一、全球机床产业市场的发展态势

（一）全球机床产业生产与消费市场的变动较大

近十年来，受需求剧烈变动的影响，全球机床生产和消费动态有较大的波动。根据Gardner Intelligence 公司对世界机床产业的调查统计数据，2019年全球机床产值、消费额分别为842亿美元和821亿美元，降幅分别为11%和10.7%。中国是世界机床市场的最大消费国，这种世界性的波动对中国的影响很大。

图1是2009—2019年全球机床的产值变动情况。图中显示，2009—2019年，全球机床产值波动较大。下降幅度最大的是2013年，降幅接近30%。2019年降幅在10%左右。2019年，中国机床产值在全球生产中的份额为23.1%；当年中国机床产值为194亿美元，比2018年下降了40亿美元，降幅达17.1%，这一降幅直接造成了全球机床市场的下滑。

图2是2009—2019年全球机床消费额及其变动情况。2019年，绝大多数国家机床生产和消费均有所下降。2019年，中国机床消费为223亿美元，同比下降64.4亿美元，降幅达20%；中国机床消费下降约占全球机床消费下降的67%，影响很大；中国机床消费占全球机床消费市场的27.2%，这是中国机床消费自2009年以来首次占全球机床消费市场不到30%。

表1是2019年全球机床生产和消费排名前10位的国家/地区情况。2019年全球机床生产前10位的国家/地区中，有9个国家/地区出现下降，只有巴西是增长的；2019年全球机床消费前10位的国家/地区中，有7个国家/地区出现下降，美国、墨西哥、巴西3个国家有所增长。

图3、图4显示，2019年全球机床产值排名前10位的国家/地区占全球市场份额的87%，消费前10位的国家/地区占全球市场份额的76%。2019年全球机床产量排名前3位的中国大陆、德国、日本产值总额超过全球的一半，达到55%。2019年消费排名前3位的中国大陆、美国、德国消费总额占全球份额的49%。

（二）全球机床进出口，少数国家/地区增长明显，多数平稳

2019年全球机床出口排名前10位的国家/地区与2018年保持一致，依次为德国、日本、中国大陆、意大利、中国台湾、瑞士、美国、韩国、比利时与西班牙。位居前2位的德国、日本出口优势明显，2019年出口额分别为91.9亿美元、79.4亿美元（见表2）。

与2018年相比，2019年法国进入全球十大机床进口国家/地区序列，排名前10位的国家/地区分别为中国大陆、美国、德国、墨西哥、意大利、印度、俄罗斯、法国、越南、比利时，2019年位居前2位的中国大陆、美国机床进口额分别为72.9亿美元、61.2亿美元（见表3）。

2018年、2019年重点国家/地区主要进出口产品情况如表4、表5所示。

从2009—2019年重点国家/地区机床出口情况来看，德国、日本机床出口一直处于遥遥领先的优势地位，日本机床出口2011年达到最高值（131亿美元），德国在2013年达到最高值（ 107亿美元），美国、意大利、韩国、瑞士、中国大陆、中国台湾等机床出口基本呈平缓态势。

从2009—2019年重点国家/地区机床进口情况来看，中国大陆、美国机床进口处于高位，2012年中国大陆机床进口达到最高值（137亿美元），之后基本呈现持续下跌态势；美国基本呈现平稳上升态势，并在2018年达到最高值（63亿美元）；其他国家/地区整体呈现平稳波动态势。

（三）全球机床和高档数控机床的技术发展情况

当前，新一轮科技革命和智能制造快速发展，推动着产业技术变革和优化升级，推动制造业产业模式和企业形态发生根本性转变，高速度、高加速度、高精度、高可靠性等始终是高档数控机床的重要发展方向，而高性能化、复合化和智能化成为产业发展的战略高地。不同工艺复合的机床装备用于特定产品或特定生产工序的批量生产，不同的加工方法复合成为新的发展趋势。

1．在产品功能领域

在功能方面，国外先进企业机床向深度复合化、模块化和智能化方向发展。

一是复合化方面。机床复合化是机床发展的重要方向之一。不同工艺复合的机床装备用于特定产品或特定生产工序的批量生产，是降低制造成本、提高加工质量及生产效率的重要途径，如车铣复合加工、车（铣）磨复合加工、成形复合加工等，使加工精度和生产效率大大提高。日本德马吉森精机（ DMG MORI）机床贸易有限公司研制的带磨削套件的DMC 125 FD duoB-LOCK 加工中心允许一次装夹进行铣削、车削和磨削加工，且在磨削后无须二次装夹即可钻削定位孔。日本山崎马扎克（ MAZAK）株式会社采用Done In One（所有加工流程只在一台机床上进行）的理念，开发的 INTEGREX i-200ST结合了大功率车削中心和全功能加工中心的功能。机床复合的含义也越来越广，不同加工方法复合成为新的发展趋势，如机床切削与激光/电子束/等离子增材复合将进入批量化工业应用，受到密切关注。日本大隈（ OKUMA）株式会社LASER EX系列机床融合了铣削、磨削、金属增材、激光淬火工序，是集成了多种工艺的超级复合加工机床。日本株式会社松浦机械制作所和沙迪克（ SODICK）株式会社开发出激光选区熔化（ SLM）/铣削复合制造装备，并应用于带内流道的复杂精密模具制造。

二是模块化方面。在细分领域高度定制化发展趋势下，模块化机床成为新的发展方向。模块化机床是对组合机床的传承和创新，其最大的优点是机床部件的模块化，降低了机床制造成本，缩短了制造周期，简化了零件加工工艺。德国埃马克（ EMAG）集团倒立式多功能生产中心的小型生产线由多台倒立式车床模块化组合而成，主要针对盘类、轴类零件加工进行配置和组合。日本富士（ FUJI）机械制造株式会社开发出模块化机床生产线，由多个车削模组和钻铣模组组成，不同组合方式主要根据零件的加工工艺安排。

