數(shù)控機(jī)床專項(xiàng)科研項(xiàng)目成績顯著 未來發(fā)展需搶抓機(jī)遇
數(shù)控機(jī)床與工業(yè)聯(lián)系最為密切。大力發(fā)展高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備，具有全局性戰(zhàn)略性的深遠(yuǎn)意義。經(jīng)過“高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備”國家科技重大專項(xiàng)的支持，我國數(shù)控機(jī)床行業(yè)在國際市場格局中，已經(jīng)從第三方陣進(jìn)入第二方陣，并且培養(yǎng)出一批有能力沖刺國際先進(jìn)水平的力量。
福特汽車公司使用濟(jì)南二機(jī)床生產(chǎn)線
如果把現(xiàn)代工業(yè)看作摩天大廈的話，那么高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備則是這座大廈的基石。
諸如汽車、飛機(jī)、艦船、百萬千瓦級核電設(shè)備等工業(yè)現(xiàn)代化所需的各類裝備設(shè)施制造，均離不開它的保障。
數(shù)控公司恒溫裝配車間
基于此，“高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備”國家科技重大專項(xiàng)(簡稱專項(xiàng))作為16個科技重大專項(xiàng)之一，并已被納入《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006—2020)》。
專項(xiàng)實(shí)施以來，成就斐然，已取得預(yù)期成效。
專項(xiàng)技術(shù)總師、中國工程院院士盧秉恒近日接受了記者專訪，就該專項(xiàng)實(shí)施取得的重大突破、支撐國家需求、服務(wù)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展等方面進(jìn)行權(quán)威解讀。
全面支撐國家重大需求
盧秉恒指出，專項(xiàng)涵蓋了高速、精密、智能、復(fù)合等功能的高檔數(shù)控機(jī)床和用熱加工、表面處理工藝對材料和零件進(jìn)行成形、改性處理的基礎(chǔ)制造裝備，重點(diǎn)圍繞汽車、航空航天、船舶、發(fā)電設(shè)備等四大領(lǐng)域所需的高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備及其配套的數(shù)控系統(tǒng)、功能部件、關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研發(fā)。
濟(jì)南二機(jī)床創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)
其中，多軸聯(lián)動是數(shù)控機(jī)床中一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。多軸聯(lián)動是在一臺機(jī)床的多個坐標(biāo)軸上同時運(yùn)動，進(jìn)行復(fù)雜形狀零件的加工，刀具或工件可在數(shù)控系統(tǒng)控制下同時協(xié)調(diào)運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜形狀的加工，在現(xiàn)代國防裝備具有重要意義。艦艇、飛機(jī)、火箭、衛(wèi)星、飛船中許多關(guān)鍵零件的材料、結(jié)構(gòu)、加工工藝都有一定的特殊性和加工難度，用傳統(tǒng)加工方法無法達(dá)到要求，必須采用多軸聯(lián)動、高速、高精度的數(shù)控機(jī)床才能滿足加工要求。
“專項(xiàng)解決了很多重要的制造問題。”盧秉恒說，以前我國做不了五軸聯(lián)動機(jī)床，所使用的數(shù)控系統(tǒng)也是國外制造的。這就會帶來一些問題。“國外高檔數(shù)控機(jī)床對我們的航空航天企業(yè)不僅限制進(jìn)口，即使進(jìn)口了，其數(shù)控系統(tǒng)也留有信息后門，能對我們進(jìn)行監(jiān)控，對于國防安全是一個很大的隱患。如今解決了五軸聯(lián)動，對于軍工和航空航天等領(lǐng)域需求是很大的保障。”
