林詩雨攝
"> 沈陽機(jī)床車間現(xiàn)場。
林詩雨攝
通用技術(shù)沈陽機(jī)床供圖
"> 上世紀(jì)80年代的沈陽機(jī)床廠車間。
通用技術(shù)沈陽機(jī)床供圖
機(jī)床,制造機(jī)器的機(jī)器,被稱作“工業(yè)母機(jī)”,影響著制造的精度與效率。小到螺絲釘、大到遠(yuǎn)洋郵輪的制造,都離不開它。
由“一五”期間的沈陽第一、第二、第三機(jī)床廠發(fā)展演變而來,通用技術(shù)集團(tuán)沈陽機(jī)床股份有限公司(以下簡稱“沈陽機(jī)床”)是目前我國最大的中高端數(shù)控機(jī)床研發(fā)生產(chǎn)基地。
走過70多年,沈陽機(jī)床矢志攻關(guān)高端機(jī)床,其突圍歷程給人不少啟示。
突破0.01毫米
攻克五軸聯(lián)動機(jī)床
五軸聯(lián)動機(jī)床,被喻為工業(yè)皇冠上最亮也是最難的“明珠”。這一高端精密機(jī)床,一度制約著中國制造。
五軸聯(lián)動,要求機(jī)床能同時控制三個直線軸及兩個旋轉(zhuǎn)軸,實(shí)現(xiàn)空間復(fù)雜曲面加工。
難在哪?比如,五軸聯(lián)動下,刀具路徑不再是簡單的直線或圓弧,而是復(fù)雜的空間曲線,機(jī)床每秒需進(jìn)行上萬次的空間軌跡計(jì)算。
有何用?生活中,像曲面玻璃模具等異形零部件,使用三軸或四軸聯(lián)動機(jī)床,以“固定姿態(tài)+分步加工”方式切削,往往存在誤差,只有五軸聯(lián)動才能實(shí)時調(diào)整姿態(tài),一次性滿足所有要求。
“對不少復(fù)雜精密零件而言,五軸聯(lián)動加工是唯一解決方案。在一定意義上看,五軸聯(lián)動機(jī)床決定了一個國家在高端領(lǐng)域的制造自主權(quán)?!蓖ㄓ眉夹g(shù)沈陽機(jī)床總經(jīng)理、黨委副書記徐永明說。
如今,我們突破了嗎?
一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)令人振奮。
2020年,歷經(jīng)8年努力,中國“S試件”五軸機(jī)床檢測方法正式成為國際標(biāo)準(zhǔn),這也是我國金屬切削機(jī)床專業(yè)領(lǐng)域首項(xiàng)國際標(biāo)準(zhǔn)。
“揚(yáng)眉吐氣!”徐永明說,作為參與方,沈陽機(jī)床為“S試件”檢測方法提供了數(shù)據(jù)和加工經(jīng)驗(yàn),成為論證“S試件”國際標(biāo)準(zhǔn)的重要依據(jù)。
早在2006年,沈陽機(jī)床就開始試切“S試件”。此后,共進(jìn)行了2000多次“S試件”加工實(shí)驗(yàn),記錄了上萬組真實(shí)可靠的原始加工、檢測數(shù)據(jù),為標(biāo)準(zhǔn)的成功申請?zhí)峁┝酥匾罁?jù)。
“S試件”,看似只是一個S形的曲面,卻非常巧妙地將精密零件的若干加工特征集成起來。一個試件,即可檢測機(jī)床的加工精度、幾何精度、定位精度、綜合加工效率等。
“一句話,只要一臺五軸聯(lián)動機(jī)床能夠加工合格的‘S試件’,那么這臺機(jī)床就能安全用于復(fù)雜精密零件加工?!毙煊烂髡f,沈陽機(jī)床是國內(nèi)最早把“S試件”加工、檢測作為五軸聯(lián)動機(jī)床出廠檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的企業(yè)。目前,這里出產(chǎn)的每一臺五軸聯(lián)動機(jī)床均通過“S試件”檢測,已廣泛應(yīng)用于汽車、模具等行業(yè)中。
一臺設(shè)備有說服力。
2023年6月,沈陽機(jī)床裝配車間,隨著技術(shù)專家嚴(yán)昊明按下啟動鍵,7米多高的高精度龍門加工中心按照程序執(zhí)行加工作業(yè)……
“檢測結(jié)果出來了,表現(xiàn)完美?!爆F(xiàn)場一陣歡呼,緊接著是長時間的掌聲。
高精度龍門加工中心,被稱為“制造機(jī)床的機(jī)床”,對生產(chǎn)精度要求極高。嚴(yán)昊明解釋道:“使用機(jī)床加工零件時,機(jī)床的精度要高于被加工零件至少1個精度等級,而用于制造機(jī)床的機(jī)床精度則要再高1至2個精度等級?!?/p>
