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《中国国防工业零件机床仍被日本掐住命脉(附图)》

  • 来源专题：数控机床与工业机器人
  • 编译者： 杨芳
  • 发布时间：2015-09-09

  • 数控机床和基础制造装备是装备制造业的“工作母机”，一个国家的机床行业技术水平和产品质量，是衡量其装备制造业发展水平的重要标志，日前国家发布的《中国制造2025》将数控机床和基础制造装备行业列为中国制造业的战略必争领域之一，主要原因是其对于一国制造业尤其是装备制造业和国防工业中具有“锚定”作用。 数控机床和基础制造装备是装备制造业的“工作母机”，一个国家的机床行业技术水平和产品质量，是衡量其装备制造业发展水平的重要标志，日前国家发布的《中国制造2025》将数控机床和基础制造装备行业列为中国制造业的战略必争领域之一，主要原因是其对于一国制造业尤其是装备制造业和国防工业中具有“锚定”作用。 　　然而，西方发达国家却想尽办法阻隔中国提高自身工业机床的能力，特别是为了不让中国掌握技术，日本人想出龌龊办法把“中国企业”气晕，2002年，我国大连某企业从日本采购某型高端机床，让这家企业的高层领导无法接受的是，日方为了防止机床挪动和变更用途，竟在产品中加密上锁，一旦设备挪动将自动锁死，数百万元的设备立刻变为一堆废铁。 　　 数控机床（图片来自网络） 　　...

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相关报告

  • 《日本产业技术综合研究所（AIST）开发了可以精确测量工业机械零件形状的新技术》
    • 编译者：张宇
    • 发布时间：2024-11-11
    • 近日，研究员渡边栗仁、研究组组长佐藤修、松崎和也、高级研究员宇岛麻理子、副研究部余一渡边司和日本产业技术综合研究所（AIST）名誉研究员 Toshiyuki Takatsuji 共同开发了一种可以精确测量工业机械零件弯曲形状参数的技术。 一些工业机械零件需要以微米级的精度进行加工。例如，在发电机和引擎中使用的涡轮叶片，如果存在制造误差，即使是与设计形状最微小的偏差，它不仅会影响发电效率和旋转效率，而且可能成为运行时故障的原因。 因此，需要使用三维坐标测量机（Coordinate Measuring Machine; CMM）精密评估成型零件的形状。然而，当使用接触式CMM测量具有毫米以下曲率半径的曲面形状时，由于使用半径约为 1 毫米的有限尺寸的探针球进行测量的缘故，可能会出现几微米的误差。 现在研究人员开发了一种技术，通过将图像处理中的噪声去除和用于表面粗糙度测量的形态学处理方法应用于接触式CMM测量，将测量的变异性降低到亚微米级。此外，我们将这项技术应用于涡轮叶片的断面形状测量，并证实了测量变异性的降低。预计这将提高工业机械零件形状评估的可靠性，并有助于保证零件加工质量的精度和安全性等。 一些工业机械零件的形状会影响工业机械的整体性能。特别是小型零件，往往需要以微米级的精度进行加工。例如，涡轮叶片不仅表面需要光滑，而且边缘的形状也会极大地影响通过涡轮机的气体流动。 如果与理想设计形状的偏差过大，气体的流动就会受到干扰，不仅会降低涡轮的发电效率和旋转效率，还可能引起叶片损坏等问题。因此，工业机械零件的形状评估对于保证以安全性为基础的工业机械性能至关重要。 对于工业机械零件的形状评估，通常使用CMM（坐标测量机）。特别是接触式CMM因其高精度和能够测量复杂形状而被广泛使用。然而，如果评估对象包含曲率半径较小的形状，传统方法可能会错误地估计接触式 CMM 的探针球半径校正方向，导致测量变异性达到几微米，从而得到与实际形状不符的测量结果。为了确保工业机械的安全性，必须评估加工精度是否满足要求。因此，由于测量值的变化，即使实际上是符合的形状也可能被评估为不符合，这可能会导致不必要的成本增加。 AIST一直致力于确保工业机械零件等三维形状测量的准确性，并已经开发了评估齿轮形状测量精度的方法和评估3D打印机成型精度的方法。此外，近年来，随随着汽车产业质量管理系统标准IATF16949的发布，对工业机械零件的质量要求变得越来越严格。因此，研究所扩大了测量对象，包括涡轮叶片等各种各样的工业机械零件，并一直在推进技术开发以提高形状测量的可靠性。 为了确保工业机械零件的加工精度，需要使用接触式 CMM 进行高精度地形状评估。 特别是曲率半径小的曲面形状变化很大，因此需要以密集的间隔进行测量。 在使用接触式CMM进行测量时，会获取探针球接触被测物时的中心位置。 在传统方法中，通过计算垂直于连接相邻探针球中心位置的直线或平面的方向来估计探针球半径需要校正的方向，并在该方向上进行探针半径校正。然而，由于接触式三坐标测量机的机械误差导致采集的探针球的中心位置包含亚微米级的噪声，相邻探针球中心位置构成的直线会倾斜，补偿探针半径的方向也会偏移，导致测量偏差可能会达到几微米。 