【2018年中國機床工具行業(yè)自動化市場研究報告】

一、機床行業(yè)概述

1.機床的分類

    機床的分類形式多種多樣，可以按工件大小和機床重量、加工精度、自動化程度、控制方式分類，又可以按機床的適用范圍、加工方式或加工對象分類，這里采用的分類方式最為常用，如下：

（1）普通機床：包括普通車床、鉆床、鏜床、銑床、刨插床等。

（2）精密機床：包括磨床、齒輪加工機床、螺紋加工機床和其他各種精密機床。

（3）高精度機床：包括坐標鏜床、齒輪磨床、螺紋磨床、高精度滾齒機、高精度刻線機和其他高精度機床等。

（4）數(shù)控機床：數(shù)控機床是數(shù)字控制機床的簡稱，是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動化機床。該控制系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號指令規(guī)定的程序，并將其譯碼，從而使機床動作并加工零件。

2.常用機床的基本機構

2.1.普通車床

    普通車床：常用于加工工件的內外回轉表面、端面和各種內外螺紋，采用相應的刀具和附件，還可進行鉆孔、擴孔、攻絲和滾花等。其基本結構包括變速箱，主軸箱，掛輪箱，進給箱，溜板箱，刀架，尾座等。

（1）變速箱變速箱用來改變主軸的轉速。主要由傳動軸和變速齒輪組成。通過操縱變速箱和主軸箱外面的變速手柄改變齒輪或離合器的位置，可使主軸獲得12種不同的速度。主軸的反轉是通過電動機的反轉來實現(xiàn)的。

（2）主軸箱主軸箱用來支承主軸，并使其作各種速度旋轉運動；主軸是空心的，便于穿過長的工件；在主軸的前端可以利用錐孔安裝頂尖，也可利用主軸前端圓錐面安裝卡盤和撥盤，以便裝夾工件。

（3）掛輪箱掛輪箱用來搭配不同齒數(shù)的齒輪，以獲得不同的進給量。主要用于車削不同種類的螺紋。

（4）進給箱進給箱用來改變進給量。主軸經(jīng)掛輪箱傳入進給箱的運動，通過移動變速手柄來改變進給箱中滑動齒輪的嚙合位置，便可使光桿或絲桿獲得不同的轉速。

（5）溜板箱溜板箱用來使光杠和絲杠的轉動改變?yōu)榈都艿淖詣舆M給運動。光杠用于一般的車削，絲杠只用于車螺紋。溜板箱中設有互鎖機構，使兩者不能同時使用。

（6）刀架刀架用來夾持車刀并使其作縱向、橫向或斜向進給運動。

（7）尾座尾座用于安裝后頂尖以支持工件，或安裝鉆頭、鉸刀等刀具進行孔加工。尾座的結構如上圖所示，它主要由套筒、尾座體、底座等幾部分組成。轉動手輪，可調整套筒伸縮一定距離，并且尾座還可沿床身導軌推移至所需位置，以適應不同工件加工的要求。

（8）床身固定在床腿上，床身是車床的基本支承件，床身的功用是支承各主要部件并使它們在工作時保持準確的相對位置。

（9）絲杠絲杠能帶動大拖板作縱向移動，用來車削螺紋。絲杠是車床中主要精密件之一，一般不用絲杠自動進給，以便長期保持絲杠的精度。

（10）光杠光杠用于機動進給時傳遞運動。通過光杠可把進給箱的運動傳遞給溜板箱，使刀架作縱向或橫向進給運動。

（11）操縱桿操縱桿是車床的控制機構，在操縱桿左端和拖板箱右側各裝有一個手柄，操作工人可以很方便地操縱手柄以控制車床主軸正轉、反轉或停車。

2.2.數(shù)控機床

    數(shù)控機床：數(shù)控機床較普通機床的不同之處在于它的控制系統(tǒng)—CNC系統(tǒng)。由程序編制及程序載體、輸入裝置、數(shù)控裝置、驅動裝置和位置檢測裝置、輔助控制裝置、機床本體。

