1 引言
過(guò)去幾年，我國(guó)機(jī)床行業(yè)處于一個(gè)高速增長(zhǎng)的時(shí)期，到2007年止，機(jī)床工具行業(yè)保持了連續(xù)8年的快速增長(zhǎng)，各項(xiàng)主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)以國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）增速的2-3倍速度增長(zhǎng)，行業(yè)規(guī)模和整體實(shí)力在壯大，企業(yè)產(chǎn)能在增加。進(jìn)入2008年，尤其是下半年開(kāi)始，受到金融危機(jī)的沖擊和影響，機(jī)床行業(yè)增長(zhǎng)速度明顯回落，特別是普通型機(jī)床（非數(shù)控類）需求下滑較快，銷售及回款出現(xiàn)了持續(xù)下滑的態(tài)勢(shì)，企業(yè)庫(kù)存增加較為明顯。
為了應(yīng)對(duì)全球金融危機(jī)，國(guó)家采取了多種政策來(lái)擴(kuò)大內(nèi)需、保持經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)。其中包括加快鐵路、公路和機(jī)場(chǎng)等重大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，這對(duì)機(jī)床行業(yè)來(lái)說(shuō)，無(wú)疑是一個(gè)長(zhǎng)期性的利好，但要想在短期內(nèi)產(chǎn)生明顯作用是不現(xiàn)實(shí)的。
在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，在復(fù)雜的市場(chǎng)環(huán)境下，機(jī)床廠商如何突圍？自動(dòng)化產(chǎn)品廠商如何尋找新的藍(lán)海？
本次研究通過(guò)大量的深度訪談和問(wèn)卷調(diào)查，獲取了大量真實(shí)有效的一手?jǐn)?shù)據(jù)，從而全面、準(zhǔn)確、深入解讀中國(guó)機(jī)床及其子行業(yè)中應(yīng)用的自動(dòng)化產(chǎn)品的市場(chǎng)規(guī)模、市場(chǎng)份額、應(yīng)用特點(diǎn)、發(fā)展趨勢(shì)等，尤其是對(duì)機(jī)床中應(yīng)用的數(shù)控系統(tǒng)的情況進(jìn)行了細(xì)致深入的分析。本報(bào)告結(jié)合當(dāng)前經(jīng)濟(jì)情況，展望機(jī)床行業(yè)未來(lái)的發(fā)展，據(jù)此提出自動(dòng)化產(chǎn)品的發(fā)展機(jī)會(huì)，以期為關(guān)注機(jī)床行業(yè)及其中自動(dòng)化產(chǎn)品應(yīng)用情況的相關(guān)企業(yè)和人員提供參考。
2 項(xiàng)目背景
過(guò)去幾年，我國(guó)機(jī)床行業(yè)處于一個(gè)高速增長(zhǎng)的時(shí)期，到2007年止，機(jī)床工具行業(yè)保持了連續(xù)8年的快速增長(zhǎng)，各項(xiàng)主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)以國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值（GDP）增速的2-3倍速度增長(zhǎng)，行業(yè)規(guī)模和整體實(shí)力在壯大，企業(yè)產(chǎn)能在增加。
根據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局的數(shù)據(jù)，2007年，機(jī)床工具工業(yè)總產(chǎn)值2747.7億元，同比增長(zhǎng)35.5％；完成固定資產(chǎn)投資額539.1億元，同比增長(zhǎng)43.8％。進(jìn)入2008年，尤其是下半年開(kāi)始，受到金融危機(jī)的沖擊和影響，機(jī)床行業(yè)增長(zhǎng)速度明顯回落，特別是普通型機(jī)床（非數(shù)控類）需求下滑較快，銷售及回款出現(xiàn)了持續(xù)下滑的態(tài)勢(shì)。企業(yè)庫(kù)存增加較為明顯，企業(yè)的財(cái)務(wù)費(fèi)用支出加大。國(guó)內(nèi)目前靠出口及固定資產(chǎn)投資拉動(dòng)單一的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式已經(jīng)無(wú)法保證經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。
為了應(yīng)對(duì)全球金融危機(jī)，國(guó)家采取了多種政策來(lái)擴(kuò)大內(nèi)需、保持經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)。其中包括加快鐵路、公路和機(jī)場(chǎng)等重大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。這對(duì)機(jī)床行業(yè)來(lái)說(shuō)，無(wú)疑是一個(gè)長(zhǎng)期性的利好，但要想在短期內(nèi)產(chǎn)生明顯作用是不現(xiàn)實(shí)的。