針對中高檔數(shù)控機(jī)床進(jìn)口依賴度高的現(xiàn)狀，“十一五”期間，專項(xiàng)重點(diǎn)對進(jìn)口量大、市場需求面廣的加工中心和數(shù)控車床的研發(fā)進(jìn)行了部署。機(jī)床企業(yè)開發(fā)出了一大批適應(yīng)市場需求，符合企業(yè)轉(zhuǎn)型升級方向的新產(chǎn)品，龍門式加工中心、五軸聯(lián)動加工中心等高檔產(chǎn)品制造技術(shù)趨于成熟；高精度加工裝備在制造精度上取得重要進(jìn)展，部分解決了機(jī)床箱體、導(dǎo)軌等關(guān)鍵零件的加工需求。同時，專項(xiàng)大力推動了機(jī)床企業(yè)對高檔機(jī)床的研發(fā)和機(jī)床可靠性研究，在重要應(yīng)用領(lǐng)域建立了綜合檢驗(yàn)驗(yàn)證平臺，加強(qiáng)了創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室建設(shè)，為企業(yè)的科研和質(zhì)量保障提供了支撐。
“加減法”互補(bǔ)生輝
數(shù)控機(jī)床與3D打印同屬于數(shù)控制造裝備領(lǐng)域。“如果說3D打印是加法的話，那么數(shù)控機(jī)床加工則是減法。二者對制造業(yè)同等重要，需要同樣的關(guān)注與支持。”盧秉恒認(rèn)為，3D打印是通過材料的累加做增加，而數(shù)控機(jī)床是按照圖紙把大的材料切割成小的，做的是減法，3D打印與數(shù)控機(jī)床有很好的交叉點(diǎn)。
“增材制造可以大幅度減少航空航天等結(jié)構(gòu)件的加工余量，可以簡便地加工復(fù)雜形狀的零件，從而減少對五軸聯(lián)動等高檔數(shù)控機(jī)床的需求量。通過增減一體化，兩者互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)完美統(tǒng)一。”盧秉恒說。
不過，相比之下，發(fā)展國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床顯然是當(dāng)務(wù)之急。目前，我國已連續(xù)多年成為世界第一大機(jī)床消費(fèi)國。高檔數(shù)控機(jī)床的市場競爭、技術(shù)競爭十分激烈。美國、日本、德國等制造業(yè)強(qiáng)國在本國機(jī)床產(chǎn)業(yè)發(fā)展的不同階段，都出臺過許多扶植政策。
盧秉恒表示，專項(xiàng)并非一般意義上的科研項(xiàng)目，而是國家層面的一項(xiàng)系統(tǒng)工程，體現(xiàn)了國家的意志。2008年，國務(wù)院常務(wù)會議審議并通過專項(xiàng)實(shí)施方案。專項(xiàng)的總體目標(biāo)是：到2020年總體技術(shù)水平進(jìn)入國際先進(jìn)行列，部分產(chǎn)品國際領(lǐng)先；形成高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備主要產(chǎn)品的自主開發(fā)能力，數(shù)控系統(tǒng)與功能部件研發(fā)和配套能力；形成以企業(yè)為主體、產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的技術(shù)創(chuàng)新體系；培養(yǎng)和建立一支高素質(zhì)的研究開發(fā)隊(duì)伍；航空航天、船舶、汽車、發(fā)電設(shè)備制造所需要的高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備80%立足國內(nèi)；研究開發(fā)出若干具有原創(chuàng)性的技術(shù)和產(chǎn)品，形成這一領(lǐng)域內(nèi)自主創(chuàng)新在一些點(diǎn)上的突破。
專項(xiàng)重點(diǎn)任務(wù)主要包括主機(jī)、數(shù)控系統(tǒng)、功能部件和關(guān)鍵部件、共性技術(shù)、創(chuàng)新平臺建設(shè)、技術(shù)服務(wù)基地建設(shè)及應(yīng)用示范工程七個方面。大力發(fā)展高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備，具有全局性戰(zhàn)略性的深遠(yuǎn)意義。