（1）程序編制及程序載體數(shù)控程序是數(shù)控機床自動加工零件的工作指令。在對加工零件進行工藝分析的基礎上，確定零件坐標系在機床坐標系上的相對位置，即零件在機床上的安裝位置；刀具與零件相對運動的尺寸參數(shù)；零件加工的工藝路線、切削加工的工藝參數(shù)以及輔助裝置的動作等。得到零件的所有運動、尺寸、工藝參數(shù)等加工信息后，用由文字、數(shù)字和符號組成的標準數(shù)控代碼，按規(guī)定的方法和格式，編制零件加工的數(shù)控程序單。編制程序的工作可由人工進行；對于形狀復雜的零件，則要在專用的編程機或通用計算機上進行自動編程（APT）或CAD/CAM設計。

（2）輸入裝置輸入裝置的作用是將程序載體（信息載體）上的數(shù)控代碼傳遞并存入數(shù)控系統(tǒng)內。根據(jù)控制存儲介質的不同，輸入裝置可以是光電閱讀機、磁帶機或軟盤驅動器等。數(shù)控機床加工程序也可通過鍵盤用手工方式直接輸入數(shù)控系統(tǒng)；數(shù)控加工程序還可由編程計算機用RS232C或采用網(wǎng)絡通信方式傳送到數(shù)控系統(tǒng)中。

（3）數(shù)控裝置數(shù)控裝置是數(shù)控機床的核心。數(shù)控裝置從內部存儲器中取出或接受輸入裝置送來的一段或幾段數(shù)控加工程序，經(jīng)過數(shù)控裝置的邏輯電路或系統(tǒng)軟件進行編譯、運算和邏輯處理后，輸出各種控制信息和指令，控制機床各部分的工作，使其進行規(guī)定的有序運動和動作。

（4）驅動裝置和位置檢測裝置驅動裝置接受來自數(shù)控裝置的指令信息，經(jīng)功率放大后，嚴格按照指令信息的要求驅動機床移動部件，以加工出符合圖樣要求的零件。因此，它的伺服精度和動態(tài)響應性能是影響數(shù)控機床加工精度、表面質量和生產(chǎn)率的重要因素之一。驅動裝置包括控制器（含功率放大器）和執(zhí)行機構兩大部分。目前大都采用直流或交流伺服電動機作為執(zhí)行機構。

（5）輔助控制裝置輔助控制裝置的主要作用是接收數(shù)控裝置輸出的開關量指令信號，經(jīng)過編譯、邏輯判別和運動，再經(jīng)功率放大后驅動相應的電器，帶動機床的機械、液壓、氣動等輔助裝置完成指令規(guī)定的開關量動作。這些控制包括主軸運動部件的變速、換向和啟停指令，刀具的選擇和交換指令，冷卻、潤滑裝置的啟動停止，工件和機床部件的松開、夾緊，分度工作臺轉位分度等開關輔助動作。由于可編程邏輯控制器（PLC）具有響應快，性能可靠，易于使用、編程和修改程序并可直接啟動機床開關等特點，現(xiàn)已廣泛用作數(shù)控機床的輔助控制裝置。

（6）機床本體數(shù)控機床的機床本體與傳統(tǒng)機床相似，由主軸傳動裝置、進給傳動裝置、床身、工作臺以及輔助運動裝置、液壓氣動系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、冷卻裝置等組成。但數(shù)控機床在整體布局、外觀造型、傳動系統(tǒng)、刀具系統(tǒng)的結構以及操作機構等方面都已發(fā)生了很大的變化。這種變化的目的是為了滿足數(shù)控機床的要求和充分發(fā)揮數(shù)控機床。

