刘强 | 数控机床发展历程及未来趋势2

从洋务运动到新中国建立前，中国机床工业处于萌芽阶段。19 世纪洋务运动期间，曾国藩“访募覃思之士、智巧之匠”，“觅制器之器与制器之人”。1863年容闳受曾国藩委派，历时两年从美国采购了第1 批机床设备，开始将西方现代机床工具引入中国。随后，江南机器制造总局自制出一批机床。到20世纪上半叶陆续建立了重庆机床厂、长沙机床厂、中央机器厂等一批机床厂，20世纪40年代，东北、上海、江浙等地又建立了一批机床制造企业，后来成长为沈阳三机、上海机床、济南一机、南京机床、无锡机床等国内知名的机床厂。

从新中国成立到改革开放前(1949~1978 )的20年，大理石矿物铸件中国机床工业发展可分为奠基阶段和大规模建设阶段。

1949年新中国成立后，中国机床工业开始进入快速发展时期。“一五”时期(1953~1957 )，在苏联专家指导下，第一机械工业部(简称“一机部”)按专业分工规划布局了被称为“十八罗汉”的一批骨干机床企业，还建立了以北京金属切削机床研究所(北京机床研究所的前身)为代表的被称为“七所一院”的一批机床工具研究机构。到1957年，一机部直属企业在机床、工具、磨料磨具和机床附件方面的产品产量都占全国的 90％以上。相关产品产量的国内自给率达 80％左右。机床工具工业成为一个独立的工业部门，为后续发展奠定了基础，这一时期是中国机床工业的奠基阶段。

1958~1978年期间，中国机床工业进入大规模建设阶段。60年代初期开展了高精度精密机床战役，通过攻关累计掌握5类26种高精度精密机床技术，机床精度、质量和工艺水平普遍提高。60年代中期开始的“三线建设”中，在川、黔、陕、甘、宁、青、豫西、鄂西等地区，由老厂老所迁建、包建了33个机床工具企业，改善了行业的地区布局，其中，为中国第二汽车制造厂(以下简称“二汽”)提供成套设备成为集机床工具行业技术能力和展示其发展水平的又一个全行业性大“战役”，大大提升了行业技术水平和能力。与此同时，国家大力支持发展大型、重型和超重型机床，以满足国民经济建设之所需。

我国数控机床发展历程，起步很早。我国机床产业经过了1949年前的萌芽阶段后，在“一五”期间奠基并快速发展。1958 年第1台国产数控机床研制成功，由此开始了数控机床的发展历程，如图8所示，这个历程可以划分为：初始发展阶段、持续攻关和产业化发展阶段、高速发展和转型升级阶段。

 图8 我国数控机床发展历程

在初始发展阶段，这是相对封闭的技术研发期。在我国机床工业尚处在奠基发展的时期，大理石矿物铸件美国于1952年研制出了世界上第1台3轴联动数字控制铣床，机床开始向数控化发展。1958年北京第一机床厂与清华大学合作研发出了中国第1台数控铣床，仅比世界第1台数控机床晚6年。到1972年我国能提供数控线切割机、非圆插齿机和劈锥铣等少数品种的数控机床产品。从第1台国产数控机床研制成功到20世纪70年代中期，我国的数控机床处于初期技术研究探索阶段，只进行了少量产品试制工作，尚未全面开展数控机床关键技术攻关研究和工业化开发生产。70年代中后期，全面启动了数控机床研制生产工作，1975年齐齐哈尔第二机床厂完成了国产第1台数控龙门式铣床的研制。由于受到当时国内外形势限制，缺乏与先进工业国家的技术交流，彼此数控机床技术的研究开发基本上处于封闭的状态。

可以说，中国数控机床最早的研制工作几乎是与世界同步的，虽然起步较早，但初期数控机床技术研究和产业发展基本上处于一种封闭状态，从1958年到1978年改革开放前，数控机床关键技术研究开发及产业发展缓慢。相对于美、日和欧洲先进工业国家在70年代末和80年代初就已实现了机床产品的数控化升级换代，我国的机床数控化进程到70年代末才刚刚开始，并且这一升级换代过程历经了多重曲折困难，直到30多年后，机床工业的产品数控化升级换代才得以全面实现。

1978年后，随着国家的改革开放，我国数控机床进入一个新的发展时期，初步建立产业体系并推进产业化。80年代初期，通过引进数控系统、机床主机技术，并与国外公司联合设计，我国开始研制和生产数控机床，例如：青海第一机床厂根据机械工业部安排与日本FANUC合作，研制成功国内第1台卧式数控加工中心XH754 (1980年)；北京机床研究所与北京第三机床厂合作研制成功国内首个JCS-FMC-1/2卧/立式加工柔性单元，北京机床所与日本FANUC合作研发的我国第1条回转体加工柔性制造系统投入生产；南京机床厂与德国TRAUB公司合作生产TND360数控车床，成批量应用于生产；北京航空航天大学研制的国内首台微型计算机数控系统 CNC-4D 成批量成功应用于航空企业XK5040铣床的数控化改造(1983年)。“六五”期间(1981~ 1985)，对数控机床采用直接从国外“引进技术”的方式，通过许可证贸易、合作生产、购进样机等方式，引进数控机床及相关技术183项，开发出数控机床新品种81种，累计可供品种达113种，这成为我国数控机床从展品、样机走向商品的一个分水岭。

“七五”期间(1986~1990)，国家安排了数控机床科技攻关专题和以引进技术“消化吸收”为主要内容的“数控一条龙”项目，包括5种机床主机和3种数控系统的消化吸收国产化。

