國外機床壟斷局面被我國產(chǎn)數(shù)控機床不斷突破
近日，清華大學與南京四開電子企業(yè)有限公司聯(lián)手研制的五軸聯(lián)動激光加工機床，成功攻克這道難題：把一個金屬鉬球體置入該機床的加工頭，短短5分鐘，一個精致的球面柵網(wǎng)就成型了。
“它的加工精度達到μ級，相當于頭發(fā)絲的1/70。它最大的亮點是五軸聯(lián)動數(shù)控和光纖激光?！睋?jù)該公司技術(shù)人員介紹，這臺只有收銀機大小的機床還能加工精度要求極高的心臟支架等醫(yī)療器械，在航空航天、醫(yī)療等領(lǐng)域可大顯身手。
在高精度雷達研制中，需要一個核心微型器件——由金屬鉬加工而成、直徑只有12毫米的球面柵網(wǎng)，柵網(wǎng)里72個梯形小格，小格之間相連的“筋”只有0.12毫米。
不要小看這微不足道的12毫米。由于鉬的熔點高達2000℃，國內(nèi)沒有加工設備，國外技術(shù)封鎖，球面柵網(wǎng)加工工藝就成為制約中國高端產(chǎn)品提高精度的瓶頸。
機床是制造業(yè)的基礎，而數(shù)控系統(tǒng)更被稱為是機床產(chǎn)品中的“大腦”。它代表了一個國家工業(yè)發(fā)展的水平，也是國家綜合實力的體現(xiàn)。我國數(shù)控機床的發(fā)展經(jīng)歷了30年的跌宕起伏，已經(jīng)由成長期進入成熟期，并且在高端領(lǐng)域?qū)矣袆?chuàng)新，不斷突破國外的壟斷。
開發(fā)自己的“大腦”
目前，我國已經(jīng)成為世界第一機床消費大國和數(shù)控機床進口大國，而數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機床的重要組成部分，其成本占機床總成本的30％~50％。
統(tǒng)計顯示，國內(nèi)高檔數(shù)控系統(tǒng)約70％的份額被海外數(shù)控公司所占有，而部分高檔數(shù)控機床仍然被當成戰(zhàn)略物資在國際市場上受到禁運限制。五軸（坐標）聯(lián)動數(shù)控機床就是數(shù)控機床技術(shù)制高點標志之一，用于大型螺旋槳空間曲面加工的五軸聯(lián)動銑床，曾引發(fā)轟動一時的美、日制裁原蘇聯(lián)的“東芝事件”；10年前，美國國會因當時我國進口16臺用于飛機制造的此類多軸聯(lián)動舊機床，還炮制了所謂要求制裁的“考克斯報告”（注：1999年5月25日，美國眾議院由共和黨議員考克斯牽頭的調(diào)查委員會公布了一個調(diào)查報告，把中國自力更生、獨立自主發(fā)展起來的尖端技術(shù)和關(guān)系到國民經(jīng)濟發(fā)展的重大科學技術(shù)都污蔑為從美國“竊取”或非法“獲得”）。
據(jù)業(yè)內(nèi)人士介紹，在這臺具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的重大技術(shù)裝備上，武重集團實現(xiàn)了3大技術(shù)突破：一是該裝備的超重型高精度主軸箱重量之大，強度和剛性要求之高，達到了當前世界主軸箱制造的極限；二是超長床身的制造工藝研究和精度達到國內(nèi)領(lǐng)先水平。該機床床身長45米，導軌達到任意1米長度內(nèi)誤差不超過0.015毫米，任意20米長度內(nèi)誤差不超過0.16毫米，全長45米長度內(nèi)誤差不超過0.27毫米；三是首創(chuàng)國內(nèi)雙工作組三通道數(shù)控技術(shù)及三軸同步技術(shù)。
“與發(fā)達國家相比，我們正在加快速度迎頭趕上。有些產(chǎn)品的開發(fā)成功甚至讓國外同行著了慌，不僅打破了他們長期在國內(nèi)市場上的壟斷，還迫使他們降低自己產(chǎn)品的價格。”中國機床工具工業(yè)協(xié)會常務副理事長于成廷說。
抓住差距不放
盡管國產(chǎn)高檔數(shù)控機床在不少領(lǐng)域已經(jīng)取得重大突破，但是在業(yè)內(nèi)專家看來，我國數(shù)控機床技術(shù)與世界先進水平相比，還有不小的差距。
