國產數控機床實現突破高端瓶頸

　　2020年，機床行業(yè)運行情況好于預期，呈現恢復性增長態(tài)勢。日前，中國機床工具工業(yè)協(xié)會常務副理事長毛予鋒表示，經歷了近10年的低迷期，機床行業(yè)正迎來發(fā)展新機遇。

　　機床，生產機器的機器，被稱為“工業(yè)母機”，是裝備制造業(yè)的核心生產基礎。在極不平凡的2020年，機床業(yè)精耕細作，在高檔數控機床領域取得了諸多新突破：超大型五軸機床取得重大突破，世界首臺鑄鍛銑一體化3D打印數控機床研發(fā)成功……

　　中高端多點開花，機床行業(yè)呈現觸底回暖跡象。2020年春天，機床業(yè)喜報頻傳。

　　由通用技術集團沈陽機床研制的國內首臺超長行程高鐵專用高速五軸加工中心成功下線。這臺機床用于高鐵大型結構件的復雜曲面加工，標志著國產高端數控裝備首次用于高鐵行業(yè)核心零部件的生產。

　　在這一個月之前，由我國主持修訂的“S試件”五軸機床檢測方法正式成為國際標準，機床人坦言，“這可是啃下了硬骨頭”。

　　“S試件”被視為機床加工領域“皇冠上的明珠”。一臺機床只要能夠加工出合格的“S試件”，那么再復雜的薄壁零件，都能勝任?！癝試件”的加工，需要機床變換多種角度加工，且保證極高的加工精度。

　　“我們機床的核心部件經受住了‘S試件’的考驗?！眹鴥饶硻C床龍頭企業(yè)負責人說，闖關“S試件”，吃的苦頭可不少，“試驗過程中，機床加工的各個檢測點指標都是合格的，可組合起來的‘S試件’卻總是達不到標準?！?/p>

　　究其原因，還是加工精度有差距。每個檢測點不僅要達標，還要幾乎零誤差，才能保證“S試件”外形輪廓尺寸的誤差不超過0.05毫米。該企業(yè)的研發(fā)攻關團隊不斷向零誤差逼近，經過1200多次試驗，終于啃下了這塊“硬骨頭”，實現“S試件”加工100%合格。

　　毛予鋒稱，如今我國高端機床的國產化程度不斷提高。截至目前，國產五軸聯動加工中心、高檔數控系統(tǒng)等代表性產品的國內市場占有率已提升至30%左右。

　　更可喜的是，不僅大型機床龍頭企業(yè)持續(xù)攻克關鍵技術，細分領域的“隱形冠軍”也在破局。2020年11月，機床行業(yè)有近20家企業(yè)入選工信部第二批專精特新“小巨人”企業(yè)公示名單。

　　2021年1月4日，深圳市創(chuàng)世紀機械有限公司再傳捷報，產品T—V856S機床單日出貨218臺，創(chuàng)近年來新高，贏得“開門紅”。憑借可靠的加工質量，公司短短10多年就躍居細分領域的前列。

　　“近10年是我國機床市場需求急劇變化的10年，從完全依賴投資向投資兼顧消費方向轉變?！泵桎h說，過去，機床企業(yè)的客戶主要集中在能源、鋼鐵、裝備制造業(yè)等重工業(yè)，如今，客戶已向電子產品、新能源汽車、醫(yī)療器械、半導體等領域拓展，“一些不適合市場需求的企業(yè)被淘汰，而一批反應快速、聚焦細分領域的企業(yè)迅速成長?！?/p>

　　高端有突破、中端有進展，機床行業(yè)正逐步擺脫多年的下行態(tài)勢，呈現觸底回暖的跡象。中國機床工具工業(yè)協(xié)會數據顯示，2020年金屬加工機床全年訂單總量增長了16%。

　　加強協(xié)同創(chuàng)新，實現從1到100、由點及面的擴張

　　作為“工業(yè)母機”，機床的應用場景遍地皆是，小到手機、電視、洗衣機，大到汽車、高鐵、飛機、火箭，精細如醫(yī)學植入物和醫(yī)療器械等等，都離不開機床。中國經濟邁向高質量發(fā)展，對產品質量的要求越來越高，對機床的要求也越來越高。“可以說，國產高端機床的供給能力與需求不匹配，不僅整機與進口機床有差距，關鍵基礎配套件也有差距?！泵桎h說。

　　差距在哪里？在于以應用為基礎的可持續(xù)創(chuàng)新。

　　廣州數控設備有限公司副總工程師朱孔鋒表示，以數控機床的核心技術——數控系統(tǒng)為例，我國已有能力生產高端機床數控系統(tǒng)，實現了從0到1的突破。但與進口高端數控系統(tǒng)相比，在技術成熟度和品牌影響力上還存在差距?！罢沁@些差距，讓國產數控系統(tǒng)遲遲難以實現從1到100、由點及面的擴張。與此同時，缺乏了高端應用場景的錘煉，國產高端數控系統(tǒng)與國外產品的差距就難以彌補，甚至會越來越大?！?/p>

　　“好產品是用出來的，無人使用就無從知道差距，沒有應用場景，如何升級迭代？”大連光洋科技集團董事長助理江世琳感慨，高端機床市場規(guī)模小、單價高，價格因素影響較小，“僅依靠企業(yè)自身、依靠市場力量，國產高端數控機床的開拓困難很大。”

