高速发展的轴承工业为高端轴承装备制造提供了发展机遇.doc
高速发展的轴承工业为高端轴承装备制造提供了发展机遇高速发展的轴承工业为高端轴承装备制造提供了发展机遇一,"十一五"轴承工业高速发展,"十二五"规划振奋人心经过六十多年的发展,中国轴承工业已具备了较强的技术实力和生产能力.全国规模以上轴承制造企业已发展到近2000余家,轴承年产量从1949年的13.8万套增加到2010年的150亿套;可生产从微型到特大型各种类型,各种精度等级的轴承及关节轴承,带座外球面轴承,直线运动轴承,薄壁轴承,汽车等速万向节和轴承单元等;形成了产品门类齐全,生产布局基本合理,具有大中小企业相结合,科研生产相结合,内销出口相结合,各种所有制相结合等特点的较完整的工业体系."十一五"期间,中国轴承产量年平均增长速度为18%,作为收官之年的2010年,轴承产量更是由2009年的110亿套增加到150亿套,增长速度达到了36.4%."十二五"期间,中国轴承行业将延续稳步增长的趋势,主要有四个方面因素影响:首先,轴承是消耗性的机械基础件,除新增项目和新增机械产品将拉动轴承需求外,机械产品保有量的增加和利用率的提高都会增加对轴承的消耗;其次,随着中国国民经济持续发展,自动化程度不断提高,对主机要求将越来越高,从而对轴承的性能,技术要求也会越来越高,新产品层出不穷,需求量也会不断加大;再次,随着中国轴承产品质量的不断提高,涌现一批精品轴承生产企业,其产品质量已与国际知名品牌相当,出口规模将不断扩大.2010年,中国出口轴承产品达到40亿套,创汇31亿美元,其中微小型轴承产量位居世界第一;另外,中国不断加大节能减排力度,建设节约型社会,必然加速传统产业节能降耗改造进程,同时促进新型能源产业的飞速发展,将会给中国轴承行业的发展带来口文/张俊江更大的机遇.因此,未来中国轴承行业将持续快速增长."十二五"期间,扩大内需,改善和提高人民生活水平将是中国的一项战略.这必将带动家电工业,日用工业,汽车工业,轨道交通工业及建筑工业等的快速发展;节能减排,可持续发展战略将带动矿山冶金机械,建筑工程机械,港口造船机械,通用机械和精密机床等更新换代;新能源战略促进风力电,太阳能发电,核电工业的快速发展.制造业的快速发展必将带动轴承工业的快速发展,微小型轴承将伴随家电工业,日用工业发展而迅速发展;中小型轴承将伴随汽车工业,机床工业和产业机械发展而发展;中大型轴承,特大型轴承将随着矿山冶金,能源工业,港口造船工业的发展而发展.与此同时,节能减排,绿色消费对轴承质量和性能提出了前所未有的高要求,低振动,低噪音,长寿命,高载荷能力,高可靠性已成为对滚动轴承的最基本要求."十一轴承工业2011.06五"期间出现的并购重组,提高了产业集中度发展态势,在"十二五"期间将进一步延续.劳动成本的持续提高将加速大规模自动化生产,甚至是无人化生产的生产模式的发展与推广.在国际方面,2010年8月l1日,美国奥巴马总统签署了美国制造业促进法案,旨在重建一个更加强大的美国经济的核心,就是"美国制造"四个字.制造业促进法案是美国政府重振"美国制造"一揽子计划的一部分,包括大规模投资清洁能源,道路交通,改善宽带服务等,总投资达170亿美元.美国是当今世界制造业头号大国,也是中国轴承出口的第一大国,该法案的实施标志着国际新一轮大规模的产业升级拉开序幕,将对基础装备制造业产生深远的影响.轴承作为机械工业的重要机械基础零部件,也必将迎来新的发展机遇.欧洲作为传统的高端制造业基地,在航空航天,冶金矿山,精密机床,轨道交通和汽车制造等领域必将加速更新换代步伐.但是作为劳动密集型和,技术密集型相结合的轴承制造业.美欧在产业转型与升级过程中逐步向中国,印度等发展中国家转移产能的步伐在逐步加快.