國外機床壟斷隔局被我國國產數控機床突破
2010/4/16 14:45:23
近日，清華大學與南京四開電子企業有限公司聯手研制的五軸聯動激光加工機床，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就成型了。
“它的加工精度達到μ級，相當于頭發絲的1/70。它最大的亮點是五軸聯動數控和光纖激光。”據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療器械，在航空航天、醫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，柵網里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。
機床是制造業的基礎，而數控系統更被稱為是機床產品中的“大腦”。它代表了一個國家工業發展的水平，也是國家綜合實力的體現。我國數控機床的發展經歷了30年的跌宕起伏，已經由成長期進入成熟期，并且在高端領域屢有創新，不斷突破國外的壟斷。
開發自己的“大腦”
目前，我國已經成為世界第一機床消費大國和數控機床進口大國，而數控系統是數控機床的重要組成部分，其成本占機床總成本的30％~50％。
統計顯示，國內高檔數控系統約70％的份額被海外數控公司所占有，而部分高檔數控機床仍然被當成戰略物資在國際市場上受到禁運限制。五軸（坐標）聯動數控機床就是數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動銑床，曾引發轟動一時的美、日制裁原蘇聯的“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、獨立自主發展起來的尖端技術和關系到國民經濟發展的重大科學技術都污蔑為從美國“竊取”或非法“獲得”）。
據業內人士介紹，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；三是首創國內雙工作組三通道數控技術及三軸同步技術。
“與發達國家相比，我們正在加快速度迎頭趕上。有些產品的開發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。”中國機床工具工業協會常務副理事長于成廷說。
抓住差距不放
盡管國產高檔數控機床在不少領域已經取得重大突破，但是在業內專家看來，我國數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。只有少數幾種產品達到歐洲標準定位精度。精度差距只是表面現象。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、高速主軸系統的動平衡技術等；
其次，基礎材料開發方面的差距，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；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；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；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據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、高速高精全數字式數控系統、高精度高頻響的位置檢測系統等差距較大。
南京四開電子企業有限公司總經理陸啟建告訴記者，機床控制部分的五軸聯動數控，是數控技術中難度最大、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，國家發展和改革委員會工業司委托中國機床工具工業協會組織30名行業專家，對航空、船舶、汽車、發電設備和機床工具行業61家企業和院所進行了專項調研。“通過對飛機和航空發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，航空工業工藝復雜，所需機床多為五軸聯動等高精度機床。”據中國機床工具工業協會人士介紹，發動機加工大量使用高精度機床，機匣加工需要多功能、高精度數控機床，如數控立車、數控精密鏜床和五軸加工中心，數控系統要具有高級編程功能。
“中國的數控企業有信心、也有能力打破國外公司的壟斷和技術壁壘，用我們開發的中國‘大腦’來裝備我國的當家設備，突破國外封鎖。”武漢華中數控有限公司負責人說。華中數控走以通用工業微機為硬件平臺的技術路線，通過軟件技術的創新，實現了數控系統技術的突破。用通用的工業計算機和電子器件，自主開發出打破國外封鎖的4通道、9軸聯動“華中1型”高性能數控系統，達到國際先進水平。
觸角不斷延伸
不僅如此，我國數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條以數控鏜銑床為主體的生產線，是體現我國機床工業提供成套設備能力的杰出代表。
數控超重型機床是水、火、核電電站設備制造、造船、冶金礦山等重大裝備制造業及重兵器制造的關鍵設備，我國已經成為少數幾個超重型機床供應國之一。DL250型5米數控超重型臥式鏜車床是武重集團自主研發制造的新產品，是迄今為止世界上最大規格的超重型數控臥式車床，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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