　　毛予鋒坦言，長期以來，機床行業(yè)重樣機研究、輕應用驗證，往往樣機通過驗收即意味著項目完成，很少有人關注產品的后續(xù)應用、市場拓展，對企業(yè)創(chuàng)新產品的推廣缺乏政策支撐。這種創(chuàng)新模式往往只能滿足解決“有沒有”的問題，不能適應高質量發(fā)展的需求。

　　面對這一困境，一些企業(yè)進行了有益探索。

　　“我們把找客戶的時間提前了。”江世琳說，以前是有了產品向客戶推銷，請他們試用?，F在我們是先找上門，問客戶有什么需求，雙方一起研發(fā)，“我們理解客戶青睞進口成熟機床的心理，畢竟生產線的每一次故障、停機都會造成巨大的損失。所以，我們只能把功課做到前頭?！?/p>

　　回憶起第一次和某研究機構合作的場景，江世琳不會忘記那寫滿問題的200多頁A4紙，“第一次共同研發(fā)，客戶用考察進口先進設備的標準要求我們。對我們而言，那厚達3厘米的問題紙不是苛責，是寶貝?！苯懒栈貞?，改進設備后，公司直接把工程師派到了客戶的車間，隨時解決問題，提高設備的可靠性、工藝的適應性和生產的穩(wěn)定性，以免影響操作工人的績效，提高他們操作國產設備的積極性。經歷了一次共同研發(fā)，大連光洋終于贏得了客戶的認可?？蛻粢淮涡再徶昧?2臺高端五軸聯動機床組建智能生產線，“在那之后，公司的產品在航空航天領域打開了局面?！?/p>

　　“機床行業(yè)的供給方式正從批量化向定制化轉變，特別是中高端產品，更需要機床行業(yè)加強與用戶的協(xié)同創(chuàng)新實踐，從被動跟隨式解決用戶需求問題，向聯合預研新需求和新工藝轉變?！泵桎h說。

　　產學研用一盤棋，積極擁抱新技術

　　工欲善其事，必先利其器。對于制造業(yè)來說，這個“器”就是機床?！笆奈濉睍r期，機床行業(yè)要補短板、鍛長板，任重道遠。

　　“從產品看，一臺好的機床需要全產業(yè)鏈‘齊步走’，基礎部件決定了功能部件，功能部件又決定了主機的性能，這是一個環(huán)環(huán)相扣的過程。”朱孔鋒說。

　　從行業(yè)看，機床與半導體、原材料、刀具等一系列基礎工業(yè)是互為表里、互相依存的。例如，一臺高端機床需要有高質量的軸承，而高品質的軸承除了取決于鋼材的質量，更重要的是加工軸承所用機床的性能。

　　“這意味著，機床行業(yè)要補短板，僅靠頭部企業(yè)不可行，而是需要用戶需求引領、產學研用一盤棋齊發(fā)力?！苯懒照f。

　　毛予鋒強調，可以預見的是，“十四五”期間，對國產高端機床的需求有望進一步爆發(fā)。在重大需求拉動和共性技術研發(fā)方面，我們需要探索新型舉國體制如何更好發(fā)揮作用。

　　朱孔鋒表示，正如“十四五”規(guī)劃《建議》提出的實行“揭榜掛帥”等制度，希望有關部門指導下游企業(yè)公開發(fā)布需求，聯合各基礎工業(yè)、機床產業(yè)鏈上下游共同研發(fā)，形成相輔相成、協(xié)同攻關、互促互進的發(fā)展新格局，“政府部門可以采取購買服務的方式，由龍頭企業(yè)承包相關課題，自行組織課題參與方，以實現關鍵核心技術的攻克?！?/p>

　　“雖然機床行業(yè)占GDP比重不足1%，卻是制造業(yè)向中高端升級的基礎。行業(yè)實現高質量發(fā)展，需要更多資本的大力支持?！泵桎h建議，國家級大基金更多地投向機床行業(yè)，同時也給予民營企業(yè)更多的機會，“機床行業(yè)經過近10年的發(fā)展，民營企業(yè)已成為不可忽視的重要力量?！?/p>

　　不過，埋頭趕路也要抬頭看路。近些年，機床業(yè)的顛覆性創(chuàng)新陸續(xù)問世，不僅彌補了傳統(tǒng)數控機床的短板，也影響著傳統(tǒng)機床的研發(fā)思路。

　　據介紹，傳統(tǒng)數控機床在加工時“做減法”，通過車、銑、刨、磨等方式對機械零件進行加工，勝在可靠性高。3D打印技術則是“做加法”，先將液體材料固化為平面薄層，再將一層層薄層累積成所需要的三維物體，勝在可駕馭復雜造型。日前，在武漢，一種全新的機床——鑄鍛銑一體化3D打印數控機床，將二者優(yōu)點相結合。

　　“現代工業(yè)所需的不少精密零部件，結構復雜，對精度、氣密性要求極高。用傳統(tǒng)數控機床進行加工，控制精度難度極大，3D打印技術則在氣密性等方面有短板。”項目牽頭人、華中科技大學教授張海鷗說，鑄鍛銑一體化3D打印數控機床將二者優(yōu)勢“合二為一”，邊鑄型邊鍛打，僅一次就成功試制出飛機復合材料成型模具，不僅參數符合要求，還克服了復雜大型模具加工難度大、成品率低等瓶頸問題，制造周期縮短至少1/3。

　　“為滿足高效、柔性制造的需求，傳統(tǒng)機床的變革勢在必行，這要求機床行業(yè)在練好內功的同時，積極擁抱新技術，隨時準備應對新挑戰(zhàn)?！泵桎h說。