林雪萍 | 中国机床走到哪里了 CIMT机床展回顾

林雪萍|林雪萍|Lin Xueping|Lin Xueping|

2023-04-19 15:17:27 848

亚微米时代

中国机床的高精度主张正在主战场上亮出牌。很多企业亮出了精度为微米（1μ）的机床，甚至提出了亚微米加工。

北京精雕机床在高端模具加工已经有了很大进展。它所提倡的“0.1微米的进给，1微米的精度”代表了中国机床行业的一个高度。输入命令很简单，但是当伺服电机启动了1微米驱动力的时候，不代表刀具真的能够切下1微米。这需要非常精细的驱动力，这就是0.1微米的进给所给人的震撼。

来自上海阿帕奇的机床其实也是机床新兵，但却胃口不小。脱胎于全球三大直线电机的上海阿帕奇，几年前进入五轴加工中心，一开始就直接挑战微米加工。直线电机甩开了传统的导轨和丝杠，使得机械传动转向电气驱动，这让机床更容易保持很好的稳定性。阿帕奇相信，中国五轴机床的最大机会就在于直驱电机。它无需丝杠导轨，无需传动磨损，就可以形成非常稳定的加工精度。五轴直驱在发展了30年之后，终于快要成为数控机床的主流技术。而为了稳固这种地位，阿帕奇非常重视员工的知识传承。它跟外部的大学合作，设立了阿帕斯学院，每个员工要修一定学分才能顺利过关。

位于昆山的华辰精密，打出了“中国亚μ磨削技术的开创者”的旗号。它的磨削产品在航空航天、工程机械等领域，已经得到了广泛应用。而对于制造，也采用了柔性自动化解决方案，并且采用了15吨托盘的大吨位交付系统。

浙江海德曼，也在宣称是微米级，它也积极向自制零部件进军。包括直驱电主轴、伺服液压刀塔等。与此同时，也将国际标准从严处理。精度标准是在ISO的基础之上，继续压缩50-80%作为企业标准。对于一个优秀企业而言，国际标准只是一个及格线，还远远不够用。

江苏博谷智能的创始人居然是90后，也生猛挺进车床领域。博谷的超精密卧式硬车床，也是1个微米的精度。这都是国外禁运产品。而年轻人则无所畏惧，挺胸进入“以车代铣”、超精密可以达到0.2μ的亚微米，真是后生可畏。

到处都是微米级加工的挑战。这是一个精度时代的好开头。

柔性岛，最小单元、最柔产线

马扎克的现场，提供了观摩全球机床巨头设计理念的最好机会，它的柔性制造岛是一个关键亮点。这种制造是介于标准机床和大规模流水线之间的一种形式，集成了料仓、刀库、装卸台等。国际上这方面做的比较好的是芬兰的法斯顿Fastems，现场没有看到。而在国内这方面对标最好的是宁波伟立机器人公司，这家企业同样采用了柔性制造的理念。

简单说，柔性制造岛其实不是一种装备，而是一种理念。在这里，每个零部件都进行了最大的优化，例如托盘的标准化是一个亮点。这个不起眼的托盘，实际上对于柔性岛起到巨大的支撑作用。只有将机器人、桁架、托盘标准化和软件都集成在一起，才构成了一个产线自动化的硬实力。这些精妙的机床，如果自动化产线做不好，会被 “慢性子机器队友”拖死累死。一台机床的等待时间，往往是首件准备时间长。而首件准备时间50%由刀具造成，30%由夹具造成。因此，减少首件切换时间，减少工序等待意义重大。既要做好单机效率，也要做好 “无时间差的机器联动”，才能迎来柔性自动化的春天。

而新的需求，正在涌来。当特斯拉的一体化压铸，正在普及的时候，也会带来一站式工位岛的新机会。要实现零库存，柔性岛是很重要的一种方式。在欧洲，意大利企业如何抵消昂贵的劳动力，那就是要通过这种柔性产线，即使在下班之后，机器依然在自行工作：柔性岛的料件自动供给是关键的一点。

