中国数控机床发展概况文档格式.docx
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国外：
德国亚琛大学机床研究所、德国斯图加特大学机床研究所、美国国家标准与技术研究所、美国LLNL实验室、
（二）中游
数控机床产业链的中游主要为制造整机所需要的关键零部件和功能部件，包括数控系统及电柜、伺服电机、液压系统、检测元件、气动件、刀具、铸锻件和机床的轴承、丝杠、导轨等。
1、数控系统。
数控系统是数控机床的神经中枢，它是决定机床装备的性能、功能、可靠性和成本的关键因素。
数控系统属于技术密集型产品，一般占到整机价格的40%或者更多。
在国际市场上，中、高档数控系统主要由以日本发那科公司、德国西门子公司、日本三菱公司为代表的少数企业所垄断，其中发那科占一半左右。
主要企业：
日本发那科、三菱，德国西门子、海德汉，西班牙发格，英国伊思德，美国格里森数控、海宝数控、哈斯数控；
国内数控系统制造较为先进的企业有华中数控、北京机床研究所、凯恩帝数控、北京航天数控、广州数控、大连光洋、华东数控等。
2、伺服电机。
伺服电机是指数控机床中控制机械元件运转的发动机，是一种补助马达间接变速装置。
伺服电机是数控机床中的关键功能部件之一，它与数控系统紧密结合，国内外许多数控系统研制较为成功的企业也设有伺服电机生产分部。
目前日本、德国、美国的伺服电机代表整个行业的最高水平。
（1）日本：
安川电机、发那科三菱电动机、松下公司、富士公司、三洋电机；
（2）德国：
力士乐公司、西门子公司、博世公司；
（3）美国：
美国A-B公司（allen-bradley）、美国科尔摩根工业驱动分部；
（4）台湾地区：
台达、东元；
（5）中国大陆：
北京和利时科技集团、南京埃斯顿自动化公司、北京时光科技有限公司、珠海运控电机有限公司、桂林星辰科技有限公司、深圳市步进科技有限公司、太仓东元微电机有限公司、上海鸿翎机电有限公司、苏州良机电机有限公司、北京新兴东方自动控制系统有限公司、大连普传科技股份有限公司、武汉登奇机电有限公司、宁波菲仕电机技术有限公司。
3、液压系统。
数控机床的液压系统主要作用是辅助完成自动换刀所需的动作，保持机床运动部件的平衡，控制机床运动部件的运动、制动等，是机床组成中不可缺少的功能部件。
德国力士乐公司、豪森科公司，美国OILGEARTOWLER公司、派克Parker汉尼汾公司、伊顿液压集团，意大利海普萨姆液压公司、丹麦丹佛斯公司，台湾康百世企业集团
北京机床研究所、北一良工机械、凯奇电气技术、华德液压。
4、检测元件。
数控机床要实现其安全、可靠的运行，保持加工零件的高精度，需要有各种各样的检测元件。
数控机床的测量元件主要包括光栅、光电脉冲编码器、感应同步器、旋转变压器、磁栅、旋转编码器等。
主要公司：
瑞士：
丹青科技公司、宝美公司；
瑞典：
HEXAGON集团；
德国：
海德汉公司、Werth测量技术公司、OPTACOM公司、JENOPTIK光学公司、德国耶拿分析仪器股份公司（JENA）、德国兰姆泰克测量仪器、FEINMESS公司、ZETTMESS公司、F.S.G公司、CETA公司、OMT公司；
英国：
RPI公司、ABERLINK公司、BATY公司、BOWERS公司；
意大利：
ZERO、AFFRI、LTF；
美国：
ZMIKE、HWK；
荷兰：
IAC螺纹扫描综合测量机公司；
日本：
THK公司、天田；
中国大陆：
