中国滚动功能部件行业发展历程及前景展望（1） - 文章

中国滚动功能部件行业发展历程及前景展望（1）

作者：启东润泽机床附件有限公司

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进入21世纪，我国装备制造业特别是数控机床及其关键功能部件产业迎来发展的黄金机遇。中央高度重视这个产业的发展，《国务院关于加快振兴装备制造业的若干意见》、《数控机床发展专项规划》给我国数控机床及其关键功能部件的发展指明了方向，将成为推动这个行业实现国产化、产业化的强大动力。中国机床工具工业协会滚动功能部件分会就是在这股强劲的春风中迎来了20周年的生日。

一、“功能”决定产品的命运

什么是滚动功能部件？笔者认为，以滚动摩擦为特征的传动、定位、导向、分度元部件统称为滚动功能部件。它包括各类滚珠丝杠副（精密、高速、大导程、冷轧、重载、超大型、微型、行星滚柱等）；各类滚动直线导轨副（滚珠、滚柱、圆弧型等）；滚动元部件类（滚珠花键、滚珠蜗母条、十字坐标工作台、精线性工作台、致动器等）；外围配套件（自锁器、制动器、联轴器、防护装置、高刚度专用轴承等）。它们与滑动丝杠、导轨，静压丝杠、导轨，齿轮齿条，液压缸驱动以及直线电动机等线性传动装置比较，有其特定的功能。其中滚珠丝杠副和滚动直线导轨副的功能可用示意图表示（见图1、图2）。必须指出：图示的功能并非垂手可得，惟有通过产品优化设计和采用先进的制造技术才能使其功能利用率最高，再通过技术创新进而得到功能的延伸和复合化。而克隆产品和低水平制造，功能利用率就低，这正是所谓高档与低档的本质区别。

图1滚珠丝杠副（Ball Screws）功能示意图

图2滚动直线导轨副（Linear Rolling Guide Assembly）功能示意图

滚动功能部件属于技术密集型、资本密集型、管理密集型产品，它具备标准化、系列化、通用化的特征，其最佳生产方式为高集中度的专业化、大批量生产。在装备制造领域，滚动功能部件不但是数控机床的关键零部件，而且，也是符合21世纪生态环保理念的绿色产品、机械制造业的重要基础元部件。产品的功能决定了它的价值和生命力，从某种意义上说，滚动功能部件的功能成就了滚动功能部件这个常青产业。在《专项规划》中，选择了包括滚珠丝杠副和滚动导轨副等9种功能部件作为发展的重点，是完全正确和必要的。

二、滚滚向前48个春秋的回顾

我国滚动功能部件产业的发展起步于20世纪的“大跃进”年代，是伴随我国精密机床、数控机床、机电一体化产品的发展而逐渐成长起来的一个新兴产业，在48年的发展历程中，经历了三个阶段，诞生了三类企业。进入21世纪后，又迈入了市场国际化、制造产业化、机遇与挑战并存的新时期。

1.试制、开发起步阶段（1959~1972）

根据我国早期数控机床发展的需求，北京机床研究所、南京工艺装备厂、清华大学等单位在“大跃进”年代试制出我国第一套滚珠丝杠副。随后南京工艺装备厂于1964年组建了我国第一个滚珠丝杠车间，为数不多的几个单位开始小批生产，到70年代初，全国滚珠丝杠副的总产量仅几千套。这个阶段的特点是产品是仿制的，无统一标准，工艺落后，缺乏控制质量的检测手段。

2.成长阶段（1973~1986）

在原机械部机床局的直接指导下，1973年诞生了第一个尺寸系列和质量内控标准，1982年我国加入了国际标准化组织下属滚珠丝杠工作组（ISO/TC39/WG7），同年第一批新标准问世，使产品由小批生产步入系列化、标准化、专业化批量生产。在国家改革开放政策的指引下，通过派出去（机械部1979年派出我国第一个赴日本NSK公司实习考察组）、请进来（先后邀请日本、美国、德国的专家来华技术交流），学习和借鉴国外先进技术，并引进了一批关键设备，促进了企业产品升级换代和工艺水平的提高。在北京机床研究所的组织下开展了与ISO标准的对口活动，并及时跟踪国外技术发展动向。1983年召开了“全国滚珠丝杠攻关协调会”。之后，北京机床研究所、华东工程学院等单位产学研结合完成了滚珠丝杠副摩擦特性、传动效率、刚度、Coa、Ca、寿命的初步研究，还研制成功反向器新结构新曲线、第一代滚珠丝杠副的测量仪器（包括：导程、行程、力矩的动态测量），攻下了一批“七五”、“八五”攻关项目。国家大力支持重点企业的发展，南京工艺装备厂和汉江机床厂、山东济宁丝杠厂等单位加大技改力度，在扩大产量的同时，开发出滚动直线导轨副、滚珠花键、坐标工作台新产品。这个产业的科研单位和制造企业扩大到20多家，年生产能力在10万套以上，初步形成了一个小行业。这个阶段的特点是：单位之间的技术和信息无私交流，真诚合作，是行业凝聚力最强的时期，是计划经济时代的第一个发展高潮。