数字化工艺，洞察机床黑洞

正向设计的理念正在普及。质量是造出来的，这种落后的理念依然在机床界有市场。应该说，质量是设计出来的。这本来是汽车行业的共识。这并非高端理念，也绝非汽车行业专属。但是到了机床行业，似乎反而成为一种降维打击。任何一种产业，最怕的就是低端的工业化思维。

机床设计也有国家的风格。德国的风格是正向设计，这需要坚实的基础知识和理论体系做支撑。而日本的风格是持续改善和快速反复迭代，这需要严谨认真的工作习惯和精益求精的职业精神。二者现在基本也是殊途同归。

与此同时是，所有环节都要建立测量手段。一切以数据为导向而形成闭环。日本一向以工艺传承为传统。这是一个很好的做法，但中国在延续继承的同时，也要加大数据驱动的力量，从而可以缩短部分差距。

现场看到一家深圳吉兰丁的机床数字化工艺，深以为然。它将机床的静态、动态特性和热应力特性，全部做出了数据库，并且实时监控起来，甚至做到反向的自适应控制。吉兰丁强调了两点：一个是正向设计，要让设计师心中有数；第二点是机床的实时智能控制，这是一个“双环最优”的概念：A环是采用正向设计，知识重用；而B环则是实时优化，智能监控。它的“天机算”系统就是充分利用机床的各种数据，形成一种心电图式的毫秒级诊断。它从子弹时间的角度，监控了刀具的每一刻变化。这给了人们理解机床加工过程中那些数据隐藏的奥秘。天机算，可以看做是“天机可泄露，两算知天命”。天机就是机器的数据黑洞，难以洞察的秘密都发生在其中，而“正向设计和实时优化“则是它的“两算”核心技术。这种“实时深度工艺库”，对中国机床会有一个很大的提升，单纯靠老师傅的口传经验和积累是很难追赶日本机床的。

美国的机床

美国哈挺机床，目前依然占据全球机床第10名的位置。这是唯一一家进入Top10的企业，门槛是70亿元人民币。可惜，目前国内还没有一家能够进入其中。深圳创世纪的年收入近60亿元，应该已经开始逼近山门了。哈斯其实在五年前，已经被一家私人基金公司收入囊中。它表现出积极的品牌矩阵策略，目前旗下已经有十个品牌。作为最早的经典车床，哈挺现在已经进入了磨床领域，排名仅次于德国的联合磨削集团。

哈挺各个品牌各有特点，有的强调工艺，有的强化车床与协作机器人合作。旗下的克林贝格采用模块化的方式，通过共用平台来满足用户多样化的需求。

格里森正在变软，它已经将收购的齿轮软件，很好地整合到机床内部。通过高级波纹度分析的软件服务，已经可以对工序实现100％齿轮检测。最重要的是，可以提供反馈修正的闭环系统。这是一个机床拥有软件的好处，北京精雕的软件，也在发挥类似的巨大作用。

美国帕莱克PARLEC作为一个对刀仪公司，已经将旗下的测量仪分拆出来。并且，围绕刀具管理、磨损和测量，建立了一个小的工业互联网刀，围绕刀具建立一个独立王国，并且与机器与上层IT系统交互。围绕机器性能和效率，建立专属任务的工业互联网岛，恐怕这才是工业互联网的最好出路。大而化之的工业互联网平台，越来越变成一个可疑的问号。

温岭机床的进步

这次看到了温岭机床的进步，令人感受到了民营经济的活力。温岭位于浙江台州地区，这个地方没有国家投资一分钱的机床光地，最后居然形成了一个朝气蓬勃的机床产业集群，真是令人赞叹。在贫瘠的工业土壤上，如何生产出高精度的工业母机？