2.3.2017年機床行業(yè)運行特征

    2017年中國機床行業(yè)在制造業(yè)回暖和下游市場需求逐步回升的支撐下，整體市場呈現(xiàn)恢復性增長態(tài)勢。

工業(yè)轉型升級與消費升級帶動數(shù)控機床行業(yè)發(fā)展

    隨著我國工業(yè)轉型升級和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展，以智能制造、綠色制造和服務型制造為代表的裝備制造業(yè)已經(jīng)成為國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，實現(xiàn)我國裝備制造業(yè)由大到強的轉變，已成為國家發(fā)展裝備制造業(yè)的主要目標。與此同時，隨著全面建設小康社會戰(zhàn)略的實施，人們對生活品質有了更高的要求，消費電子行業(yè)、汽車工業(yè)等反映“消費娛樂化”趨勢的領域正迎來高速發(fā)展期。在上述工業(yè)轉型升級的大背景下，數(shù)控機床行業(yè)作為上述行業(yè)重要的加工設備也在消費升級的大趨勢中迎來新的增長點。

    數(shù)控化比例逐年提升。

    數(shù)控機床行業(yè)屬于技術密集、資金密集、人才密集的產(chǎn)業(yè)，具有多門類、多品種、小批量、高社會效益等產(chǎn)業(yè)特性。目前行業(yè)配套的中高檔數(shù)控系統(tǒng)和關鍵功能部件主要依賴進口。同時，相比日本、德國及美國發(fā)達國家的60%-70%的制造設備數(shù)控化率，我國機床的數(shù)控化率仍然較低。隨著未來下游產(chǎn)業(yè)的升級，我國機床工具產(chǎn)業(yè)將進行結構性調整，數(shù)控機床將逐漸替代普通機床，占據(jù)主導地位。

    加工部件精度提升，要求機床更加精度化。

    精密制造技術的進步使機械加工實現(xiàn)了亞微米、納米級超精加工，精密機床制造進入了微納時代。集信息技術、系統(tǒng)控制技術、電子技術、光電子技術、通信技術、傳感技術、軟件技術和專家系統(tǒng)等為一體，實現(xiàn)擴展和替代腦力勞動的智能化控制技術，成為驅動數(shù)字化工廠建設的技術基礎。但高端數(shù)控機床設備中有些關鍵技術（如高速、高精運動控制技術，動態(tài)、熱態(tài)綜合補償技術，多軸聯(lián)動和復合加工技術，智能化控制技術，高精度直驅技術及可靠性技術等）尚需進一步突破，有些重大技術離產(chǎn)業(yè)化還有相當距離。以市場為導向、以企業(yè)為主體，產(chǎn)、學、研、用相結合的研發(fā)體系尚未真正建立，行業(yè)的自主創(chuàng)新發(fā)展缺乏基礎支撐。

    總體來說，2017年機床行業(yè)整體呈現(xiàn)增長態(tài)勢，發(fā)展趨勢良好。

2.4國家宏觀政策和機床行業(yè)政策

    2017年，在世界經(jīng)濟環(huán)境復蘇，中國出口明顯上升，制造業(yè)全面回暖，國家政策鼓勵制造業(yè)升級，去產(chǎn)能初見成效，制造業(yè)周期性采購等多個因素影響下，中國機床行業(yè)實現(xiàn)恢復性增長，國家政策起到了重大的影響。

（1）《中國制造2025》

     國務院印發(fā)的《中國制造2025》，明確了9項戰(zhàn)略任務和重點，包括大力推動重點領域突破發(fā)展，聚焦新一代信息技術產(chǎn)業(yè)、高檔數(shù)控機床和機器人、航空航天裝備、海洋工程裝備及高技術船舶、先進軌道交通裝備、節(jié)能與新能源汽車、電力裝備、農(nóng)機裝備、新材料、生物醫(yī)藥及高性能醫(yī)療器械等十大重點領域。實施工業(yè)產(chǎn)品質量提升行動計劃，針對汽車、高檔數(shù)控機床、軌道交通裝備、大型成套技術裝備、工程機械、特種設備、關鍵原材料、基礎零部件、電子元器件等重點行業(yè)，組織攻克一批長期困擾產(chǎn)品質量提升的關鍵共性質量技術，加強可靠性設計、試驗與驗證技術開發(fā)應用，推廣采用先進成型和加工方法、在線檢測裝置、智能化生產(chǎn)和物流系統(tǒng)及檢測設備等，使重點實物產(chǎn)品的性能穩(wěn)定性、質量可靠性、環(huán)境適應性、使用壽命等指標達到國際同類產(chǎn)品先進水平。促進了機床本身和下游行業(yè)的發(fā)展。