3．快速壮大阶段（1987~1999）

滚动功能部件协会先于中国机床工具协会于1987年成立，1990年全国机床标准化技术委员会又在主机之外率先增设了滚动功能部件标准化分会。这标志着这个产业逐步走向成熟和快速发展。“八五”期间国家将滚珠丝杠和滚动直线导轨列为重点振兴的“特定基础件产品”并加大了对重点骨干企业的支持，引进一批先进的工艺装备使制造技术水平得到提高。在标委会的组织下，制定了一批与国际接轨的标准，1993年出台了第一套滚动直线导轨的标准；1998年出台了第一套与国际标准ISO3408－1~3接轨的滚珠丝杠副国家标准（GB/T17587.1~3）。在贯标中诞生的一批大型专用检测仪器（例如：JCS－014B、JCS－040、HJY028等），使专业生产的产品质量得到提高。1994年广东新会凯特公司的成立使我国滚动直线导轨副的专业生产又向高起点迈出了一大步。华中理工大学在滚动直线导轨副的基础理论、设计计算、性能试验等方面做了大量工作，对提高产品性能、质量，推动产业化发挥重要作用。在这之前已有4家企业投资技改上马生产这个产品。这个阶段全国生产滚动功能部件的企业迅速增加到40家以上，产量每年以大于25%的速度增长，全国的生产能力达25万套/年以上。滚动功能部件协会成立后，对推动产业的发展发挥了重要作用。一方面，在制定发展规划、推动贯标、市场价格、组织参展、技术交流、企业关心的共性问题等做了大量工作；但另一方面却对推动企业联合，抑制重复投资、盲目上马显得无力和无奈。这是在我国由计划经济向市场经济转轨时期滚动功能部件产业发展的第二个高潮。

进入21世纪，海外跨国公司和知名企业借中国加入WTO的机会纷纷抢滩中国的大陆市场，处于发展时期我国滚动功能部件民族工业与海外同行进行着激烈的竞争。高端失守，低端混战，挑战与机遇并存。在国产CNC机床和装备业市场需求的拉动下，一方面重点骨干企业正朝着产业化方向做强做大；另一方面，又有一大批以民营企业为主体的中小企业加盟了这个产业。据不完全统计，2006年底，滚动功能部件的企业大约有80余家，年生产能力20亿元左右，中低档滚珠丝杠副的国内市场占有率约62％，滚动直线导轨约40%。

如果把这个产业的制造厂家按企业性质、规模，以及发展情况，大致可分为三类：

⑴伴随我国精密机床、数控机床发展壮大起来的核心企业群。
⑵注入外资或合资企业群。
⑶以民营企业为主体的新生企业群。

这三类企业的基本状态详见附表：

纵观我国滚动功能部件产业的发展历程，从产业规模看：虽然与整个机械行业甚至与轴承行业相比它是一个很小的行业，但是从全球观察我国却是制造滚动功能部件的企业最多，从业人数最多的国家，但集中度很差，地域分布很不合理；从产品技术水平看：我们处于发达国家知名跨国公司名牌产品之下，发展中国家之上，位居中上水平。虽然，我们的民族工业也有自己的优势产品和核心技术，但自主创新能力还是较低；从竞争力上看：我们的产品含金量较低，高档产品不如人家，缺少名牌，国际竞争力不强；从发展速度上看：与海峡彼岸相比，他们起步比大陆晚20多年，但后来居上，大陆则发展较慢。此外，在专业生产的信息化管理水平、大批量生产的工艺水平、企业职工的综合技术素质等方面距产业化的要求还有较大差距。