助力“中國智造2025”
“2018年專項(xiàng)將進(jìn)入收官之年。”盧秉恒告訴記者。
盧秉恒指出，預(yù)計(jì)到2020年，通過突破關(guān)鍵核心技術(shù)，形成高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備的自主開發(fā)能力，總體技術(shù)水平進(jìn)入國際先進(jìn)行列，部分技術(shù)國際領(lǐng)先，研究開發(fā)出若干具有原創(chuàng)性的重大產(chǎn)品和技術(shù)；滿足國內(nèi)主要行業(yè)對制造裝備的基本需求。
使用國產(chǎn)機(jī)閑的通用全伺服沖壓線
就目前而言，在專項(xiàng)已安排的產(chǎn)品類研發(fā)任務(wù)中，大型汽車覆蓋件自動沖壓線等10多類設(shè)備已達(dá)到國際領(lǐng)先水平，完全可實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代；高速龍門五軸加工中心等20多類產(chǎn)品基本達(dá)到國際先進(jìn)水平，具備替代進(jìn)口產(chǎn)品的水平；高檔數(shù)控系統(tǒng)、精密臥式加工中心等產(chǎn)品已完成階段性研發(fā)。但是，在功能性能、可靠性方面與國際先進(jìn)水平還存在一定差距，五軸工具磨床、光柵尺及編碼器等產(chǎn)品尚需要進(jìn)一步的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化驗(yàn)證。
盧秉恒認(rèn)為，就世界數(shù)控機(jī)床整體發(fā)展水平來看，我國的數(shù)控機(jī)床行業(yè)剛從第三方陣進(jìn)入第二方陣，與第一方陣還是有很大差距，但是經(jīng)過專項(xiàng)的支持，我們已經(jīng)培養(yǎng)了一批力量，有能力沖刺國際先進(jìn)水平。
典型案例
科德數(shù)控：突破五軸數(shù)控技術(shù)創(chuàng)新
在數(shù)控機(jī)床專項(xiàng)的支持下，科德數(shù)控股份有限公司(簡稱科德數(shù)控)在母公司大連光洋科技集團(tuán)(簡稱光洋集團(tuán))的領(lǐng)導(dǎo)下，研制出多種類型的系列化五軸聯(lián)動高檔數(shù)控機(jī)床，有力地保障了國產(chǎn)導(dǎo)彈發(fā)動機(jī)渦輪、航空發(fā)動機(jī)機(jī)匣、核電汽輪機(jī)葉片等關(guān)鍵零部件的生產(chǎn)。
科德五軸團(tuán)隊(duì)2009年即承擔(dān)了專項(xiàng)首批課題，擔(dān)當(dāng)五軸聯(lián)動臥式車銑復(fù)合加工中心研制任務(wù)，實(shí)現(xiàn)了S910燃?xì)廨啓C(jī)葉片首次在全國產(chǎn)五軸臥式車銑復(fù)合加工中心上完成銑削精加工。
2010年，科德五軸團(tuán)隊(duì)與牽頭承擔(dān)透平葉片五軸加工方向的無錫透平葉片有限公司，共同致力于核電大型葉片的五軸機(jī)床研制。在2015年研制出國內(nèi)首臺可加工67英寸核電葉片的五軸葉片銑削加工中心。目前，兩臺已交付用戶的KTurboM3000五軸葉片銑削加工中心已24小時連續(xù)生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)五軸機(jī)床與瑞士同類機(jī)床在相同工時定額下同等的加工質(zhì)量和加工精度。
2015年，工信部裝備司及專項(xiàng)辦批復(fù)由屬于航天科工集團(tuán)三院的北京動力機(jī)械研究所(簡稱31所)，牽頭承擔(dān)應(yīng)用于飛航導(dǎo)彈發(fā)動機(jī)生產(chǎn)線的五軸數(shù)控機(jī)床應(yīng)用示范工程課題。
該飛航導(dǎo)彈發(fā)動機(jī)生產(chǎn)線由24臺全國產(chǎn)五軸數(shù)控機(jī)床組成，其中22臺五軸數(shù)控機(jī)床由科德公司提供。通過8類45種飛航導(dǎo)彈發(fā)動機(jī)關(guān)鍵零部件的生產(chǎn)試制，國產(chǎn)五軸數(shù)控機(jī)床在軍工典型生產(chǎn)中得到了充分的應(yīng)用驗(yàn)證。31所認(rèn)為科德設(shè)備整體水平與同類型、同規(guī)格德國進(jìn)口設(shè)備相當(dāng)，達(dá)到國際先進(jìn)水平，可替代進(jìn)口。