国际轴承跨国公司SKF,ScheafflerNSK,Timken,NTN,JTEKT,Nachi,NMB等本着降轴承工业2011.06低成本和"零距离"接触市场的原则,瞄准中国近年制造业的飞速发展所带来的巨大商机,大规模向中国转移部分业务,纷纷在中国建立合资或独资生产工厂,仅2010年就有日本NTN公司与洛阳LYC轴承有限公司合资投入l0亿元在洛阳建厂,其他还有日本JTEKT公司与瓦轴集团合资投入10亿元在大连建厂,日本NSK公司投资近7亿元在沈阳建立大型轴承生产基地,美国Timken公司与湘电集团投资近3亿元在湘潭建立铁姆肯湘电(湖南)轴承有限公司,SKF公司收购Peer在华主要业务和生产基地等,其产品均为高端轴承,意图迅速抢占中国高端装备主机配套轴承产品市场,加剧了国内高端轴承市场的激烈竞争.外资轴承企业的大规模登陆,无疑会形成"鲶鱼效应",促进国内轴承企业加速产品升级的进程,缩小与外资企业产品质量的差距,实现轴承行业的健康,快速发展.可喜的是,经过近几年的发展,国内已有二十多家轴承企业从产品设计人手,通过选择优质原材料,采用先进的成套制造装备,严格工艺纪律等技术手段,已经掌握了微小型精品轴承的批量生产技术,其产品精度及寿命可靠性有较大的提高,完全可以替代进口轴承.中国轴承工业协会全国轴承行业"f二五"发展规划编制说明中,关于轴承工业发展总量目标规划,令人振奋.目标明确提出,到2015年中国轴承行业产量达到280亿套,年均增长l3.3%;主营业务收入达到2220亿元,年均增长11.99%;上业增加值700亿元,年均增K14.22%;利润额130亿元,年均增长l4.87%.总的来说,"""期问中国轴承生产和需求量会进一步增加,轴承行业产品将会进一步优化,在高端轴承和精品轴承制造方面加大技改力度,出现质和量同步增长的良好局,高附加值轴承产品在轴承营业额中所占的比例,将会逐步增加二,工艺装备发展,与时俱进;产品技术水平.比肩国际轴承制造主要工艺过程包括套圈锻造,车削,热处理,磨削及轴承装配等工序.锻造,车削,热处理工序所用工艺设备已基本专业化,而轴承套圈各个部位的磨削加工,滚动表面的超精研加工以及滚动体的加工是轴承生产过程中的关键工序,其质量直接影响产品的精度,动态性能及使用寿命.用于这些工序的加工设备约占整个轴承生产设备的40%以上,且以轴承专用设备为主,本文着重介绍这些工艺装备.上世纪八十年代以前,中国轴承装备制造水平比较低,很难满足轴承行业的要求,很多轴承厂家依靠进口或自制专用机床进谈行生产.进入九十年代后,通过引进消化吸收及大量的改进,轴承装备制造逐步实现专业化,批量化生产,诞生了一批专业化的轴承装备生产企业.其中轴承套圈精加工装备出现了基于PC控制的液压驱动自动化磨削,超精加工机床,使轴承套圈精加工生产初步实现自动化,加工效率有所提升,但是由于液压系统的自身的属性,决定了机床的进给平稳性,可控性较差,与当时国际先进水平相差甚远.钢球加工则瞄准当时国际钢球最先进的质量水平,开始从钢球加工工艺的各个方面进行仔细的研究,推广钢球树脂砂轮磨研(以磨代研)新工艺,国内主要钢球生产企业实现了树脂砂轮磨研钢球大批量生产.河南新机研制出的3M77系列适合树脂砂轮磨研工艺的研磨机,使钢球批量质量稳定性大幅度提高,表面质量明显改善,钢球单粒振动进一步降低和轴承合套率明显提高,特别是在消除轴承异音方面效果明显.真正实现了G5级钢球稳定,批量的定制生产,使钢球几何精度达到国际先进水平.进入本世纪以来,随着电子技术的快速发展,机械基础件与液压气动零件质量和可靠性的提高,中国轴承行业开始逐步采用数控化装备和自动化连线装备,轴承磨加工,超精加工装备基本实现数控化,自动化,产业集中度进一步提高.