第十九届中国国际机床展览会(CIMT2025)以“融合创新 数智未来”为主题,旨在促进信息化技术与制造技术的深度融合,探索未来数字化和智能化制造之路。据笔者统计,展会吸引了187家龙门铣床企业参展,创历史新高。展品丰富多样,涵盖了不同类型和应用领域,集中展示了全球龙门铣床领域的技术突破与发展趋势。龙门加工中心作为一类关键设备,以其稳定的龙门结构和强大的通用加工能力,在众多行业中扮演着举足轻重的角色。本次展出的龙门加工中心展品在技术参数等方面均有一定提升,五轴联动产品占比越来越大。在航空航天、新能源汽车、半导体等重点或新兴产业需求驱动下,龙门加工中心正从传统重载加工向高速度、高精度、智能化、复合化、绿色化等方向跃迁。
本文简述部分龙门加工中心展品的技术特点、应用领域以及数控五轴技术的应用情况,并浅显分析我国与德、日等工业发达国家在龙门铣床产品方面的现状与差距、产业格局及战略方向等问题。
一、部分龙门加工中心展品
从应用角度,龙门加工中心一般分为重型和轻型。重型龙门加工中心一般采用大型重型结构设计,并配置大功率机械传动主轴,具有高刚性、大承载能力和大切削力等特点,主要服务于能源电力、船舶重工、轨道交通、矿山冶金、国防军工、大型模具等重型工业领域。而轻型龙门加工中心一般采用轻量化结构设计,配置高速电主轴,切削力小,但切削与进给速度快,主要服务于各类模具制造、汽车零部件、航空航天大型构件以及复材加工等领域。
重型龙门加工中心一般采用工作台移动、龙门固定,或龙门移动、工作台固定的布局形式,龙门上的横梁还有定梁或动梁的结构形式,配备机械大功率镗铣头可以实现大功率切削加工,配备数控五轴功能部件可以实现五轴加工,部分机型还可集成回转工作台组成立式车铣复合产品,有效拓展重大工程装备的工艺范围,保障核心工艺能力。
轻型龙门加工中心一般采用工作台固定的高架桥式龙门结构,部件重量轻,移动速度快,当然也有采用工作台移动、龙门固定等布局形式,横梁大多采用定梁结构,主要特点是配备大功率电主轴实现高速切削加工,且大多数产品直接配备数控电主轴等五轴功能部件实现高速数控五轴加工。
1.龙门加工中心展品简述
北一机床XHAμ24-MTR25高精度龙门五轴车铣复合加工中心。采用工作台移动、横梁固定的龙门式布局,回转工作台纵向移动采用高精度重载滚动直线导轨、回转采用高精度滚动轴承。滑枕与溜板、溜板与横梁间采用静压导轨降低摩擦并使运动更加平稳、快速,在超精密微量进给方面表现出色,能够确保较高的加工精度。机床滑枕具备自动抓取功能,能够快速、精准地抓取车削头、伸长铣头、机械摆角铣头等多种附件头。通过不同附件头的切换,能够对工件复杂曲面进行五轴联动大扭矩强力切削加工,具备强大的加工能力和广泛的加工适应性。
秦川精密GMC3050定梁龙门加工中心。采用工作台移动、定梁龙门布局结构,融入高动态性能与热对称设计理念,直线轴采用绝对式测量系统。X轴采用静压导轨,Y轴采用滚滑复合导轨,Z轴采用滚动导轨,实现高精度移动并满足重载切削需求。
通用技术GMC2550wsμ动台动梁式龙门五面加工中心。采用工作台移动、龙门固定的布局结构,横梁上下升降。配备自主研制铸铁一体式淬火滚动导轨、高速大扭矩主轴系统和全自动高速铣头。横梁升降及滑枕移动采用双丝杠同步,伺服传动系统应用恒温冷却技术,提高机床热稳定性和环境适应性。
济二机床XHBSV2516×27i双龙门高速五轴加工中心。采用整体式床身,配置自主研发的偏置式B/C双摆角数控万能铣头和大型直驱翻转工作台,实现零件一次装夹六面加工。机床采用全直驱进给技术提升动态性能,配备机器人自动上下料系统,用于新能源汽车前机舱、后底板及电池壳等大型一体化铝合金压铸件的高效加工。该机填补了一体式压铸车身零件高速高效加工中心的国内空白,替代进口。