無錫蠡湖增壓技術(shù)股份有限公司主動提出應(yīng)用科德KMC系列五軸數(shù)控機(jī)床進(jìn)行單機(jī)成線加工驗(yàn)證。在不到半年的時間里，實(shí)現(xiàn)全部機(jī)床的24小時連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)。例如科德3臺KMC400UMT五軸機(jī)床構(gòu)成的柔性制造生產(chǎn)線，替代了6臺由德國、韓國、臺灣進(jìn)口設(shè)備組成的生產(chǎn)線，將某型號增壓器殼體的加工時間從5分30秒縮短至5分鐘。
創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)
濟(jì)南二機(jī)床： 以創(chuàng)新賦予中國制造新內(nèi)涵
濟(jì)南二機(jī)床始建于1937年，國有獨(dú)資企業(yè)，是國內(nèi)機(jī)床行業(yè)重點(diǎn)骨干企業(yè)、國家高新技術(shù)企業(yè)。1953年和1955年分別研制出中國第一臺龍門刨床、第一臺機(jī)械壓力機(jī)。在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不同時期，企業(yè)先后研制了450余種國家首臺(套)產(chǎn)品，為國家重點(diǎn)行業(yè)領(lǐng)域和國防建設(shè)提供了重要裝備支持。
濟(jì)南二機(jī)床研發(fā)中心
當(dāng)前，面對行業(yè)形勢下滑、市場環(huán)境變化的影響，濟(jì)南二機(jī)床集團(tuán)有限公司堅(jiān)持創(chuàng)新發(fā)展的思路，緊緊圍繞市場需求。瞄準(zhǔn)國際，挑戰(zhàn)高端，通過一系列高端項(xiàng)目的實(shí)施，促進(jìn)了研發(fā)水平的提升，技術(shù)研發(fā)與國際先進(jìn)水平同步。
作為行業(yè)內(nèi)承擔(dān)國家科技項(xiàng)目最多的企業(yè)之一，濟(jì)南二機(jī)床承擔(dān)實(shí)施國家科技重大專項(xiàng)、國家“863”與科技支撐計(jì)劃16項(xiàng)，獲得國家專利154項(xiàng)，制定國家與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)22項(xiàng)；榮獲國家科技進(jìn)步二等獎2項(xiàng)，省市科技進(jìn)步獎52項(xiàng)。高端產(chǎn)品比重達(dá)到銷售收入的60%以上。通過項(xiàng)目實(shí)施，高端智能制造技術(shù)實(shí)現(xiàn)連續(xù)突破，在高端市場競爭中占據(jù)主動，打破國外技術(shù)壟斷，不僅滿足國內(nèi)重點(diǎn)行業(yè)裝備需求，并成線出口歐美、東南亞等海外市場。
目前，濟(jì)南二機(jī)床自主研制的機(jī)器人全自動沖壓生產(chǎn)線、大型全自動快速送料沖壓生產(chǎn)線、重型多工位機(jī)械壓力機(jī)、伺服沖壓生產(chǎn)線等產(chǎn)品與國際最先進(jìn)技術(shù)同步，已經(jīng)裝備國內(nèi)各汽車制造集團(tuán)，包括通用、福特、日產(chǎn)、大眾、路虎、沃爾沃等合資品牌及所有自主品牌在內(nèi)。國內(nèi)汽車制造“沖壓、焊裝、涂裝、總裝”四大工藝中，唯有沖壓工藝是以國產(chǎn)為主，大型沖壓裝備國內(nèi)市場占有率達(dá)80%。
同時，濟(jì)南二機(jī)床產(chǎn)品還成線出口到美國、巴西、印度等海外汽車主機(jī)廠，為通用、福特等國際知名汽車企業(yè)提供海外總承包交鑰匙工程，被譽(yù)為“世界三大數(shù)控沖壓裝備制造商”之一。依托重大專項(xiàng)成果轉(zhuǎn)化，福特汽車美國4個工廠，先后4次訂購濟(jì)二9條大型全自動快速沖壓生產(chǎn)線。其中，8條已經(jīng)完成安裝調(diào)試交付用戶使用，1條即將運(yùn)抵美國。福特汽車美國工廠將濟(jì)二生產(chǎn)線與德國生產(chǎn)線用同樣的模具、零件進(jìn)行全面的精密對比檢測，結(jié)果顯示，濟(jì)二的沖壓件質(zhì)量，所有指標(biāo)達(dá)到用戶要求，部分指標(biāo)優(yōu)于德國沖壓件。濟(jì)二沖壓線在福特最暢銷的F-150新興鋁板皮卡及其他車型的沖壓生產(chǎn)中起到關(guān)鍵作用。