首先是精度普遍不夠。只有少數(shù)幾種產(chǎn)品達到歐洲標準定位精度。精度差距只是表面現(xiàn)象。其實質(zhì)是基礎技術(shù)差距的反映。如普遍未進行有限元分析，未做動剛度試驗；大多未采用定位精度軟件補償技術(shù)、溫度變形補償技術(shù)、高速主軸系統(tǒng)的動平衡技術(shù)等；
其次，基礎材料開發(fā)方面的差距，未普及高強度密烘鑄鐵。在歐美已有一批先進產(chǎn)品采用聚合物混凝土，我國則還是空白；
再次，高動、靜剛度主機結(jié)構(gòu)和整機性能開發(fā)的差距，高速機床主機結(jié)構(gòu)設計方向是增強剛性和減輕移動部件重量，如國際普遍采用龍門式、框式、O型整體結(jié)構(gòu)，箱中箱式結(jié)構(gòu)，L型床身，三軸移動移出機身，側(cè)掛箱式臥式加工中心等。我們則大多未開發(fā)；
還有一重要差距就是應用技術(shù)差距。如國外已開始普及的遠程服務技術(shù)，我們尚待開發(fā)；交鑰匙工程——從機床選擇、工藝裝備（刀、夾、附、檢具）配置與提供到切削用量的確定，尚待開發(fā)；展出的高速機床普遍不能做硬切削、干切削表演，高速切削機理及切削數(shù)據(jù)庫的研究在我國近乎空白；不能提供高速切削軟件包等等。關(guān)鍵配套件，特別是新興配套件如電主軸、高速滾珠絲杠副、直線電機、高速高精全數(shù)字式數(shù)控系統(tǒng)、高精度高頻響的位置檢測系統(tǒng)等差距較大。
南京四開電子企業(yè)有限公司總經(jīng)理陸啟建告訴記者，機床控制部分的五軸聯(lián)動數(shù)控，是數(shù)控技術(shù)中難度最大、應用范圍最廣的技術(shù)。它主要應用于復雜曲面的高效、精密、自動化加工。
今年六七月份，國家發(fā)展和改革委員會工業(yè)司委托中國機床工具工業(yè)協(xié)會組織30名行業(yè)專家，對航空、船舶、汽車、發(fā)電設備和機床工具行業(yè)61家企業(yè)和院所進行了專項調(diào)研。“通過對飛機和航空發(fā)動機主要關(guān)鍵件制造工藝和設備進行的摸底調(diào)查，我們認為，航空工業(yè)工藝復雜，所需機床多為五軸聯(lián)動等高精度機床?！睋?jù)中國機床工具工業(yè)協(xié)會人士介紹，發(fā)動機加工大量使用高精度機床，機匣加工需要多功能、高精度數(shù)控機床，如數(shù)控立車、數(shù)控精密鏜床和五軸加工中心，數(shù)控系統(tǒng)要具有高級編程功能。
“中國的數(shù)控企業(yè)有信心、也有能力打破國外公司的壟斷和技術(shù)壁壘，用我們開發(fā)的中國‘大腦’來裝備我國的當家設備，突破國外封鎖?！蔽錆h華中數(shù)控有限公司負責人說。華中數(shù)控走以通用工業(yè)微機為硬件平臺的技術(shù)路線，通過軟件技術(shù)的創(chuàng)新，實現(xiàn)了數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)的突破。用通用的工業(yè)計算機和電子器件，自主開發(fā)出打破國外封鎖的4通道、9軸聯(lián)動“華中1型”高性能數(shù)控系統(tǒng)，達到國際先進水平。
觸角不斷延伸
不僅如此，我國數(shù)控機床產(chǎn)品已延伸到成套、復合領(lǐng)域：中捷機床廠按7個月交貨期為上海磁懸浮列車工程項目交出4條以數(shù)控鏜銑床為主體的生產(chǎn)線，是體現(xiàn)我國機床工業(yè)提供成套設備能力的杰出代表。
數(shù)控超重型機床是水、火、核電電站設備制造、造船、冶金礦山等重大裝備制造業(yè)及重兵器制造的關(guān)鍵設備，我國已經(jīng)成為少數(shù)幾個超重型機床供應國之一。DL250型5米數(shù)控超重型臥式鏜車床是武重集團自主研發(fā)制造的新產(chǎn)品，是迄今為止世界上最大規(guī)格的超重型數(shù)控臥式車床，該機床總重達1450噸，其中主軸箱重量就達到177噸，主軸端面跳動和徑向跳動均在0.008毫米之內(nèi)。
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