大连科德GMU2040五轴桥式龙门加工中心。采用动柱式龙门框架结构,横梁与立柱,床身与工作台两两一体式结构设计,专攻大型铝合金结构件高速加工。该机除立墙和工作台采用铸件外,其余运动大件全部采用焊接结构,在保证刚性和强度的前提下,减小运动惯性,实现高速运动,最大加速度可达0.5g。
上海拓璞GMB3020-B超高速龙门加工中心。采用高架桥式龙门布局,X/Y/Z轴导轨采用直线导轨,高速进给采用直线电机,具有高稳定性、高精度、高速和维护简单等特点。该机横梁、滑座、滑枕等关键移动部件采用碳纤维复合材料制造,重量仅为传统钢结构的50%,热稳定性提升10倍,有效降低热变形对加工精度的影响。
OKUMA(大隈)MCR - A5CⅡ 20×30 五面体龙门加工中心。采用工作台移动、横梁升降的龙门结构,在结构设计上充分考虑高刚性需求。采用了特殊的材料和优化的结构形式,使得机床能够承受较大的切削力,在加工过程中保持稳定,减少振动和变形。
NIDEC(尼得科)MVR-30Hx龙门加工中心。采用工作台移动、横梁固定的龙门式布局,是专为大型、高精度、高强度切削应用设计的,融合了高刚性结构、强力主轴、智能控制与热稳定技术。采用“立柱热屏蔽结构”和导轨区域温控设计,减少几何误差。
除以上展品外,还有一些进口或合资企业以及一些国内重点企业均展出了各自的优势展品,包括配置机械主轴的重型龙门加工中心和配置电主轴的轻型龙门加工中心。主要有:尼古拉斯克雷亚、山东威达、南通国盛、宁波海天精工、纽威数控、南京宁庆、山东蒂德、广东德玛士、广东巨冈精工等,以配置可快换五轴铣头产品或直接配置电主轴式高速五轴铣头产品为主。
在复材加工领域,汇专科技展出了MBR6030C-5AXIS超声复材切割龙门五轴联动加工中心。采用电主轴最高转速达24000r/min,最大超声振幅50μm,配备自主研发智能化双超声系统(超声切割与超声铣削),满足航空航天领域多功能应用需求。
2.数控五轴铣头技术应用
数控五轴技术在龙门加工中心的应用极大拓展了机床的加工能力和应用范围,为复杂曲面零件的加工提供了更高效、更精确的解决方案,成为当前龙门加工中心技术发展的重要趋势。
重型龙门加工中心用五轴功能部件一般采用大功率机械式主轴,主要应用于船舶重工、大型模具、能源电力等行业。轻型龙门加工中心用五轴功能部件一般采用力矩直驱式电主轴数控AC双摆角铣头,当然也有部分采用机械驱动AC轴摆角,主要应用于航空航天、新能源、模具复材制造等行业。
通用数控五轴功能部件形式多样,一般分为整体式数控AC双摆角铣头或分体式数控C轴模块和数控A轴铣头组合的形式,后者慢慢成为主流,即在可快换铣头上仅有A轴的摆动和主轴功能,结构相对简单,在铣头外形尺寸和整体刚性上更有优势,同时还可以拓展更多应用等。
近年来,国内企业通过自主研发和技术引进相结合等方式,不断提升技术水平,在五轴核心功能部件研发方面取得了长足进步。北一机床在收购科堡后有了机械式五轴产品,近期展示了最新开发的M500L-NC型多功能镗铣头滑枕。济二机床借助国家“863计划”研制了机械式和力矩电机直驱的A/C双摆角铣头,产品已经初步系列化。武重机床在国家“863计划”中研制了滑枕内置C轴配置数控B轴摆角铣头,近期又推出了全新一代双电机驱动机械式数控五轴功能部件。近年来,也涌现并成熟了一批专业五轴核心功能部件制造厂家,如中科伊贝格、浙江晨好、南京宁庆等国产代表性厂家,能够专注于设计制造五轴铣头等核心部件,具有较高研制能力。
目前,重型机械式数控五轴核心功能部件主要是采用内置数控C轴镗铣头滑枕和数控A轴铣头组合形式。国际顶尖机床厂家的高端五轴核心功能部件均为自主研制,虽然结构形式有所不同,但其技术参数均位于第一梯队。尤其是德国、意大利等欧洲企业拥有成熟的五轴技术和丰富的应用经验,处于领先地位。
