我國(guó)造出定位精度4μm，重復(fù)定位精度2μm，運(yùn)動(dòng)加速度2G的高端機(jī)床！

數(shù)控中國(guó)論壇

2021年5月13日 11:46

當(dāng)我們拿著精美輕薄的手機(jī)，當(dāng)我們坐著高速便捷的高鐵和飛機(jī)，很少把這些習(xí)以為常的生活場(chǎng)景與機(jī)床行業(yè)聯(lián)系起來(lái)。然而事實(shí)卻是，機(jī)床這個(gè)“制造機(jī)器的‘機(jī)器’”，更是關(guān)乎綜合國(guó)力提升的“國(guó)之重器”。

我國(guó)造出定位精度4μm，重復(fù)定位精度2μm，運(yùn)動(dòng)加速度2G的高端機(jī)床！的圖1

盡管中國(guó)機(jī)床產(chǎn)業(yè)不斷壯大，但隨之而來(lái)的是國(guó)際技術(shù)封鎖加劇、自主研發(fā)遭遇瓶頸等重重困難，尤其是涉及航空航天等重要領(lǐng)域的高端機(jī)床仍受制于人，行業(yè)發(fā)展面臨著“大而不強(qiáng)”的困局。

造出中國(guó)人自己的高端機(jī)床，成為亟須應(yīng)對(duì)的“時(shí)代命題”。

在近日舉辦的中國(guó)（北京）國(guó)際機(jī)床展覽會(huì)（CIMT2021）上，上海理工大學(xué)(以下簡(jiǎn)稱上理工)與秦川機(jī)床工具集團(tuán)聯(lián)合研發(fā)的“高速立式五軸加工中心VMC40U”一經(jīng)亮相，就吸引了業(yè)界目光。這支由上理工教師和秦川工程師組成的校企團(tuán)隊(duì)，僅耗時(shí)兩年就讓國(guó)產(chǎn)機(jī)床“大變身”，比肩趕超國(guó)際同類機(jī)床技術(shù)水平，這場(chǎng)“突圍之戰(zhàn)”喚醒了國(guó)內(nèi)傳統(tǒng)行業(yè)的制造潛力。

做機(jī)床行業(yè)新的“造風(fēng)者”

國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的高精度機(jī)床之間的技術(shù)差距并不大，只需要通過(guò)增加重量等方法就可以實(shí)現(xiàn)高精度制造，但是高速機(jī)床卻要求機(jī)床結(jié)構(gòu)重量要輕，這就會(huì)導(dǎo)致高速運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生震動(dòng)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)高精度。因此，高精度和高速兩種模式難以同時(shí)滿足。

秦川集團(tuán)黨委書(shū)記、董事長(zhǎng)嚴(yán)鑒鉑曾說(shuō)，如果用一句話形象地描述機(jī)床，那就是：遠(yuǎn)看是機(jī)械產(chǎn)品，近看是工藝品，再細(xì)看其背后則是數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科的應(yīng)用。比如數(shù)控機(jī)床的熱特性對(duì)加工精度有重要影響，這里的熱特性就涉及到物理學(xué)科的知識(shí)。

“航空航天領(lǐng)域的機(jī)床只能依賴進(jìn)口，兩年前我們想從德國(guó)一家公司選購(gòu)機(jī)床的‘旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)’，直接被拒絕。”負(fù)責(zé)此次研發(fā)項(xiàng)目的團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人、上理工機(jī)械工程學(xué)院李郝林教授說(shuō)，“這也激發(fā)了我們的斗志，必須自己造出來(lái)一臺(tái)，不再看著別人臉色說(shuō)話。”碰巧的是，那時(shí)的秦川集團(tuán)也將定位瞄準(zhǔn)到為航空行業(yè)提供“高精尖機(jī)床”，不求數(shù)量，而是要做出世界頂級(jí)的機(jī)床。于是上理工團(tuán)隊(duì)與秦川的工程師們一拍即合，開(kāi)始了研發(fā)之路。