原因有两点，一个是这些企业主都对机床本体非常精通，很多企业家就是修机床出身；第二就是这里的“以用养研”的供应链创新。温岭是中国的汽配模具、泵与电机之乡。在泵与电机领域，温岭的产值达到700亿。全国有6家上市公司，5家在温岭。这些巨大的需求催生了那些二手机床交易商的雄心。他们决定自行制造机床，而这些机床也有大部分都被本地消化。机器的可靠性是用户优化出来的结果。当生产厂家和用户紧紧在一起的时候，机床使用缺陷被快速反映到制造商那里，新的改善迭代马上就可以完成。这也正是昔日日本机床崛起的奥妙之一。

北平磨床就是其中的佼佼者。最令人惊讶的是，北平磨床具有高度的国际视野，这里有很多来自德国、瑞士和台湾地区的专家。那些跨国公司的职业经理人，在这里重新规划了国际化的格局和工程体系。这使得北平磨床最近几年取得了巨大的进展。北平机床的磨床平均单台机床价值50万元左右，最高的单台达到250万元。

对比一个数据，中国2022年出口机床2000万台，销售不到100亿美元。每台机床只有500美元。而进口机床的均价为10万美元，相差200倍。

而东部数控则采用成本驱动战略，以数量的优势，建立了完善的质量体系。这家从卖阀门出身的厂家，深深了解用户的需求所在，它的车铣复合机床也建立了良好的优势。这些充满活力的企业，很容易在通用的车床市场上，毫不留情地从一些地方国企如沈阳机床手里，夺走市场。它的市场渠道很灵活，在全国建立了70个直营店。这就类似美国主打低成本的美国哈斯自动化机床公司，它开创了直销机床店HFO模式，跟用户保持紧密的接触。这也是在美国机床大败退的年代，仍然能够活下来的重要原因。

这种进化是同步的，它也直接带动了上游的供应链。如温岭美戈利研发的刀具，也攻破了“钢轨铣磨车用长寿命铣刀”长期依赖进口的技术难点。

温岭机床模式就是：无中生有，用中生精。让人会觉得民营企业会是机床生力军的主力兵团之一。

大当家的感受

通用技术看上去正在成为中国机床界的扛鼎之军。它应该有着国内企业最大的展馆面积，1700多平的展台展出了旗下八家企业的17台机床。

应该说这些展出品的确都是精品。例如中捷的五面体加工的龙门镗床，可以对机床床体进行一次性加工，而改变以前几台机床分头加工的局面。

齐二机推出的自动化铺丝机，则很好地解决了机翼复合材料的加工工艺。在美国，尽管机床品牌所剩不多，但依然剩下了类似Electroimpact这种自动碳纤维铺丝机，为军机和民机服务。人们正在翘首以盼等待C919，进入批量化生产的局面。产能一旦拉升，这类设备将会有巨大的空间。

昆明机床展出了精密镗床，向昔日的镗床老大瑞士迪西对标。这本来就是昔日的局面，这种高精度机床都是放在恒温室使用，里面有两种机床，一个是昆机，一个是迪西。但后来昆机的经营重点开始发散，迪西也被日本森精机买走了。

现场还展出了沈阳机床厂研制的面向动力电池铜铝电极的摩擦焊和加工电动车的差速器球笼的倒立车机床。这些昔日留下的资产，正在新能源汽车赛道里闪闪发光。

还能看到天津津机的高精度立式复合磨床和大连机床的卧式加工中心。这些昔日的十八罗汉们，正聚集在通用技术机床集团的旗下。

如果真的能够各司其职，各有所长，应该是一个好的布局。然而这些市场的量都未必很大。是否能够坚持走高端路线，还需要时间来观望耐心。

自制零部件成为时尚

作为仅次于数控系统的第二大重要零部件，转台也代表了精密机械与控制的技术。豪迈自行制造转台，开始取消台湾地区的产品。

零部件的突破，开始变得遍地开花。很多企业都开始自行制造零部件。大连科德什么都自己做，从数控系统、转台、电主轴，到液压系统还有床身。

精雕则强化了它在数控系统、CAM软件的一体化优势。而它的电主轴年出货量也达到了1万只。有意思的是，对于这些床身、立柱、横梁等零部件，也是采用自家的机床进行加工，彻头彻尾地自己造自己的感觉。通过数控系统、CAM和测量的一体化集成，使得加工中心具有了更加精细的管理。这是极致机器的代表作。