根據(jù)中國(guó)自動(dòng)化網(wǎng)的調(diào)查，目前用戶對(duì)整個(gè)市場(chǎng)前景持有一種觀望態(tài)度，對(duì)購(gòu)買行為保持著謹(jǐn)慎的心理，雖然普遍對(duì)機(jī)床行業(yè)未來(lái)走勢(shì)保持樂(lè)觀，但預(yù)計(jì)市場(chǎng)形勢(shì)真正回暖到07年上半年的水平還需等待2~3年的時(shí)間。
3 變頻器在機(jī)床行業(yè)中的應(yīng)用
由于機(jī)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(jī)床執(zhí)行部件具有不同的運(yùn)動(dòng)速度，因此機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)應(yīng)能進(jìn)行調(diào)速，機(jī)床用戶對(duì)變頻器產(chǎn)品的調(diào)速作用更為關(guān)注。
主軸是車床構(gòu)成中一個(gè)重要的部分，對(duì)于提高加工效率，擴(kuò)大加工材料范圍，提升加工質(zhì)量都有著很重要的作用，變頻器主要應(yīng)用于主軸調(diào)速系統(tǒng)。目前對(duì)客戶來(lái)說(shuō)變頻器的性價(jià)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(jī)床行業(yè)必須有兩個(gè)重要考慮：一是選用無(wú)速度傳感器矢量控制的產(chǎn)品，二是要設(shè)計(jì)在超速運(yùn)轉(zhuǎn)以提高低速轉(zhuǎn)矩。
3.1變頻器在機(jī)床應(yīng)用的優(yōu)點(diǎn)
目前由于變頻器的高性價(jià)比，所以變頻器在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床和普通機(jī)床的數(shù)控化改造中使用非常普遍。其主要優(yōu)點(diǎn)在于：
首先，簡(jiǎn)化控制線路。變頻器的使用極為方便、可通過(guò)其外圍的少數(shù)幾個(gè)端子進(jìn)行全范圍的控制。變頻器內(nèi)部有完善的保護(hù)措施，勿需在其外圍線路中設(shè)計(jì)各種保護(hù)電路。由于變頻器的正反向運(yùn)行是通過(guò)控制端子來(lái)改變逆變器的輸出相位來(lái)實(shí)現(xiàn)。因此，可以比原直流調(diào)速系統(tǒng)少兩個(gè)大型直流接觸器。采用具有無(wú)速度傳感器的矢量控制變頻器后，還可以去掉用作傳速反饋的速度傳感器，使控制線路大為簡(jiǎn)化；
可以采用標(biāo)準(zhǔn)異步電機(jī)。采用籠型異步電機(jī)可以發(fā)揮它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、堅(jiān)固耐用、運(yùn)行可靠、維修方便、價(jià)格低廉的優(yōu)勢(shì)，避免直流電機(jī)定期更換、維護(hù)電刷和換向器的問(wèn)題。
調(diào)試方便。變頻器的各種運(yùn)行參數(shù)調(diào)試通過(guò)智能化鍵盤和顯示器來(lái)完成，設(shè)置方便、更改靈活、調(diào)試時(shí)間短。傳統(tǒng)的直流調(diào)速系統(tǒng)調(diào)試涉及到觸發(fā)脈沖相位調(diào)整，轉(zhuǎn)速負(fù)反饋調(diào)試等多項(xiàng)參數(shù)的綜合統(tǒng)調(diào)，調(diào)試難度大、時(shí)間長(zhǎng)，且不易達(dá)到最優(yōu)控制。
此外，用變頻器來(lái)改變切削速度，選定經(jīng)濟(jì)效益最佳切削速度。速度選擇好之后，用改變皮帶輪直徑和（或）更換電機(jī)的方法來(lái)改變切削速度，既經(jīng)濟(jì)又方便，是機(jī)械加工行業(yè)提高加工質(zhì)量、降低加工成本的一種行之有效的方法。
變頻器能減少變速傳動(dòng)齒輪的對(duì)數(shù)，降低噪音，提高主軸精度，有較強(qiáng)的適應(yīng)各類產(chǎn)品及各種不同材質(zhì)加工時(shí)所需主軸速度配給的特性。可方便實(shí)現(xiàn)數(shù)控，且其成本大大低于同類由直流調(diào)速組成的數(shù)控系統(tǒng)。
經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床大多數(shù)是不能自動(dòng)變速的，需要變速時(shí)，只能把機(jī)床停止，然后手動(dòng)變速。而全功能數(shù)控車床的主傳動(dòng)系統(tǒng)大多采用無(wú)級(jí)變速。目前，無(wú)級(jí)變速系統(tǒng)主要有變頻主軸系統(tǒng)和伺服主軸系統(tǒng)兩種，一般采用直流或交流主軸電機(jī)。通過(guò)帶傳動(dòng)帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，或通過(guò)帶傳動(dòng)和主軸箱內(nèi)的減速齒輪（以獲得更大的轉(zhuǎn)矩）帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)。由于主軸電機(jī)調(diào)速范圍廣，又可無(wú)級(jí)調(diào)速，使得主軸箱的結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化。目前對(duì)客戶來(lái)說(shuō)由于變頻器的高性價(jià)比，在車床上使用非常普遍。
