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缅甸腾龙:数控机床行业发展及产业链应用

作者: 缅甸腾龙 来源: 未知 发布时间:2019-02-27

数控机床行业发展及产业链应用

1、行业发展现状

机床是将金属毛坯加工成机器零件的机器,是制造机器的机器,亦称工作母机或工具机。数控机床是数字控制机床(Computer Numerical Control,CNC)的简称,是一种装有程序控制系统的自动化机床,该系统能逻辑地处理具有控制编码或其他符号编码指令规定的程序,并将其译码,从而使机床动作并加工零件。简而言之,数控机床就是在计算机帮助下使用数字技术控制的机床,它能自动加工出所需零件的形状与尺寸。与普通机床相比,数控机床具有自动化程度高、加工精度高、质量稳定、适应性强等特点。

数控机床行业发展及产业链应用

 

相关报告:北京普华有策信息咨询有限公司《2019-2025年中国数控机床行业深度分析及投资前景预测分析报告》

数控机床作为机床行业的重要分支,属于高端制造装备,是国家培育和发展战略性新兴产业的重要领域。数控机床的水平、品种和生产能力反映了国家的技术、经济综合国力。

中国机床的年总产值从 2000 年起至今,发展较快,已经逐步赶超原来的世界机床主要生产国:美国、德国和日本,成为世界最大机床生产国。但是目前,美、德、日仍然是在数控机床科研、设计、制作和应用上技术最先进、经验最多的国家,中国在技术上仍然存在差距。美国的哈斯自动化公司是全球最大的数控机床制造商之一,拥有近百个型号的 CNC 立式和卧式加工中心、CNC 车床、转台和分度器,致力于打造精确度更高、重复性更好、经久耐用且价格合理的机床产品。德国的瓦德里希堡公司,作为大型龙门加工中心,其机、电、液、气、光、刀具、测量、数控系统等各种功能部件在质量、性能上居世界前列。日本则以精密仪器见长。

与发达国家相比,我国仍然面临着“大而不强”、产业结构不合理、自主创新能力不足等多项挑战。生产上我国主要以中低端产品为主,80%高端数控机床需要依赖于进口。而且,新产品开发能力和制造周期还满足不了国内用户需要,零部件制造精度和整机精度的保持性、可靠性尚需改善,尤其是在与大型机床配套的数控系统和功能部件(如刀库、滚珠丝杠、线性导轨、两坐标铣头等部件头等部件),还需要境外厂家配套满足。

但是随着政策的支持和推进,中国的数控机床技术也在逐步提高,尤其是中高档装备水平迅速提升。目前,高速龙门五轴加工中心等 20 多类产品基本达到国际先进水平,具备替代进口产品的水平;精密卧式加工中心拥有自主知识产权和柔性制造系统核心技术;高速、复合等高档数控加工中心已完成阶段性研发;多通道、多轴联动等高性能数控系统系列产品打破国外技术垄断,主要技术指标已基本达到国际主流高档数控系统的水平,实现了为多种高速、精密数控机床配套。另外,高档数控系统在重点军工企业实现小批量应用,开发的标准型数控系统实现了批量生产,国内市场占有率从 10%提高到 25%。

2、行业发展趋势

《中国制造 2025》规划中明确提出“高端数控机床与基础设施装备”的目标——到 2020 年,高档数控机床与基础制造装备国内市场占有率超过 70%;数控系统标准型、智能型国内市场占有率分别达到 60%、10%,主轴、丝杠、导轨等中高档功能部件国内市场占有率达到 50%;到 2025 年,高档数控机床与基础制造装备国内市场占有率超过 80%。高档数控机床与基础制造装备总体进入世界强国行列。《十三五国家战略性新兴产业发展规划》中明确提出“战略性新兴产业包括新一代信息技术、高端制造、生物、绿色低碳、数字创意等,形成 5 个产值规模 10 万亿元级的新支柱,并在更广领域形成大批跨界融合的新增长点,平均每年带动新增就业 100 万人以上”。根据上述目标,我国的数控机床将往开发“更精密、更高速、更高效、更智能化、规模更大”的方向发展。

