■ 焦作煤業(yè)集團有限責(zé)任公司 （河南焦作 454191） 錢 江

■ 機械工業(yè)信息研究院 （北京 100037） 牛江蓉 胡端陽

1. 全球機床專利申請趨勢與產(chǎn)值發(fā)展基本一致

2010—2019年，全球機床有效專利累計申請量達到68.3萬件，如圖1所示，全球機床專利申請基本呈平穩(wěn)上升的態(tài)勢，其中2018年全球機床專利申請達到11.9萬件，為歷年最高。

圖1 2010—2019年全球機床專利發(fā)展趨勢

2. 國內(nèi)專利申請熱情高漲

2010—2019年，我國機床行業(yè)專利申請量達到78.5萬件，年均增長22.4%。發(fā)明專利申請數(shù)量達到35.5萬件，年均增長29.3%。近年來，機床發(fā)明專利占比不斷提高，2015—2019年連續(xù)5年發(fā)明專利數(shù)量占總量的比重超過了40%。

圖2 2010—2019年我國機床專利變化趨勢

3. 各國十分重視在中國的專利布局

2015年以來，各國機床行業(yè)在我國的專利申請占專利申請總量的4%左右。其中，美國、日本及德國在我國的專利申請量占各國專利申請總量的2/3左右。2010年后美國、日本及德國加速在我國機床領(lǐng)域的專利布局，特別是日本的機床專利申請量在2019年突破了1 600件，專利申請數(shù)量遠高出美國和德國。美國、日本及德國等發(fā)達國家在我國專利布局主要側(cè)重于具有高速度、高精度及高附加值特征的激光加工、半導(dǎo)體制造裝備、磨床等先進制造工藝和裝備。

4. 近年來世界機床專利很多源自典型用戶企業(yè)

對近五年申請專利量最多的前15家企業(yè)進行統(tǒng)計與分析，日本有11家，美國2家，德國與瑞士各一家（前5家申請專利數(shù)量見表1）。從前15家企業(yè)的主導(dǎo)產(chǎn)品看，機床行業(yè)專利較多的企業(yè)主要分布在刀具、控制系統(tǒng)、材料等領(lǐng)域。

同時可以看出，機床用戶企業(yè)也申請了較多的機床專利，如豐田汽車等，表明用戶的特殊工藝要求對機床結(jié)構(gòu)、機床功能具有巨大影響。

表1 申請專利量前5家企業(yè)

5. 從知識產(chǎn)權(quán)角度看機床行業(yè)技術(shù)發(fā)展趨勢

（1）綠色化 激光加工技

術(shù)是美國、日本等國競爭的焦點之一。近年激光加工技術(shù)專利申請主要集中在激光去除金屬領(lǐng)域，涉及激光打孔技術(shù)、激光切割技術(shù)、激光打標技術(shù)、激光去重平衡技術(shù)和激光蝕刻技術(shù)等。此外，高速進給系統(tǒng)、自動對正裝置，以及在激光加工機床中除屑或排氣裝置也已成為當前激光加工技術(shù)的主要研究領(lǐng)域（見表2）。

表2 激光加工技術(shù)主要分布領(lǐng)域

另外，少無切削加工技術(shù)裝備與工藝也倍受美國、日本企業(yè)重視，特別是日本在燒結(jié)方法、粉末制備等多個領(lǐng)域開展粉末冶金技術(shù)的研究與開發(fā)，取得了大量的技術(shù)成果與專利。從制造金屬粉末的方法看，主要集中在化學(xué)方法制造粉末和采用液體金屬化合物制造粉末（見表3）。

表3 粉末冶金裝備技術(shù)分布領(lǐng)域

（2）智能化 信息技術(shù)的發(fā)展及其與傳統(tǒng)機床的融合推動機床向數(shù)字化、集成化和智能化方向發(fā)展，數(shù)字化制造裝備、數(shù)字化生產(chǎn)線和數(shù)字化工廠的應(yīng)用空間將越來越大。而采用智能技術(shù)來實現(xiàn)多信息融合下的重構(gòu)優(yōu)化的智能決策、過程適應(yīng)控制及誤差補償智能控制等功能，將大幅提升成形和加工精度，提高制造效率。

從多年來世界機床專利分布領(lǐng)域看，數(shù)控系統(tǒng)、伺服驅(qū)動系統(tǒng)等控制系統(tǒng)一直是技術(shù)研發(fā)熱點。隨著各國對控制系統(tǒng)的重視，控制系統(tǒng)專利不斷增多，從而使機床的智能化發(fā)展也邁向更高的水平，智能制造趨勢越發(fā)凸顯。

（3）模塊化 電主軸、刀具及測量儀器等功能部件和數(shù)字化工具系統(tǒng)及量儀成為提高機床技術(shù)的重要因素。

功能部件不斷向高速度、高精度、大功率和智能化方向發(fā)展，并取得成熟的應(yīng)用。如電主軸、全數(shù)字交流伺服電動機及驅(qū)動裝置、力矩電動機等功能部件的性能指標不斷提高。

高速、高效、復(fù)合、高精度、高可靠性及環(huán)保是數(shù)控刀具的發(fā)展方向。發(fā)達國家數(shù)控刀具制造技術(shù)在刀具材料、刀具鍍層技術(shù)、刀具結(jié)構(gòu)設(shè)計、刀具連接件和工具系統(tǒng)及切削數(shù)據(jù)庫等方面都取得了突出成就，使得數(shù)控刀具提高到一個嶄新的水平。

數(shù)字化、高精度、智能化、非接觸測量儀器和在線測量技術(shù)取得新的進展，新的測量儀器和測量系統(tǒng)不斷出現(xiàn)，以三坐標測量機為代表的精密測量儀器應(yīng)用擴大；帶CCD數(shù)字攝像頭、激光測頭及觸發(fā)測頭的多傳感測頭光學(xué)坐標測量儀得到快速發(fā)展；激光干涉測量系統(tǒng)和球桿儀在數(shù)控機床幾何精度和運動精度的監(jiān)測和監(jiān)控中，得到了廣泛應(yīng)用。

從專利申請量上看，對新型金屬、復(fù)合材料等新型切削刀具材料的研究成為了現(xiàn)代機床刀具研究的重點。應(yīng)用方面，用于鉆頭、車刀、柄式銑刀、鏜刀頭及可轉(zhuǎn)位刀具的研究不斷促進了金屬切削機床加工精度和加工效率的提高（見表4）。

表4 刀具技術(shù)主要分布領(lǐng)域