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我國滾動功能部件產業急需跨越式發展

發布者:暢馨精工   發布時間:2019-7-15 11:51:15

我國滾動功能部件產業出身在機床行業,起步于20世紀60年代之初,是在當年“全國精密機床戰役”、“全國數控機床攻關”中成長起來的一個關鍵零部件新興小行業。什么是“滾動功能部件”?以滾動摩擦為特征,由具有傳動、定位、導向、分度等功能組成的零部件群,統稱滾動功能部件。而各類滾珠絲杠副、各類滾動直線導軌副及其組合單元是它們的典型代表,它們都具有高效率、精密定位、節能(增力)、高速等功能。在裝備制造業的各個領域,滾動功能部件不但是數控機床的關鍵零部件,也是21世紀低碳經濟時代的綠色產品,現代化機電產品中的重要通用基礎零部件。

我國滾動功能部件產業近年發展十分迅速,出現了值得關注的態勢:
    (1)行業中的龍頭企業在國家科技重大專項的支持下,在向精密、高速、大型重載等高檔產品進軍中取得了可喜成就。
    例如,南京工藝、漢江機床、博特精工、大連高金、JCS精密天工等研發成功精密高速滾珠絲杠副及高速精密綜合檢測儀取得重大進展,其產品已開始在部分國產中高檔高速數控機床、加工中心中采用。其中南京工藝在10m大絲杠生產線上配置了10m數控硬旋銑機床,10m數控中頻淬火機,10m激光導程測量儀等高檔裝備、大型重載滾珠絲杠副已能系列化量產,整體長10m,接長可到15m,產品已進入國際市場。而GZB系列重載滾柱直線導軌副,單根最長6m,最高精度2級,單個滑塊最大承載192t,已批量生產,訂單不斷,部分替代進口。博特精工在研制行星滾柱絲杠副的同時,研制成功Φ120×20全長23m國內最長的超大型重載滾珠絲杠副,各項指標達到國際先進水平,填補空白,出口國外。凱特精機早在2007年就研制成功滾柱直線導軌副,隨后利用產、學、研結合又深入進行理論研究和性能試驗,在此基礎上向市場推出LGR系列產品。由于重視產品質量和可靠性,“HTPM”品牌已被不少用戶指定選購。
    (2)活躍在江南的一大批滾動功能部件中小民營企業快速成長,百花爭艷,他們的成長有三大特點。
    特點之一:有實力的民營企業大量使用新一代的CNC復合專機,例如:CNC車銑復合加工中心、CNC滾珠螺母磨削中心、CNC導軌滑塊專機等擺脫了幾十年傳統一機一序手工操作的落后工藝,生產效率和產品質量上了一個新臺階,他們中以東潤澤、深圳威遠、北京PCA等采用率最高,民企形象煥然一新。
    特點之二:滾珠絲杠冷軋工藝及裝備這一高效綠色制造技術,在民營企業中開花結果。例如:浙江麗水DLY公司在國內首先軋制出Φ80×10/10m大型冷軋滾珠絲杠副,為大型重載滾珠絲杠增加新的規格。此外還有寧波滾石、浙江新億特、福建南靖長青等一批中小企業大批量軋制中小規格、大導程冷軋滾珠絲杠,在城鐵、工程機械等多個領域成功應用。正是民營企業家艱苦創業、敢想敢干、勇于開拓進取的精神正在改變我國在冷軋成形技術領域的落后局面。
    特點之三:在導軌方面的后起之秀浙江SKT公司起步雖晚,在滾柱直線導軌、復合一體化十字坐標工作臺、自潤式導軌方面也取得較大進步。
    (3)中國滾動功能部件產業已邁入產業鏈的成熟階段,開始呈現良性循環,表現在以下方面:
    從產業鏈的上游看,為滾動功能產業供應關鍵裝備的企業已呈現遍地開花的格局。眾所周知,漢江機床多年來一直是滾動功能部件產業的主要裝備供應商,今年又先后研制成功SK7450×100的10mCNC超大型絲杠磨床、SKR7620型六軸聯動內螺紋磨削中心、以及6m、8m、10mCNC絲杠硬旋銑機床等,在螺紋制造技術方面處于國內領先地位。而如今已有至少6家企業生產,例如:后起之秀的廣州敏嘉制造技術有限公司已為行業提供CNC車銑復合加工中心近90臺、CNC滾珠螺母磨削中心30多臺,并出口到日本THK(6臺)和德國BLIS(3臺),據稱,其在滾動功能部件行業中的用戶有52家,共計銷售各類CNC專機23種196臺,2011的銷售額將達到1.6億元以上。敏嘉作為民營企業的杰出代表,使我國的高檔螺紋磨床由進口到出口并受到世界頂尖企業的青睞。敏嘉的崛起和快速發展再次證明民企的創造力和生命力,這是“中國裝備,裝備中國”在這個領域內的十分重要變化。還需要特別提出的是,用于滾動功能部件的關鍵、大型、動態檢測儀器早已基本立足國內,其自給率達80%以上。我國在20世紀70年代開始,由于國外禁止高精密、自動化大型動態檢測儀器出口中國,我們在原機床工具局的領導下,由北京機床研究所規劃、協調組織,在有關高校和龍頭企業的積極參與下,自力更生、發奮圖強,研制出滾珠絲杠(副)導程、行程精度動態測量儀(包括:激光型、光柵型,2~8m)動態空載預緊力矩測量儀、剛度測量儀、傳動效率試驗機、滾動直線導軌副綜合性能自動測量儀等。近年北京機床研究所承擔重大專項研制成功12m超大型滾珠絲杠(副)行程測量儀,屬國內首創。我國在上述領域已邁入國際先進水平,這是厚積薄發,幾代科技人員智慧的結晶。
    但是,在產業鏈的上游也存在“軟肋”。例如:優質原材料和熱加工技術發展滯后,不適應新工藝和重載有沖擊載荷等特殊工況的需求?,F在,“滾珠絲杠的材料熱處理精確控制技術及工藝規范”共性技術的研究項目已由山東博特精工等單位承擔,正在實施。此外,作為滾動功能部件中的核心元件——滾動體,包括Φ15以上的高精度大鋼球,高精度、高壓強負荷Si3N4氮化硅陶瓷球,滿足高速重載要求的特殊截形精密滾柱等,國內廠家尚不能滿足高檔滾動功能部件的配套需要。
    從產業鏈的下游來看,滾動功能部件在先進工業國家中的推廣應用普及率很高,幾乎滲透到加工制造業的絕大部分領域,而用于機床行業大約只占30%左右(甚至更少),而我國用于機床行業的比例高達60%以上(不少企業達到80%),這說明產業鏈的下游尚有大片大片的“未開墾的處女地”。近年,特別是在全球金融危機的沖擊下,我國滾動功能部件產業中的許多企業已經邁出機床行業,在航空航天、衛星及航天裝備、大飛機、大型船舶、高鐵城鐵、風力發電、清潔能源裝備、國防現代化裝備、鋼鐵冶金、IT產業、醫療機械、木工、造紙、玻璃、石材、包裝機械、工程機械等眾多行業中推廣應用,向市場多元化方向邁出了一大步,并正在調整產業結構和工藝路線,以適應多元化市場不同“口味”的個性化需求。當然,在這方面尚有大量的事情要做。
    從以上發展勢態我們看到了這個產業的可喜變化,但是它依然擺脫不了我國裝備制造業的通病,諸如:產業集中度不高、大而不強;硬實力不差,軟實力“疲軟”;科技研發與創新能力不強;高檔產品與海外差距較大,對外依賴度大;人均生產率低,高效綠色制造才剛起步,產品含金量不高,缺少在國際市場上有競爭力的“名牌”等。