轴承磨超装备市场得到迅速发展,轴承磨超装备精度得到了迅速的提高,与国外同类设备相比,中国中小规格轴承套圈磨超加工设备的加工精度和效率接近国外设备,一些精度指标已达到或接近国外先进水平,但是在加工的稳定性方面与国外设备仍有差距.现阶段,中国实际的轴承设备使用情况有一定的跨越性和层次性,即同时存在手动轴承生产设备,普通轴承生产设备,单机自动化,自动化生产线.在下一个阶段待轴承生产向精品轴承倾斜时,自动线将得到普及,可能存在的设备情况是单机自动化,自动化生产线自动化工段和自动化工厂等.1996年日本NSK轴承公司在江苏昆山投资建厂,成立昆山NSK轴承工厂,其典型代表生产线为小型深沟球轴承生产线,月生产能力50万套,该线共有12台磨加工和超精加工设备组成,并有两台机外检测仪器.其中内圈7台(两台内径磨床,三台内滚道磨床,两台内滚道超精机),外圈5台(三台外滚道磨床,两台外滚道超精机).同时磨削液和超精油压力循环集中过滤.这种加长线(或称复线)使得轴承的生产节拍恰到好处,加之稳定的机床性能,高效的冷却液过滤系统,最终确保生产轴承产品质量稳定,体现出当时较高的轴承生产方式.目前国内大部分生产企业的深沟球轴承磨超短线基本上都是有5台设备组成,外圈两台(磨沟和超精)内圈三台(磨内径,磨内沟和超精).期间的匹配节奏,生产效率都有较大的差距,部分机床的效能不能充分体现,造成产能的浪费,也使产品质量产生波动.针对这种情况,新乡日升数控轴承装备股份有限公司已经成功开发出数控复合轴承磨加工设备,采用同一台机床双工位实现粗,精磨削的方式,来解决该类自动生产线上外圈沟道和内径加工节奏相对较慢的问题,使整条自动生产线的各工序加工节奏更加协调一致.同时,国内轴承装备制造企业也在不断探索长线(复线)组合技术,已有部分精品轴承的生产企业,采用与NSK公司类似的长线或复线生产.先后出现了9台机床,15台机床,21台机床,25台机床等组合形成的磨超自动生产线,其内圈内沟磨床,内径磨床,内沟超精机,机外检测机,外沟磨床,外沟超精机台数分别为122,12123,3,23,23,44,3,4,3和4,5,5,3,5,3,其组线方式,已初具自动化生产工段的雏形,标志着中国轴承制造工艺水平又上了一个新台阶,已初步实现从自动化生产线向自动化生轴承工业2011.06产工段过渡,反映出国产高档轴承装备的稳定性显着提高,与国际先进水平差距进一步缩小.大规格轴承加工设备起步较晚,但也取得了良好的业绩,研制出一批高精度数控车床,数控磨床等关键加工设备.如新乡日升数控轴承装备股份有限公司研制成功q2500mm的高精度立式车床,加工约q2000mm的风电变桨轴承套圈滚道跳动(淬硬软带区除外)<0.004mm,粗糙度Ra0.4t.m,尺寸差±0.005mm,达到精密磨削的加工效果;还有天津市第二机床有限公司,无锡市明鑫机床有限公司,杭州机床集团股份有限公司等生产的数控立式磨床,如无锡明鑫的q1600mm数控立式磨床工作精度:端面平面度0.01mm,端面对内,外圆垂直度0.015mm,端面表面粗糙度Ra0.81xm,内,外圆圆度0.00atom,内,外圆表面粗糙度Ra0.4ram.这些设备的成功研制,打破了国外在该类高,精,尖设备方面的垄断局面,将有力的推动中国在大型,特大型精密,超精密轴承制造领域的快速发展,为国防工业,风力发电,工程机械,矿山设备,大型医疗设备等行业提供高端轴承产品,进一步优化中国轴承产业结构.国内的钢球生产设备与国际水平已经相当接近,已经能轴承工业2011.06够加工'P1mm'P75mm尺寸段的全规格精密钢球产品,中小球精度可达G5G3级.在替代进口设备方面取得了骄人的业绩,几乎全部实现国产化,已完全替代进口产品,且实现了批量出口,生产的钢球尺寸精度和振动及稳定性,与国外公司的产品质量相当.