(1)高速化、高精度化

速度和精度是数控机床的两个重要指标,直接关系到产品的质量、档次和在市场上的竞争能力。由于国防、航空、航天等数控机床的下游行业有着高速发展的需求,所以对数控机床的速度和精度要求越来越高。数控机床的高速化主要体现在主轴转速、进给率、运算速度及换刀速度等指标的提升;高精度化也已经不局限于静态的几何精度,而更多地表现为CNC系统控制精度、误差补偿技术精度及网格解码器检查和加工中心运动轨迹精度等方面的提高。

(2)高可靠性

数控机床的可靠性较大程度上取决于数控系统各伺服驱动单元的可靠性。数控系统将利用大规模或超大规模的专用及混合式集成电路,采用更高集成度的电路芯片,以减少元器件的数量,提高可靠性。通过硬件功能软件化,适应各种控制功能的要求,同时通过硬件结构的模块化、标准化、通用化及系列化,提高硬件的生产批量和质量。

(3)智能化

由于智能化能够使数控机床在加工过程中保持稳定的工作状态,同时也提高数控机床的使用寿命和设备的生产效率,数控系统也将向智能化方向发展。未来数控机床将具有加工过程的自适应控制、负载自动识别、工艺参数自生成、运动参数动态补偿、智能诊断、智能监控等功能。在整个工作状态中,系统随时对数控机床本身以及与其相连的各种设备进行自我诊断,一旦出现故障,立即进行故障报警,及时进行故障排除,并自动进行相应的保护。

(4)多功能化

为了满足不断提高的生产率和加工精度的要求,数控机床的多功能需求应运而生。数控机床将配有自动换刀机构的各类加工中心,能在同一台机床上同时实现铣削、镗削、钻削、车削、铰孔、扩孔、攻螺纹等多种工序加工。数控机床还可采用多主轴、多面体切削,同时对一个零件的不同部位进行不同方式的切削加工。采用了多CPU结构和分级中断控制方式的数控系统还可在一台机床上同时进行零件加工和程序编制,实现所谓的“前台加工,后台编辑”。

3、行业产业链分析

数控机床的上游产业主要是光机、数控系统和功能部件(主轴、铣头、丝杠等)。光机、钣金等机床部件的生产在国内发展已经较为成熟,主要从国内采购。而中高档数控系统和核心功能部件的目前主要依赖进口,但国产市场份额呈增长趋势,所以总体上其市场结构和价格保持稳定。目前,整个上游市场已经较为成熟,供应稳定。

(1)数控系统

数控系统是数控机床的核心,现代数控装置均采用CNC(Computer NumericalControl)形式,这种CNC 装置一般使用多个微处理器,以程序化的软件形式实现数控功能,因此又称软件数控(Software NC)。该领域的供应商包括日本三菱、日本发那科、德国西门子、台湾新代数控系统、台湾宝元系统、华中数控系统等品牌。控制系统的核心技术掌握在日本三菱、日本法那科、德国西门子这几家大的控制系统供应商手中,国有厂商的市场份额很小,整个行业对国外控制系统都存在较大的依赖性。国产中档数控系统国内市场占有率只有35%,高档数控系统95%以上依靠进口。目前国内所用的数控系统主要为日本三菱系统、日本发那科系统、德国西门子系统。

(2)主轴

主轴分为高转速主轴(20,000转及以上)和普通主轴(16,000转及以下)。国外高转速主轴一般采用机械式电主轴,主要品牌为西门子、飞马等,国内高转速电主轴主要生产厂商为昊志。同时,也为国内机床生产厂商主要采用的品牌。普通主轴的国内机床生产厂商主要采用台湾品牌如罗翌、睿莹、丹铨等,其中睿莹主轴在国内市场占比较高。国产主轴主要运用在低转速机型上面,且市场占有率较低。

(3)丝杆线轨

丝杆线轨目前国外品牌主要是力士乐、英那、THK;台湾品牌主要为银泰、上银。

(4)刀库

4、行业应用领域

国外机床生产厂商几乎自主生产、自主装配刀库(例如:德玛吉、发那科、尼古拉斯),极少部分流通市场。目前国内机床生产厂家大部分采购台湾品牌的刀库。

数控机床的下游涉及产业较多,主要包括汽车、船舶、军工、轨道交通、航天航空、电子通讯设备、模具等。军工、轨道交通和航天航空、模具高速发展的需求以及国家政策的支持,下游将带动上游,使得对高端数控机床的需求不断增长。