路漫漫其修远兮，吾将上下而求索

我国的滚动功能部件产业是植根于神州沃土、土生土长的民族工业，在48个坎坷岁月中诞生了一批产业的精英：为我国数控机床发展作出重要贡献的南京工艺装备制造有限公司是我国最早从事滚珠丝杠量产的企业。“七五”、“八五”、“九五”国家投资引进了一批先进设备，产品的品种、规格、系列和产量都位居行业的前列，正在向现代化、产业化阔步迈进。汉江机床有限公司后来居上，两大主业良性互动，自力更生，艰苦创业，闯出一片艳阳天，产品质量和数量都位居前列，为我国民族工业树立了一面光辉旗帜。加盟秦川集团使汉江的发展后劲更足，无论是滚动功能部件或是螺纹加工装备都正在从“made in China”向“created in China”方向挺进。广东高新凯特公司是产学研结合的成功典范，科技推动产业化使新产品开发和产品质量有坚实的基础，“高起点、高性能、高质量”使高新凯特在滚动直线导轨方面处于国内领先地位。山东济宁博特精密丝杠有限公司历经40年，1986年从“三杠到BS”的产业调整，在省厅和济宁市的扶持和北京机床研究所的技术帮助下，企业旧貌换新颜。2002年改制激活了企业，产学研结合迅速推出了一批包括精密电主轴和高速精密滚珠丝杠副及测试装置在内的成果。2006年迁厂为精益生产和产业化创造了有利条件，使该公司已成为行业的“四大金刚”之一。北京机床研究所是我国最早从事内循环滚珠丝杠副的开发、试验研究和研制高精度大型专用动态检测仪器的科研单位，是国内最早研制成功大导程滚珠丝杠副和高速精密滚珠丝杠副及检测仪器的单位，在激光反馈校正技术、激光动态测量技术及其产品处于国内领先地位。原机床所滚动功能部件研究室曾担负这个行业的归口管理工作。在20世纪行业发展的三个阶段中对推动行业技术进步，促进交流，曾发挥重要作用。在振兴东北老工业基地中诞生的大连高金数控集团公司，从2004年开始高起点、高标准、大手笔，成套引进了一批生产滚珠丝杠和滚动直线导轨的新一代的高档工艺装备。依托优势，厚积薄发，新世纪杀出的这匹黑马成为行业中最具装备实力的后起之秀，她将成为在渤海湾与国际跨国公司抗衡的新军团。

在民族工业企业群中，还有西北机器厂滚珠丝杠厂、上海中恒导轨有限公司、济宁华珠机械有限公司、贵州平水滚珠丝杠有限公司、陕西航空宏峰公司、南通精华、江苏瑞安特等公司。

我国滚动功能部件产业在以下几方面具有比较优势：

⑴传承了几十年精密螺纹制造技术的经验，在螺纹磨削的激光反馈校正技术、光栅反馈自动校正技术、CNC误差智能补偿技术、导程和行程误差自动检测技术及仪器等方面拥有我国自主知识产权并处于国际先进水平。行业中的骨干企业滚珠丝杠的制造精度2m以内可以达到最新国际标准ISO3408－3－2006中的P0级和P1级，其所使用的测量仪精确度很高。这类仪器我国基本不进口。

⑵拥有一批大型稀有专用装备，例如：S7450×5m丝杠磨床、SK7450×10mCNC超大型丝杠磨床、SK7450×9mCNC超长滚珠丝杠磨床、CNC滚动直线导轨磨床（4m、6m）、CNC中频淬火机（6m、8m）、5m、8m水冷处理设备、滚珠丝杠副导程（行程）误差测量仪、滚动直线导轨副综合精度测量仪等，这是我们国家的国宝。与海外同行相比，我国的重型、超长滚动功能部件无论在产能上还是在性价比等方面都具备了比较优势，为我国大型装备的国产化创造了十分有利的条件。

⑶重点骨干企业都有自己的滚研所和研发中心，近年技术创新和新产品研发已取得长足进展。例如：v=50~70m/min，加速度（0.5~1.0）g的高速精密滚珠丝杠副及综合性能检测仪器；行星式滚柱丝杠；全电动注塑机用高负荷滚珠丝杠副；12m超长滚珠丝杠副；高刚度滚柱直线导轨副；圆弧滚动导轨；用于核电站、太空仓、导弹航导系统等特殊工艺的高性能、高可靠性滚珠丝杠副等新产品，它们在某些领域已经或即将替代进口。

⑷滚动功能部件的绿色制造迈出了可喜的第一步。例如：滚珠丝杠和滚动直线导轨副的循环反向器正在逐步推广省材、省工、高效、绿色制造技术——MIM金属粉末注射成形；CNC螺纹旋风硬铣技术及装备正在落户中国；GCr15钢60HRC高速硬车削技术；免维修自润滑式滚动功能部件新产品等等。

⑸我国滚动功能部件生产的劳动力、原材料、固定资产成本远远低于国外，具有性价比的优势。在产品的售后服务方面，国外受地域和语言的制约，使我们更具有得天独厚的有利条件。

在科学发展观的指导下，把滚动功能部件民族产业做强做大

《国务院关于加快振兴装备制造业的若干意见》对我国机床产业提出了发展方向；发展大型、精密、高速数控装备和数控系统及功能部件，改变大型、高档数控机床大部分依赖进口的现状，满足机械、汽车、航空航天等领域的发展需要。在《数控机床发展专项规划》中，把实现关键功能部件的产业化，使功能部件配套齐全，自给率达60％作为2010年的发展目标之一。