此时，测量曲率半径为几毫米或更小的曲面形状的间隔越细密，相邻探针球中心位置形成的直线偏差就越大。 因此，AIST开发了一种方法，将图像处理和表面粗糙度测量中使用的形态学处理应用于接触式CMM的测量值，并修正探针半径。在形态学处理中，通过向图像数据中添加或删减某些特定形状（例如圆形），进行去除噪声或强调轮廓的处理。在本研究中，假设探针球是一个完美的圆，研究人员通过计算从探针球中心位置生成的与圆形形状相切的曲线来估计被测物体的形状。新方法与传统方法的不同之处在于，它消除了在探针球通过的区域内需要进行探针半径校正的步骤，从而减少了测量数据的误差。 此次开发的接触式 CMM 测量的探头半径校正方法，除了用于涡轮叶片之外，还可以用于工业机械部件的形状评估。为了实现更精确的零部件形状评估，研究人员将进一步拓展该项目的研究成果，假设探针球不是一个完美的圆，并将探针球的实际形状纳入计算中，以进一步提高弯曲形状的测量精度。 这项研究成果的详细说明已于2024年9月11日在《Precision Engineering》上在线发表。（DOI：10.1016/j.precisioneng.2024.09.009）
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  • 《陈惠仁：中国机床消费市场的新变化》
    • 来源专题：数控机床与工业机器人
    • 编译者：杨芳
    • 发布时间：2016-11-21
    • 近几年受中国经济、投资增速放缓和需求结构升级影响，中国机床工具消费市场的总规模呈现阶段性下降的状态。下面分别从金属加工机床和工具两个主要细分产品领域介绍消费、生产和进口的变化情况。 　　金属加工机床的消费额从2011年达到最高后到2015年大致经历三个台阶式的下降。第一个台阶是2011~2012年的相对高位，分别为390.9和382.8亿美元；第二个台阶是2013~2014年的显著下降，分别为319.1和318.3亿美元；第三个台阶是2015年至今的小幅下降，2015年机床消费额为275亿美元，2016年上半年是129亿美元，同比下降9.2%。金属加工机床的生产走势与消费额的变化大致相似，也基本形成与消费额同步的三个台阶式下降。 　　2016年上半年金属加工机床生产104亿美元，同比下降8.8%。金属加工机床的进口虽然也呈现下降，但第三个台阶并不明显，这主要由于进口在后期的下降逐步趋缓。2016年上半年，金属加工机床进口额40亿美元，同比下降6.1%。 　　中国工具消费市场在经历了一个缓变的“龟背式”增长后，于2015年呈现显著下降。2015年工具消费额45亿美元，同比下降12.1%。2016年上半年工具消费额19亿美元，同比下降20.8%。其中，中国工具生产额的运行趋势与消费额基本同步，显著下降的主要原因是低端切削刀具的需求大幅萎缩。工具进口额的波动并不大，2016年上半年工具进口额7亿美元，同比下降6.2%，这与进口工具主要是面向中高端领域且中高端需求保持相对稳定有关。虽然经历了显著的下降，中国机床工具消费市场仍然是世界最大的市场，占有重要的地位。 　　根据全球机床消费和贸易数据显示，2015年中国机床消费额排在世界第一位，占全部的34.8%，是排在第二名美国的3.7倍；2015年机床进口额占世界第一位，占全部的20.6%，是排在第二名美国的1.9倍。根据今年上半年相关数据估算，预计今年中国机床消费额的降幅将进一步收窄，还将保持世界第一大市场的地位。 　　近期中国机床工具消费市场和产业的显著特征就是结构性变化明显。下面从细分领域和进口两个方面分析结构性变化。 　　新兴市场需求快速增加，传统工业领域需求低迷。 　　从国家统计局固定资产投资数据分析，2016年上半年中国制造业30个细分领域中，投资增速呈现增长的占66.7%，投资增速呈现下降的占33.3%，2015年底的数据分别是86.7%和13.3%。 　　从增速看，2016年上半年投资增速在两位数以上的细分领域分别是：文教、体育和娱乐用品制造业（17.1%）、食品制造业（15.9%）、纺织业（12.9%）、电气机械和器材制造业（12.3%）、医药制造业（11.7%）。2016年上半年投资降幅在两位数以上的细分领域分别是：金属制品、机械和设备修理业（-34.9%）、烟草制品业（-17.7%）、运输设备制造业（-11%）。从投资额上看，前三位分别是非金属矿物制品业（1131亿美元）、化工产品制造业（999亿美元）、通用设备制造业（902亿美元）；后三位分别是烟草制品业（13亿美元）、金属制品、机械和设备修理业（19亿美元）、化学纤维制造业（81亿美元）。 　　金属切削机床降幅趋缓，金属成形机床仍未见底。 　　无论是市场消费额还是生产数据，近期金属切削机床的降幅都在收窄。