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(kāi)它。
由“一五”期間的沈陽(yáng)第一、第二、第三機(jī)床廠發(fā)展演變而來(lái)，通用技術(shù)集團(tuán)沈陽(yáng)機(jī)床股份有限公司（以下簡(jiǎn)稱“沈陽(yáng)機(jī)床”）是目前我國(guó)最大的中高端數(shù)控機(jī)床研發(fā)生產(chǎn)基地。
走過(guò)70多年，沈陽(yáng)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(dòng)機(jī)床
五軸聯(lián)動(dòng)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(guó)制造。
五軸聯(lián)動(dòng)，要求機(jī)床能同時(shí)控制三個(gè)直線軸及兩個(gè)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(dòng)下，刀具路徑不再是簡(jiǎn)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(wàn)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(dòng)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(dòng)才能實(shí)時(shí)調(diào)整姿態(tài)，一次性滿足所有要求。
“對(duì)不少?gòu)?fù)雜精密零件而言，五軸聯(lián)動(dòng)加工是唯一解決方案。在一定意義上看，五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床決定了一個(gè)國(guó)家在高端領(lǐng)域的制造自主權(quán)?！蓖ㄓ眉夹g(shù)沈陽(yáng)機(jī)床總經(jīng)理、黨委副書(shū)記徐永明說(shuō)。
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(guó)“S試件”五軸機(jī)床檢測(cè)方法正式成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，這也是我國(guó)金屬切削機(jī)床專業(yè)領(lǐng)域首項(xiàng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。
“揚(yáng)眉吐氣！”徐永明說(shuō)，作為參與方，沈陽(yáng)機(jī)床為“S試件”檢測(cè)方法提供了數(shù)據(jù)和加工經(jīng)驗(yàn)，成為論證“S試件”國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的重要依據(jù)。
早在2006年，沈陽(yáng)機(jī)床就開(kāi)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(wàn)組真實(shí)可靠的原始加工、檢測(cè)數(shù)據(jù)，為標(biāo)準(zhǔn)的成功申請(qǐng)?zhí)峁┝酥匾罁?jù)。
“S試件”，看似只是一個(gè)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(lái)。一個(gè)試件，即可檢測(cè)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(tái)五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床能夠加工合格的‘S試件’，那么這臺(tái)機(jī)床就能安全用于復(fù)雜精密零件加工。”徐永明說(shuō)，沈陽(yáng)機(jī)床是國(guó)內(nèi)最早把“S試件”加工、檢測(cè)作為五軸聯(lián)動(dòng)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(tái)五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床均通過(guò)“S試件”檢測(cè)，已廣泛應(yīng)用于汽車、模具等行業(yè)中。
一臺(tái)設(shè)備有說(shuō)服力。
2023年6月，沈陽(yáng)機(jī)床裝配車間，隨著技術(shù)專家嚴(yán)昊明按下啟動(dòng)鍵，7米多高的高精度龍門(mén)加工中心按照程序執(zhí)行加工作業(yè)……
“檢測(cè)結(jié)果出來(lái)了，表現(xiàn)完美?！爆F(xiàn)場(chǎng)一陣歡呼，緊接著是長(zhǎng)時(shí)間的掌聲。
高精度龍門(mén)加工中心，被稱為“制造機(jī)床的機(jī)床”，對(duì)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(shí)，機(jī)床的精度要高于被加工零件至少1個(gè)精度等級(jí)，而用于制造機(jī)床的機(jī)床精度則要再高1至2個(gè)精度等級(jí)。”
嚴(yán)昊明告訴記者，國(guó)際上這種大體積龍門(mén)機(jī)床，定位精度達(dá)到0.01毫米就屬于精密級(jí)水平了。目前，沈陽(yáng)機(jī)床的龍門(mén)系列產(chǎn)品都已成功跨越0.01毫米這一行業(yè)門(mén)檻。
沈陽(yáng)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(chǎng)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(dòng)機(jī)床上實(shí)現(xiàn)突破，但在可靠性、穩(wěn)定性上與國(guó)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(yáng)機(jī)床沉下心、重研發(fā)，將難關(guān)逐個(gè)攻克。
就拿影響機(jī)床加工穩(wěn)定性的導(dǎo)軌來(lái)說(shuō)。“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(zhǎng)期保持不變，導(dǎo)軌的質(zhì)量必須提升?！眹?yán)昊明說(shuō)。
然而，國(guó)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(zhǎng)度為2米的零件，而大型龍門(mén)加工中心的導(dǎo)軌往往超過(guò)10米。淬火技術(shù)若無(wú)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(duì)11米長(zhǎng)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(yáng)機(jī)床經(jīng)過(guò)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(yáng)機(jī)床集團(tuán)、沈機(jī)股份進(jìn)行破產(chǎn)重整，中國(guó)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(dòng)沈陽(yáng)機(jī)床回歸依靠科技創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品迭代升級(jí)。另一方面，推動(dòng)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(dòng)力。
重整后的沈陽(yáng)機(jī)床，迅速構(gòu)建起基于集團(tuán)三級(jí)研發(fā)體系框架的兩級(jí)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(yáng)機(jī)床先后攻克高精度主機(jī)設(shè)計(jì)及制造、高動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)部件伺服驅(qū)動(dòng)等10余項(xiàng)關(guān)鍵核心技術(shù)。