（2）《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十三個五年規(guī)劃綱要》

    2016年，十二屆全國人民代表大會四次會議表決通過了關于國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十三個五年規(guī)劃綱要的決議，在高端裝備創(chuàng)新發(fā)展過程中提到高檔數(shù)控機床，明確提出“研制精密、高速、柔性數(shù)控機床與基礎制造裝備及集成制造系統(tǒng)，以提升可靠性、精度保持性為重點，開發(fā)高檔數(shù)控系統(tǒng)、軸承、光柵、傳感器等主要功能部件及關鍵應用軟件?！蓖七M機床向高精度、可靠性發(fā)展。

（3）《綠色制造工程實施指南（2016-2020年）》

    工信部編制的《綠色制造工程實施指南（2016-2020年）》，將以此為組織實施綠色制造工程的抓手，全面推行綠色制造，力爭率先實現(xiàn)《中國制造2025》的綠色發(fā)展目標。以實施綠色制造工程作為全面推行綠色制造的切入點，重點實施傳統(tǒng)制造業(yè)綠色化改造，推進資源循環(huán)利用綠色發(fā)展，推動綠色制造技術創(chuàng)新及產(chǎn)業(yè)化，構建涵蓋綠色產(chǎn)品、綠色工廠、綠色園區(qū)、綠色供應鏈的綠色制造體系。建設綠色制造服務平臺，依托“一帶一路”推進綠色制造產(chǎn)業(yè)合作，實施節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)“走出去”工程，推動在沿線國家和地區(qū)建設綠色制造示范項目，加強綠色低碳技術裝備和產(chǎn)業(yè)等方面的國際合作。在此背景下，綠色制造是最大限度地減少對環(huán)境的負面影響和使原材料、能源等的利用效率達到最高的現(xiàn)代制造模式，在保證高性能、高效率的同時，可以達到節(jié)能、低耗、環(huán)保的目的。未來節(jié)能環(huán)保精密加工數(shù)控機床設備將會成為行業(yè)內的主流。

2.5機床行業(yè)發(fā)展趨勢

    目前中國現(xiàn)在已經(jīng)是世界第一大機床生產(chǎn)國和消費國，金屬切削機床無論從產(chǎn)品種類、技術水平、質量和產(chǎn)量上都取得快速的發(fā)展。但是我國金屬切削機床的數(shù)控化率偏低，機床的技術水平與世界先進水平還有一定的差距，產(chǎn)品的質量和精度保持性不夠穩(wěn)定，數(shù)控系統(tǒng)的研發(fā)還需提高。同時，低技術水平的產(chǎn)品競爭激烈，國內企業(yè)自行開發(fā)能力較差，配套的高質量功能部件和數(shù)控系統(tǒng)主要依靠進口。為了提升現(xiàn)階段我國金屬切削機床行業(yè)的技術水平，行業(yè)內國產(chǎn)企業(yè)必須在生產(chǎn)專業(yè)化、產(chǎn)品研發(fā)能力和技術引進與合作方面加強投入，努力提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質量。未來，機床行業(yè)發(fā)展主要呈現(xiàn)以下幾個特點。

（1）高精度化。國外數(shù)控系統(tǒng)的設定單位由1um發(fā)展到0.1um和0.01um。1992年7月，日本FANUC公司在慶祝該公司成立二十周年的新成果展示會上，展示了實現(xiàn)納米加工的整套技術，實現(xiàn)了0.001um／脈沖的控制系統(tǒng)，能順利執(zhí)行每個脈沖當量為0．001um的伺服單元，伺服電機、氣浮絲杠、氣浮主軸等部件，能檢測納米級精度的高精度檢測反饋系統(tǒng)。據(jù)資料介紹，這是世界上第一個真正實現(xiàn)納米加工的成套技術。