轻型电主轴式数控五轴核心功能部件一般为整体结构的电主轴数控AC双摆角铣头,采用力矩直驱或机械驱动AC轴摆动,近年来也开始流行C轴模块与A轴分离快换的结构,主要厂家以德国Cytec为代表。
机械主轴式五轴铣头主要有北一机床、济二机床、武重机床、德国SCHIESS、意大利IMA、中国台湾MAINTECH等,产品各具特色,最大扭矩达到2000NM,部分产品最高转速达到5000r/min。
电主轴式五轴铣头主要有意大利BRETON、HSD、HITECO,德国Cytec、KESSLER、FISCHER,济二机床、浙江晨好、广州昊志、大连科德、徐州AKLAIS,以及拓璞、海天、通用技术、广州巨冈、南京宁庆、上海意特利、精科大恒等一些主机厂家展出了相关产品,最高转速达到24000r/min,最大扭矩一般在100NM以内,部分产品达到200NM以上。
3.数控系统及新技术应用
在数控系统方面,展品多选用西门子、海德汉等知名品牌的高端数控系统。这些数控系统具备强大的编程功能,支持多种编程语言和编程方式,能够方便地实现复杂零件的编程。同时,具备实时监控能力,通过与机床各传感器的连接,实时采集机床运行数据,对加工过程进行精确控制和调整。在五轴联动加工中,能够实现高精度的插补运算,保证刀具路径的精确性,从而实现复杂曲面的高速、高精度加工。目前,越来越多的国内企业选择采用国产高性能数控系统,如华中数控、广州数控等。这些数控系统经过多年的研发和改进,具备强大的运算能力和丰富的功能模块。能够实现复杂零件的编程和加工控制,支持多轴联动、高速高精度加工等先进功能,为国内重型龙门加工中心的性能提升提供了有力支撑。
同时,国内企业注重五轴技术与智能化技术的融合。通过在机床上安装智能传感器,实时监测加工过程中的切削力、振动、温度等参数。利用这些数据,通过智能算法对五轴联动加工进行优化控制,如调整切削参数、补偿刀具磨损等,提高加工质量和效率。当传感器检测到切削力过大时,系统自动调整切削速度和进给量,以保证加工过程的稳定性和刀具寿命。一些企业还开发了基于大数据分析的五轴加工优化系统,通过对大量加工数据的分析,优化加工工艺和参数。
CIMT2025展会还呈现了加工过程数字孪生技术、自适应加工技术等新技术应用。深圳吉兰丁智能科技有限公司在其讲座中深度解析了机械加工过程工艺数字孪生与机床装备一致性技术。通过物理模型与实时数据的融合,构建加工过程的数字化镜像,实现从工艺正向设计到加工过程实时监控及品质预测的全流程优化。武重集团在国内率先开发了重型机床智能运维平台,通过搭载华中数控自主研发的智能数控系统和武重自主开发的动力学数字孪生系统、精度智能提升系统和智能加工工艺系统等智能化平台,深度融合人工智能技术和先进制造技术,可实现自主感知、自主学习、自主优化与决策、自主控制与执行,彰显了“机床+AI”的产业发展与进步。以上新技术的应用,将进一步提高我国高端数控机床装备的智能化水平。
二、龙门铣床产品对比分析
就龙门铣床类产品而言,中国、德国、日本及其他工业发达国家各具特色,中国龙门铣床产业近年来取得了显著进步,产品种类不断丰富,涵盖了从轻型到重型的各类龙门铣床,能够满足不同行业的多样化需求。但在精度、刚性及稳定性、可靠性等方面与欧洲工业发达国家相比还存在一定差距,在超精密加工等方面与日本、美国、英国等差距明显。
1. 产品现状与差距、优势分析
(1)产品现状
在重型龙门铣床方面,国内企业已具备生产大型、超大型龙门铣床的能力,部分产品在精度、刚性等方面达到了国际先进水平。五轴产品技术主要还是掌握在北一、济二、武重、通用等大型企业,能够满足大功率、大切削扭矩的加工需求。