北京机床研究所、北一精密部件制造部、北一良工机械、凯奇数控、北京航天数控、凯恩帝数控、苏州量子仪器、青岛海克斯康测量技术有限公司、武汉高博光电科技有限公司、广州市广精精密仪器有限公司、中国科学院长春光学精密机械与物理研究所。
5、气动件。
气动元件是一种动力传动形式，利用气体压力来传递能量。
它的作用与机床的液压系统类似，一般和液压系统配合使用。
日本SMC是世界上最大的专业制造气动件的公司。
日本SMC公司、CKD公司，德国博世力士乐公司、费斯托FESTO公司、宝得BURKERT公司、英国HERION公司、MIDLAND公司，意大利AIRTORQUE公司，美国Clippard公司、瑞典CEJN集团。
SMC（中国）有限公司、天津罗升集团、上海优力克自动化元件有限公司、希恩流体系统（上海）有限公司、宁波凯纳自动化机械有限公司、杰牌控股集团有限公司、奉化市普华自动化工业有限公司、宁波大为自动化有限公司、华中科技大学液压气动技术研究中心等。
6、轴承。
机床用轴承必须具备高速、高准确性、高系统刚度、低发热、低噪音和低振动水平等一系列卓越的性能，主要有合金材料轴承和陶瓷新材料轴承两种。
日本、欧美等地企业凭借先进的合金冶炼和陶瓷新材料制造技术，占据轴承产业的高端。
SKF集团；
舍弗勒集团；
精工株式会社、NTN特殊合金株式会社、汤姆逊公司、THK公司、KOYO公司、FYH公司、NACHI公司；
TIMKEN公司
台湾地区：
HMS公司
洛阳LYC轴承有限公司、哈尔滨轴承集团公司、洛阳轴研科技股份有限公司、瓦房店轴承集团有限责任公司人本集团、浙江天马轴承股份有限公司、西北轴承股份有限公司。
7、刀具。
刀具材料种类很多，常用的有工具钢（包括碳素工具钢、合金工具钢和高速钢）、硬质合金、陶瓷、金刚石（天然和人造）和立方氮化硼等，数控机床对刀具材料的基本要求是高的硬度、高的耐磨性、耐热性、底膨胀系数、足够的强度和韧性，所以刀具制造材料的选择至关重要。
与轴承产业类似，日本、德国、美国代表了世界机床刀具的最高水平，同时我国台湾地区在国际刀具市场也有较高地位。
（1）德国；
瓦尔特（WALTER）贝克（BECK）博泰（botek）；
维地亚（widia）；
威玛诺（WEMARO）德国（JBO）
凯狮（KELCH）蓝帜（Leitz）；
玛帕（MAPAL）蒂泰克斯（TITEX）迪哈特（dihart）；
（2）瑞典：
山特维克可乐满（SANDVIK）；
山高（SECO）DIETERLE；
（3）日本：
京瓷（KYOCERA）、尼肯（NIKKEN）、三菱（MITSUBISHI）、优能UNION、日立（HITACHI）、东芝泰柯珞（TOSHIBA）、二不越荔枝（NACHI）、住友（SUMITOMO）；
（4）以色列：
依斯卡（ISCAR）；
（5）美国:
肯纳（kenna）；
昂思路（Onsrud）；
LBK；
切削王（Mastercut）；
铣星（MILLSTAR）；
SGS；
国洛泰克（NTK）Mast；
（6）韩国:
YESTOOL、多仁（DINE）、HEADONG、HANBOO、克洛依（KORLOY）、特固克（TAEGUTEC）
（7）台湾地区：
虹钢富（HKF）、耐久（NINE9）、七骏（PSL）、泰精、正河源、三禄；
（8）中国大陆：
上海工具厂有限公司、哈尔滨工具厂、成量工具集团有限公司、西南工具集团、陕西航空硬质合金工具公司、株州硬质合金集团有限公司。
（三）下游
数控机床的下游为整机制造，依据应用范围的不同，数控机床的整机主要包括CNC加工中心、特种加工机床、重型/超重型数控机床、仪表机床等。
下面列出国内外主要数控机床整机制造企业。
1、日本：
山崎马扎克、天田株式会社、森精机制作所、大隈、捷泰克特、牧野。