（2）高速化。快速行程已從24m／min提高到240m／min(當設計單位為1um時)，加工中心的切削進給速度可達10m／min以上。數(shù)控系統(tǒng)已從16位微機發(fā)展到32位、64位機，或用40多個CPU的結構。FANUC公司開發(fā)的15B數(shù)控系統(tǒng)就采用了64位微機的RISC技術(壓縮、優(yōu)化程序、消除跟蹤誤差)。

（3）高可靠性。FANUC公司的計算機數(shù)控系統(tǒng)的平均無故障工作時(MTBF)是0.01次／月•臺，即實現(xiàn)了100個月里出現(xiàn)一次故障的高可靠性，從而使機器人也實現(xiàn)了0.013次／月•臺的高可靠性(另一種說法是國外數(shù)控系統(tǒng)的MTBF在1萬小時以上)。

（4）系統(tǒng)化。在新廠籌建和老廠擴建過程中，人們已注意到了要在系統(tǒng)工程觀念指導下來添置數(shù)控機床、柔性加工單位及柔性制造系統(tǒng)、機器人等機電一體化產(chǎn)品。德國的維勒爾公司已經(jīng)給世界各國提供了上百條柔性制造系統(tǒng)。FANUC公司還在筑波科學城中按計算機集成制造系統(tǒng)(O1MS)的五層結構建成CIMS模式的工廠。富士通公司建立了紹津CIMS工廠，富士電機也建立了C1MS工廠，德國的西門子公司建立了CIMS數(shù)控系統(tǒng)制造廠。

（5）微型化。FANUC公司由于采用了64位微處理器、RISC技術、SMT技術(表面涂裝技術)，用液晶顯示器代替CRT及三維立體安裝等新技術。已將16、18等新數(shù)控系統(tǒng)縮小到原有數(shù)控系統(tǒng)的1/3。同時，已開始與其它公司，政府部門合作，開展了微型機器人的研制工作。用于醫(yī)學領域的微型機器人要能進入人體，執(zhí)行打通血管阻塞的任務，還要在任務完成后自動退出人體。

（6）智能化。視覺、觸覺、模糊邏輯控制等智能化工作仍在積極進行。如FANUC公司展示的7軸雙腕智能化機器人。日本在無人化工廠的研制上長期保持l～2個示范工廠的狀態(tài)現(xiàn)已打破，目前已有7個無人化工廠。FANUC公司在無人化工廠的研制上每年投入1億美元的研制費。

（7）由傳統(tǒng)的萬能機床向機床功能專用化和產(chǎn)品多樣化發(fā)展。由于機床的萬能性和多功能性，造成機床結構復雜、制造周期長、成本也相應提高。用戶往往只需要部分功能，但付出的卻是多功能的代價，功能浪費了，又不經(jīng)濟?，F(xiàn)在機床制造業(yè)從品種少、批量大的生產(chǎn)轉換為多品種、專業(yè)化和小批量生產(chǎn)。對每一種具體的機床產(chǎn)品來說，它的功能應該是有限的，適合用戶特定需要的，盡量不帶不必要的功能。如加工中心的刀庫，原來一般為60把刀，后考慮多數(shù)用戶需要的刀數(shù)還不到一半，生產(chǎn)企業(yè)把刀庫容量降到25把刀或以下。

（8）以模塊化設計實現(xiàn)產(chǎn)品多樣化，功能專用化，已成為當前機床發(fā)展的主流。這類機床是較為專用化的機床。這類機床在機床銷售額中所占的比重，過去5～10年為3%，現(xiàn)在已達到10%，再過5～10年，將達到50%以上。生產(chǎn)企業(yè)要為每個不同的用戶專門設計機床，而規(guī)格和功能完全相同的機床將愈來愈少。甚至于以后有可能不再出現(xiàn)。

