機(jī)床是制造業(yè)的基礎(chǔ)，而數(shù)控系統(tǒng)更被稱(chēng)為是機(jī)床產(chǎn)品中的“大腦”。它代表了一個(gè)國(guó)家工業(yè)發(fā)展的水平，也是國(guó)家綜合實(shí)力的體現(xiàn)。我國(guó)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展經(jīng)歷了30年的跌宕起伏，已經(jīng)由成長(zhǎng)期進(jìn)入成熟期，并且在厲害領(lǐng)域?qū)矣袆?chuàng)新，不斷突破國(guó)外的壟斷。
在高精度雷達(dá)研制中，需要一個(gè)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(gè)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(diǎn)高達(dá)2000℃，國(guó)內(nèi)沒(méi)有加工設(shè)備，國(guó)外技術(shù)封鎖，球面柵網(wǎng)加工工藝就成為制約中國(guó)厲害產(chǎn)品提高精度的瓶頸。
近日，清華大學(xué)與南京四開(kāi)電子企業(yè)有限公司聯(lián)手研制的五軸聯(lián)動(dòng)激光加工機(jī)床，成功攻克這道難題：把一個(gè)金屬鉬球體置入該機(jī)床的加工頭，短短5分鐘，一個(gè)精致的球面柵網(wǎng)就成型了。
“它的加工精度達(dá)到μ級(jí)，相當(dāng)于頭發(fā)絲的1/70。它大的亮點(diǎn)是五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控和光纖激光。”據(jù)該公司技術(shù)人員介紹，這臺(tái)只有收銀機(jī)大小的機(jī)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。
機(jī)床是制造業(yè)的基礎(chǔ)，而數(shù)控系統(tǒng)更被稱(chēng)為是機(jī)床產(chǎn)品中的“大腦”。它代表了一個(gè)國(guó)家工業(yè)發(fā)展的水平，也是國(guó)家綜合實(shí)力的體現(xiàn)。我國(guó)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展經(jīng)歷了30年的跌宕起伏，已經(jīng)由成長(zhǎng)期進(jìn)入成熟期，并且在厲害領(lǐng)域?qū)矣袆?chuàng)新，不斷突破國(guó)外的壟斷。
開(kāi)發(fā)自己的“大腦”
目前，我國(guó)已經(jīng)成為世界前列機(jī)床消費(fèi)大國(guó)和數(shù)控機(jī)床進(jìn)口大國(guó)，而數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的重要組成部分，其成本占機(jī)床總成本的30％~50％。
統(tǒng)計(jì)顯示，國(guó)內(nèi)高品質(zhì)數(shù)控系統(tǒng)約70％的份額被海外數(shù)控公司所占有，而部分高品質(zhì)數(shù)控機(jī)床仍然被當(dāng)成戰(zhàn)略物資在國(guó)際市場(chǎng)上受到禁運(yùn)限制。五軸（坐標(biāo)）聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床就是數(shù)控機(jī)床技術(shù)制高點(diǎn)標(biāo)志之一，用于大型螺旋槳空間曲面加工的五軸聯(lián)動(dòng)銑床，曾引發(fā)轟動(dòng)一時(shí)的美、日制裁原蘇聯(lián)的“東芝事件”；10年前，美國(guó)國(guó)會(huì)因當(dāng)時(shí)我國(guó)進(jìn)口16臺(tái)用于飛機(jī)制造的此類(lèi)多軸聯(lián)動(dòng)舊機(jī)床，還炮制了所謂要求制裁的“考克斯報(bào)告”（注：1999年5月25日，美國(guó)眾議院由共和黨議員考克斯?fàn)款^的調(diào)查委員會(huì)公布了一個(gè)調(diào)查報(bào)告，把中國(guó)自力更生、獨(dú)立自主發(fā)展起來(lái)的完備技術(shù)和關(guān)系到國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重大科學(xué)技術(shù)都污蔑為從美國(guó)“竊取”或非法“獲得”）。