嚴(yán)昊明告訴記者,國際上這種大體積龍門機(jī)床,定位精度達(dá)到0.01毫米就屬于精密級水平了。目前,沈陽機(jī)床的龍門系列產(chǎn)品都已成功跨越0.01毫米這一行業(yè)門檻。
沈陽機(jī)床自研的高端產(chǎn)品已肩負(fù)起生產(chǎn)制造重任,為市場源源不斷輸送高端數(shù)控機(jī)床。
嚴(yán)昊明坦言,雖然我們已在五軸聯(lián)動機(jī)床上實(shí)現(xiàn)突破,但在可靠性、穩(wěn)定性上與國際領(lǐng)先機(jī)床仍有差距,仍須持續(xù)努力。
聚焦基礎(chǔ)元件
從源頭提升機(jī)床基礎(chǔ)能力
機(jī)床產(chǎn)業(yè)是典型的技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)。要想在高端機(jī)床上實(shí)現(xiàn)突破,需從基礎(chǔ)材料、基礎(chǔ)元件、數(shù)控系統(tǒng)等領(lǐng)域全方位發(fā)力。為此,沈陽機(jī)床沉下心、重研發(fā),將難關(guān)逐個攻克。
就拿影響機(jī)床加工穩(wěn)定性的導(dǎo)軌來說。“導(dǎo)軌,機(jī)床上最容易損耗的核心部件之一,要想機(jī)床精度長期保持不變,導(dǎo)軌的質(zhì)量必須提升。”嚴(yán)昊明說。
然而,國內(nèi)高硬度大層深硬軌導(dǎo)軌淬火技術(shù)大多只能加工長度為2米的零件,而大型龍門加工中心的導(dǎo)軌往往超過10米。淬火技術(shù)若無法取得突破,將直接影響導(dǎo)軌的性能與壽命,制約其質(zhì)量提升。
為此,嚴(yán)昊明帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)日夜攻關(guān),最終成功對11米長的零件進(jìn)行淬火,突破了技術(shù)壁壘。
不僅僅是導(dǎo)軌。大扭矩主軸轉(zhuǎn)速,直接影響著機(jī)床的作業(yè)效率。從每分鐘2000轉(zhuǎn)、3000轉(zhuǎn),到現(xiàn)在每分鐘6000轉(zhuǎn)、8000轉(zhuǎn),沈陽機(jī)床經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn),逐步攻克難關(guān)。
一項(xiàng)項(xiàng)成果背后,是創(chuàng)新體系的重構(gòu)。
2019年,沈陽機(jī)床集團(tuán)、沈機(jī)股份進(jìn)行破產(chǎn)重整,中國通用技術(shù)(集團(tuán))控股有限責(zé)任公司入主。
通用技術(shù)集團(tuán)一方面投入真金白銀,推動沈陽機(jī)床回歸依靠科技創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品迭代升級。另一方面,推動體制機(jī)制改革,激發(fā)起科研人員干事創(chuàng)業(yè)的活力與動力。
重整后的沈陽機(jī)床,迅速構(gòu)建起基于集團(tuán)三級研發(fā)體系框架的兩級研發(fā)組織。在重點(diǎn)技術(shù)攻關(guān)項(xiàng)目上推廣“揭榜掛帥”,技術(shù)人員自發(fā)組隊(duì),十分踴躍。這幾年,沈陽機(jī)床先后攻克高精度主機(jī)設(shè)計(jì)及制造、高動態(tài)運(yùn)動部件伺服驅(qū)動等10余項(xiàng)關(guān)鍵核心技術(shù)。
對內(nèi),積極推進(jìn)科研新模式,搭建全新的創(chuàng)新體系;對外,則充分利用通用技術(shù)集團(tuán)力量,共同攻關(guān)行業(yè)共性技術(shù)。
精密位移測量器件,被譽(yù)為數(shù)控機(jī)床“精密之眼”,這雙“眼睛”,曾被國外壟斷多年。
“此前,國際通用的技術(shù)路徑為光柵,利用光的衍射和干涉效應(yīng)來測量距離?!眹?yán)昊明介紹,通用技術(shù)集團(tuán)國測時柵科技有限公司另辟蹊徑,采用“時間測量空間”的技術(shù)路徑,創(chuàng)新研發(fā)出納米時柵,突破了高端裝備的精密位置檢測難題。