對(duì)內(nèi)，積極推進(jìn)科研新模式，搭建全新的創(chuàng)新體系；對(duì)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(cè)量器件，被譽(yù)為數(shù)控機(jī)床“精密之眼”，這雙“眼睛”，曾被國(guó)外壟斷多年。
“此前，國(guó)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(lái)測(cè)量距離?！眹?yán)昊明介紹，通用技術(shù)集團(tuán)國(guó)測(cè)時(shí)柵科技有限公司另辟蹊徑，采用“時(shí)間測(cè)量空間”的技術(shù)路徑，創(chuàng)新研發(fā)出納米時(shí)柵，突破了高端裝備的精密位置檢測(cè)難題。
徐永明表示，相對(duì)于傳統(tǒng)技術(shù)，“時(shí)柵位移傳感器”具有測(cè)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(duì)提高機(jī)床加工精度頗有助益。
堅(jiān)持“市場(chǎng)為帆”
“定制化研發(fā)+場(chǎng)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(yáng)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?cè)谛履茉雌囶I(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?yáng)機(jī)床營(yíng)銷服務(wù)中心總經(jīng)理、黨委副書(shū)記張成龍說(shuō)。
以電池托盤(pán)為例，作為新能源汽車底盤(pán)上關(guān)鍵的零部件，尺寸較大，沈陽(yáng)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(yáng)機(jī)床再次收獲來(lái)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(yáng)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。“沈陽(yáng)機(jī)床的立車產(chǎn)品，在加工內(nèi)孔、外圓、端面、斜面、弧面時(shí)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?！辈簧僦攸c(diǎn)行業(yè)客戶這樣點(diǎn)贊。
沈陽(yáng)機(jī)床已與曲軸、模具等龍頭企業(yè)建立長(zhǎng)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(lái)，沈陽(yáng)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(chǎng)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(guò)程中，沈陽(yáng)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(mén)團(tuán)隊(duì)開(kāi)展工藝技術(shù)攻關(guān)，定制化提供工裝解決方案。同時(shí)，提供專屬7×24小時(shí)現(xiàn)場(chǎng)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(dòng)，主動(dòng)提出使用我們研發(fā)的新產(chǎn)品，推動(dòng)產(chǎn)品迭代升級(jí)?！睆埑升堈f(shuō)。
眼下，沈陽(yáng)機(jī)床正布局人形機(jī)器人配套領(lǐng)域，研發(fā)有針對(duì)性的專用高效數(shù)控機(jī)床。
從新中國(guó)第一臺(tái)六尺皮帶車床、新中國(guó)第一臺(tái)普通車床、登上1960年版2元人民幣的車床C620—1，到新中國(guó)第一臺(tái)自動(dòng)機(jī)床、新中國(guó)第一臺(tái)數(shù)控車床……70多年深耕機(jī)床行業(yè)，沈陽(yáng)機(jī)床緊跟中國(guó)制造需求、矢志攻關(guān)、接連突破。
日前，沈陽(yáng)機(jī)床發(fā)布公告，預(yù)計(jì)今年上半年凈利潤(rùn)達(dá)3500萬(wàn)元至4500萬(wàn)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。”通用技術(shù)集團(tuán)黨組書(shū)記、董事長(zhǎng)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(dòng)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(jí)，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(jí)步伐將更加堅(jiān)實(shí)
在沈陽(yáng)機(jī)床采訪，一個(gè)變化令人振奮。從國(guó)內(nèi)首條針對(duì)鈦合金加工的柔性自動(dòng)化生產(chǎn)線，到新一代高精度龍門(mén)式五面加工中心，這家老企業(yè)填補(bǔ)了多項(xiàng)國(guó)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(guó)機(jī)床行業(yè)長(zhǎng)期面臨大而不強(qiáng)的問(wèn)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(lái)，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(guó)產(chǎn)機(jī)床，首先必須用起來(lái)?！边@是不少機(jī)床人的長(zhǎng)期呼吁。即便是沈陽(yáng)機(jī)床，也遇到過(guò)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(wú)法實(shí)現(xiàn)技術(shù)迭代和性能提升，面對(duì)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(lái)，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(kāi)放實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)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(yáng)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(guó)機(jī)床行業(yè)“重樣機(jī)研究、輕應(yīng)用驗(yàn)證，樣機(jī)通過(guò)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(gè)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(dòng)化等多個(gè)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(kāi)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(gè)環(huán)節(jié)都離不開(kāi)大量資金支持，且研發(fā)投入大、回報(bào)周期長(zhǎng)。這讓長(zhǎng)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(shì)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(duì)沈陽(yáng)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(jìng)爭(zhēng)，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(guó)正加快建設(shè)制造強(qiáng)國(guó)，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(jí)步伐將更加堅(jiān)實(shí)。