我國高檔數控機床要實現自主化、產業化,核心功能部件必須與主機同步發展
    眾所周知,數控機床主要由機床主體、數控系統、功能部件三大部分構成。主機為功能部件提供了展示功能的舞臺,而作為單元技術載體的功能部件則承擔執行既定的功能,通過主機的集成和CNC控制形成機床總體性能和精度。事實上,數控機床中的許多核心技術都體現在數控技術和核心功能部件上,數控系統和功能部件的創新往往給數控機床帶來革命性的變化,而它們的性能、精度、產品質量與可靠性、制造成本、供貨周期等都會給整機帶來直接的影響。
    最近,中國機床工具工業協會滾動功能部件分會指導和參與了繼2006年之后的第二次用戶調查,其結果顯示,國產中高檔滾珠絲杠副和滾動直線導軌副在我國中高檔數控機床和工業裝備中采用率為25%~26%,而進口滾珠絲杠副和滾動直線導軌的采用率高達74%~75%。進口高檔滾動功能部件主導國內市場,成為制約我國中高檔機床自主化、國產化的瓶頸。導致“瓶頸”的原因很多,內因外因交叉重疊,冰凍三尺非一日之寒。本文僅從決策層面和市場環境方面來分析。
    前不久,日本東京工業大學名譽教授、日本精密工學會原副會長垣野昭教授在北京一機床的講演中指出:“日本最大的優勢是功能部件產業發展非常迅速,這種主機與配套產品的共同發展,非常有利于整個產業的快速和持續發展?!彼€說:“世界頂尖級的機床配套商例如FANUC、NSK等都在日本?!蔽沂终J同這位日本學者的見解。其實,德國也是如此。讓我們回顧一下我國機床發展的歷程,20世紀60-70年代,在“精密機床戰役”時,主機與核心精密零部件是同步發展的,當年原一機部批準在北京機床研究所內成立北京精密機床零件廠,并在全國十八羅漢廠中選點擴建恒溫車間,從上到下狠抓高精密核心零部件的攻關和批量生產。那時國產“0”級絲杠副、“0”級蝸輪副、高精度基準金屬線紋尺、精密主軸部件等成了“香餑餑”,為加快實現精密機床國產化的戰略目標發揮了極其重要的作用。因為并行同步發展,就沒有出現“瓶頸”之類的問題??墒窃诤髞碛捎媱澖洕蛏鐣髁x市場經濟轉型中,不知不覺地把寶貴的歷史經驗淡忘了,不知從什么時候開始,“重主機,輕配套”的思想開始影響決策。若干年前海外媒體是這么評論的:“中國政府的產業政策是鼓勵發展整機產業,而對零部件進口關稅優惠”。中國工程院院士李培根曾提醒說:“長期以來,我們對功能部件關注不夠,在功能部件上無所作為很難使我們的機床產業上一個新臺階。購買國外的功能部件只能使我們的產品缺乏競爭力?!?/span>
    再從功能部件產業成長的市場環境分析,很久以來有一種說法:進口產品質量有保障,用國產的風險大。這是“重洋輕土”的依據。然而,這種一概而論、一成不變的外向思維卻淡化了“艱苦奮斗、自力更生”,“為國爭光、為民族爭氣”精神,這種采購心態使我們自己的高檔功能部件的開發與批量生產失去本土市場的拉動力!
    國務院2006年出臺《關于振興裝備制造業的若干意見》,當在解讀這一振奮人心的重要文件時,我們還聽到“是不是沒有國產功能部件數控機床就上不去了?”這樣的奇談怪論我們的民族自尊心跑到哪里去了?過去,在許多工程項目招標中,民族品牌的數控機床、功能部件排斥在“被指定”之外,使民族工業的產品失去公平競爭的市場環境。
    2006年滾動功能部件第一次用戶調查報告顯示:在使用進口滾動功能部件的用戶群中,有21%和15%的用戶反映“精度”和“質量”存在問題,還有7%的用戶反映“可靠性”不足??梢?,進口洋貨也并非一好百好,十全十美。這些年國人被“貼牌”洋貨、“境內洋貨”忽悠的事兒并不少見。那種認為“高精度只能靠進口”的論調是有很大的盲目性和片面性。
    在“十二五”期間,支持數控系統和功能部件的發展已上升到前所未有的高度,政策正在向配套傾斜,例如:提出在同等條件下優先采用國產功能部件的配套要求,支持風險共擔,鼓勵大膽采用國產高檔功能部件和“主輔共建應用示范工程”等一系列措施,都十分有助于主輔同步發展。因為過去長期主輔發展不同步,現在功能部件更需要跨越式發展。事實證明,只要國家重視、政策助力、企業爭氣,用戶熱情大膽支持,我們堅信我國高檔滾動功能部件必將得到健康快速發展。