徐永明表示,相對于傳統(tǒng)技術(shù),“時柵位移傳感器”具有測量精度高、環(huán)境適應(yīng)性好等優(yōu)點(diǎn),能有效避免粉塵、油污干擾,對提高機(jī)床加工精度頗有助益。
堅(jiān)持“市場為帆”
“定制化研發(fā)+場景驗(yàn)證”,讓機(jī)床越用越好
機(jī)床,現(xiàn)代工業(yè)的原點(diǎn)。沈陽機(jī)床除了聚焦高精尖,努力補(bǔ)短板,還著力提質(zhì)量、增效率。
“我們在新能源汽車領(lǐng)域,已形成摩擦焊專機(jī)、副車架五軸立式加工中心、球籠倒立車、扭力梁雙面銑等一系列專業(yè)化解決方案?!鄙蜿枡C(jī)床營銷服務(wù)中心總經(jīng)理、黨委副書記張成龍說。
以電池托盤為例,作為新能源汽車底盤上關(guān)鍵的零部件,尺寸較大,沈陽機(jī)床采用多主軸方案推出產(chǎn)品,實(shí)現(xiàn)高效加工,使用效率較普通設(shè)備提升4至5倍。
今年2月,沈陽機(jī)床再次收獲來自新能源汽車領(lǐng)域的重要訂單,合同金額破億元,證明了自身的實(shí)力。
不僅在新能源汽車領(lǐng)域。在風(fēng)電行業(yè),沈陽機(jī)床與重點(diǎn)行業(yè)客戶成為戰(zhàn)略合作伙伴,其研發(fā)的高精度立車產(chǎn)品,助力客戶加工高精度風(fēng)電軸承?!吧蜿枡C(jī)床的立車產(chǎn)品,在加工內(nèi)孔、外圓、端面、斜面、弧面時可實(shí)現(xiàn)‘以車代磨’,加工工件表面接觸率可達(dá)80%以上,顯著提升了產(chǎn)品質(zhì)量。”不少重點(diǎn)行業(yè)客戶這樣點(diǎn)贊。
沈陽機(jī)床已與曲軸、模具等龍頭企業(yè)建立長期伙伴關(guān)系,提供“設(shè)備+服務(wù)”綜合解決方案,覆蓋從零部件到整車的制造需求。
張成龍表示,近年來,沈陽機(jī)床之所以能在新能源領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破,一是堅(jiān)持“技術(shù)為要”,二是堅(jiān)持“市場為帆”,“我們堅(jiān)持做高端產(chǎn)品,提供定制化解決方案”。
例如,在與客戶合作過程中,沈陽機(jī)床在產(chǎn)品研發(fā)、產(chǎn)線設(shè)計(jì)階段就深入?yún)⑴c,組織專門團(tuán)隊(duì)開展工藝技術(shù)攻關(guān),定制化提供工裝解決方案。同時,提供專屬7×24小時現(xiàn)場服務(wù)響應(yīng),定期進(jìn)行設(shè)備維護(hù)和性能優(yōu)化,確保設(shè)備持續(xù)高效運(yùn)轉(zhuǎn)。
“‘想客戶之所難,急客戶之所急’,許多客戶被打動,主動提出使用我們研發(fā)的新產(chǎn)品,推動產(chǎn)品迭代升級?!睆埑升堈f。
眼下,沈陽機(jī)床正布局人形機(jī)器人配套領(lǐng)域,研發(fā)有針對性的專用高效數(shù)控機(jī)床。
從新中國第一臺六尺皮帶車床、新中國第一臺普通車床、登上1960年版2元人民幣的車床C620—1,到新中國第一臺自動機(jī)床、新中國第一臺數(shù)控車床……70多年深耕機(jī)床行業(yè),沈陽機(jī)床緊跟中國制造需求、矢志攻關(guān)、接連突破。
日前,沈陽機(jī)床發(fā)布公告,預(yù)計(jì)今年上半年凈利潤達(dá)3500萬元至4500萬元,同比扭虧為盈。
“振興發(fā)展機(jī)床產(chǎn)業(yè)責(zé)任重大、使命光榮?!蓖ㄓ眉夹g(shù)集團(tuán)黨組書記、董事長于旭波表示,將堅(jiān)持把發(fā)展高端數(shù)控機(jī)床作為第一核心主業(yè),努力建設(shè)世界一流高端機(jī)床裝備集團(tuán),全力以赴推動高端數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。
■記者手記
產(chǎn)業(yè)升級,做好“融”字文章
融合機(jī)床制造與下游應(yīng)用,融合各方力量攻關(guān)共性技術(shù)……參照機(jī)床行業(yè)經(jīng)驗(yàn),做好“融”字文章,產(chǎn)業(yè)升級步伐將更加堅(jiān)實(shí)
