在今年四月份《經(jīng)濟日報》的一次采訪中，中國機 床工具工業(yè)協(xié)會常務(wù)副理事長兼秘書長(會長)毛予鋒表 示，本輪《方案》是在中央提出發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力、推進高 質(zhì)量發(fā)展的背景下推出的，必將發(fā)揮更大作用，可以說是 升級版和加強版，預(yù)計到2027年末，至少累計新增千億元 的機床類產(chǎn)品需求。

　　具體來看，針對本輪《方案》中提到的四大行動對機 床行業(yè)的影響，毛予鋒指出，設(shè)備更新行動最直接、最有 效，涉及大批量采購機床產(chǎn)品;消費品以舊換新行動屬于 需求側(cè)的新動能，可預(yù)見隨著消費品銷售增加，相關(guān)消費品上游制造環(huán)節(jié)也會產(chǎn)生新的設(shè)備更新或者添置需求， 進 而帶動機床產(chǎn)業(yè)銷量提升;回收循環(huán)利用行動的作用比較 間接;標(biāo)準(zhǔn)提升行動既是保障措施，又是發(fā)展目標(biāo)。

　　眾所周知，機床是一個周期性較強的行業(yè)，國內(nèi)上一 輪機床消費高峰大約在2011年至2015年，按照8年至10年 的更新周期，2019年至2025年之間有大批存量機床將進入 更換周期，再加上本次國家政策未來將會陸續(xù)出臺細(xì)則， 在更新周期疊加政策催化的作用下，國產(chǎn)“工業(yè)母機”行業(yè) 有望充分受益。

　　數(shù)控機床是一個技術(shù)含量較高、發(fā)展較快的分支行業(yè)，近十余年，中國數(shù)控機床行業(yè)高速成長，并已培育出 一批以數(shù)控機床為主打產(chǎn)品的企業(yè)和產(chǎn)業(yè)集群。從最近一 段時期的數(shù)據(jù)統(tǒng)計中也顯示出一些積極因素，根據(jù)工業(yè)和 信息化部中國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院(CCID)下屬的賽 迪顧問制作的調(diào)查報告顯示，2024年1-4月，中國數(shù)控機床 出口額達99808.2萬美元，同比增長14.3%，近三年出口額 保持增長態(tài)勢，數(shù)控機床加速“出?！?如圖1所示);從 產(chǎn)品出口額來看，2024年1-4月，加工中心、數(shù)控機床出口 金額位列前兩位，分別達26035.9萬美元、21979.1萬美元 (如圖2所示)，占比26.1%和22.0%，總占比將近一半。

　　而從另一個角度，根據(jù)相關(guān)媒體報導(dǎo)，在全球經(jīng)濟大 環(huán)境不佳的當(dāng)下，2024年全球機床行業(yè)市場陷入低迷狀 態(tài)，加上日圓持續(xù)貶值，使得日系產(chǎn)品在國際市場上的競 爭力突顯;同時，中國大陸切削中心機床在中低端市場上 更增添了性價比優(yōu)勢，特別是今年前個三月，中國大陸機 床出口的平均單價已提升到6萬美元左右，這對中高端產(chǎn)品 市場造成了嚴(yán)重的沖擊，并且中國大陸已躋身全球第二大 機床出口國的位置，僅次于德國。

　　五軸數(shù)控、復(fù)合化已是大勢所趨

　　隨著國內(nèi)制造業(yè)創(chuàng)新能力的提升和產(chǎn)業(yè)升級的加快， 對高端數(shù)控機床的性能提出了更高的加工要求。產(chǎn)能提升 的前提是加工效率的提升，國家發(fā)展“新質(zhì)生產(chǎn)力”倡導(dǎo)以 科技創(chuàng)新、質(zhì)優(yōu)方式來提高生產(chǎn)能力，在這一形勢下，由 于五軸數(shù)控機床在加工精度、加工效率、 一致性、穩(wěn)定性 等方面均優(yōu)于三軸機床，這使得越來越多的制造企業(yè)開始 采用五軸聯(lián)動數(shù)控機床來替代原有設(shè)備、加快產(chǎn)品的更新 換代速度，借此提高企業(yè)產(chǎn)品的市場競爭力。

　　以華中數(shù)控為例，一直以來公司以中高端數(shù)控系統(tǒng)為目 標(biāo)， 目前的業(yè)務(wù)銷售中，中高檔數(shù)控系統(tǒng)占比較高，高檔數(shù) 控系統(tǒng)主要與五軸及以上高檔數(shù)控機床、多通道、重型數(shù)控 機床及高速高精、超精密機床配套，滿足通信、汽車、船舶 等高端重點領(lǐng)域高精度復(fù)雜零件的加工要求。在研發(fā)上，華 中數(shù)控與山東豪邁、東莞埃弗米、武重機床、天水星火等企 業(yè)合作，共同開發(fā)立式、臥式、龍門五軸加工中心，同時與 艾姆克斯、華工激光、昂克激光等機床企業(yè)展開深度合作， 共同開發(fā)五軸刻蝕機等各種類型五軸機床。