2、德国：
德国通快（TRUMPF）集团、吉德曼（德马吉/吉特迈）集团、舒勒（Schuler）集团、因代克斯（INDEX）公司。
3、美国：
MAG工业自动化系统集团公司、哈斯自动化公司。
4、瑞士：
阿奇夏米尔集团、百超集团（BYSTRONIC）。
5、韩国：
斗山英维高集团、现代起亚。
6、台湾地区：
台中精机集团、东台精机股份有限公司、协鸿工业股份有限公司、台湾永进机床有限公司、台湾亚威机电股份有限公司、协易机械工业公司。
7、中国大陆：
沈阳机床集团、大连机床集团、齐重数控装备股份有限公司、齐二机床集团有限公司、北京第一机床厂、济南一机床集团、济南二机床集团、汉川机床集团有限公司、秦川机床集团有限公司、天水星火机床有限责任公司、青海华鼎重型机床有限责任公司、江苏新瑞机械有限公司、重庆机床（集团）有限责任公司、四川长征机床集团有限公司、云南CY集团有限公司、桂林机床股份有限公司、武汉重型机床集团有限公司、上海电气机床集团。
三、核心技术及趋势分析
精密数控机床是由加工程序载体、数控装置、伺服驱动装置、机床主体和其他辅助装置组成。
其中，数控装置是核心装备。
当下的数控机床大多采用CNC（ComputerNumericalControl）形式，是以程序化的软件方式实现数控功能，主要是由输入、处理、输出三个基本部分构成，并且通过计算机的系统程序进行组织，从而使整个系统进行工作。
图表4数控机床的功能与构成
2.2.3.1核心技术
从技术发展的角度来看，当下最主流的数控机床为五轴（坐标）联动数控机床。
其主要特点是集计算机控制、高性能伺服驱动和精密加工技术于一体，被应用于汽车、船舶、航天航空、及大型自动化生产线。
而目前此类高端数控机床的主要研发国分别为美国、日本和德国。
（1）美国数控机床主要应用于汽车工业、航空工业、建筑工业以及医疗设备制造业，在主机设计、制造和数控系统方面具有扎实的基础，制造技术位居世界第一。
美国的数控机床公司有：
Gleason、Hurco、G&
L等。
不仅专注于高自动化数控机床市场，同时也为中小企业提供廉价实用的数控机床。
目前美国数控机床的产量为世界第三，也是世界主要的进口国。
（2）由于日本政府长期通过规划和法律鼓励企业研发和生产数控机床，使得日本从1978至今一直为数控机床产量、出口量世界第一。
日本在发展数控机床的过程中，特别注意了对核心技术的开发。
到2013年，数控机床的出口量占到总机床出口量的六成左右。
（3）自从1956年研发出第一台数控机床开始，德国在研发数控机床方面侧重于各种配套元部件和数控系统。
由于德国一贯重视机械工业的发展，特别是在大型、重型、精密仪器方面。
以西门子为代表的德国数控机床公司在机、电、汽、数控系统等方面位列世界前列。
特别是提出了“工业4.0”后更将为相关行业提供巨大的产值。
图表5工业4.0给德国带来的增长前景
2.2.3.2数控机床行业与机器人行业的融合应用，将提升中国装备制造业的升级
随着我国装备制造业转型升级，在市场需求和技术进步双重作用下，近几年来工业机器人与数控机床集成应用发展很快，应用的形式不断扩展，对当前机床智能化潮流带来新的促动，对我国机床工具行业的转型升级也必将起到有益的推动作用。
机器人产业正迎来黄金发展机遇期，如何推动工业机器人产业和机床工具产业的融合发展，如何做到工业机器人与数控机床的互为集成应用，已成为当前现代装备制造业产业升级的重要话题。
机床制造过程中许多岗位主要依赖工人的体力和技能，生产效率低、劳动强度大、缺少熟练技工人才，难以保障产品稳定性和一致性，促使机床行业越来越多地采用工业机器人及智能制造技术来改造传统工艺流程。