(1)汽车行业

随着全球分工体系的确立和汽车制造产业的转移,我国汽车工业把握住这一历史机遇并实现跨越式的发展,现已成为全球汽车工业体系的重要组成部分。从2003年至2017年,中国汽车产销量都大幅提高,产销量均已超过2500万辆,不仅具有强大的生产力,还有广大的市场需求。

而且随着特斯拉、比亚迪“秦”等新能源汽车陆续上市并得到市场的广泛认可,新能源汽车同传统动力汽车都有着高速发展的需求,对高精密大型机床的需求量也随之上升。尤其是汽车制造中的革新技术,“汽车涡轮增压”,其所需的小叶轮片加工、汽车轮毂的整体加工,以及汽车刹车盘都需要高速立式加工中心,而且汽车轮毂的整体铸造和直接产品加工还需要立式五轴数控机床、龙门五轴加工中心来提高其安全性能。

(2)航天航空

目前,全球航空业回暖,客运量货运量持续上涨,中国更是发展迅速。十年间,中国民航货邮运输量由400万吨/年增长到700万吨/年,中国民航客运量由不到20,000万人/年,快速增长到超过50,000万人/年。因此,国内市场仍然具有较大潜力,有继续增长的趋势,尤其是航天航空行业的需求。而且,中国与美国贸易战刚刚打响。中国运营的一半商用客机都是波音生产的,随着中国客运量和货运量加速增长,对于航天航空的高速发展迫在眉睫,这将有利于带动机床需求量。航空航天领域需要购置大批高速、高精、复合数控机床、五轴加工中心以及大型龙门加工中心等关键制造设备。

如C919大飞机项目,总投入达2,000亿元,其中用于制造能力建设方面的投资预计为300亿元。其对高端机床要求极高,需要精密、高速、能够处理异形复杂的加工,而且现代高效刀具也是机床必备。

(3)城市轨道交通

中国城市轨道交通从2010年到2017年发展迅速,从1500公里左右发展到5000公里左右。根据2017年正式发布的《全国城市市政基础设施规划建设“十三五”规划》,我国首次针对城市市政基础设施制定的五年规划。以2020年为时间点的“十三五”期间,我国将实施城市路网加密、轨道交通、综合管廊、黑臭水体治理、排水防涝设施、海绵城市建设等12项市政基础设施重点工程。规划提出,超大城市和特大城市应积极建设城市轨道网络,符合条件的大城市应当结合城市发展和交通要求因地制宜建设城市轨道交通系统,“十三五”期间共新增城市轨道交通运营里程3000公里以上。

城市轨道交通的大规模建设和规划,必将带动机床加工的需求增加。以高速和提速、重载为重点的中国铁路建设与改造已经步入了发展的快车道。轨道交通对机床的需求也是多方位的:一个是机车(电力机车和电传动内燃机车)和车辆制造,另一个是车轮和车轴制造机日常维护,以及轨道加工和高速铁路轨枕加工等。轨道交通的发展既需要通用数控机床,也需要专用数控机床。

(4)模具行业

近年来我国模具产业实现了快速增长,我国模具行业销售总额从2009年的980亿元上升到2016年的1,840亿元,年复合增长率达到了9.58%。但目前我国以大型、精密、复杂模具为主要代表的高技术含量模具自给率还较低,大部分仍然依靠进口,2009年至今,我国每年进口模具均为20亿美元左右,多为高档精密模具。但2013年至2016年我国每年进口模具在不断地减少,一定程度上说明我国模具行业经过结构调整,模具产品也正在朝高附加值、高水平方向迈进。

随着模具行业的工业调整,模具的性能、精度等标准也将持续提高,模具行业对高端数控机床的需求将会增加。在模具加工过程中,需要使用的机床包括数控铣床、高精度加工中心、精密磨床等,并且其对机床的要求高,要求机床保持高动态精度、高刚性和高可靠性。

数控机床行业发展及产业链应用

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