　　此外，科德數(shù)控今年一季度財報顯示，按整機產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分類，五軸立式加工中心占比50%，五軸臥式銑車復(fù)合加工 中心占比25%，五軸臥式加工中心占比25%。從新增訂單產(chǎn) 品結(jié)構(gòu)的變化中可以看到，五軸臥式加工中心、五軸臥式銑 車復(fù)合加工中心等價值量更高的大機型的占比顯著提高。

　　另一個較為明顯的趨勢是，復(fù)合化加工是數(shù)控機床的 一個重要技術(shù)發(fā)展方向，特別是包括“車+銑”或“銑+車” 在內(nèi)的五軸車銑復(fù)合加工中心的市場規(guī)模在近年呈現(xiàn)出明 顯的上升趨勢，平均增速要高于整體機床市場。

　　例如：科德數(shù)控銀川工廠項目按規(guī)劃達產(chǎn)后，以德創(chuàng) 系列五軸臥式銑車復(fù)合加工中心為代表的創(chuàng)新型五軸聯(lián)動 數(shù)控機床實現(xiàn)了規(guī)?；a(chǎn)。按照整機產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分類，在 今年一季度科德數(shù)控的確認(rèn)收入中，五軸臥式銑車復(fù)合加 工中心大幅躍升至60%的比例(以往只在10%以下)，均價 在350萬元左右，是典型的高附加值設(shè)備，且技術(shù)難度高、 工藝復(fù)雜、部分零部件供貨周期長。據(jù)介紹，科德數(shù)控的 五軸臥式銑車復(fù)合加工中心有KTM120、KTX1250/2000TC 和德創(chuàng)系列的KCX1200TM，分別適用于長軸類、盤類、套 筒類等回轉(zhuǎn)體類復(fù)雜結(jié)構(gòu)零件的銑車復(fù)合加工，部分產(chǎn)品 集成了車、銑、鉆、鏜、攻 絲等功能于一體，對于形狀復(fù) 雜、精度要求高的異形回轉(zhuǎn)體零件，可在一次裝夾中完成全部或大部分工序的加工，既可保證精度，又能夠提高效 率、降低成本。

　　直驅(qū)技術(shù)方案認(rèn)可度升高

　　在中國數(shù)控機床邁向高質(zhì)量發(fā)展階段之際，國產(chǎn)化率 和自主可控是人們關(guān)注的議題，其中，床身、主軸、進給機 構(gòu)、數(shù)控系統(tǒng)、切削刀具等核心部件起到至關(guān)重要的作用。

　　經(jīng)過前一段時期的市場培育，如今，直驅(qū)技術(shù)產(chǎn)品和方 案的應(yīng)用優(yōu)勢得到了越來越多機床行業(yè)用戶的認(rèn)可，應(yīng)用普 及率開始迅速上升。例如，隨著現(xiàn)階段國內(nèi)五軸工具磨床用 戶對于設(shè)備的精度、穩(wěn)定性、可靠性以及綜合經(jīng)濟效益等性 能要求的逐步提高，部分五軸工具磨床廠商正在尋求“直線 電機”替換“伺服電機+滾珠絲桿”的解決方案來實現(xiàn)技術(shù)升 級;而在五軸機床的旋轉(zhuǎn)運動軸上，采用DD馬達(力矩電 機)直接驅(qū)動的搖籃轉(zhuǎn)臺也得到了更廣泛的應(yīng)用。

　　目前，直驅(qū)技術(shù)產(chǎn)品在五軸機床上的一個成功應(yīng)用就 是針對旋轉(zhuǎn)運動軸的數(shù)控?fù)u籃轉(zhuǎn)臺。這種轉(zhuǎn)臺采用DD馬達 (力矩電機)直接驅(qū)動，并通過在DD轉(zhuǎn)臺上安裝高精度圓 光柵，使得轉(zhuǎn)臺在實現(xiàn)高速度的同時，定位精度也得以大 幅提高，更重要的是，DD轉(zhuǎn)臺技術(shù)在機床領(lǐng)域的應(yīng)用，令 到數(shù)控轉(zhuǎn)臺的生產(chǎn)制造變得比過去更加容易，即從本質(zhì)上 降低了轉(zhuǎn)臺的制作和裝配“門檻”。