除了国内主要钢球生产企业以外,日本椿中岛,日本AKS,美国NN等公司在中国组建钢球厂,为世界着名的轴承公司提供钢球产品,其光,磨,研设备也基本上是采用中国内资企业生产的成套设备.近年来由于滚子轴承的精度,寿命要求越来越高,带有凸度的圆锥滚子,带有凸度的圆柱滚子,球面滚子的加工设备也有较大的发展,已能够批量加工级精度的滚子.由于国内轴承磨削加工设备水平的提高,在中小型,中型及中大型轴承零件加工方面,围绕轴承典型零件套圈的平面,外径,"两沟一孔"和钢球,滚子精密加工,产生了一批专注型的轴承装备核心制造企业.例如无锡机床股份有限公司无心磨床产量较大,其中有50%左右的产品进人轴承行业,占据轴承行业50%以上的中高档无心磨床市场;新乡日升数控轴承装备股份有限公司占据着50%以上的中高档钢球制造设备和平面研磨机市场;而轴承套圈"两沟-:fL"中高档数控磨超机床和自动化生产线市场份额的50%以上,则被新乡El升数控轴承装备股份有限公司,无锡机床股份有限公司,上海莱必泰数控机床股份有限公司等所占据.轴承磨削机床水平的提高,促进了轴承产品质量的提高.目前,白色家电,摩托车,电机等行业所用的低噪音,低振动轴承,国内产品已经完全达到国际水平,如不考虑国产品牌的认知度问题,国产轴承完全可以替代国际跨国公司的产品.截至2009年底,国内轴承行业已有近二十家达到了精品轴承的质量标准,而这些厂家无一例外的采用了上述企业生产的高档数控轴承磨削装备.三,磨削工艺装备,需求剧增;产品档次匕例,中高占优1,轴承套圈磨削工艺装备轴承产量的快速增加带动了轴承磨削工艺装备的快速发展,轴承行业的发展趋势为轴承工艺装备的发展指明方向.随着高端和精品轴承生产技术的不断推广,普及和人力成本的增加,技术先进,性能稳定,自动化程度高的数控轴承成套设备越来越受到青睐,最具有代表性的就是轴承磨超自动化生产线,自国内开发成功以来,一直高速发展,尤其是进入本世纪以来,发展势头十分迅猛,市场供不应求."十一五"期间,20062010年轴承产量年平谈均增速达到l8%以上,轴承磨削装备总体保有量年均增速8%以上,考虑到一部分落后装备的报废,实际年均新增量在10%以上,而中高档轴承磨超装备需求增速,在全球金融危机爆发之后的两年,由于市场竞争的日趋激烈,加上工艺装备自动化水平,生产效率,技术水平的不断提高,轴承中档磨超装备逐步下移占领低端轴承装备市场,轴承中高档磨超装备年均增长速度达到15%左右.根据历年的轴承行业经济年报数据,结合代表企业磨削机床拥有量与轴承产量,重量之间关系的分析,测算,2005年全行业共生产轴承60亿套,表一轴承重量110万吨,磨削机床拥有量为8.21万台,其中微型轴承(外径<26mm)磨削机床(台式)拥有量为2.27万台,小型以上轴承(外径>28mm)磨削机床拥有量为5.94万台;在"十一"期间,轴承专用设备效率,技术水平大幅提高,加上轴承企业管理水平的提升,到2010年,轴承行业共生产轴承150亿套,轴承重量达到210万吨,磨削机床生产效率年均提升5%,磨削机床拥有量达到12.28万台,其中微型轴承磨削机床拥有量3.4万台,较2009年增加了0.59万台,小型轴承以上磨床较2009年增加1.06万台.到2015年,根据轴承行业"十二五"规划,轴承产量将达到280亿套,365万吨,轴承磨削机床拥有量将达到19.Ol万台,其中微型轴承磨削机床将达到5.11万台,五年将增加1.7l万台,平均每年增加0.34万台;小型轴承以上磨床将达到13.9万台,五年将增加5.o2万台,平均每年增加1万多台,中高档磨削机床将占到磨削机床总量的50%.