后ECFA時期的幾點思考
    大陸的改革開放政策給海峽彼岸“出口外向型”的滾動功能部件產業(在臺灣地區被稱為“線性傳動零組件工業”)的發展提供了大好機遇。在海峽兩岸經濟合作框架協議ECFA出臺前10余年,上銀(HIWIN)、銀泰(PMI)、國際直線(ABBA)等早已通過各種渠道低關稅進入大陸市場,據有關人士估計,大陸主機企業采用臺灣地區的功能部件其份額高達50%左右。一直以來,大陸滾動功能部件產業總是面臨國外名牌產品與臺灣同行低價的雙重擠壓。ECFA實施后不但有利于臺灣鞏固已占有的市場份額,還有繼續擴大的趨勢。據了解,上銀、銀泰都計劃(或正在實施)在大陸建廠。面對“臺”風,業內人士有各種不同的想法?,F談幾點個人不成熟的想法供參考:
    (1)海峽兩岸在滾動功能部件這個產業的發展中差距較大,我們要冷靜地正視差距,思考原因,迅速縮小差距。臺灣地區的滾動功能部件產業起步于20世紀80年代,比大陸晚20年左右。但他們憑借較早吸納西方先進工業國家的科學技術與先進管理理念,在資金、政策、市場環境十分有利的情況下,抓住了機遇得到快速發展。以臺灣的龍頭企業上銀科技為例,該公司成立于1989年,起步之初,董事長卓永才先生還到大陸來考察取經,到北京機床研究所參觀考察,對JCS激光反饋螺紋磨削技術有很濃厚的興趣,意欲購買(未成)。該公司從做滾珠絲杠開始,產品逐漸擴展到單元集成、系統集成,在臺灣本土之外開設了7個分廠,3個研發中心,年銷售額超過大陸同行所有企業的總和,在科技投入與創新、新產品開發的速度、數量與水平、專業化生產的管理水平、人均產能等諸多方面,都把我們拋在后面。他們把NSK作為趕超的目標,自稱列居全球第三位。臺灣地區的這個產業大約有10多家企業,各有特色不雷同,產品多元化不單一,面向全球大市場求發展。不少企業珍惜人才,專注創新,視“人才是產業發展之基”,把科技創新作為推動企業快速發展的源動力。
    我們要理性地面對差距,冷靜地思考差距,找出原因,多找主觀原因和內因,迅速縮小差距,為雙方合作創造條件。
    (2)ECFA使兩岸的經貿從單向開放到雙向開放邁開了重要一步。市場經濟的核心就是競爭,海峽兩岸應在“競爭”與“合作”中博弈,把良性競爭推向“競合”的境地,只要本著求同存異、同舟共濟、優勢互補、互利互贏的精神,是有很多事情可以共同來做的。例如:前面談到大陸這個產業鏈的上游有不少優勢,是可以用于兩岸合作和平發展的。
    (3)要把“臺”風轉化為春風,把壓力轉化為促進大陸產業跨越式發展的動力。我們應當意識到:要有志氣,只有下決心迅速把中國的機床工業、中國的滾動功能部件產業做大做強,才能為增強國力做出貢獻,為兩岸和平發展,為這個小行業的合作打下基礎,并共同攜手在機械制造關鍵零部件領域實現“振興中華”的愿景。