以往，昂贵的进口机器人和生产线主要在汽车等少数行业使用，在机床行业等装备制造业领域应用比例偏低，很大程度上制约着国内机床行业自动化程度的提高。
（一）两大产业现状经过“十一五”、“十二五”两个五年计划，十年磨一剑，中国数控机床产业发展已进入中档规模产业化、高档小批量生产的阶段，产业整体水平基本具备国际竞争力。
数控系统作为数控机床的控制大脑，国产数控系统厂家已经掌握了五轴联动、小线段插补、动态误差补偿等控制技术，也研制出高性能、大功率伺服驱动装置，自主研发促进技术创新与进步，也萌生了工业机器人产业的雏形，催长产业发展。
当前，数控系统研制企业、机床整机企业、自动化应用集成商，甚至房地产资本大鳄们，都在尝试进入机器人领域，掀起了一股机器人产业投资热。
让人担虑的是，政策过度引导带来的“圈地套惠”、产业过度投资带来的产能过剩、缺乏创新驱动带来的低端同质化竞争等，都将把机器人产业带入无序发展。
值得思考的是，什么样的企业最适合研制工业机器人？
如何提升机器人产业的整体质量？
总的来说，具有数控系统的基础，控制系统、伺服电机、伺服控制系统都能够批量生产的企业具有一定优势。
日本FUNAC公司的产业推进路线，就是一个成功的典型案例，值得借鉴与参考。
国内已有几家数控系统企业纷纷进入工业机器人产业，走在最先的广州数控，自2006年起规划研制工业机器人产业，已走过8个年头。
借助自身控制器、伺服驱动、伺服电机产品生产积累的经验，已完成工业机器人系列化的全自主开发，产品覆盖了3~200kg，功能包括搬运、机床上下料、焊接、码垛、涂胶、打磨抛光、切割、喷涂、分拣、装配等。
随着用工成本上涨、技能人才缺少、高危环保、高强度作业等问题的凸显，工业机器人参与生产制造已被广泛认知和不断使用，成为社会关注的焦点。
政府更是借此促进产业转型升级，企业用其开展技术改造，转变生产方式，提高作业效能。
然而，中国的机器人保有量不大，民族品牌尚在培育中，综合竞争力有待提升。
那么，机器人行业将以什么样的模式向前发展？
笔者认为，现阶段更需要机器人整机企业、机器人关键部件供应商、机器人集成商产业链的协同发展。
（二）机器人与数控机床融合的集成方式在数控机床加工应用领域，本土机床上下料机器人与数控机床的融合应用已在先端发展之列。
从行业应用层次来看，也发生较大改变：
（1）工作岛：
单对单联动机加、单对多联机加工。
（2）柔性制造系统（FMS）：
基于网络控制的柔性机加线，应用PLC控制平台，通过工业以太网总线方式，将多台机器人、多台数控机床及其辅助设备进行联网组线，按节拍进行有序自动生产。
（3）数字化车间：
借助CAD\CAM\CAPPS\MES辅助生产工具、物流技术及传感技术，具备生产过程监控、在线故障实时反馈、加工工艺数据管理、刀具信息管理、设备维护数据管理、产品信息记录等功能，满足无人化加工需求，实现加工系统的生产计划、作业协调集成与优化运行。
（4）智慧工厂：
借助智能化车间布局和ERP信息化管理系统，将最大限度地给传统生产方式带来革新。
信息管理系统的数据库可以通过网关与各种外部的信息系统进行接口，将车间接入ERP系统，查询车间生产状态，实现企业资源的高效配置；
借助其短信平台、邮件平台，可以向管理员进行设备故障、生产进度等信息的实时汇报。
（三）工业机器人与数控机床融合发展的途径
1.加工制造方面
机器人参与机床结构件加工制造以实现自动化，专用机床服务于机器人专用减速机的精密加工，提升加工工艺质量及批量生产效率等等，具有很大的融合发展空间。