　　對此，資深高端數(shù)控機床領(lǐng)域?qū)I(yè)人士易甘露介紹 道，以前轉(zhuǎn)臺的核心部件主要是蝸輪和蝸桿，目前能夠生 產(chǎn)這兩個核心部件的國內(nèi)企業(yè)還很少，但采用DD轉(zhuǎn)臺方案 之后，只需要購買DD馬達安裝在轉(zhuǎn)臺殼體里面就可以了， 國外特別是一些頂級轉(zhuǎn)臺品牌包括一些機床如巨浪、SW、 GROB等都有采用DD馬達的轉(zhuǎn)臺，最近幾年國內(nèi)一些廠家 也在大力開發(fā)DD轉(zhuǎn)臺，如昊志機電等。而另一方面，他也 指出，從實際應(yīng)用來看，DD轉(zhuǎn)臺較為適用于輕切削加工場 景，因此目前國內(nèi)很多3C制造行業(yè)都開始采用DD馬達的數(shù) 控轉(zhuǎn)臺;但要想實現(xiàn)更高的功率、扭矩以及更佳的剛性， 則DD馬達轉(zhuǎn)臺還需要在材料選用、動態(tài)設(shè)計計算、冷卻處 理等方面做進一步的提升。

　　除此之外，在高檔五軸數(shù)控機床的直線運動軸部分， 相較于伺服電機+機械傳動結(jié)構(gòu)，(水冷型)機床專用直線 電機方案具有精度高、速度快、高響應(yīng)、無磨損、零背隙 等優(yōu)勢，并且具有極高的精度壽命，因而對于高檔數(shù)控機床的發(fā)展具有極高的技術(shù)價值和經(jīng)濟價值。例如，雅科貝 思開發(fā)的五軸工具磨床方案中，在直線傳動軸運用的是具 備高響應(yīng)性、水冷設(shè)計、低齒槽效應(yīng)的AKH系列機床專用 水冷型直線電機;另外在A/B/C旋轉(zhuǎn)軸，則用的是大中孔、 水冷型、高扭矩密度、低齒槽效應(yīng)的ADR-C系列機床專用 水冷力矩電機，使得這類直驅(qū)機床的精度壽命更長，加工 穩(wěn)定性和一致性顯著提升。

　　數(shù)控系統(tǒng)成為數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵

　　數(shù)控系統(tǒng)是機床系統(tǒng)的“大腦”，在當(dāng)前高檔數(shù)控機床 加速朝著多軸化、高精化、高效率等極致方向發(fā)展的趨勢 下，數(shù)字孿生、AI人工智能、開放式網(wǎng)絡(luò)等前沿技術(shù)正不斷 被引入到數(shù)控系統(tǒng)這一專業(yè)領(lǐng)域。

　　西門子“數(shù)字原生”高端數(shù)控系統(tǒng)SINUMERIK ONE將 虛擬世界和現(xiàn)實世界無縫銜接，通過出色的PLC和數(shù)控性能 來實現(xiàn)機床生產(chǎn)力優(yōu)化，其集成SIMATIC S7-1500F PLC的 循環(huán)處理速度比之前的PLC快10倍，使機床更具有生產(chǎn)力， 速度更快，更加靈活和高效。SINUMERIK ONE已全面集成 到TIA Portal中，可基于一致的端到端工作流來幫助優(yōu)化工 程過程，節(jié)省時間和資金。來自TIA Portal的數(shù)據(jù)為自動化 系統(tǒng)的數(shù)字化雙胞胎Create MyVirtual Machine奠定了基 礎(chǔ)，借助于該數(shù)字化雙胞胎，甚至在制造原型機之前，就 可以對機床進行工程調(diào)試，令用戶在一個虛擬環(huán)境中可對 工作流程進行完整的仿真和測試，從而顯著縮短機床上市 時間，并且成為了數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵要素。

　　針對五軸聯(lián)動數(shù)控機床較為復(fù)雜的數(shù)控系統(tǒng)，由于多 軸聯(lián)動和旋轉(zhuǎn)工作臺的存在，使得這類數(shù)控系統(tǒng)通常需要 同時控制多個運動軸，并實時調(diào)整它們之間的運動關(guān)系， 因此，五軸數(shù)控機床一般要求配備更高性能的數(shù)控系統(tǒng)和 先進的運動控制算法，以確保加工過程的精度和穩(wěn)定性。

　　例如，海德漢新一代TNC7數(shù)控系統(tǒng)的動態(tài)碰撞監(jiān)測 (DCM)功能，能夠可靠地檢測偏離基準(zhǔn)加工操作的異常 情況并確保加工過程達到高質(zhì)量，不僅可以避免機床部件 和刀具或夾具的碰撞導(dǎo)致后續(xù)損失，還能圖形化測量和記 錄機床工作臺上的夾具。在新版DCM的特有功能支持下， 可快速、直觀、可靠和全面記錄機床工作臺上的任何夾 具，不僅可圖形化測量和記錄夾具，還能用“模型輔助設(shè) 置”功能在圖形輔助下測量和記錄工件。因此，無需擔(dān)心探測功能，也無需擔(dān)心探測順序，幫助用戶直觀完成測量任 務(wù)，快速且輕松確定工件的多達六個自由度。