2016年上半年，金属切削机床消费额83亿美元，同比下降3.5%，与2015年底相比，增速回升10.9个百分点；金属成形机床消费额46亿美元，同比下降17.9%，与2015年底相比，增速下降5.6个百分点。近几年中国机床消费市场结构升级加快，突出表现是非数控机床需求快速萎缩。由于金属切削机床细分领域进入调整较早，调整进行得比较充分，数控产品占比也不断提升，所以已经开始适应现在的市场需求结构。与之相对的金属成形机床细分领域，调整才刚刚开始，非数控需求的快速下降必然会引起市场下行。 　　低端工具需求下降进一步反映低端制造业开工不足。 　　2016年上半年进口切削刀具细分商品中，硬质合金刀片同比增长2.8%，普通车刀同比下降10.9%；硬质合金镗刀同比增长12.9%，普通镗刀同比下降13.1%；硬质合金钻头同比下降1.4%，普通钻头同比下降9%。从2015年至今，以高速钢钻头、车刀、铣刀等为代表的高速钢标准刀具销售大幅下降，降幅大致在30%左右，这与非数控机床销售和使用大幅萎缩的趋势相呼应。由于工具消费反映制造业的开工率情况，刀具消费结构性变化也间接反映制造业中设备使用情况的结构性变化。 　　进口来源上的变化，2016年上半年金属加工机床进口来源前5名分别是：日本（11.9亿美元、同比-9.6%、份额30%）、德国（10.8亿美元、同比4.8%、份额27.1%）、台湾地区（4.2亿美元、同比-17.4%、份额10.5%）、韩国（2.9亿美元、同比-17.3%、份额7.2%）、瑞士（2.2亿美元、同比-0.2%、份额5.6%）。切削刀具进口来源前五名分别是：日本（1.9亿美元、同比-6.7%、份额29.4%）、德国（1.2亿美元、同比-18.9%、份额19.5%）、瑞典（0.6亿美元、同比24.7%、份额10.2%）、台湾地区（0.6亿美元、同比-5.4%、份额9.9%）、韩国（0.5亿美元、同比9.9%、份额8.3%）。 　　进口结构上的变化，2016年上半年金属切削机床进口额前3位的是：加工中心（15亿美元、同比-7.3%、份额45.9%）、磨床（5.5亿美元、同比9.2%、份额16.8%）、特种加工机床（4.2亿美元、同比-10.2%、份额12.8%）。金属成形机床前3位的是：冲剪折机床（3.1亿美元、同比-3.9%、份额43.7%）、锻造机床（1.9亿美元、同比-24.1%、份额26.8%）、压力机（1亿美元、同比-38.8%、份额14.1%）。切削刀具前3位是：硬质合金刀片（2.8亿美元、同比2.8%、份额40%）、钻\攻丝工具（1.3亿美元、同比-11.7%、份额18.6%）、铣刀（0.9亿美元、同比-6%、份额12.9%）。 　　近几年，中国经济的下行主要是由于经济发展新旧动能转换和结构升级的影响。机床工具产品属于生产资料，在国内用户产业需求发生变化和结构调整升级时显然不可能独善其身，肯定会随之受到直接或间接的影响。近几年重型机床制造企业受能源、钢铁领域需求变化而出现严重业绩下滑就是其中最典型的例子。可以说，这些对市场需求变化的不适应和如何去适应新的市场需求是当今在中国机床工具消费市场中需要面对的新挑战。中国有句老话叫“旧的不去，新的不来”，就中国工业化程度和消费潜力而言，这些新挑战本身就孕育着更多的新机遇。 　　首先，中国工业化还未完成，不少基础环节和设备条件还很薄弱，上升空间巨大。通过对照“工业4.0”对工业化发展进程的划分，中国工业中只有极少数领域处于“工业4.0”阶段，大多数则处于“工业3.0”的中前期阶段，甚至还有一定产业或企业处于“工业2.0”阶段。这就可以理解，为什么近十几年中国机床市场消费结构中总会有1/3左右的份额是非数控机床产品。这种工业化发展不平衡意味着未来机床工具消费的稳定需求，也许总量上没有历史上的大，但附加值一定会比之前高。 　　其次，中国是世界第一制造大国，已建立起完整的产业体系，并拥有众多优质的劳动者。这些优势将有助于中国制造业在未来服务于国内、国外两个市场。由于中国正在进入人口老龄化阶段，劳动力的质和量都会呈现下降的趋势，为弥补劳动力的短缺和成本上升，未来对制造装备的要求将在高效化、自动化和智能化方面不断提升。前几年投资高速增长过程中形成的部分中低端机床存量会因为这种提升而被提前淘汰或改造，而并非等到其寿命到期。我们估计，这部分需求将随中国劳动力结构的变化而形成一定程度的爆发性增长。 　　最后，就是与中国经济规模增长和国际地位提升相匹配的节能环保要求和新兴战略性产业发展所带来的机床工具消费水平的升级。如医疗、航空航天、国防工业、能源、交通和电子信息等制造领域的高精度、高效率、高性能、自动化和复杂条件下的制造需求解决方案，要在更优的单位能耗生产率下实现中国经济和制造业的可持续发展。 　　我们有理由对中国机床消费市场的长期发展充满信心。 　　（陈惠仁 中国机床工具工业协会）
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