“八五”期间(1991~1995)，以“自主开发”为重点支持国产数控系统的技术攻关和产品开发，成功开发出了具有当时国际先进技术水平的中华Ⅰ型(北京珠峰公司和北京航空航天大学联合开发)，华中Ⅰ型(武汉华中数控)和蓝天Ⅰ型(沈阳高档数控国家工程研究中心)等高档数控系统。

“九五”期间(1996~2000)，以推进数控机床“产业化”为重点，大理石矿物铸件在技术方面基于工业 PC 平台的普及型数控系统开始走向实用，并且攻克了开放式网络化多通道多轴联动技术；在产品方面，重点发展数控车床、加工中心、数控磨床、数控电加工机床、数控锻压机床和数控重型机床等6大类产品，形成主机批量生产能力和关键配套能力，到2000年，我国数控机床品种达1500种，还研发出了5轴联动数控加工中心并投入市场，但此期间机床工业的产值数控化率一直在20％左右徘徊，产量数控化率不足10％；在产业方面，国产数控机床面向市场竞争的产业化发展步伐加快，开始进入市场竞争阶段。

十五期间，中国机床进入了高速发展和转型升级阶段，数控技术及产品得到了快速普及和升级。

“十五”期间(2001~2005 )，随着 2002 年中国正式加入WTO，我国数控机床进入高速发展时期，国产数控机床产量以超过30％的幅度逐年增长，国产5轴联动加工中心和5面体龙门式加工中心为能源、汽车、航空航天等国家重点建设工程提供了关键装备。这期间，在国家“863计划”中还实施了“高精尖数控机床”重点专项，支持了航空、汽车等部分重点领域急需的高精尖数控装备研制。

“十一五”期间(2006~2010)，我国机床工业保持持续稳定高速发展，2007年沈阳机床和大连机床分别进入全球机床行业前 10强。一方面，一批机床企业“走出去”，到发达国家进行技术并购，如沈阳机床在德国设立技术研发中心，大连机床、沈阳机床、北一机床分别并购 Ingersoll(美国)、Schiess(德国)和 Waldrich-Coburg(德国)等。另一方面，国内市场对中高档数控机床需求急增，机床企业加大产品研发力度，“十一五”期间金属切削机床中的数控机床产量达72.8万台，与“十五”期间相比，增长 281％，产量数控化率从15％(2006年)提高到30％(2010年)；一批民营数控机床企业开始快速发展，其产品在一些细分领域(如3C、汽车零部件和家电等)占有重要地位。从2009年开始，中国在金属加工机床的生产、消费和进口三个方面均列世界第一，并保持到 2018年。2009年，国家出台«装备制造业调整和振兴规划»，启动实施“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项(以下简称“04 专项”)，聚焦航空航天、汽车以及船舶、发电领域对高档数控机床与基础制造装备的需求，进行重点支持。

“十二五”以来，总体来说国产数控机床市场竞争力不断增强，在国内中低端数控机床市场已占有明显优势。04专项对高档数控机床技术和产业发展发挥了重要推动作用，加快了高档数控机床、数控系统和功能部件的技术研发步伐，促进了机床企业与航空航天、汽车、船舶和发电等领域的用户企业的结合；一批高档数控机床(如车铣复合加工中心、大型龙门式 5 轴联动加工中心、多主轴镜像铣削机床等)实现了从“无”到“有”，并成功应用于重点领域和重点工程的实际生产；济南二机床已有9条用于大型快速高效全自动冲压生产线出口至福特汽车集团(美国)，并进一步拓展到日产汽车公司(日本)、标致雪铁龙集团(法国)，进入国际市场；5轴联动数控机床精度测试“S试件”标准列入ISO 标准，实现我国在国际高档数控机床技术标准领域“零”的突破。2015年，国家全面推进实施制造强国战略，“高档数控机床和机器人”等10大领域被列为重点。2016年，我国机床工业的产出数控化率和机床市场的消费数控化率均接近 80％ 的水平，基本实现了机床产品的数控化升级。我国数控机床产业在高速发展的同时，企业创新能力不足、核心技术缺失、专业人才不足、技术基础薄弱和产业结构失衡等深层次问题也逐渐显现，2019年国内机床行业两大巨头——大连机床和沈阳机床分别走向破产和重整，并被中国通用技术集团重组。与此同时，一批数控机床后起之秀异军突起，以东部沿海地区为主形成了面向市场的数控机床产业聚集地区等。

“十八罗汉”变迁

中国机床的发展，经历了“十八罗汉”变迁和民营机床企业快速发展。

“一五”时期，我国由苏联及东欧国家援建了156项重点工程项目，其中涉及机床工业的项目有：新建沈阳第一机床厂和武汉重型机床厂、改建沈阳第二机床厂(即中捷友谊厂)，此外在苏联专家指导下，一机部按专业分工规划布局了被称为“十八罗汉”的一批骨干机床企业，这些企业及其专业产品分工见表1。

在计划经济环境下，“十八罗汉”和“七所一院”快速建立了我国较完整的机床工具产业和科研体系，支撑了建国后直至1978年改革开放前我国的工业化发展，并为改革开放后制造业的快速发展奠定了基础。近年来，“十八罗汉”经过多次改革，经营机制、管理体制、所有制结构都发生了很大变化。经过40多年发展变迁，曾经作为我国机床行业主力军的“十八罗汉”企业中，一部分改革创新稳定发展，如济南二机床已发展为世界三大数控冲压装备制造商之一，大理石矿物铸件同时还生产大重型金属切削机床，成为“中国名牌”；一部分企业仍在改革调整之中，例如，沈阳机床、大连机床、齐二机床等已进入中国通用技术集团，并与集团下属的北京机床研究所、哈尔滨量具刃具公司、天津一机床等共同组成了先进制造与技术服务主业中的机床板块；少数企业已经破产不再经营，如长沙机床厂。