高端數控機床

    去年4月，在北京舉行的中國國際機床展上，以沈陽機床集團、京城機電等為代表的一大批自主品牌高端數控機床集體亮相，向全球同行展示了中國機床行業整體水平的提升。　

    數控機床是數字控制機床的簡稱，是一種裝有程序控制系統的自動化機床。該控制系統能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號指令規定的程序，并將其譯碼，從而使機床動作數控折彎機并加工零件。數控機床的操作和監控全部在數控單元中完成，它是數控機床的大腦。數控機床，是制造機器的機器。

    近十年來，被稱為世界工廠的中國，很自然地成為數控機床大顯身手的地方。

    盡管日益繁榮的國內市場，拉動了我國的機床制造業。但業界普遍認為，我國制造的機床仍缺乏與強國匹敵的核心能力。在關鍵零部件和核心技術方面，我國還需要長時間的積淀。為此，代表委員紛紛呼吁重視數控機床產業，支持國貨突破。

高端裝備制造象征國家核心競爭力

“高端裝備制造，往大了說，象征著一個國家的核心競爭力，涉及到國家的經濟和國防安全；往小里講，關系到很多產業和企業的生存和發展。”全國人大代表、奇瑞重工公司總經理王金富在兩會中發言指出，近十年來，中國機械工業行業發展迅速，中國已經成為名副其實的裝備制造大國，但還不是裝備制造強國。

“在鑒定一個國家的機械工業是否強大時，人們都比較在乎幾個方面的表現。” 王金富列舉說，“是否掌握了自主知識產權的核心技術，是否具備較強的重大裝備技術能力，是否具有較高的高端裝備占有率，其主流技術裝備品種質量是否處于世界領先地位。實際上，就是要看高端裝備制造業發展得如何。”

鑒于高檔數控機床和基礎制造裝備對我國裝備制造業發展的關鍵支撐作用，《國家中長期科學和技術發展規劃綱要》（2006—2020年）明確將“高檔數控機床與基礎制造裝備”列為國家16個科技重大專項之一。

“高檔數控機床與基礎制造裝備”科技重大專項重點開發航空航天、船舶、汽車制造、發電設備制造等行業。其目標是，到2020年形成高檔數控機床與基礎制造裝備主要產品的自主開發能力，總體技術水平進入國際先進行列，部分產品國際領先；建立起完整的功能部件研發和配套能力；形成以企業為主體、產學研相結合的技術創新體系。

核心技術仍被國外“卡脖子”

“近年來，在國家大力拉動內需和多項鼓勵政策的驅動下，機械裝備制造業在規模上實現了強勁增長，很多企業對高端裝備業有了熱情，在主機層面和零部件上有了明顯的進步。”王金富表示：“但是，我國自主品牌制造業的核心競爭力普遍不強，中低端產能過剩、競爭尤為激烈，很多產業的高端環節都被外資品牌牢牢掌控；同時，在關鍵零部件和核心技術方面，長期以來一直被外資品牌‘卡著脖子’。”

數控機床被稱作“工業之母”，這一塊的落后，使得我國在制造許多高端產品方面做不到完全自主。高效的汽車引擎、飛機發動機渦輪盤、飛機機身、核電站構件、高速列車頭等等，都不同程度地依賴國外的機床。

例如加工發動機的葉片，必須極其精確以確保它在高溫高壓下正常工作，葉片又呈現復雜的曲面，必須要高速、超精密和功率強大的五軸聯動機床來加工。核電、燃氣輪機的葉片也是這樣。

電子工業等領域需要的高精度透鏡，還有導彈導引頭的加工，也需要超精密的五軸聯動機床；飛機腹板和機翼需要超高轉速的機床；大型飛機和核電站構件需要大型壓力機；航空航天所需的復合材料制造需要鋪絲機……一切中國制造業相對較弱的領域，機床加工能力不足都是最關鍵的障礙。

國產高端數控機床明顯“中氣不足”，而外資品牌對國內市場更是虎視眈眈。“隨著我國國民經濟的轉型升級，工業化初期的需求爆發式增長期即將過去。去年以來，國內機械工業需求增長呈現出放緩趨勢；另一方面，各行業對裝備水平、質量的要求將越來越高。”王金富說：“與此同時，相對于國際上低迷的經濟局勢，我國的經濟增長表現比較強勁，使發達國家企業加大了到我國爭搶高端裝備市場的力度。自主高端裝備制造業賴以成長的市場，正面臨國外廠商更為激烈的擠占。”

國產數控機床“大腦”存在明顯弱勢

在屈賢明看來，“高性能數控系統、電主軸、納米精度光柵等功能部件及整機設計制造的核心技術”，是發展高端數控機床最關鍵的因素。

數控系統相當于數控機床的大腦，在整個機器的價值中占到五分之一。它的作用，是將用戶設定的加工目標，換算成具體的加工步驟，指揮機床。目前我國制造數控機床的廠家，很多是購買國外的數控系統，與自家的機床集成。