南京四開(kāi)電子企業(yè)有限公司總經(jīng)理陸啟建告訴記者，機(jī)床控制部分的五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控，是數(shù)控技術(shù)中難度大、應(yīng)用范圍廣的技術(shù)。它主要應(yīng)用于復(fù)雜曲面的效能高、精密、自動(dòng)化加工。
今年六七月份，國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)工業(yè)司委托中國(guó)機(jī)床工具工業(yè)協(xié)會(huì)組織30名行業(yè)專(zhuān)家，對(duì)航空、船舶、汽車(chē)、發(fā)電設(shè)備和機(jī)床工具行業(yè)61家企業(yè)和院所進(jìn)行了專(zhuān)項(xiàng)調(diào)研。“通過(guò)對(duì)飛機(jī)和航空發(fā)動(dòng)機(jī)主要關(guān)鍵件制造工藝和設(shè)備進(jìn)行的摸底調(diào)查，我們認(rèn)為，航空工業(yè)工藝復(fù)雜，所需機(jī)床多為五軸聯(lián)動(dòng)等高精度機(jī)床。”據(jù)中國(guó)機(jī)床工具工業(yè)協(xié)會(huì)人士介紹，發(fā)動(dòng)機(jī)加工大量使用高精度機(jī)床，機(jī)匣加工需要多功能、高精度數(shù)控機(jī)床，如數(shù)控立車(chē)、數(shù)控精密鏜床和五軸加工中心，數(shù)控系統(tǒng)要具有中級(jí)編程功能。
“中國(guó)的數(shù)控企業(yè)有信心、也有能力打破國(guó)外公司的壟斷和技術(shù)壁壘，用我們開(kāi)發(fā)的中國(guó)‘大腦’來(lái)裝備我國(guó)的當(dāng)家設(shè)備，突破國(guó)外封鎖。”武漢華中數(shù)控有限公司負(fù)責(zé)人說(shuō)。華中數(shù)控走以通用工業(yè)微機(jī)為硬件平臺(tái)的技術(shù)路線(xiàn)，通過(guò)軟件技術(shù)的創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)了數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)的突破。用通用的工業(yè)計(jì)算機(jī)和電子器件，自主開(kāi)發(fā)出打破國(guó)外封鎖的4通道、9軸聯(lián)動(dòng)“華中1型”高性能數(shù)控系統(tǒng)，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。
觸角不斷延伸
不僅如此，我國(guó)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品已延伸到成套、復(fù)合領(lǐng)域：中捷機(jī)床廠(chǎng)按7個(gè)月交貨期為上海磁懸浮列車(chē)工程項(xiàng)目交出4條以數(shù)控鏜銑床為主體的生產(chǎn)線(xiàn)，是體現(xiàn)我國(guó)機(jī)床工業(yè)提供成套設(shè)備能力的杰出代表。
數(shù)控超重型機(jī)床是水、火、核電電站設(shè)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(shè)備，我國(guó)已經(jīng)成為少數(shù)幾個(gè)超重型機(jī)床供應(yīng)國(guó)之一。DL250型5米數(shù)控超重型臥式鏜車(chē)床是武重集團(tuán)自主研發(fā)制造的新產(chǎn)品，是迄今為止世界上大規(guī)格的超重型數(shù)控臥式車(chē)床，該機(jī)床總重達(dá)1450噸，其中主軸箱重量就達(dá)到177噸，主軸端面跳動(dòng)和徑向跳動(dòng)均在0.008毫米之內(nèi)。