　　最近幾年，國內(nèi)本土機床數(shù)控系統(tǒng)開發(fā)廠商迅速崛 起，科德數(shù)控、維宏股份、錸鈉克、阿帕斯等都是其中的 優(yōu)秀代表。

　　維宏股份今年全新上市的NK550M多通道五軸加工中 心系統(tǒng)可適用于多種類型的復(fù)雜結(jié)構(gòu)機床，例如：雙通道 RTCP、立臥五面體加工、雙通道型材加工中心、多軸群復(fù) 合型加工中心等，并提供更高效的精細(xì)度刀路、更精準(zhǔn)的 精度補償以及預(yù)碰撞檢查等功能，確保通道間的交互更便 利、協(xié)同加工更安全、更高效、更精確。

　　此外，在競爭尤為激烈的金屬切削市場上，維宏股份 推出的FE30M高端加工中心系統(tǒng)從實際加工應(yīng)用出發(fā)，強 化了圖形顯示功能;運用NcConfig工具智能精配、調(diào)試 優(yōu)化;通過刀具管理功能、用戶宏程序、誤操作防止功能 等，解決了用戶使用過程中經(jīng)常遇到的“痛點”和難點。 據(jù)介紹，目前FE30M系統(tǒng)已在維宏股份內(nèi)部應(yīng)用測試車間 進行了測試驗證，并與一些深度合作的企業(yè)展開了項目合 作，進一步驗證了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

　　結(jié)語

　　數(shù)控機床在中國的應(yīng)用還處于發(fā)展階段，尤其是直驅(qū) 技術(shù)產(chǎn)品在高端五軸數(shù)控機床上的開發(fā)創(chuàng)新仍然是一個摸 索前行的過程。對此，有業(yè)內(nèi)資深人士指出，高端數(shù)控機 床要求進給驅(qū)動動態(tài)性能高、金屬切除效率高、運動精度 高、刀具軌跡偏離度小，關(guān)鍵技術(shù)涉及到數(shù)控系統(tǒng)(硬件+軟件)、電機/主軸/轉(zhuǎn)臺/銑頭等功能部件、結(jié)構(gòu)設(shè)計、 刀具等;同時，機床設(shè)計是一套系統(tǒng)工程，在設(shè)計直驅(qū)機 床時，應(yīng)摒棄“裝上就行”的設(shè)計思想，不應(yīng)盲目追求加速 度，而是應(yīng)該重點關(guān)注磁吸力對剛性的影響、關(guān)注重切削 對電機推力的影響。目前機床領(lǐng)域用到的直線電機大部分 都是平板型直線電機，為了實現(xiàn)高端五軸機床高速、高精 的設(shè)計目標(biāo)，高剛性和輕量化成為重點，因此需要通過結(jié) 構(gòu)拓?fù)鋬?yōu)化法來達到較好的剛度質(zhì)量比。

　　也有廠商表示，越來越多的企業(yè)開始選擇國產(chǎn)五軸數(shù) 控機床，這無疑為精密部件行業(yè)提供了巨大的市場需求， 五軸數(shù)控技術(shù)的國產(chǎn)化，也為精密部件行業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新提 供了契機。面對這一發(fā)展機遇，企業(yè)應(yīng)加大在技術(shù)研發(fā)方 面的投入提升自主創(chuàng)新能力，以應(yīng)對技術(shù)更新迅速的挑 戰(zhàn);通過引進先進的制造設(shè)備和技術(shù)，提高制造精度和產(chǎn) 品質(zhì)量穩(wěn)定性;與供應(yīng)商建立長期合作關(guān)系，確保原材料 的穩(wěn)定供應(yīng)，降低原材料價格波動的影響;積極開拓新的 應(yīng)用領(lǐng)域和市場，擴大市場份額，提升企業(yè)競爭力。

　　廠商在開發(fā)直驅(qū)CNC機床方案時，應(yīng)注意CNC用直線電 機不是簡單的替換，直驅(qū)技術(shù)產(chǎn)品具有高速、高精度、高 加速、高動態(tài)響應(yīng)、跟隨誤差低、整定時間短等特點，廠 商需要針對CNC行業(yè)用戶，提供集成驅(qū)動器、直線電機、反 饋裝置、導(dǎo)軌于一體的整體解決方案，同時對電機防護性 能要有好的解決方案，包括防水、防腐蝕、防鐵性材料等 等，并且還需要培養(yǎng)更多能夠為直驅(qū)機床客戶提供全方位 服務(wù)的年輕化的應(yīng)用工程師團隊。