據介紹，近幾年來，國產的低端數控系統基本把國外競爭對手擠出了中國市場；而高端市場則正好相反，國產只占不到十分之一。高端數控系統市場基本上在法那科和西門子等廠家的掌握中。

國外高檔數控系統，在高速和高精度表現上，以及在五軸加工和智能化方面比國內產品表現都好，而且其平均無故障時間是國內產品的4倍。

數控系統的體系結構、軟硬配件、高速高精算法都需要長時間的研究和改善。國內電子基礎產業落后，決定了我國高檔數控系統的弱勢表現。

除了數控系統水平的差距，關鍵零部件領域的薄弱也限制了國產機床的高度。在一些機床展會上，也能看到應用法那科或西門子數控系統的國產高端機床，與國外裝配同樣“大腦”的機床相比，轉速只有國外的三分之一，誤差范圍是別人的5倍。

發展高端數控機床研發必須有所作為

國外的高檔機床制造商，以及高檔機床零部件制造商，無不是有多年的積淀和雄厚的研發力量作為保障。而我國機床之所以落后，也正是因為研發方面缺乏作為。

即使是最簡單的零件，一旦要用在精密機床上，都必須達到一定的精密程度。比如說軸承，其性能的提升依賴于對材料、加工技術、摩擦磨損、潤滑、密封、接觸力學和彈塑性形變等方面的深入研究，而且需要高精密的加工設備和檢驗設備。

正因為如此，頂級國貨的質量表現常常弱于國外。比如在數控機床的動力中心——電機的表現上，國內產品轉動不夠平滑，更容易發熱，而且也更容易出故障。

而數控機床所需要的功能零部件，比如軸承、擺頭還有光柵，國內都處于起步階段，造不出一流水準的產品。而最常見的絲杠、導軌、刀具等部件，最優質的貨品也需要進口。

之所以如此，根據報告分析，一方面是因為國內購買機床的用戶對精度和質量要求較低，使高檔機床缺乏市場需求。用戶在技術改造時也傾向于資金較低的投入。而機床制造廠在訂單充足時往往顧不上研發，訂單減少時又無力研發。

有專家認為，我國企業對短期利益過度重視，短期利益成為企業決策和資源配置的主要依據。只有直接影響訂單數的時候，企業才有決心來解決問題，而因為時間緊迫，也基本不可能使產品得到實質的提升。

另一方面，人才也是一個瓶頸。我國企業的研究人員往往對自己手頭上的工作比較熟悉，但在基礎研究方面積累很少，而且知識面也窄，對技術問題的認識停留在表面，缺乏解決難題的能力。人的水平，決定了機器的水平。而我國機床廠商相對待遇較低，也很難留住高級人才。日本一家著名的軸承公司，其總部有1800個研發人員，這是中國同行不敢想象的。

    由消費大國轉向制造強國

    “十年前，我國就成為了世界機床消費第一大國。”機械科學研究總院原副院長、中國機械工程學會常務理事屈賢明介紹說，2010年全球主要機床生產國的機床消費中，我國消費了將近一半。

    與此同時，我國機床的產量也成為世界第一。近十年的國內供給中，國產機床占到了三分之二。高端數控機床作為“造機器的機器”，也開始在我國起步。

    “最困難的時候是1998年。”屈賢明回憶說，“我們的數控機床市場占有率只有23%，當時機械部一個主管機床的部領導，曾經憂心忡忡地說了這么一句話：‘弄不好我們的機床行業要全軍覆沒。’所以發展這樣一個產業，是一個國家利益的體現，是國家的目標。”

    而之后的十年，隨著中國制造業的崛起，機床需求被拉動，促進了國產機床的技術進步。去年在南京舉行的數控機床博覽會上，放眼望去，多是國產品牌的機床。

    機床水平的明顯進步，使我國在一些制造業領域實現突破。例如成功國產的3.6萬噸的垂直擠壓機，使我國能夠生產大口徑厚壁管，因此日本同類產品的售價被迫大幅調低。其他一些重型機床也達到了國際先進水平，國產五軸機床也是標志性成就。

    屈賢明認為，我國機床企業崛起，最有代表性的就是曾經非常困難的沈陽機床。2006年投資18億，沈陽機床搬遷到了沈陽工業走廊的核心地帶，建成了世界上單體規模最大的數字機床制造機，一年可以產十五萬臺，去年的年產值突破了一百億。

    屈賢明樂觀地認為，到2020年，制造業各領域需要的高檔數控機床，將有大量產自國內。  

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