3.2變頻器在機(jī)床行業(yè)中的總體市場(chǎng)情況
根據(jù)自動(dòng)化網(wǎng)的調(diào)查，2008年機(jī)床行業(yè)變頻器的市場(chǎng)總額約為5億元左右。
車床中變頻器的應(yīng)用規(guī)模最多，安川、臺(tái)達(dá)、富士、三菱等都有較大的市場(chǎng)份額，國(guó)產(chǎn)品牌在機(jī)床中應(yīng)用也較多，如匯川在車床中表現(xiàn)都不俗。而磨床、鍛壓行業(yè)中對(duì)變頻器產(chǎn)品的性能要求較高，國(guó)外品牌較多，三菱、富士、西門子、臺(tái)達(dá)等處于優(yōu)勢(shì)，并且一臺(tái)機(jī)床需用的變頻器數(shù)量也較多，高的可達(dá)4-5臺(tái)。
由于三菱變頻器接近伺服的功能，其在機(jī)床中的應(yīng)用也較大；臺(tái)達(dá)由于其功能接近三菱，但價(jià)錢便宜許多，性價(jià)比較高，并且售后服務(wù)完善，近年來(lái)市場(chǎng)份額增加較大。
4 機(jī)床中自動(dòng)化產(chǎn)品發(fā)展市場(chǎng)趨勢(shì)
根據(jù)中國(guó)自動(dòng)化網(wǎng)的調(diào)查顯示，在回答金融危機(jī)對(duì)企業(yè)造成的影響問(wèn)題中，基本上是普通機(jī)床企業(yè)受到的影響比較大，而主攻中高端產(chǎn)品的企業(yè)受到的影響相對(duì)來(lái)說(shuō)比較小，這就說(shuō)明提高數(shù)控化率，提高機(jī)床的檔次，特別是加工精度高或者是超高精度的產(chǎn)品，是解決企業(yè)生存發(fā)展的重要途徑之一。企業(yè)提高數(shù)控化產(chǎn)品的比例的任務(wù)已經(jīng)迫在眉睫。
目前國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的機(jī)床主要是低端產(chǎn)品，加工精度比國(guó)外水平存在差距，控制水平很低，CNC、PLC、伺服、HMI等的使用率不高。但是隨著市場(chǎng)需求的影響，越來(lái)越多的廠家加大了開(kāi)發(fā)和技術(shù)引進(jìn)的力度，而且很多國(guó)外品牌開(kāi)始到中國(guó)建立生產(chǎn)廠或者擴(kuò)大在華的生產(chǎn)能力。
對(duì)比國(guó)內(nèi)和國(guó)外的自動(dòng)化產(chǎn)品，企業(yè)認(rèn)為國(guó)內(nèi)數(shù)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性不夠是國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品最大的弊病，國(guó)外的數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)很完善，目前國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品和國(guó)外的技術(shù)仍有很大的差距。除去價(jià)格因素，國(guó)外的產(chǎn)品僅僅在供貨周期上需時(shí)較長(zhǎng)，其他基本沒(méi)什么缺陷。國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)在未來(lái)發(fā)展上依然任重而道遠(yuǎn)。
中國(guó)的機(jī)床最終用戶主要集中在交通工具制造行業(yè)，包括汽車和造船，專業(yè)設(shè)備制造業(yè)如紡機(jī)廠和冶金設(shè)備制造廠和模具行業(yè)。航天航空、汽車和模具工業(yè)是近期國(guó)內(nèi)機(jī)床市場(chǎng)需求的主體。航天航空工業(yè)對(duì)機(jī)床的需求，主要是高精度、較大規(guī)格的數(shù)控鏜銑床。汽車工業(yè)近期大規(guī)模建設(shè)項(xiàng)目不多，主要是技術(shù)改造。目前主要是將生產(chǎn)中普遍應(yīng)用的專用機(jī)床生產(chǎn)線改造為具有較高柔性的，以高速加工中心為主的柔性生產(chǎn)線，以此來(lái)提高生產(chǎn)過(guò)程的柔性，適應(yīng)產(chǎn)品換型快的要求。
高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備重大科技專項(xiàng)的實(shí)施，將為中國(guó)機(jī)床工業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