在以數(shù)控龍門鏜銑床、五軸聯(lián)動龍門鏜銑床、數(shù)控落地鏜銑床等高新技術(shù)產(chǎn)品為代表的數(shù)控金切機(jī)床領(lǐng)域，濟(jì)南二機(jī)床處于國內(nèi)領(lǐng)先水平，為航空航天、軍工、軌道交通、能源等國家經(jīng)濟(jì)與國防建設(shè)領(lǐng)域提供了大批替代進(jìn)口的先進(jìn)裝備。
技術(shù)創(chuàng)新之外，濟(jì)南二機(jī)床還對標(biāo)國際一流，系統(tǒng)推進(jìn)管理創(chuàng)新，在質(zhì)量、效益、效率等方面不斷突破。推進(jìn)“質(zhì)量效益型”技術(shù)改造，在市場低迷的時候，抓投入，抓管理，積蓄發(fā)展力量；在市場機(jī)遇來臨時，抓住機(jī)遇，贏得發(fā)展先機(jī)。
通過創(chuàng)新驅(qū)動，濟(jì)南二機(jī)床加快了自身轉(zhuǎn)型升級，國際競爭力顯著提升。在行業(yè)經(jīng)濟(jì)連續(xù)6年持續(xù)下滑的形勢下，企業(yè)主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)保持了穩(wěn)定增長，效益為機(jī)床工具行業(yè)最好水平。
數(shù)說成果
數(shù)控機(jī)床重大專項(xiàng)總體成效
◆專項(xiàng)規(guī)劃布置的57種數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備主機(jī)中已有38種達(dá)到或接近國際先進(jìn)水平；
◆國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床市場占有率由“十五”末的26.4%提高到“十二五”末的68.9%；
◆國產(chǎn)機(jī)床數(shù)控化率由“十五”末的35.5%提高到“十二五”末的78.8%；
◆參與研發(fā)人員達(dá)23594人，其中博士碩士約占50%，引進(jìn)人才208人，43位“千人計(jì)劃”人才參與專項(xiàng)研發(fā)工作，共培養(yǎng)人才5512人，其中博士2256人；
◆研發(fā)各類新產(chǎn)品、新技術(shù)2951項(xiàng)，新增產(chǎn)值706億元，建立48個示范基地。
技術(shù)創(chuàng)新能力顯著增強(qiáng)
◆8萬噸大型模鍛壓力機(jī)等10多類產(chǎn)品達(dá)到國際領(lǐng)先水平，龍門五軸車銑復(fù)合機(jī)床等20多類產(chǎn)品達(dá)到國際先進(jìn)水平；
◆機(jī)床主機(jī)平均無故障時間(MTBF)從專項(xiàng)實(shí)施前的400—500小時提升至1200小時左右，部分產(chǎn)品達(dá)到世界先進(jìn)水平(2000小時)；
◆申請發(fā)明專利3956項(xiàng)，立項(xiàng)國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)407項(xiàng)，其中，“五軸聯(lián)動機(jī)床用S形試件”標(biāo)準(zhǔn)通過審定，實(shí)現(xiàn)高檔數(shù)控機(jī)床國際標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)域“零”的突破。
重點(diǎn)領(lǐng)域應(yīng)用快速推進(jìn)
◆汽車大型覆蓋件自動沖壓線國內(nèi)市場占有率超過70%，全球市場占有率超過30%。
系統(tǒng)部署全產(chǎn)業(yè)鏈布局
◆搭建了18個“產(chǎn)學(xué)研用”聯(lián)合創(chuàng)新平臺，30余種機(jī)床主機(jī)裝備達(dá)到國際先進(jìn)水平，國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)功能、性能大幅提升，滾珠絲杠、導(dǎo)軌、動力刀架等功能部件精度與可靠性接近國際先進(jìn)水平。
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