在沈陽機(jī)床采訪,一個變化令人振奮。從國內(nèi)首條針對鈦合金加工的柔性自動化生產(chǎn)線,到新一代高精度龍門式五面加工中心,這家老企業(yè)填補(bǔ)了多項(xiàng)國內(nèi)空白。
作為制造裝備的機(jī)器,機(jī)床行業(yè)堪稱“制造之基”,但我國機(jī)床行業(yè)長期面臨大而不強(qiáng)的問題,產(chǎn)業(yè)規(guī)模世界第一,高端產(chǎn)品卻供給不足。
一直以來,為突破高端數(shù)控機(jī)床,機(jī)床行業(yè)下了很多功夫,但直至近幾年才實(shí)現(xiàn)質(zhì)的突破。究其原因,主要是在“融”字上下足了功夫。
一方面,融合機(jī)床制造與下游應(yīng)用。
“發(fā)展國產(chǎn)機(jī)床,首先必須用起來?!边@是不少機(jī)床人的長期呼吁。即便是沈陽機(jī)床,也遇到過從樣機(jī)下線到實(shí)際使用需花費(fèi)五六年尋找用戶的困境。
下游用戶不敢用、不愿用,本土企業(yè)無法實(shí)現(xiàn)技術(shù)迭代和性能提升,面對這一上下游合作悖論,產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新成為破局點(diǎn)。
近年來,不少中央企業(yè)牽頭組建各類創(chuàng)新聯(lián)合體。作為產(chǎn)業(yè)鏈的重要下游客戶,中央企業(yè)發(fā)揮領(lǐng)先客戶作用,明確需求特征、技術(shù)要求,開放實(shí)際應(yīng)用場景與使用數(shù)據(jù),以需求牽引關(guān)鍵核心技術(shù)突破。
沈陽機(jī)床就與不少中央企業(yè)組成了攻關(guān)“搭子”。這種以領(lǐng)先客戶為攻關(guān)牽頭人的聯(lián)合研發(fā)機(jī)制,改變了我國機(jī)床行業(yè)“重樣機(jī)研究、輕應(yīng)用驗(yàn)證,樣機(jī)通過驗(yàn)收即意味著項(xiàng)目完成”的局面,成功打通了機(jī)床從“可用”到“好用”的關(guān)鍵一步。
另一方面,融合各方力量,攻關(guān)共性技術(shù)。
機(jī)床行業(yè)有兩個特點(diǎn)。一是技術(shù)密集型,涉及材料科學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)與制造、電氣控制與自動化等多個專業(yè)領(lǐng)域,技術(shù)壁壘極高。二是資本密集型,從基礎(chǔ)研究、應(yīng)用基礎(chǔ)研究、應(yīng)用技術(shù)開發(fā),到工程化驗(yàn)證或中試、技術(shù)成果產(chǎn)業(yè)化等各個環(huán)節(jié)都離不開大量資金支持,且研發(fā)投入大、回報周期長。這讓長期處于“小、散、弱”產(chǎn)業(yè)格局的機(jī)床行業(yè)一提進(jìn)軍高端數(shù)控機(jī)床,往往心有余而力不足。
在此背景下,中央企業(yè)的優(yōu)勢再次凸顯。作為以高端數(shù)控機(jī)床為主責(zé)主業(yè)的中央企業(yè),通用技術(shù)集團(tuán)一手推進(jìn)行業(yè)專業(yè)化整合,目前已完成對沈陽機(jī)床、大連機(jī)床等七家企業(yè)的重組;一手加大資金投入,組建機(jī)床工程研究院,專注共性技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)研究。
攥指成拳、形成合力,有利于破除“內(nèi)卷式”競爭,更有利于聯(lián)合產(chǎn)業(yè)鏈上下游、高??蒲袡C(jī)構(gòu)等力量,形成完整的創(chuàng)新體系。
當(dāng)前,我國正加快建設(shè)制造強(qiáng)國,一系列短板被逐步補(bǔ)齊,但在基礎(chǔ)零部件、基礎(chǔ)材料等領(lǐng)域仍有不足。參照機(jī)床行業(yè)經(jīng)驗(yàn),做好“融”字文章,產(chǎn)業(yè)升級步伐將更加堅(jiān)實(shí)。
《 人民日報 》( 2025年08月20日 18 版)