我國(guó)造出定位精度4μm，重復(fù)定位精度2μm，運(yùn)動(dòng)加速度2G的高端機(jī)床！的圖2

李郝林教授指導(dǎo)團(tuán)隊(duì)實(shí)驗(yàn)。采訪對(duì)象供圖

在李郝林教授看來(lái)，研發(fā)的過(guò)程也是水到渠成的，上理工以設(shè)計(jì)研發(fā)見(jiàn)長(zhǎng)，而秦川則精通制造及裝配。最終，他們打造出的“高速立式五軸加工中心VMC40U”成為了我國(guó)第一臺(tái)運(yùn)動(dòng)加速度達(dá)到2G的高端數(shù)控機(jī)床，實(shí)現(xiàn)定位精度4微米，重復(fù)定位精度2微米，在精度與高速技術(shù)指標(biāo)方面均達(dá)到世界一流水平，而這支校企合作的研發(fā)團(tuán)隊(duì)也將成為機(jī)床行業(yè)新的“造風(fēng)者”。

成功源于反復(fù)打磨的“上理方法”

“機(jī)床的主要結(jié)構(gòu)改動(dòng)要慎重。”這在機(jī)床行業(yè)是個(gè)“不成文”的規(guī)定。從企業(yè)角度看，一套模具動(dòng)輒幾十萬(wàn)，交給“沒(méi)有實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)”的高校來(lái)研究改造，試錯(cuò)的成本太高。而精于科學(xué)研究方法的高校，無(wú)處進(jìn)行實(shí)驗(yàn)以佐證方法論，也只能紙上談兵。這成為校企產(chǎn)學(xué)研合作的阻力之一。

2015年，沈陽(yáng)機(jī)床集團(tuán)的1000余臺(tái)機(jī)床急需解決振動(dòng)問(wèn)題，集團(tuán)董事長(zhǎng)關(guān)錫友找到了上理工，李郝林教授團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)三個(gè)月的機(jī)床測(cè)試與改造，有效解決了機(jī)床的振動(dòng)問(wèn)題。自從這次合作以后，雙方達(dá)成了持續(xù)合作的共識(shí)，并共建了沈陽(yáng)機(jī)床-上海理工大學(xué) i5智能機(jī)床聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室。沈陽(yáng)機(jī)床集團(tuán)直接派出工程師團(tuán)隊(duì)“駐扎”在學(xué)校實(shí)驗(yàn)室，而機(jī)械工程學(xué)院的學(xué)生也趁著寒暑假到沈陽(yáng)機(jī)床廠實(shí)操，設(shè)計(jì)—研發(fā)—生產(chǎn)的效率大大提升。

除了加強(qiáng)與工廠的合作之外，李郝林教授還不忘帶著團(tuán)隊(duì)開(kāi)展調(diào)研學(xué)習(xí)。“上理工緊挨著上海機(jī)床廠，以前我每個(gè)星期都會(huì)去廠里轉(zhuǎn)個(gè)三四趟，經(jīng)常在工廠的大道上遇到廠領(lǐng)導(dǎo)，他們會(huì)調(diào)侃我說(shuō)‘上理職工’又來(lái)啦。”李郝林笑著回憶道。

此外，只要一有時(shí)間和機(jī)會(huì)，李郝林還會(huì)到德國(guó)斯圖加特大學(xué)等國(guó)外領(lǐng)先的研究所學(xué)習(xí)，“知己知彼才能百戰(zhàn)不殆，我們會(huì)跟著國(guó)外團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)，如果他們遇到某個(gè)機(jī)床的問(wèn)題，看看他們是怎么解決的，他們?cè)谘芯筷P(guān)注什么，這有助于我們開(kāi)拓思路，與國(guó)際水平比肩。”

正是在這樣與企業(yè)緊密合作、馬不停蹄調(diào)研學(xué)習(xí)的過(guò)程中，李郝林團(tuán)隊(duì)逐步由向企業(yè)提供技術(shù)服務(wù)和技術(shù)咨詢轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)床設(shè)計(jì)方法的驗(yàn)證，最終經(jīng)過(guò)反復(fù)打磨，形成了經(jīng)得起行業(yè)考驗(yàn)的“上理方法”，為展會(huì)上亮相的“高速立式五軸加工中心VMC40U”項(xiàng)目注入“核心實(shí)力”。

李郝林說(shuō)，接下來(lái)，團(tuán)隊(duì)將目標(biāo)放在了建立“行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)”上，以期通過(guò)優(yōu)化現(xiàn)有的機(jī)床設(shè)計(jì)方法，讓它變成國(guó)內(nèi)機(jī)床行業(yè)的統(tǒng)一參照標(biāo)準(zhǔn)，推動(dòng)國(guó)產(chǎn)機(jī)床的質(zhì)量整體提升。

來(lái)源：科技日?qǐng)?bào)

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