借助双方企业的战略合作，机器人企业可借助机床厂家的制造与工艺技术能力实现以下目标：
（1）面向机器人的本体铸件、减速机结构件，共同研究形成批量精密制造技术，提高机器人批量化生产能力和工艺水平，攻克可靠性、一致性技术，实现高效、稳定、精密的节拍生产。
（2）面向机器人工装、夹具，机加生产线的集成能力，借助各大机床厂的广大终端客户渠道资源，委托推广应用机器人。
（3）研发面向机床单机及生产线上下料和零部件搬运、铲刮、倒角、抛磨、焊接、喷涂（粉）等自动化、柔性化生产急需的工业机器人，机床企业与工业机器人企业共同研制，实现整机零部件的自动加工，推动机床生产制造技术水平提升。
（4）工业机器人机械本体的关键零部件，如转盘、大臂、箱体、支撑套、小臂、腕体等，尺寸精度和形位公差均要求较高，对机械加工设备、工装夹具、量检具等都有很高的要求；
机器人减速器的摆线齿壳、行星针轮、偏心轴及行星架等关键零件的结构优化和加工，目前国内的加工设备、装配工艺、精度检测等还难以达到。
但立足使用国产数控机床及工具设备完成相关加工，则有助于提高我国高端精密机械零部件设计及加工水平，促进国产数控装置与国产数控机床的应用和发展。
2.在集成应用方面机床上下料机器人实现机加柔性生产线将是便捷有效的推广方式。
国内数控机床保有量约200万台，机器人企业首推应用机床上下料柔性机加生产线，将会有很大的市场需求，并且也有利于助推机床制造、机器人等机械零部件走向自动化、数字化、网络化的生产方式，可实现过程智能控制、信息化管理，能提高生产效率与产品质量，提高工艺管理水平，直至推动装备制造业的整体水平提升。
例如，广州数控与大连机床、宝鸡机床等机床厂家形成战略合作关系，共同研发机器人专用加工机床、加工工艺技术应用、机器人机加自动柔性生产应用等项目，促进了双方互相融入各自产业应用。
国产机器人和机床工具行业与国际先进水平存在差距，尤其作为新兴产业的工业机器人，起步晚于国内机床产业，无论制造工艺水平、控制系统，还是集成应用经验；
无论技术标准成熟度，还是专业人才拥有程度，都制约当前的发展速度，尚需在摸索中寻求进步。
但我们相信，两者的深度融合，对于提高中国装备制造业的综合竞争力具有重大意义。
四、市场发展现状
我国的数控机床无论从产品种类、技术水平、质量和产量上都取得高速发展，在一些关键技术方面也取得重大突破。
2010年我国数控机床产量达到23.6万台，同比增长62.2%，中国可供市场的数控机床有1500种，几乎覆盖了整个金属切削机床的品种类别和主要的锻压机械。
2014年我国数控机床产量达到39.1万台，2015年约为43.13万台。
具体增长情况如下图：
图表62010-2015年中国的数控机床产量增长趋势图
数据来源:
国家统计局
高档数控机床的自主化问题，扼住了中国先进制造业的喉咙。
比如，中国数控机床的高档数控系统和功能部件仍然主要依靠进口。
2015年国内高档系统的自给率不到10%，约90%依赖进口，其中日本是主要的进口来源国，约占三分之一。
图表72010-2014年中国机床进口统计
进口额（美元）
出口额（美元）
净进口额（美元）
2010
$957,525,050
$245,283,739
$712,241,311
2011
$1,153,488,119
$347,857,189
$805,630,930
2012
$1,020,372,797
$455,894,710
$564,478,087
2013
$891,232,326
$494,150,489
$397,081,837
2014