在轻型龙门铣床领域,国内产品在高速加工、高精度定位等方面进步较大,能够满足模具制造、电子设备制造等行业对高精度、高效率加工的需求,尤其是在力矩直驱式五轴功能部件等方面涌现了一批民营企业,其产品基本满足国内中低端轻型龙门铣床产品需要。在高端航空航天、新能源等领域更是发展迅速,部分产品基本实现了进口替代。同时,国内企业在数控系统、智能化技术等方面不断加大研发投入,自主研发的数控系统在功能和性能上逐渐接近国际先进水平,智能化功能在龙门铣床产品中的应用也越来越广泛。
德国作为机床制造强国,其龙门铣床产品以高精度、高可靠性和性能卓越著称。德国的重型龙门铣床,例如科堡、希根等厂家,在船舶重工、能源电力、矿山冶金等高端领域遥遥领先,产品具备极高的加工精度和稳定性。在轻型龙门铣床方面,德国产品通过先进的数控系统和精密的机械结构,实现了高速、高效、精准的加工,在航空航天、汽车制造等领域占据领先地位。尤其是德国的西门子、海德汉数控系统等,在全球范围内被广泛应用于龙门铣床,其强大的编程功能和实时监控能力为机床的高性能运行提供了有力保障。
日本的龙门铣床产品在精细化制造和高效加工方面具有独特优势,其产品技术理念先进,人机交互界面方便,相对欧洲主流龙门铣床具有较高的性价比。日本主机厂家通过优化结构设计和采用先进的制造工艺,提高了机床的刚性和稳定性,同时注重自动化和智能化功能的开发。
除了德国和日本,其他工业发达国家如瑞士、意大利、美国、英国等,在龙门铣床领域也具备各自优势。美国的龙门铣床产品在航空航天、国防军工等领域具有重要地位,注重高端技术的研发和应用,在超精密加工、五轴联动加工等方面处于领先水平。意大利的龙门铣床以其精湛的工艺和独特的设计风格受到市场青睐,在模具制造、汽车零部件加工等行业广泛应用,产品在外观设计、加工精度和稳定性方面表现出色。这些国家的重点企业在关键零部件制造、数控系统研发、加工工艺创新等方面不断投入,保持了在龙门铣床领域的核心竞争力。
(2)差距分析
我国龙门加工中心现已能够实现进口替代,基本满足国内中高端应用,但高端产品,在技术、工艺及数控系统等方面与德、日仍存在一定差距。国内自主研发的数控系统已经取得了突破,但在功能的完善性、稳定性以及与机床的匹配度上,与西门子、发那科等国际知名品牌还有较大提升空间。
技术层面差距:在关键零部件制造技术上,如高精度主轴、大功率主传动箱、五轴功能部件等,国内产品在精度保持性、可靠性和使用寿命方面与国外先进水平存在明显差距。国外先进的主轴采用更先进的轴承技术和润滑系统,能够在高转速下保持稳定,而国内部分主轴在长时间高速运转后,精度会出现一定程度的下降。同时,在五轴数控系统以及五轴联动技术应用中,国外技术的插补精度和速度控制更为精准,能够实现的刀具路径规划更为复杂,能更好地保证加工精度和表面质量。
制造工艺差距:德国、日本等工业发达国家大多在机床制造工艺上追求极致,对零部件的加工精度和装配质量严格把控。从原材料的选择到零部件的加工、装配,每一个环节都有严格的标准和流程。例如在机床床身等主要大件的铸造工艺上,国外采用先进的铸造技术和质量检测手段,保证床身的材质均匀性和内部组织的致密性,从而提高床身的刚性和稳定性。而国内某些企业在铸造工艺上相对落后,导致床身等大件质量参差不齐。在装配工艺上,国外企业采用高精度的装配设备和检测仪器,对机床的各项性能指标进行严格调试和检测,保证机床整体的高性能和长寿命。而国内部分企业,由于检测手段有限,难以对机床的各项精度指标进行精确控制,影响了机床的整体性能和稳定性。因此,在整体工艺制造装备和工艺体系等方面还需要建立更完善的保障体系,最终实现全行业的整体提升。
创新能力差距:德国、日本等企业在龙门铣床技术研发和创新方面投入巨大,持续推出具有创新性的产品和技术,尤其在五轴联动加工技术、智能化加工技术、新型材料应用等方面不断取得突破,引领着行业发展趋势。而我国企业在基础研究和前沿技术研发方面相对薄弱,创新能力有待整体提高,自主创新成果产业化的速度较慢,在国际市场上的技术竞争力相对较弱。