（9）發(fā)展經(jīng)濟型數(shù)控機床和加工中心也成為當前數(shù)控機床發(fā)展的一種趨勢。經(jīng)濟型(國外多稱為廉價型)數(shù)控機床，加工中心，是美國、日本等國的機床業(yè)作為一個參與市場競爭的新策略而再現(xiàn)的。起初這些企業(yè)為擴大銷售市場，眼光從西方轉向東方，針對中國大陸和東南亞這一片市場，如以功能復雜、檔次高而價格昂貴的數(shù)控機床、加工中心在市場上競爭并不有利，相反，以價廉和便于操作的數(shù)控機床來適應，則更加符合于這些地區(qū)的實際需要。

（10）“電子——機械”商品化。一般認為機電一體化商品，機械部分成本較高?，F(xiàn)在國際市場上機電一體化商品中的“電子”部分的比例不斷增加。FANUC公司正準備將成本中的電子部分增加到占60%，機械部分占40%，即形成以“電子”為主，以“機械”為輔的機電一體化商品。

二、機床行業(yè)自動化產(chǎn)品應用介紹

1.機床的自動化產(chǎn)品組成

在機床行業(yè)，應用自動化產(chǎn)品最多、最為廣泛的莫過于數(shù)控機床。數(shù)控機床一般由輸入裝置、數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、測量環(huán)節(jié)和機床床體（組成機床本體的各機械部件）組成。數(shù)控機床組成示意圖如圖1所示。

圖1數(shù)控機床組成示意圖

（1）輸入裝置可將不同加工信息傳遞于計算機。在數(shù)控機床產(chǎn)生的初期，輸入裝置為穿孔紙帶，現(xiàn)已趨于淘汰。目前，使用鍵盤、磁盤等，大大方便了信息輸入工作。

（2）數(shù)控裝置是數(shù)控機床的核心與主導，完成所有加工數(shù)據(jù)的處理、計算工作，最終實現(xiàn)數(shù)控機床各功能的指揮工作。它包含微計算機的電路，各種接口電路、CRT顯示器等硬件及相應的軟件。

（3）可編程控制器即PLC，它對主軸單元實現(xiàn)控制，將程序中的轉速指令進行處理而控制主軸轉速；管理刀庫，進行自動刀具交換、選刀方式、刀具累計使用次數(shù)、刀具剩余壽命及刀具刃磨次數(shù)等管理；控制主軸正反轉和停止、準停、切削液開關、卡盤夾緊松開、機械手取送刀等動作；還對機床外部開關（行程開關、壓力開關、溫控開關等）進行控制；對輸出信號（刀庫、機械手、回轉工作臺等）進行控制。

（4）檢測反饋裝置由檢測元件和相應的電路組成，主要是檢測速度和位移，并將信息反饋于數(shù)控裝置，實現(xiàn)閉環(huán)控制以保證數(shù)控機床加工精度。

（5）機床主機是數(shù)控機床的主體，包括床身、主軸、進給傳動機構等機械部件。

1.1CNC系統(tǒng)在數(shù)控機床中的應用

    CNC系統(tǒng)最主要的應用領域是數(shù)控車床，隨著數(shù)控車床產(chǎn)量的增長，對CNC系統(tǒng)的需求量也在不斷上升。CNC作為數(shù)控機床主要控制系統(tǒng)，對機床設備的影響極為關鍵。

1.2HMI在數(shù)控機床中的應用

    為實現(xiàn)數(shù)控機床和CNC加工中心的高度模塊化，采用HMI連接人的指令與機器的執(zhí)行。

1.3PLC在數(shù)控機床中的應用

    數(shù)控機床中所用的PLC可分為兩類：一類是專為實現(xiàn)數(shù)控機床順序控制而設計制造的內裝型PLC(built-inType)，另一類是那些輸入輸出技術規(guī)范，輸入輸出點數(shù)，程序存儲容量以及運算和控制功能等均能滿足數(shù)控機床控制要求的獨立型PLC(Stand-aloneType)。

