國外機床壟斷局面被我國產數(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℃，國內沒有加工設備，國外技術封鎖，球面柵網(wǎng)加工工藝就成為制約中國高端產品提高精度的瓶頸。
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，并且在高端領域屢有創(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查委員會公布了一個調查報告，把中國自力更生、獨立自主發(fā)展起來的尖端技術和關系到國民經(jīng)濟發(fā)展的重大科學技術都污蔑為從美國“竊取”或非法“獲得”）。
據(jù)業(yè)內人士介紹，在這臺具有完全自主知識產權的重大技術裝備上，武重集團實現(xiàn)了3大技術突破：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領先水平。該機床床身長45米，導軌達到任意1米長度內誤差不超過0.015毫米，任意20米長度內誤差不超過0.16毫米，全長45米長度內誤差不超過0.27毫米；三是首創(chuàng)國內雙工作組三通道數(shù)控技術及三軸同步技術。
“與發(fā)達國家相比，我們正在加快速度迎頭趕上。有些產品的開發(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市場上的壟斷，還迫使他們降低自己產品的價格?！敝袊鴻C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
盡管國產高檔數(shù)控機床在不少領域已經(jīng)取得重大突破，但是在業(yè)內專家看來，我國數(shù)控機床技術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。其實質是基礎技術差距的反映。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、溫度變形補償技術、高速主軸系統(tǒng)的動平衡技術等；
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、靜剛度主機結構和整機性能開發(fā)的差距，高速機床主機結構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型整體結構，箱中箱式結構，L型床身，三軸移動移出機身，側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差距。如國外已開始普及的遠程服務技術，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)控技術中難度最大、應用范圍最廣的技術。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研?！巴ㄟ^對飛機和航空發(fā)動機主要關鍵件制造工藝和設備進行的摸底調查，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。”據(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路線，通過軟件技術的創(chuàng)新，實現(xiàn)了數(shù)控系統(tǒng)技術的突破。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)控機床產品已延伸到成套、復合領域：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。
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