(3)优势分析
中国龙门铣床产品在性价比方面具有明显优势。国内企业拥有较为完善的产业链体系,原材料采购成本和制造成本相对较低,能够以更具竞争力的价格提供产品。这使得中国龙门铣床在中低端市场具有很强的市场竞争力,能够满足国内众多中小企业以及一些对价格较为敏感的国际市场需求。此外,国内制造业的快速发展让我们拥有庞大的国内市场优势,为龙门铣床企业提供了广阔的发展空间,尤其是航空航天、汽车、能源等行业的崛起,对龙门铣床的需求持续增长。
同时,中国企业在本地化服务方面具有独特优势。国内企业能够更好地了解国内市场需求特点,及时调整产品结构和研发方向,快速适应市场变化,实现产品的快速迭代和升级,能够更快速地响应客户需求,提供及时的技术支持和售后服务。对于一些定制化需求,国内企业能更好地与客户沟通,根据客户的实际需求进行产品定制和优化,提高客户满意度。尤其是在新能源汽车零部件行业,国内企业根据客户的生产工艺和产品特点,定制龙门铣床的加工参数和功能配置,开发出了一系列专用机床,获得了市场优势。
德国龙门铣床以其卓越的精度和可靠性著称。在高端制造领域,德国机床在长期使用过程中,精度保持性好,稳定性高,能够为企业提供持续稳定的加工质量,降低生产成本和质量风险。德国在机床制造领域拥有深厚的技术积累和精湛的工艺传承。德国企业注重人才培养和技术研发,拥有一批高素质的工程师和技术工人队伍,他们在机床设计、制造、装配等环节具有丰富的经验和专业技能。此外,德国的机械制造工艺、材料科学等基础学科也处于世界领先水平,为龙门铣床的高质量制造提供了坚实的技术支撑。
日本龙门铣床在精细化制造和高效加工方面优势明显,通过优化机床结构设计和采用先进的制造工艺,能够实现高速度、高效率、高精度的加工。同时,日本机床在自动化和智能化方面发展迅速,具备完善的自动化功能和人性化的人机交互界面,配备自动换刀系统、自动托盘交换系统和智能化的刀具管理系统后,可实现无人值守加工。
美国龙门铣床在高端技术研发和应用方面具有优势,尤其在航空航天、国防军工等领域,注重超精密加工、五轴联动加工等先进技术的研发和应用,能够满足这些领域对复杂零件高精度加工的特殊需求。美国在计算机技术、信息技术等领域的领先地位,也为龙门铣床的智能化发展提供了有力支持。
意大利的龙门铣床以其独特的设计风格和精湛的工艺受到市场青睐。意大利机床注重产品的外观设计和加工工艺的精细化,能够为客户提供高品质、个性化的产品。意大利的机床制造企业通常具有丰富的艺术设计底蕴,将设计美学融入机床产品中,使其不仅具有卓越的性能,还具有独特的外观魅力。
2. 产业格局与发展战略
(1)产业格局
中国龙门铣床产业已形成了较为完整的产业链体系,涵盖了从零部件制造、整机装配到销售服务的各个环节。国内企业数量众多,市场竞争激烈,在中低端市场,国内企业凭借性价比优势和本地化服务优势占据了较大市场份额。一些国内知名企业如武重机床、北一机床、济二机床、通用技术沈阳机床等,在国内市场具有较高的知名度和影响力,产品应用广泛。
在中高端市场,虽然国内企业取得了一定进展,但与德国、日本等国家的企业相比,仍面临较大竞争压力,部分高端产品仍依赖进口,因此,国内企业在技术水平、产品质量和品牌影响力等方面还有待进一步提高。近年来,随着国内企业对技术研发的重视和投入不断增加,一些高端龙门铣床产品逐渐实现国产化替代,部分五轴联动龙门加工中心已在航空航天等领域得到应用。
同时,中国龙门铣床产业集群发展态势明显,形成了以长三角、珠三角、环渤海地区为代表的产业集聚区。这些地区拥有完善的产业配套体系、丰富的人力资源和便捷的交通物流条件,形成了从原材料供应、零部件制造、整机装配到销售服务的完整产业链,产业集聚效应显著,为龙门铣床产业的发展提供了有力支撑。