向高端沖刺重在夯實基礎
    從全球來看,當前滾動功能部件產業的發展趨勢是:產品性能向高精度、高速度、高剛度、高壽命、高可靠性;產品結構向大型、重載、微型和超微型、智能化、復合化;制造技術向高效率、低耗、低碳、綠色制造這三個方向發展。我國滾動功能部件產業應按數控機床和重點領域的裝備配套要求同步發展,不必盲目追求脫離實際的高指標,在規?;a中提供質量穩定、性能可靠的中高檔產品。
    這些年筆者不斷跟蹤滾動功能部件產業的國內外發展趨勢,通過查閱海外該領域的科技文獻,筆者發現海外頂尖企業科技創新與時俱進,推出一代又一代的高端新產品,出爐快、水平高、亮點多。究其原因都是源于科技投入大,基礎扎實,而我們與海外最大的差距莫過于基礎薄弱,因此,夯實基礎是向高端沖刺的不二選擇和當務之急。
現在,高檔關鍵零部件已納入機械工業“十二五”的主攻方向之一。今年,高檔數控機床與基礎制造裝備科技重大專項在2012年的課題中列出“高檔數控機床滾動功能部件共性技術研究”項目,把基礎共性技術作為研究的重點,其中包括:滾動摩擦副的運動和力學機理;基于Hertz彈性接觸應力理論對產品動、靜剛度、預緊負荷動態特性的研究;滾動體流暢技術的研究;結構優化與潤滑密封,抑振降噪、冷卻控溫技術;新材料新熱加工工藝的研究;在規?;a中產品的精度保持性、運行的可靠性、安全性及評價體系的研究;產品測試技術及裝備試驗方法規范的研究等。
    我國機床行業在“全國精密機床會戰”年代很重視基礎理論和性能測試的研究,做了不少頗有成效的事?,F在回頭看,我們急需回爐補課,重打基礎。唯有通過大量而系統的對關鍵共性技術的研究和基礎性能實驗,才能找到自主創新的突破口,才能使研制的新產品建立在科學實驗的堅實基礎上,才能拿到開啟核心技術大門的金鑰匙,才能使規?;a的高檔滾動功能部件精度穩定、性能可靠,讓高端數控機床和大型成套裝備的用戶可以放心大膽的使用。
    我們十分高興地看到,國家比以往任何時候都更加重視高檔數控機床功能部件與主機同步發展,并加大了對共性基礎技術的投入,這必將突破“瓶頸”,邁入科學發展的快車道,我國滾動功能部件產業將在跨越式發展中做大做強!

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