高端数控机床：以精度和安定性提升为基，向智能机床迈进

作为制造机器的机器，机床在制造业中扮演偏紧张人物。机床可以对金属、其他质料的坯料或工件举行加工，使之取得所要求的几多外形、尺寸精度和外表质量，又被称为“产业母机”。

数控机床是用数字化信息对机床的活动及其加工历程举行控制的机床，是高听从、高精度、高柔性和高主动化的古代机电一体化装备。

全体来看，一方面，我国机床的数控率仍有较大提升空间；另一方面，现在我国低端数控机床基本到达自给自足，中端数控机床基本完成国产交换，但高端数控机床国产化率仍处于较低水平。以科德数控（688305.SH）、华中数控（300161.SZ）、中科微精、海天精工（688182.SH）、纽威数控（688697.SH）、宇环数控（002903.SZ）等为首的企业正不休向高端机床市场探究。

中国事最大的机床制造国与消耗国，数控化率有待提升

中国事举世最大的机床制造国和机床消耗国。依据德国机床制造商协会数据，2022年我国机床产值约1818亿元，天下占比32.0%；机床消耗额约1839.2亿元，天下占比32.2%；机床产值、贩卖额均为天下第一。

机床主要包含金属切削机床、金属成型机床和特种加工机床。

以金属切削机床为例（国度统计局只统计了金属切削机床），依据MIR睿产业数据，比年来，我国金属切削机床为800亿~1100亿元，2023年约808亿元。2023年中国金切机床出口额到达119.5亿元，且2019年~2023年近五年的复合增长率达30%，估计2024年出口额将到达150亿元，2025年岁字还将持续增高。

金属切削机床周期性厘革特性极为明显，通常体现为每10年一个大周期，3-4年一个小周期，2023、2024年处于大周期换机潮的末了，动摇周期的出发点。从机床的使用年限来看，MIR估计将来十年国内市场将进入一个新的抬升周期。2024-2028年复合增长率估计将到达2%支配。

自2020年以来，我国机床的国产化率也有明显的提升，此中2020年增长速率最快，较2019年提升了4个百分点。依据MIR睿产业数据，停止2023年，中国机床的国产化率已提升至55%。

不外我国的机床数控率仍有较大提升空间。据中国机床东西产业协会数据，2023年金属切削机床数控化率为45.5%。日本机床数控化率维持在80%以上，美国和德国机床数控化率均凌驾70%。

国务院在2024年初印发的《推进大范围装备更新和消耗品以旧换新的举动方案》提出，要深化推进机床等传统装备再制造，到2027年，范围以上产业企业数字化研发计划东西普及率、紧张工序数控化率分散凌驾90%、75%。

国内高等数控机床爬坡迈坎

数控机床可分为低价位、中档和高等数控机床，“国内低价位数控机床的产能比力过剩，行业竞争压力较大，各位都在拼本钱和听从；但对加工质量和精度较高的高等数控机床，国内全体差距在不休变小，比如超快激光微加工等局部细分范畴以前完成赶超。”聚焦超快激光加工数控机床的中科微精创新研讨院院长王自报告第一财经，“尤其是在繁复曲面上加工的数控机床产物。”

据中商产业研讨院数据，我国高端数控机床2023年国产化率约为6%。

我国数控机床市场大抵可以分为三个梯队：一是以DMG、山崎马扎克、牧野等为代表国际性机床企业占据了高端市场大局部份额；二是以济南二机床、上海机床、秦川机床、海天精工、纽威数控、科德数控、宇环数控等为代表的大型国有企业及局部具有中心竞争力的民营企业，主要占据中端市场；三是由浩繁中小企业构成的低端市场。

据悉，现在五轴联动武艺代表机床范畴的最高武艺水平，是举行繁复曲面加工的抱负机器。

五轴联动数控机床比拟于传统的三轴、四轴数控机床，最明显的特点就是多轴联动，可以完成五个轴同时联动，包含X、Y、Z轴以及两个旋转轴。这种多轴联动的布局使五轴数控机床可以在更多的朝向上举行加工，完成更繁复的加工职责，是处理航天、航空倡导机叶轮、叶盘、叶片、船用螺旋桨等紧张产业产物切削加工的唯一伎俩。

中国五轴机床主要会合在航空航天、军事、模具、汽车、船舶等行业，现在国内需求持续增长，MIR估计，2024年中国五轴加工中央市场范围将凌驾百亿元，在2028年之后或将迈向200亿元，进入新一轮增长阶段，将来五年内市场范围将持续增长。

随着北京精雕、科德数控、上海拓璞、埃弗米等企业武艺才能的不休提升，动员国产厂商渐渐掀开五轴市场。此中，科德数控五轴联动数控机床早前进入航空航天范畴，近几年拓展民用范畴，其投资者交换纪要体现，国内新增订单中，民用范畴收入占比约30%-40%，数目占比凌驾70%。

