工業機床是制造業中不可或缺的存在,有著“工業母機”之稱。據市場相關數據測算,2022-2024年,我國的金屬切削機床年均更新量約78.9萬臺,有著龐大的市場空間。但一直以來,我國的高端機床嚴重依賴進口,尤其是數控機床中的尖端產品——高端五軸聯動數控機床,其能廣泛用于航空航天的發動機葉輪、葉盤、葉片等復雜曲面零件加工領域,其核心技術長期被歐美日機床廠商封鎖。
不過,隨著我國制造業轉型升級和航空航天領域國產自主化需求持續提高,在《中國制造2025》等一系列政策影響下,我國的五軸高端數控機床將迎來快速發展期。
這一市場環境對五軸機床賽道來說會是一個很好的機會。海外市場對五軸數控機床的需求很旺盛,過去這部分需求主要由歐洲和日本品牌來承接,但如今已轉移到中國,這對我國五軸機床行業來說是一個非常好的促進因素。與此同時,西門子、庫卡、博世等工業領域的玩家也在經歷著洗牌,對研發實力、設備等需求越發強烈,對五軸機床產品的需求持續往高質量、高精度方向發展,這進一步刺激了五軸數控機床行業態勢的上升。
五軸聯動數控機床優勢明顯 未來行業發展前景較好
五軸聯動數控機床指專門用于加工復雜曲面的機床,具有應用范圍廣、工作效率高、能提高加工精度、增加刀具使用壽命等優勢。隨著先進制造業快速發展,五軸聯動數控機床作為國家工業化水平重要標志,獲得廣闊發展前景。
五軸聯動數控機床應用領域廣泛,包括軍工、精密器械、航空航天、城市軌道交通、新能源汽車、醫療衛生等。航空航天領域為五軸聯動數控機床最大需求端,需求占比達40.0%。五軸聯動數控機床能夠對航空發動機葉盤、葉片、葉輪以及大中小型飛機結構件進行切削加工,在航空航天領域中具有不可替代作用。
五軸聯動數控機床行業技術壁壘極高,我國在該領域自主研發能力較弱,缺乏規模化生產能力,海外品牌占據我國市場主導地位。日本山崎馬扎克YAMAZAKI MAZAK CORPORATION、德國德馬吉森DMG Mori、德國格勞博GROB-WERKE、德國赫姆勒Hermle為全球知名五軸聯動數控機床供應商,占據全球市場近60.0%的份額。以上企業均在我國設有五軸聯動數控機床生產基地,位居行業壟斷地位。
在激烈市場競爭中,我國本土五軸聯動數控機床企業開始引進海外先進技術及設備。目前,沈陽機床、大連科德數控、上海日進機床等數控機床龍頭企業,已逐漸掌握高端通用五軸聯動數控機床技術,帶動我國市場國產化率進一步提升。近年來五軸聯動數控加工中心在各領域得到了越來越廣泛的應用。在實際應用中,當遇到異形復雜零件高效、高質量加工難題時,五軸聯動技術無疑是最有效的解決手段。但五軸的高價格還是讓它的普及之路變得遲緩,高效率、高質量的加工對應的是高投入。
五軸設備價格為什么這么高
一、機械部件價格高
1.在國內很難買到100萬以下的雙擺銑頭,常用的300萬到400萬。以雙擺銑頭這個核心部件為例,因為其加工難度大,要求精度高,更因為體積小其內部機械組件相對細小,要保證像三軸機主軸箱那樣的高剛性很難。所以雙擺銑頭做得很大、很重,一般只在大型龍門結構的五軸機才用這種五軸核心部件,比如各下面的大銑頭就重達幾噸。
2.在國內很難買到10萬以下的雙轉臺,常用的在15萬到50萬甚至更高。雙轉臺(搖籃、懸臂):最難的是A擺(或者B擺),因為整個C軸轉臺固定在A(或B)軸上,A(B)擺電機在擺角時、加V芯:UG202020領免費數控課程即使是空載(不裝夾工件),要克服整個C軸組件的重量,其負載都很大,如果再加上夾具及工件,負載成倍增加,所以雙轉臺的精度和壽命出問題的一般都在A(B)擺,C擺相對少得多。這也是雙轉臺五軸機很少加工鋼件的本質原因【DMG直徑800的轉臺,A擺扭矩高達5000NM,也只能加工一噸左右的工件(含夾具)】,而這種大力矩電機的價格不是一般人承受的。但即便如此,五軸機中雙轉臺形式仍是最多的,因為這類五軸機相對制造難度較低(跟有擺角銑頭的機型比)。
3.一擺一轉:單擺銑頭30萬-60萬甚至更高。這個機型的價格高,原因也是它也有擺角銑頭,雖然只有一個旋轉軸,造價還是很高,而且外國人不喜歡用單純的單擺銑頭,一般做成45度B擺,編程難度更高。4、除了核心部件,相對于三軸機,五軸機的床身鑄件要加工的地方多,難度也大,水電油氣等附件多,成本也高。
二、數控系統價格高
日本三菱、法那科基本不賣五軸系統給國內,如果需要得經過很煩瑣的審批,并限制用途。德國的海德漢,西門子、力仕樂、PA等相對寬容價格在20萬以上。國產的帶RTCP真五軸一套下來也要10萬左右,穩定性還有待考驗,而且國產五軸CNC系統廠家只有十來家。(這里參考價格以850三軸機類似大小的五軸,含系統及驅動和電機。)
三、使用調試成本高
ABC三種圓周運動的精度檢測設備價格很高,三軸的激光干涉儀才10-20萬,而五軸的檢測目前只有英國雷尼紹能提供,一套需要60萬-80萬(含球桿儀)。
五軸設備的國內現狀怎樣?
1、五軸機及其核心部件的生產廠家很少
跟傳統的三軸機床比,五軸機的制造廠少的可憐。從上海北京之類的大型機械展就可以看出這一點。從目前筆者手中一份不是很齊全的廠商名錄看,全國數量不到三位數。而僅僅在松崗長安兩個鎮,做三軸機的廠家數量不止這個數(100家以上)。能提供五軸機的三大核心部件(5軸CNC控制系統,旋轉工作臺,擺角銑頭)的廠家,更是鳳毛麟角,主要以臺灣、日本、歐美企業居多。
2、五軸機編程、操機等相關從業人員少
上網搜一下五軸編程培訓,相關機構不超過20家。(當然實際數量肯定不止)。發一份招工信息,要會五軸編程(UG或POWERMILL之類)且能獨立做事的,應聘者極少,如果再加一點條件,比如:能根據不同的機型定制后處理,會車銑復合(或銑車復合),再懂一點PLC之類的就幾乎沒有了。
3、五軸機的應用面現階段太窄
現在的五軸機,民企中的五軸機都在做一些外企業訂單(高檔消費電子,高檔生活器具,高端模具),而且加工對象材料主要以鋁合金為主,鋼件為輔。
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