自动地将零件加工出来。

  1、从技术层面看,我国生产的数控机床尤其是高端数控机床,普遍未掌握核心技术,更多处于组装和制造环节。关键的零部件、基础高端材料等核心技术受制于人。高端材料与零部件自给率不足,高端芯片、优质大型铸锻件、高性能电机、高规格轴承、高端制造材料等大都依赖国外进口。我国数控机床短板主要体现在:

  二是数控装置,数控机床的核心包括硬件印刷电路板及相应软件则是我国的明显短板。

  三是驱动装置,数控机床执行机构的驱动部件包括主轴驱动单元、进给单元主轴电机及进给电机,作为数控机床的核心零部件,我国目前仍需以进口为主。

  2、从市场层面看,数控机床企业市场占有率低。我国数控机床企业缺乏高层次、高素质人才,研发能力较低,生产能力有限,市场占有率低,发展主要是以中低端产品的产能扩充为主,高端数控机床的研发投入不足。在国际数控机床企业排名上,我国数控机床生产厂家排名靠后,知名度不高,关注度不够。在数控机床的各个品牌中,用户对德国、美国、日本、韩国和中国台湾等数控机床品牌的关注度已占全部市场的60%以上。

  3、数控机床产品性能落后。我国工业基础整体水平不高,缺乏自主核心技术,加之国外对机械制造技术的封锁,致使国产数控机床的性能和质量与国外还有较大差距。一是国产高档数控机床可靠性差,各种故障发生率高,性能不够稳定;二是国产高档数控机床加工精度无法达到更高的要求;三是国产高档数控机床加工性能力不够,不能胜任一些复杂的加工,难以得到大多数用户的认可,影响应用范围。

  工信部装备工业司副司长罗俊杰表示,数控机床是工业的“工作母机”,发展高档数控机床既是工业和信息化领域供给侧结构性改革、加快推进制造强国建设的客观需要,也是实现军民融合深度发展战略、确保国家安全的紧迫要求。

  1、2009年国家科技重大专项数控机床专项,也就是高档数控机床与基础制造装备专项正式启动。专项实施以来,累计申请发明专利3956项,研发新产品、新技术2951项,新增产值约706亿元。通过专项的实施,突破了一批关键核心技术,解决了国防重点工程中的“卡脖子”问题,满足了国民经济重点领域对重大、关键高档数控装备的急需,部分产品达到国际先进水平并进入发达国家市场。

  统计显示,8年来,专项实施之初确定的57种重点主机产品,已有38种达到国际先进水平。机床主机平均无故障运行时间从400小时至500小时提升至1200小时左右,部分产品达到国际先进的2000小时。在高档数控系统领域还打破了国外技术垄断,关键功能部件实现批量配套。国内市场占有率由不足1%提高到5%左右。专项提出的“五轴联动机床用S形试件”标准通过国际标委会审定,实现了我国在高档数控机床国际标准领域“零”的突破。

  2、国家发布的《中国制造2025》也重点提出到2025年中国的关键工序数控化率要从当前的33%提升到64%。

  中国工程院院士、专项技术总师卢秉恒说,“实现‘中国制造2025’的目标,形成‘中国智造’的核心竞争力,离不开数控系统,包括伺服驱动、伺服电机等关键技术的创新。”其中,8万吨大型模锻压力机和万吨级铝板张力拉伸机等重型锻压及数控冲压设备的成功研制,填补了国内航空领域大型关重件整体成形技术空白;大型贮箱成套焊接装备成功应用于长征五号等新一代火箭研制,在航天领域建立了首条采用国产加工中心和数控车削中心的生产示范线,已应用于新一代运载火箭、对接机构、探月工程差动机构等100余种、1万余件关键复杂零部件的加工,取得了显著的经济效益与社会效益。

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