很显然，在国家意志的推动下，自主创新、国产化、产业化将成为今后我国滚动功能部件发展的主旋律。全方位地回顾、扫描滚滚向前的印记，使我们获得许多宝贵的启示。只要我们认清形势、抓住机遇、找准差距、理顺矛盾，就一定能够把滚动功能部件的民族产业做大做强。为此，笔者提出以下建议：

⑴我国产品与国外的主要和需要下大力气才能赶上的差距是内在质量和性能指标，而攻克核心技术的关键是自主创新、强化基础理论和性能试验的研究。因此，要舍得投入，尽快啃掉影响产业发展的两根软肋——狠抓“人才工程”和基础工作，这是产业发展的根基和百年大计。

⑵按照《若干意见》的要求，尽快研制出一批高档产品，以满足我国发展大型、精密、高速数控装备的配套需求，要缩短研发、试用周期，实现商品化，推向市场，替代进口，夺回“高端失守”的阵地。政府应出台相关政策，鼓励国内主机厂迈入“首台首套”的门坎，支持国产高档功能部件的发展。

⑶用高效、绿色制造技术和装备改造传统的生产工艺。例如在滚珠丝杠制造中推广高速干切削、硬切削技术、CNC旋风硬铣削技术、精密冷轧成形技术；在滚珠螺母制造中采用CNC内旋铣技术、CNC车铣中心、CNC内螺旋磨削中心复合加工技术；在反向机构的制造中推广金属粉末注射一次成形MIM技术；在热加工中推广节能降耗清洁生产技术等。

⑷在滚动功能部件产业链的互动中，实现产业的整合，管理的创新，用信息化促进产业化。

滚动功能部件产业链是由二次配套企业、专机制造企业（上游）和终端用户群（下游）共同组成（见图3）。这个产业自身要妥善解决集中度很低、影响产业健康发展的瓶颈，面对国外知名大公司由商品进入到资本输入、由代销代理到合资独资办厂的严峻现实，我们要有忧患意识，为了民族工业的生存和发展，行业各企业必须联合起来，变“竞争”为“竞合”，实现优势互补，资源共享，互利双赢，和谐发展，共同打造我国滚动功能部件产业的航母。这个小行业虽然厂家众多，如果没有几个有实力的企业集团，很难撑起产业化的民族工业大旗。企业集团有利于发挥核心骨干企业的主导作用，推动中小企业共同发展；有利于实现技术资源生产要素的优化配置；有利于开展国际合作并在国际竞争中处于有利地位。

产业链的下游是装备制造各行业的主机用户群。滚动功能部件的生产应与用户建立紧密的战略伙伴关系，在“全过程服务”中，吃透主机的总体功能，帮助用户正确选用、合理安装使用，使滚动功能部件的“功能”在主机中得到充分发挥。在主机新产品开发时，从一开始就介入合作，两者同步开发，使开发出的新产品有市场，能更快商品化。
在当今信息化时代，要使产业链实现良性循环，必须采用信息化的管理手段，通过信息集成、营销集成、决策集成、上游下游集成，以信息化推动产业化。

图3 滚动功能部件产业链示意图

⑸在经济全球化、市场国际化的今天，有实力的企业要勇于把自己定位在“世界供应商”的位置，无外不强，要“立民族志气，创世界名牌”，在提高商品质量和可靠性的基础上，充分运用WTO规则扩大出口，你进我出，敢于“与狼共舞”、熔入世界经济。其实，我国的滚动功能部件具有许多出口的有利条件；产品互换性较高，标准已与国际接轨，消除了贸易壁垒；许多发展中国家无力生产，有较大市场空间；有性价比的优势；产品存放运输较容易，出口成本较低；售后服务便于操作，若产品可靠性好，则服务工作量较小。虽然从1982年开始南京、汉江等企业就有出口业务，但份额小没有形成气候。通过出口促进产品升级换代，推动技术引进，还可获得更多的技改资金，何乐而不为！？

（6）历经四十八个春秋的我国滚动功能部件产业曾经并继续为我国数控机床和装备制造业的发展做出了贡献，正是这个民族产业的存在和壮大使进入大陆的同类产品面对不可低估的抗衡力量。面对风云万变的国际环境，我们的政府主管部门要像西方国家那样加大对战略产业的扶持力度，在加强对外交流与合作的同时，要谨慎对待垄断性跨国并购，绝不能让跨国公司把我国民族工业的核心企业给“合”掉了，沦为他们的加工基地和配套厂。对于降低或免征进口关税这个十分敏感的问题，要慎重处理，既要使我国尚不能制造的高档产品通过关税调控引导适量进口，又不能盲目降税伤害民族产业的发展。在对主机新产品的评定中建议增加“国产功能部件和数控系统的采用率”这样的指标，借以推动在能满足主机精度和性能要求的前提下首选国产。

文章内容仅供参考 (投稿) (6/18/2008)


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