(见表一)而国际轴承企业巨头SKF,ScheafflerNSK,TimkenNTNJTEKT,Nachi,NMB等则纷纷在中国投资建厂,且不断扩大规模,并推行本土化战略,考虑到降低成本和国内轴承装备制造技术日益成熟,其中高档数控轴承设备也立足于本地化采购,按其投资力度及轴承行业固定资产投资中指标名称2005在2006笠2007在2008年2009年2010年2015年预测销售额52062076O88092012602220主营销售板(亿元)同比增长19.2O%22.6O%15.8O%4.5O%36.96%年均12%数量60.071.090.O100.O150.0280(亿套)同比增长l8.33%26.76%l1.1l510.OO%36-36%年均13.29%轴承产量重量11O.0120.0150.0155.0l65.02l0.0365(万吨)同比增长9.10%25.O0%6.67%12.50%33-33%年均11.69%万台8.218.53l0.1610.3410.6312.2819.O1磨床拥有量同比增长3.9O%l9.11%2.76%2.8O%15.53%年均9.1%其中微型轴承(外径<万台2.272.362.8l2.812.813.405.1l26mm)台式磨床拥有量同比增长3.9O%19.O8%一O.11%O.oo%21.O6%年均8.5%小型磨床(外径>万台5.946.177.347.537.828.8813.9028mm)以上磨床拥有量同比增长3.90%19.O8%2.55%3.85%13.54%年均9.4%轴承工业2011.06设备所占一般比例估算,将在下一阶段在华外资轴承企业将有不低于l0o0台的中高档轴承设备需求.由于国内轴承加工设备水平的提高,在小型,中小型,中型及中大型轴承零件加工方面加工精度已接近或达到国际先进水平,价格只是同类进口产品的20%-30%;在配件供应和售后服务方面更是有先天的优势;唯一的不足是受国内基础件的质量影响,产品的稳定性和精度保持性与国外高端产品还存在较大的差距,但可通过及时的售后服务和廉价的配件供应加以弥补.因此,出口份额也不断增加,预计今后5年,年出口量将达到150台以上.综合来说,2010年,新增小型以上轴承套圈磨超设备约为10000台,其中中高档轴承设备的需求量达到5000台以上.而其中的轴承套圈前磨设备包括外圆无心磨床,双端面磨床,端面研磨机床等,按照轴承行业生产情况通常的匹配比例,轴承套圈前磨设备与后序磨超设备的比例一般在1:8左右,达到1250台左右.2,轴承滚动体磨削工艺装备国内的钢球生产设备供应客户群,除了国内主要钢球生产企业以外,还包括日本椿中岛,日本AKS,美国NN公司在中国组建的钢球厂,为世界着轴承工业2011.06名的轴承公司提供钢球产品,因此,高档钢球设备的需求量也会随着轴承产量的增加而相应增加.据统计,"十一五"期间中国轴承产量年均增长18%以上,相应钢球需求量也将大幅提升.据中国轴承工业协会技术委员会滚动体专业委员会副主任兼秘书长张永乾在中国钢球加工工艺设备的发展一文中介绍,2009年国内新增中高档钢球设备1000余台套.2010年中国轴承产量较上年增长36.4%,由于钢球作为下游产品对轴承行业需求的滞后性,2010年国内新增中高档钢球设备数量增幅超过30%,达到1300余台套."十二五"期间,中国轴承产量年均增长将在13%以上.今后几年中高档钢球设备的新增幅度会略低于轴承产量的增幅,按年均增长10%计算,"十二五"末,国内年新增中高档钢球设备将达到2100台左右.随着汽车轮毂,变速箱,机床主轴,铁路客货车轴箱,矿山冶金设备等行业滚子轴承用量的不断扩大.中国每年将新增超过2亿套滚子轴承需使用高精度滚子,年需求增量超过20亿粒.按每台滚子磨削,超精研机床年产500万粒计算,每年新增中高档滚子加工设备将超过1000台.