據(jù)業(yè)內(nèi)人士介紹，在這臺(tái)具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的重大技術(shù)裝備上，武重集團(tuán)實(shí)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(qiáng)度和剛性要求之高，達(dá)到了當(dāng)前世界主軸箱制造的極限；二是超長(zhǎng)床身的制造工藝研究和精度達(dá)到國(guó)內(nèi)暢銷(xiāo)水平。該機(jī)床床身長(zhǎng)45米，導(dǎo)軌達(dá)到任意1米長(zhǎng)度內(nèi)誤差不超過(guò)0.015毫米，任意20米長(zhǎng)度內(nèi)誤差不超過(guò)0.16毫米，全長(zhǎng)45米長(zhǎng)度內(nèi)誤差不超過(guò)0.27毫米；三是首創(chuàng)國(guó)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(dá)國(guó)家相比，我們正在加快速度迎頭趕上。有些產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)成功甚至讓國(guó)外同行著了慌，不僅打破了他們長(zhǎng)期在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上的壟斷，還迫使他們降低自己產(chǎn)品的價(jià)格。”中國(guó)機(jī)床工具工業(yè)協(xié)會(huì)常務(wù)副理事長(zhǎng)于成廷說(shuō)。
抓住差距不放
盡管?chē)?guó)產(chǎn)高品質(zhì)數(shù)控機(jī)床在不少領(lǐng)域已經(jīng)取得重大突破，但是在業(yè)內(nèi)專(zhuān)家看來(lái)，我國(guó)數(shù)控機(jī)床技術(shù)與世界先進(jìn)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(dá)到歐洲標(biāo)準(zhǔn)定位精度。精度差距只是表面現(xiàn)象。其實(shí)質(zhì)是基礎(chǔ)技術(shù)差距的反映。如普遍未進(jìn)行有限元分析，未做動(dòng)剛度試驗(yàn)；大多未采用定位精度軟件補(bǔ)償技術(shù)、溫度變形補(bǔ)償技術(shù)、高速主軸系統(tǒng)的動(dòng)平衡技術(shù)等；
其次，基礎(chǔ)材料開(kāi)發(fā)方面的差距，未普及高強(qiáng)度密烘鑄鐵。在歐美已有一批先進(jìn)產(chǎn)品采用聚合物混凝土，我國(guó)則還是空白；
再次，高動(dòng)、靜剛度主機(jī)結(jié)構(gòu)和整機(jī)性能開(kāi)發(fā)的差距，高速機(jī)床主機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方向是增強(qiáng)剛性和減輕移動(dòng)部件重量，如國(guó)際普遍采用龍門(mén)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(dòng)移出機(jī)身，側(cè)掛箱式臥式加工中心等。我們則大多未開(kāi)發(fā)；
還有一重要差距就是應(yīng)用技術(shù)差距。如國(guó)外已開(kāi)始普及的遠(yuǎn)程服務(wù)技術(shù)，我們尚待開(kāi)發(fā)；交鑰匙工程——從機(jī)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(kāi)發(fā)；展出的高速機(jī)床普遍不能做硬切削、干切削表演，高速切削機(jī)理及切削數(shù)據(jù)庫(kù)的研究在我國(guó)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(xiàn)電機(jī)、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(cè)系統(tǒng)等差距較大。
饒有意義的是，一則為時(shí)30秒的中國(guó)制造廣告宣傳片，自11月23日起在海外播放。對(duì)此，一位業(yè)內(nèi)人士表示，中國(guó)制造要想提升質(zhì)量，機(jī)床是基礎(chǔ)。沒(méi)有高品質(zhì)機(jī)床和精密的加工工藝，中國(guó)制造的質(zhì)量無(wú)從談起。
“數(shù)控系統(tǒng)關(guān)系到國(guó)家的產(chǎn)業(yè)安全甚至國(guó)防安全。它的核心技術(shù)是花多少錢(qián)也買(mǎi)不來(lái)的。因此，中國(guó)數(shù)控產(chǎn)業(yè)的專(zhuān)有出路，就是走自主創(chuàng)新之路，用中國(guó)人自己的核心技術(shù)振興中國(guó)數(shù)控產(chǎn)業(yè)。”于成廷說(shuō)。