    內裝式PLC也稱集成式PLC，采用這種方式的數(shù)控系統(tǒng)，在設計之初就將NC和PLC結合起來考慮，NC和PLC之間的信號傳遞是在內部總線的基礎上進行的，因而有較高的交換速度和較寬的信息通道。它們可以共用一個CPU也可以是單獨的CPU。這種結構從軟硬件整體上考慮，PLC和NC之間沒有多余的導線連接，增加了系統(tǒng)的可靠性，而且NC和PLC之間易實現(xiàn)許多高級功能。PLC中的信息也能通過CNC的顯示器顯示,這種方式對于系統(tǒng)的使用具有較大的優(yōu)勢。高檔次的數(shù)控系統(tǒng)一般都采用這種形式的PLC。

    獨立式PLC也稱外裝式PLC，它獨立于NC裝置，具有獨立完成控制功能的PLC。采用這種應用方式，可根據(jù)用戶自己的特點，選用不同專業(yè)PLC廠商的產(chǎn)品，并且可以更為方便的對控制規(guī)模進行調整。

1.4伺服系統(tǒng)在數(shù)控機床中的應用

    伺服系統(tǒng)是以機械運動的驅動設備—電機為控制對象，以控制器為核心，以電力電子功率變換裝置為執(zhí)行機構的電氣傳動控制系統(tǒng)。這類系統(tǒng)控制電機的轉矩、轉速和轉角，將電能轉換為機械能，實現(xiàn)運動機械的運動要求。具體在數(shù)控機床中，伺服系統(tǒng)接收數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的位移、速度指令，經(jīng)變換、放大與調整后，由電機和機械傳動機構驅動機床坐標軸、主軸帶動工作臺及刀架，通過軸的聯(lián)動使刀具相對工件產(chǎn)生各種復雜的機械運動，從而加工出用戶所需的工件。

1.5電機在數(shù)控機床中的應用

    機床在設計中采用直線電機驅動，對減輕運動部件質量、加強機床剛性、解決高速運動下的抗沖擊性、直線電機的防護，以及控制系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)與電機的匹配和優(yōu)化調試等方面做了突出的貢獻。

1.6低壓電氣產(chǎn)品在數(shù)控機床中的應用

    低壓電氣產(chǎn)品在各種電控設備中都有廣泛應用，數(shù)控機床中的低壓電氣產(chǎn)品種類也相對較多，如低壓斷路器、熔斷保護器、開關等部件。

三、機床行業(yè)自動化市場容量和產(chǎn)品份額

    機床行業(yè)使用的自動化產(chǎn)品包括CNC系統(tǒng)、PLC、電機、伺服系統(tǒng)、HMI、低壓電氣產(chǎn)品等。各類機床用產(chǎn)品的市場容量規(guī)模相對都比較大，我們跟蹤市場上重要用戶及多個廠家的使用情況，得到的數(shù)據(jù)如表1、圖2所示。

圖2 2017年機床行業(yè)自動化市場容量-按產(chǎn)品（MRMB）

1.CNC系統(tǒng)在機床市場容量及預測

    CNC市場隨著機床行業(yè)的波動，近幾年變化明顯。2017年機床市場發(fā)展較好，帶動CNC市場蓬勃發(fā)展，2017年CNC增長率達到22%，如表2所示。

表2 2015-2020年機床行業(yè)CNC市場容量及預測

2.HMI在機床行業(yè)市場容量及預測

    HMI即操作面板，是操作人員與數(shù)控裝置進行信息交流的工具組成：按鈕站/狀態(tài)燈/按鍵陣列/顯示器?；久糠N數(shù)控機床都需要一個人機界面來連接機器與人的操控。受2017年機床市場影響，2017年HMI市場實現(xiàn)增長。2015-2020年機床行業(yè)HMI市場容量及預測如表3所示。

表3 2015-2020年機床行業(yè)HMI市場容量及預測

3.PLC在機床市場容量及預測

    PLC在工業(yè)自動控制領域應用愈來愈廣，它在控制性能、組機周期和硬件成本等方面所表現(xiàn)出的綜合優(yōu)勢是其它工控產(chǎn)品難以比擬的。隨著PLC技術的發(fā)展,它在位置控制、過程控制、數(shù)據(jù)處理等方面的應用也越來越多。在機床的實際設計和生產(chǎn)過程中,為了提高數(shù)控機床加工的精度,對其定位控制裝置的選擇就顯得尤為重要。