预期到2015年.全行业需新增滚动体加工高档加工设备3100台以上,按每台设备单价17万元计算,中高档滚动体设备市场规模约到达5亿元以上.3,中高档数控磨削工艺装备"十二五"展望"十一五"期间,国内轴承磨削装备年新增量10%以上,古j期轴承产量年均增速为18%以上;如果全国轴承行业"十二五"发展规划编制说明中,关于轴承工业发展总量目标规划得以实现,轴承产量年均增速将达到13_3%,低于"十一五"期问的年均增幅.但是未来5年内,轴承行业由于产品结构优化调整,质和量同步增长,高附加值轴承产品在轴承营业额中所占的比例,将会逐步增加;而该类轴承由于规格较大或制造工艺复杂,且普遍为多品种,小批量生产,其单件生产节奏相对较慢,大大增加单位产能的机床使用量.因此"_卜二五"期间,中国轴承行业轴承磨削装备年需求增长率将不会低于"十一五"期间的增长水平,达到10%左右,其中中高档轴承装备的需求量增速将达到20%以上,低档轴承装备将会负增长.受中国轴承企业发展和跨国轴承公司向中国转移产能的双重影响,中高档数控轴承设备已出现供不应求的局面,而且将持续相当长一段时间.由于微小型轴承和中大型轴承制造产业集中度迅速提高,家电轴承和汽车轴承需求持续快速增长,战略性新兴产业带动中高档轴承需求旺盛,持续带动轴承装备制造业快速发展,产业集中度将进一步提高,由3到5家技术实力优,开发能力强,设备品种全,制造基础好的企业占领着国内70%以上中高端轴承装备的市场.预计到"十二五"末,中高端轴承装备年新增需求将达到1.5万台左右,以每台20万元计算,其市场规模在30亿元.其中,前磨设备约为2000台/年,为4.8亿元左右.而一些小型轴承装备制造企业,在绿色制造,节能减排方面找到了新的生存发展机遇,用新技术改造传统设备,对目前行业有较大存量的手动,半自动设备进行数控化改造以及大修等,达到提高设备精度,效率,降低能耗,节约人工成本的目的.这一部分轴承制造业的中低端装备市场需求仍将维持一定规模,每年达到5亿元左右.表二四,结束语总而言之,"十二五"是中国轴承装备制造业的黄金5年,到"十二五"末的2015年,中国轴承装备的市场容量预计将达到40亿元的规模,其大至分布情况如表二.对装备制造企业而言,要以提高成套技术和自动化生产线供货能力为中心,努力培育系统的总成商,工程总承包商,整体技术解决方案和制造系统专家等.具体而言,就是要企业全面提升服务质量和范围,把服务渗透到各个环节中,包括在技术咨询,客户培训,物流工作,产品技术服务,协助客户进行二次开发,满足客户的个性化需求等方面."十二五"期间,对于轴承装备制造企业来说,面对广阔的市场前景,要紧紧围绕这一形势背景,为轴承行业提供更为先进的中高档数控轴承套圈和滚动体制造成套工艺装备,成为中国轴承行业更加健康,快速发展的坚强后盾.口(作者:洛阳轴研科技股份有限公司办公司主任,中国轴协技委会工艺和工装委员会副主任委员,高级工程师)参考文献1.张永乾吴朝阳中国钢球加工工艺设备的现状及发展趋势o)轴承2011(4)59-622.汤洁中国轴承行业"精品轴承"达标的思考轴承工业2011(3)693.王统建何加群牛辉十二五轴承磨削机床需求分析与展望轴承工业2011(4)5114.张海鹏王世峰关于国内轴承工艺装备研发和市场的思考轴承工业2011f1)22-255.全国轴承行业"十二五"发展规划编制说明中国轴承工业协会201】.4.轴承装备类别需求数量(台/套)平均单价(万元)总价(亿元)备注前磨设备2o0O244.80包括平面,外圆125002025.00中,高档磨床轴承套圈磨床新增低档约4000台10ID01055其余为改造和大修滚动体磨床3100175.27包括钢球,滚子合计?40.072011.06