提升精度和安定性，向智能机床迈进

完成高端数控机床的更多打破，提升精度是紧张，而高明中心零部件的精度及可靠性对机床功能影响较大。数控机床中心零部件主要包含数控体系、编码器、光栅尺、滚珠丝杠、主轴、导轨、转台等。

在软件方面，开源证券以为，国产主要瓶颈在于数控体系偏差补偿才能，以及伺服体系加缓速控制精度等不克不及满意高端数控机床要求。

据主营数控体系的华中数控干系人士先容，作为数控机床的“大脑”，数控体系约占据数控机床总本钱的20%支配。华中8型数控体系是具有五轴联动武艺的国产高端数控体系，在多通道、多种联动等紧张武艺目标上可以与外洋高端数控体系同台竞技。

据悉，2017年支配，第三方机构对华中数控华中8型高功能数控体系举行测试，全盘对标德国、日本等国度的高功能数控体系产物功效，标准型数控体系产物600余项功效对标婚配度到达100%，高等型数控体系产物1900余项功效对标婚配度凌驾98%。

硬件方面，开源证券表现国产主要瓶颈为丝杠/导轨、轴承、刀具等零部件及机身质料的热变形、刚性、应力、精度等成绩。国内奥普光电（002338.SZ）、昊志机电（300503.SZ）等厂商正在发力追逐。工信部公布的《重点范畴武艺路途图》明白了高等数控机床的提高目标，2025年，我国高等数控机床与基本制造装备，主轴、丝杆、线轨等中高等功效部件国内市场占据率将到达80%。

“内幕上，越往高端走，数控机床的通用化水平越低。高端数控机床屡屡是针对某一个细分范畴定制化开发的产物，所必要的不仅仅是数控机床本身，而是一些行业的加工处理方案。从这点来看，数控体系等零部件，以及我们激光加工范畴触及的光源激光器等，乃至高明的CAD软件等，都是将来高端数控机床的重点武艺发力点和持续的研发目标。”王自表现。

另一方面，我国高端数控机床的提高也必要提高安定性。

“我以为国表里机床精度本身相差不大，更主要的是我们精度的坚持性，机床的安定性。在安定性方面，但是我们和外洋另有很大差距。”王自报告第一财经，“而机床安定性是一个繁复的工程化成绩，触及到原质料、计划、拆卸、维护、保养等整条链的工程化武艺。”

为提升安定性，王自先容称，武艺层面上，中科微精布局了机床补偿武艺、情况安定控制武艺等顺应性武艺；办理层面上，我们在机床的维护保养方面构成了标准化标准，以确保机床在使用历程中的长时安定性。

华中数控干系人士表现，产物的成熟度、安定度与使用端的测实验证休戚与共。“国产数控体系在种种使用场景下的测实验证还不够富裕。软件类产物本身必要不休地举行用户反应、迭代更新，以完成产物成熟度和安定度的螺旋式上升。我们也正在不休优化这一块。将来，数控机床将渐渐向智能机床转型，数控机床的智能化水平将不休提升，以低落数控机床的使用门槛。”

王自也有相似的看法。“现在很大多控机床、数控体系，都必要履历丰厚的大国工匠才干利用好、加工出更高精度的产物，关于工匠的才能有较高要求。将来经过引入AI，让工程师的履历变成装备本身的才能，并且具有像人一样的自学习才能，经过机床的消费后果再反应到控制体系和决定层，装备的大脑又经过不停学习举行自我迭代，以持续提升装备消费才能。”

据华中数控干系人士先容，华中数控的9型数控体系是天下首台嵌入AI芯片的智能化数控体系，集成了AI芯片，交融AI算法，会聚大数据，交融大模子，集成强算力，构成了真正的智能化数控体系平台，具有基于大模子的数控体系AI会诊、加工代码生告捷效，完成举世数控体系市场的严重打破。

“AI妨碍诊断是学习已往积累的知识推断机床产生妨碍的约莫缘故，可以找出成绩点并给出处理方案。现在体系相当于一个拥有两年履历的工程师水平； 加工代码天生可以让编程愈加便宜，即报告数控体系必要加工一个什么样的零部件，提出加工要求，体系会主动天生参考代码并下发给机床。随着知识不休地积累和学习，数控体系的履历也会愈加丰厚，高效使用数控机床的门槛会越来越低。”华中数控干系人士称。

不外，正如前文所述，产物精度、成熟度、安定性方面的提升，离不开使用端持续不休的验证历程，如今我国机床的数控化率仍有较大的上升空间，因此智能机床产物距离真正的成熟，仍需历经持续不休的优化晋级与迭代改造。

(本文来自第一财经)