此外,我们可以学习德国、日本以及美英意等工业发达国家的龙门铣床产业格局,德国龙门铣床产业以少数几家大型企业为龙头,注重技术研发和品牌建设,通过不断推出具有创新性的产品和技术,保持在行业内的领先地位。德国的机床制造企业通常与上下游企业建立紧密的合作关系,形成了稳定的产业生态系统,在零部件供应方面拥有一批优质的零部件供应商,为龙门铣床制造企业提供了高质量的数控系统、传动系统、主轴系统等关键零部件,确保了机床的高性能和高品质。同时,德国的机床行业协会在产业发展中也发挥了重要作用。
美国的龙门铣床产业主要集中在航空航天、国防军工等高端领域,以少数几家专业企业为代表,在超精密加工、五轴联动加工等高端技术方面具有绝对优势。美国的龙门铣床产业与高校、科研机构联系紧密,通过产学研合作,不断推动技术创新和产品升级。意大利企业以精湛的工艺和独特的设计风格赢得了市场认可。意大利的机床产业也形成了一定的机床产业集群,企业之间在设计、制造、销售等环节进行合作,形成了完整的产业链条,提高了机床产业的整体竞争力。
(2)发展战略
德国应该会继续巩固其在高精度、高可靠性龙门铣床领域的领先地位,持续投入研发资源,不断探索新的加工工艺和材料,推动龙门铣床技术向更高精度、更高性能方向发展。德国作为工业4.0的倡导者,会持续加强智能制造技术应用,充分利用其在物联网、大数据、人工智能等领域的技术优势,推动龙门铣床向智能制造方向转型升级。此外,随着全球制造业的转移和新兴经济体的崛起,发展中国家对龙门铣床的需求不断增加,德国、日本等工业发达国家企业为了拓展新兴市场,会继续加强与发展中国家的合作,通过技术输出、合资建厂等方式加强合作,扩大市场份额。
我国龙门铣床产业应继续加大技术研发投入,提高自主创新能力。在高端数控系统、关键零部件制造技术等方面实现重点突破,加强与高校、科研机构的合作,建立产学研用协同创新机制,共同开展基础研究和关键技术攻关,加快科技成果转化,推动产品向高端化、智能化方向发展。同时,加强在绿色制造技术方面的研发与应用,满足可持续发展要求。并积极开展前瞻性研究,加快布局新能源、新材料等战略性新兴产业,为企业在未来市场竞争中赢得先机。
同时,国内企业应注重产品质量和服务水平的提升,以优质的产品和服务树立良好的品牌形象。积极参与国际竞争,拓展国际市场份额,逐步提高中国龙门铣床在国际市场的地位。并通过参加国际知名机床展会、与国际知名企业合作等方式,加强品牌宣传和推广,提升品牌影响力,积极参与国际标准制定,提升行业话语权。
三、结语
CIMT2025展会上的龙门加工中心展品全面展示了当前全球在该领域的发展现状和趋势。国内产品在自动化和智能化方面也有较大提升,基本能够满足中高端用户的使用要求,但在高端数控系统、关键零部件制造技术、稳定性可靠性等方面与工业发达国家仍存在差距。但我国龙门加工中心产业已具备全球竞争力,尤其在性价比和本地化服务上优势明显,拥有庞大的国内市场支持。因此,我们要在核心技术创新能力、制造工艺和产品精度等方面加大技术研发投入,重点攻克关键核心技术,推动产品高端化、智能化发展,同时加强品牌建设,借助“一带一路”拓展全球化布局,提升国际竞争力。我们国有或大型机床企业应肩负国家工业发展重任,以技术传承为根、产业链协同为翼,牵引产业链企业共同攻关技术瓶颈,在国产化替代和全面创新引领的道路上稳步前行,成为推动中国制造业高质量发展的中流砥柱,实现从规模扩张向高质量发展的跃迁转型。
随着全球龙门铣床产业格局呈现多元化发展态势,各国企业在不同市场细分领域发挥着各自的优势,市场竞争日益激烈,通过不断的技术创新和产业升级,龙门铣床将在推动制造业高质量发展中继续发挥重要作用。
来源:中国机床工具工业协会