三是智能化方面。高档数控机床经过自动化、数字化、柔性化发展过程，正在向智能化方向加速发展。随着工业互联网、大数据、新一代人工智能技术等与机床产品加速融合，实现数字化车间/工厂内部纵向集成，整合各种智能装备、信息系统、物料系统等制造资源，达成自感知、自学习、自适应、自组织和自决策，支撑智能制造系统。西门子公司开发出基于开源Cloud Foundry云平台的开放式物联网操作系统MindSphere，并推出了最新一代数控系统Sinumerik One，具有创建相应数字孪生的多功能软件，以实现虚拟与现实的无缝交互。日本发那科（ FANUC）株式会社数控系统以提高机床控制智能化为方向，在其新系统OiMF上配备了智能化功能群，包括智能重叠控制、智能进给轴加减速、智能主轴加减速、智能自适应控制等。日本山崎马扎克智能工厂理念融合了信息技术、互联网技术，运用物联网技术建立综合支持系统，其推出的Smooth Technology（流畅技术）通过控制直线轴和转动轴的最佳加速度，使5轴联动加工的效率提高了30%。日本德马吉森精机的全新工业互联网接口支持MQTT标准和MTconnect协议，也支持基于OPC UA（ OPC Unified Architecture，一种基于服务的、跨越平台的解决方案）的子标准。德国高迈特（ Komet）精密刀具有限公司开发的加工过程监控系统，能够检测加工过程中的颤振、断刀，自适应调整主轴转速与进给率。山崎马扎克、费舍尔（ Fischer）公司等开发出以自感知、自决策、自调控功能为核心的智能主轴技术，越来越多的传感器被集成到电主轴中，结合相关控制软件，对电主轴的工作性能和状态进行实时在线监测及自适应补偿。

2．在产品性能领域

随着重点领域产品加工需求的高速发展以及新材料、新技术的应用，机床装备的精度、速度/加速度、可靠性等性能指标不断演进提升。

一是在精度及精度保持性方面。在精度方面，精密加工机床定位精度从2009年的5微米提高到1微米，超精密加工机床已实现纳米级定位精度。日本德马吉森精机把运动组件配置在两根滚珠丝杠之间，形成理想的虚拟重心，极好地抑制了各轴进行驱动时产生的振动和弯曲，从而实现了稳定驱动。日本安田（ YASDA）工业株式会社开发的预载自动调整型高速主轴（ MODEL：SA型）在低转速时加大预加负载，高速旋转时根据轴承发热量自动调整预加负载，使高硬度材料的高精度加工成为可能。对于热位移而造成的加工误差，日本大隈以接受温度变化的“热亲和”为理念，通过热变形的简化结构、温度分布均一化设计及高精度热位移补偿等技术应用，所研制的龙门五面体加工中心将热位移抑制在原来的1/4。在没有恒温室条件下长时间持续运转，热位移也不会产生级差。日本安田生产的YMC430采用前后左右对称的H形立柱结构，形成低重心构造，保证了高刚性和稳定性，定位精度达到世界领先的1微米（重复定位精度达0.9微米）。瑞士迪西（ DIXI）公司的DHP800 Ⅱ高精度卧式加工中心定位精度达到2微米，重复定位精度达到1微米。美国穆尔（ Moore）工具公司的Nanotech 250 UPL超精密单点金刚石车床加工面型误差（ P-V）不超过0.125微米，表面粗糙度值Ra达到3纳米以内。瑞士斯图特（ STUDER）机床公司S40磨削外圆圆度达到0.3微米。德国派士乐（ Peiseler）公司最新产品的回转定位精度已达到3秒以内，重复回转定位精度在1秒以内。雷尼绍新近开发出世界首台蓝色激光对刀仪——NC4+Blue非接触式对刀仪，显著改善了衍射效应，刀具重复测量精度达到1微米。先进企业通过机床用户现场采集及功能部件可靠性试验积累了大量基础数据，建立数据库并采用FMECA技术等进行数据分析处理，及时改进设计和采取故障排除措施。机床产品精度一致性和保持性始终保持高水平，在用户使用中很少或没有初始故障。日本德马吉森精机的speed-Master主轴失效率不到1%，并提供36个月质保期且无工作时间限制。

二是在速度、加速度及动态特性方面。高档机床不断向高速、高加速度方向发展，高速主轴转速达到15 000～80 000转/分钟，工作台快移速度达到60～200米/分钟，切削进给速度超过60米/分钟，加速度1～5米/秒 2 ，换刀时间缩短到0.5秒。德国DST公司EcoSpeed系列加工中心主轴转速可达30 000转/分钟，进给加速度达到了2米/秒 2 。日本德马吉森精机的speed-MASTER主轴最高转速同样高达30 000转/分钟。日本株式会社中西制作所（ NAKANISHI）小尺寸高速主轴ISPEED3系列高频铣转速达到80 000转/分钟。德国巨浪（Chiron）集团篮式刀库换刀时间仅为0.5秒。高速进给要求数控系统运算速度快、采样周期短，还要求数控系统具有足够的前瞻处理能力。德国西门子股份公司在最新的数控系统系列Sinumerik One中所配置的极速功能能够显著提升机床的加工速度。 AnHMObodNmoqi1CueFwmuNeUOCiIB033unfYmqZrKCqSIYgEzAGl9UYFbLDg8+NZ