5.4 我国智能机床产业发展概述

我国已持续十余年列世界机床进口第一位、消费第一位。2012年，我国机床产品产值达到273.6亿美元，占世界机床总产值的近30%。这是自2009年以来，我国机床产品产值连续第4年位于世界机床产值首位；产品进口额在世界机床进口总额中的占比为34.1%，消费额在世界机床消费总额中的占比为45.1%。2014年，全球机床消费金额为753亿美元，比2013年仅增长0.3%，全球机床生产连续三年下滑，全球机床产值为812亿美元，比2013年下滑3.1%，中国数控机床行业也持续承压运行，整体处于下行区间。我国金属加工机床产量同比下降2%。与此同时，我国对于进口机床的需求不降反升，机床工具进口总额177.8亿美元，同比增长10.8%。经过“十一五”“十二五”两个五年计划，我国数控机床已经进入中档规模产业化、高档小批量生产阶段，产业整体水平基本具备国际竞争力。然而，我国机床出口额为33亿美元，占世界机床消费总额不足5%。近年来，我国机床出口额一直徘徊在机床生产总值的10%上下，虽相比以往已经有了明显的提高，但列居世界机床出口前五位的国家（地区）出口额都在机床生产总值的60%以上，瑞士更是高达87%。我国是当今世界机床制造大国，与世界机床强国相比，我国的机床产品在全球机床市场的竞争力依然存在差距，急需在高端机床及智能机床领域实现技术上的创新和突破。

我国自2009年开始实施“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项以来，高端机床技术取得了一系列突破，自主创新成果显著。对高档数控机床与基础制造装备主机、数控系统、功能部件、共性技术等进行了总体布局和任务分解，中央财政投入了几十亿元资金，在航空航天、汽车、船舶、发电设备等领域取得了阶段性成果，相关重大装备和重点产品在实际应用中初见成效，部分技术指标达到国际先进水平，填补了国内空白。在总线、高速高精运动控制和插补、多轴联动等关键技术的研发中取得较明显的突破，并在行业内13家重点企业的高档数控机床上进行配套应用。

我国重点高校、机床行业骨干企业已开启从“数字化”向“智能化”过渡的研究步伐。华中科技大学突破国外技术封锁，自主研发了用于加工航空发动机压气机盘的智能双面车床，其主要技术指标达到或超过国外同类产品。武汉重型机床集团公司和华中科技大学联合研制了七轴五联动车铣复合机床，打破了国外技术垄断。华中科技大学联合华工激光工程有限责任公司、神龙汽车有限公司、湖北中航精机科技有限公司、凌云工业股份有限公司等多家企业，潜心技术攻关和市场耕耘，研发了汽车车身激光焊接、不等厚板拼焊、激光非穿透紧密切割等一系列生产线，打破了国外公司的技术垄断，在汽车制造激光加工高端装备生产中实现了国产自主化。沈阳机床、秦川机床公司、济南二机床等企业均在高档数控机床上取得一定进展，开发了一批高速、精密、复合、多轴联动数控机床，以及一批大规格、大吨位数控机床新产品，在大型、超大型机床制造领域成绩显著，满足了军工和国家重点用户的需要。北京一机床的KA28105×300重型桥式移动铣车复合中心、上海机床厂有限公司的MKA84250/15000-H超重型精密数控轧辊磨床等，均是具有自主知识产权的重型机床。

在精细制造方面，上海机床厂有限公司研制成功的纳米磨床，是处于世界领先水平的创新产品。在复合制造、多轴联动制造以及加工中心方面，沈阳机床、大连机床、北京一机床等目前均成功开发出车铣复合加工中心，但车磨、铣磨、车铣磨为一体的复合金属切削机床还研制不多，应加大投入力度。

在加工中心结构方面，T型结构、反T型结构、箱中箱结构和顶梁运动结构等我国已有所创新，但圆弧凸轮的磨削方面仍未有自主研发的技术。加工中心的床身及立柱材料选择也被广泛关注。多轴联动加工中心是目前使用最为广泛的数控机床，由大连光洋、清华大学、沈阳机床、大连机床、长征机床集团和北京机床研究所等单位联合研制的数控直驱双摆角铣头已取得圆满成功，为国产替代进口迈出了重要的一步。该机床结构设计成立柱倾斜或主轴倾斜，能够有效避免与夹具碰撞，利于排屑，更能增加铣刀与叶片的接触面。上海第四机床厂和西安交通大学合作研发的四轴联动的XH7610卧式加工中心，在回转工作台下加垫斜板，实现叶轮的切削加工。大连科德数控生产的VGW800 -MT型五轴立式铣车复合加工中心采用主轴移动模式，具备高达60m/min、1g加速度的性能指标，相比于传统机床具有更高的材料去除率和加工质量。沈阳机床生产的TGK46100高精度数控卧式坐标镗床在加工精度上已达到国际先进水平。

沈阳机床研发的首台具有网络智能功能的“i5”智能机床控制系统，已成功运用于卧式车床、立式车床、立式钻攻中心、立式加工中心和五轴立式加工中心。在机床市场低迷的情况下，沈阳机床i5智能机床销量逆势上扬，自2014年2月产业化以来，实现订货3000余台。“i5”数控系统的技术开发，不仅攻克了数字伺服驱动技术、实时数字总线技术等运动控制领域的核心底层技术，同时融汇了移动互联、大数据中心等技术，使得特征编程、加工仿真、实时监控、智能诊断、远程控制等网络智能制造以及工厂分布式、分级式布局得以实现。“i5”智能机床改变了传统的组织生产模式，它是基于信息驱动技术，以互联网为载体、以给客户提供轻松制造为核心，将人、机、物有效互联的新品类机床。

华中8型智能数控系统依托开放式数控系统软硬件技术平台，大数据采集、传输与储存技术平台，云计算、云服务技术平台三个技术平台，利用多个智能模块替代人脑控制数控机床的运行、加工、操作和编程等。智能模块包含：智能管理、智能调试、智能补偿、智能加工、健康保障、网络销售平台及租赁服务等。8型智能数控系统的运用实现了高速、高精、高效的加工，同时，对于操作者而言，机床也更加好用且易用。

未来的制造将朝着绿色制造和智能制造发展，《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006—2020年）》中明确将“智能制造”作为未来重点突破的先进制造技术之一。随着科技进步、产品升级以及国家重点工程、地方投资项目的不断推进，国民经济各行业对机床工具产品的需求水平将进一步提高，国防现代化对高水平机床的需求将更为迫切，市场需求将向更高层次发展，新一轮的市场竞争也将更加激烈。智能机床将成为振兴装备制造业的重点之一。