工业机床是制造业中不可或缺的存在,有着“工业母机”之称。据市场相关数据测算,2022-2024年,我国的金属切削机床年均更新量约78.9万台,有着庞大的市场空间。但一直以来,我国的高端机床严重依赖进口,尤其是数控机床中的尖端产品——高端五轴联动数控机床,其能广泛用于航空航天的发动机叶轮、叶盘、叶片等复杂曲面零件加工领域,其核心技术长期被欧美日机床厂商封锁。
不过,随着我国制造业转型升级和航空航天领域国产自主化需求持续提高,在《中国制造2025》等一系列政策影响下,我国的五轴高端数控机床将迎来快速发展期。
这一市场环境对五轴机床赛道来说会是一个很好的机会。海外市场对五轴数控机床的需求很旺盛,过去这部分需求主要由欧洲和日本品牌来承接,但如今已转移到中国,这对我国五轴机床行业来说是一个非常好的促进因素。与此同时,西门子、库卡、博世等工业领域的玩家也在经历着洗牌,对研发实力、设备等需求越发强烈,对五轴机床产品的需求持续往高质量、高精度方向发展,这进一步刺激了五轴数控机床行业态势的上升。
五轴联动数控机床优势明显 未来行业发展前景较好
五轴联动数控机床指专门用于加工复杂曲面的机床,具有应用范围广、工作效率高、能提高加工精度、增加刀具使用寿命等优势。随着先进制造业快速发展,五轴联动数控机床作为国家工业化水平重要标志,获得广阔发展前景。
五轴联动数控机床应用领域广泛,包括军工、精密器械、航空航天、城市轨道交通、新能源汽车、医疗卫生等。航空航天领域为五轴联动数控机床最大需求端,需求占比达40.0%。五轴联动数控机床能够对航空发动机叶盘、叶片、叶轮以及大中小型飞机结构件进行切削加工,在航空航天领域中具有不可替代作用。
五轴联动数控机床行业技术壁垒极高,我国在该领域自主研发能力较弱,缺乏规模化生产能力,海外品牌占据我国市场主导地位。日本山崎马扎克YAMAZAKI MAZAK CORPORATION、德国德马吉森DMG Mori、德国格劳博GROB-WERKE、德国赫姆勒Hermle为全球知名五轴联动数控机床供应商,占据全球市场近60.0%的份额。以上企业均在我国设有五轴联动数控机床生产基地,位居行业垄断地位。
在激烈市场竞争中,我国本土五轴联动数控机床企业开始引进海外先进技术及设备。目前,沈阳机床、大连科德数控、上海日进机床等数控机床龙头企业,已逐渐掌握高端通用五轴联动数控机床技术,带动我国市场国产化率进一步提升。近年来五轴联动数控加工中心在各领域得到了越来越广泛的应用。在实际应用中,当遇到异形复杂零件高效、高质量加工难题时,五轴联动技术无疑是最有效的解决手段。但五轴的高价格还是让它的普及之路变得迟缓,高效率、高质量的加工对应的是高投入。
五轴设备价格为什么这么高
一、机械部件价格高
1.在国内很难买到100万以下的双摆铣头,常用的300万到400万。以双摆铣头这个核心部件为例,因为其加工难度大,要求精度高,更因为体积小其内部机械组件相对细小,要保证像三轴机主轴箱那样的高刚性很难。所以双摆铣头做得很大、很重,一般只在大型龙门结构的五轴机才用这种五轴核心部件,比如各下面的大铣头就重达几吨。
2.在国内很难买到10万以下的双转台,常用的在15万到50万甚至更高。双转台(摇篮、悬臂):最难的是A摆(或者B摆),因为整个C轴转台固定在A(或B)轴上,A(B)摆电机在摆角时、加V芯:UG202020领免费数控课程即使是空载(不装夹工件),要克服整个C轴组件的重量,其负载都很大,如果再加上夹具及工件,负载成倍增加,所以双转台的精度和寿命出问题的一般都在A(B)摆,C摆相对少得多。这也是双转台五轴机很少加工钢件的本质原因【DMG直径800的转台,A摆扭矩高达5000NM,也只能加工一吨左右的工件(含夹具)】,而这种大力矩电机的价格不是一般人承受的。但即便如此,五轴机中双转台形式仍是最多的,因为这类五轴机相对制造难度较低(跟有摆角铣头的机型比)。
3.一摆一转:单摆铣头30万-60万甚至更高。这个机型的价格高,原因也是它也有摆角铣头,虽然只有一个旋转轴,造价还是很高,而且外国人不喜欢用单纯的单摆铣头,一般做成45度B摆,编程难度更高。4、除了核心部件,相对于三轴机,五轴机的床身铸件要加工的地方多,难度也大,水电油气等附件多,成本也高。
二、数控系统价格高
日本三菱、法那科基本不卖五轴系统给国内,如果需要得经过很烦琐的审批,并限制用途。德国的海德汉,西门子、力仕乐、PA等相对宽容价格在20万以上。国产的带RTCP真五轴一套下来也要10万左右,稳定性还有待考验,而且国产五轴CNC系统厂家只有十来家。(这里参考价格以850三轴机类似大小的五轴,含系统及驱动和电机。)
三、使用调试成本高
ABC三种圆周运动的精度检测设备价格很高,三轴的激光干涉仪才10-20万,而五轴的检测目前只有英国雷尼绍能提供,一套需要60万-80万(含球杆仪)。
五轴设备的国内现状怎样?
1、五轴机及其核心部件的生产厂家很少
跟传统的三轴机床比,五轴机的制造厂少的可怜。从上海北京之类的大型机械展就可以看出这一点。从目前笔者手中一份不是很齐全的厂商名录看,全国数量不到三位数。而仅仅在松岗长安两个镇,做三轴机的厂家数量不止这个数(100家以上)。能提供五轴机的三大核心部件(5轴CNC控制系统,旋转工作台,摆角铣头)的厂家,更是凤毛麟角,主要以台湾、日本、欧美企业居多。
2、五轴机编程、操机等相关从业人员少
上网搜一下五轴编程培训,相关机构不超过20家。(当然实际数量肯定不止)。发一份招工信息,要会五轴编程(UG或POWERMILL之类)且能独立做事的,应聘者极少,如果再加一点条件,比如:能根据不同的机型定制后处理,会车铣复合(或铣车复合),再懂一点PLC之类的就几乎没有了。
3、五轴机的应用面现阶段太窄
现在的五轴机,民企中的五轴机都在做一些外企业订单(高档消费电子,高档生活器具,高端模具),而且加工对象材料主要以铝合金为主,钢件为辅。
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