很难说清楚，这种自给自足的方式，完全不顾分工的产业形态，是一种进步还是退步。但这些企业似乎非常热衷于这种自我掌控精度的方式。存在即合理，在当下，企业之间的竞争依然依靠资深力量的竞争，公共品的供应链似乎还没有完全成熟起来。

五轴机床的春天

五轴机床的春天正在来临。随着国产机床厂家的涌现，价格正在下降。到处都是五轴机床。既有老兵，也有很多新面孔。例如东莞埃弗米、中山铁冀的小五轴机床、江苏博阳等。

瞄准高端发动机和叶片加工，已经是老面孔的大连科德进展比较深。他对于叶轮顶端曲线的加工有独到之处，在航空航天的机加工领域占据一席之地。

令人惊讶的新面孔来自山东的豪迈。这家企业最早做轮胎模具，占领全球高端模具40%以上。作为世界轮胎三强米其林、普利司通和固特异的稳定供应商，它具有很强的机器制造能力。很早以来，它的机器自制率就超过60%。这是一种典型的隐形冠军的做法，它往往采用深度制造的做法，自行制造机器来保证自己工艺的稳定性。在大量采购德国哈默、罗德斯和日本牧野机床之后，豪迈公司决定自行制造机床。凭借对用户工艺的深刻理解，现在发展迅速，成为机床行业的新锐派。这也算是豪迈精神的延续，不断定义企业边界，然后抓住每个机会。

然而还有更多的新鲜血液，奇兵辈出。

东莞埃弗米的重型切削五轴联动加工中心，简洁的机身，能看出德国德玛吉的影子。正如浙江海德曼的机身颜色，能看出日本马扎克的设计理念一样。这些企业的高管，都在这些企业浸淫多年，深得神韵。埃弗米精心设计机床的机构，例如让运动部件远离切削加工区，有效降低运动部件的故障率。而主轴与摇篮转台，都是自行研制。

同样，来自四川的威诺机床，也在为吉林通用机械提供大量的五轴机床。

新能源汽车正在产生新的需求。一台机床一次装夹，往往需要加工近300个尺寸。这需要复杂的五轴数控系统。特斯拉已经使得压铸一体化后座成为一种工艺时尚。虽然这种工艺下，只有一个零部件，但仍然有170个尺寸要进行加工。以前如果是三轴机床需要三台，而现在一台五轴机床就可以搞定。

而支撑这些五轴机床国产化春天的，也有来自武汉华中数控系统的力量。华中数控正在与用户进行紧密的联动，又见“灰度创新”式的供应链联合创新。豪迈使用华中数控的系统给出了11个问题，全是硬核难点。这极大地激发了华中数控的斗志。出得好问题，练得好武功。两家企业形成了联合攻关团队，通过了两个100工程（100人100天每天工作12个小时），实现了一个巨大的跳跃。两一百工程，3月顶3年。豪迈五轴机床对华中数控系统的反哺，正是中国当下机床大力发展的新景象。

五轴加工中心，动辄就是400万元。因为转台就要100万，而数控系统CNC则需要五六十万元。而现在，随着转台变成自制部件，国产数控系统的日益完善，平民化的五轴机床时代，正在拍马赶到。

唯如此，五轴机床才能迈进新时代。

小记：沸腾的季节

中国机床正在迎来新的万千气象。当中国的机床设计理念仍然存在许多漏洞的时候，一线现场的活力也在努力地向前追赶。而当用户的力量开始进行反哺的时候，将会是中国机床爆发的最好时机。最好的用户就是最好的老师，很多用户需求正在向国产机床打开了大门。这一次，中国机床不能缺席。

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