$1,168,807,812
$570,887,540
$597,920,272
中国海关总署
国内数控机床的需求日益增长，数控机床的发展推动了数控机床功能部件的创新升级。
目前我国高档数控机床关键功能部件工业还不能满足国内需要，国内数控功能部件产业主要存在以下问题。
1、适应性和满足度远达不到市场需求
从当前我国数控机床的发展趋势来看，国产功能部件的适应性和满足度远远达不到市场的需求。
主要表现在：
1）我国功能部件的产品水平和国外有一定差距。
我国生产的功能部件多数以劳动密集型为主，技术含量低，难以适应国产数控机床的发展速度和技术要求，特别是高档数控机床。
2）我国功能部件开发能力较弱，新产品开发速度慢，多数功能部件需要与国外合作开发、合作生产、合资经营，甚至只能组装。
虽然这两年形势有显著变化，但高技术、最新型的功能部件，我国尚在研制过程中，市场占有率前景依然不容乐观。
2、我国数控功能部件生产企业的规模小
据统计，我国固定资产达到1000万元以上的功能部件生产企业有70多家，占全部生产企业的10%以下。
我国的功能部件生产企业的“出身”有4种：
一是从研究院所、大专院校以技术支撑发展而来的企业，可称为“院所型”。
这些企业的特点是：
有一定技术基础和人才基础，有多项技术的发展潜力，但生产手段较弱，难以在短时间内形成产业规模，在成本、营销、服务等方面也存在一些差距；
二是从主机厂逐步“独立”、“分离”出来的以生产某种功能部件为主发展起来的企业，可称之为“主厂型”。
这些企业在生产能力、工艺水平和使用经验上都可以适应市场需求，在一定程度上可以形成规模，但由于其与原主机厂有着千丝万缕的联系，在竞争中往往让用户产生疑虑，影响其市场开拓，同时，其开发能力也有一定的局限性，所以难以形成著名品牌；
三是在江浙一带大量涌现出的民营企业，可称之为“民企型”。
这些企业主要以劳动密集型、单一品种为主，如护链罩、拖板、喷油管、排屑器、照明设备等。
由于竞争激烈，其质量和价格都能满足中低档数控机床的市场需要。
虽然这些品种的高档产品尚不能制造，还需依赖进口，但在很大程度上，适应了我国数控机床发展的总体需求；
还有一部分外商合资企业或独资企业生产部分较高水平的功能部件，但批量较小，且没有独立的技术开发能力，难以成为功能部件的主体和主流。
3、核心零部件大量依靠进口
中国数控机床行业的发展令人瞩目，但行业迅速发展的背后，一个不能忽视的事实是，我国关键零部件生产依然受制于人，出现了利润不高、产品缺乏核心竞争力的局面。
4、缺乏高技术含量威胁产业安全
我国机床出口连年保持增长的喜人态势，不过“量增价减”的尴尬直接反映出我们的技术水平。
大量核心技术的缺乏和关键零部件的依赖直接影响到我国的机床产业安全。
因此，我们需要强化预警工作意识，凝聚行业智慧和力量，维护产业安全。
中国数控机床产业发展对策具体包括以下3个方面:
1、调整数控系统的产品结构,提升经济型数控系统,巩固已有市场。
当前经济型数控系统技术上已基本成熟,加上成本的优势,已经占市场主流地位,可按市场规律继续发展,形成市场上的绝对优势；
推进普及型数控系统产业化,扩大市场占有率。
发展普及型数控系统,当前首要的任务是培育市场、引导消费,确保数控系统可靠性指标过硬。
为此要开展大量的生产验证,学习广州数控成功的经验,在生产验证中不断进行质量改进,不断提高可靠性增长,逐步形成自己的品牌；
跟踪国外先进技术,加速研发自主创新高档数控系统。
2、形成主机厂
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