   受2017年機床市場快速發(fā)展影響，機床行業(yè)PLC市場銷售額也實現(xiàn)較大增長，如表4所示。

表4 2015-2020年機床行業(yè)PLC市場容量及預測

4.伺服系統(tǒng)在機床行業(yè)市場容量及預測

    作為數(shù)控機床的重要功能部件，伺服系統(tǒng)的特性一直是影響系統(tǒng)加工性能的重要指標。圍繞伺服系統(tǒng)動態(tài)特性與靜態(tài)特性的提高，近年來發(fā)展了多種伺服驅動技術?？梢灶A見隨著超高速切削、超精密加工、網(wǎng)絡制造等先進制造技術的發(fā)展，具有網(wǎng)絡接口的全數(shù)字伺服系統(tǒng)、直線電動機及高速電主軸等將成為數(shù)控機床行業(yè)的關注的熱點，并成為伺服系統(tǒng)的發(fā)展方向。由此可以判斷，應用在電機上伺服系統(tǒng)將愈加廣泛。

   隨著整個制造業(yè)大環(huán)境的回暖，2017年機床行業(yè)伺服系統(tǒng)的市場容量實現(xiàn)了快速增長，如表5所示。

表5 2015-2020年機床行業(yè)伺服系統(tǒng)市場容量及預測

5.電機在機床行業(yè)市場容量及預測

    直線電機及其驅動控制體系在技能上已日趨老練，已具有枯燥傳動裝置無法相比的優(yōu)秀性能。過往人們所擔心的直線電機推力小、體積大、溫舉高、可靠性差、擔心定、難安置、難防護等標題，隨著電機制造技能的改革，已不再是大標題。而驅動與控制技能的成長又為其性能拓展和安定性提供了包管。選擇得當?shù)闹本€電機及驅動控制體系，配以合理的機床設計，完全可以生產(chǎn)出高性能、高可靠性的機床。

    電機市場受機床行業(yè)生產(chǎn)情況的影響較大，隨著機床市場快速增長，電機市場也實現(xiàn)增長，如表6所是。

表6 2015-2020年機床行業(yè)電機市場規(guī)模及預測

6.低壓電氣在機床市場容量及預測

    低壓電氣產(chǎn)品在機床中應用廣泛，種類分別是低壓斷路器、繼電器、開關電源、變壓器、按鈕和指示燈。其中主要部件為低壓斷路器。據(jù)市場上相關數(shù)據(jù)指標分析，2017年各類低壓電氣產(chǎn)品產(chǎn)品的市場容量呈現(xiàn)上升趨勢，如表7所示。

表7 2015-2020年機床行業(yè)低壓電氣產(chǎn)品市場容量及預測

7.低壓變頻器在機床市場容量及預測

    由于機床加工范圍較廣，不同的工件，不同的工序，使用不同的刀具，要求機床執(zhí)行部件具有不同的運動速度，因此機床的主運動應能進行調速，機床用戶對變頻器產(chǎn)品的調速作用更為關注。

    主軸是車床構成中一個重要的部分，對于提高加工效率，擴大加工材料范圍，提升加工質量都有著很重要的作用，變頻器主要應用于主軸調速系統(tǒng)。目前對客戶來說變頻器的性價比很高，所以變頻器在車床上使用非常普遍。

    通用變頻器要想順利的使用在機床行業(yè)必須有兩個重要考慮：一是選用無速度傳感器矢量控制的產(chǎn)品，二是要設計在超速運轉以提高低速轉矩。

   受2017年制造業(yè)回暖和機床市場蓬勃發(fā)展影響，2017年機床行業(yè)低壓變頻器市場容量增長明顯，如表8所示。

表82015-2020年機床行業(yè)低壓變頻器市場容量及預測