攻克大型加工中心產業(yè)化發(fā)展瓶頸

    "這個863計劃針對的不是哪個特殊的行業(yè),而是為生產規(guī)�；�及應用服務。"在沈陽第一機床廠李憲凱看來,數控機床的領域覆蓋了國家的絕大部分行業(yè)。而這個"大中型加工中心高速化技術研究及應用"的課題就是以實現(xiàn)中檔加工中心及部分大型加工中心的產業(yè)化為目標的。據他介紹,當時,由于產業(yè)發(fā)展的需要,國家提出來對數控機床產業(yè)化的要求。2004年,國家提出863立項目時,沈陽機床的技術基礎相對扎實、這方面探索也比較多,因此拿到了這個項目。

    我國機床行業(yè)的生產水平,在上個世紀80年代初,還停留在與國外水平差距較大的階段。這種差距一直到2000年前后才得以縮小。2004年沈陽機床生產加工中心185臺,實現(xiàn)產值21071萬元。攻克了8項加工中心產業(yè)化關鍵技術,實現(xiàn)4項技術創(chuàng)新點。關鍵技術在多種機床產品上的應用,提高了產品的質量、可靠性等,縮短了與國外發(fā)達國家機床的差距。產品成批量地進入了汽車、軍工、信息等行業(yè),擋住了進口,為國家節(jié)約了大量外匯。不僅改變了以往我國一些領域所需裝備都采用進口的方式,如今自主創(chuàng)新的產品不僅占領了國內市場,而且開始向國外市場挺進。

    實現(xiàn)大中型加工中心產業(yè)化

    一直以來,我國機床行業(yè)對外出口多為普通機床,數控機床占很少的一部分,隨著國外一些國家機床行業(yè)的發(fā)展,我國普通車床在世界市場的競爭力也在減弱,而國內機床廠如想在未來激烈的國際競爭中占有一席之地,勢必要將本企業(yè)的主要產品投向國際市場,從而提高在國際市場的競爭力。通過與國外進行技術合作與交流,提高本企業(yè)產品的設計與制造技術與能力,通過對外來技術的消化吸收,進行二次設計,轉化為自有的技術。同時承接國際化分工,走OEM貼牌生產的道路。將其技術、產品在國內本土化生產,通過銷售渠道和服務,銷售到國際市場。

    863計劃先進制造與自動化技術領域機器人技術主題"數控關鍵技術與裝備產業(yè)化支撐技術及應用"項目中的"大中型加工中心高速化技術研究及應用"課題的研發(fā)目的旨在通過本項目實施,提高國產數控機床市場競爭力和滿足度,課題將圍繞加工中心的設計技術、制造技術、過程控制管理以及產品營銷服務體系等環(huán)節(jié)進行系統(tǒng)的工程化研究。攻克解決加工中心的關鍵共性技術及制約產業(yè)化發(fā)展的瓶頸問題。

    課題采用以自主研究為主的技術路線,針對主要研究內容組織專題攻關,在研究國內外先進技術的基礎上,重點解決中檔加工中心產業(yè)化的關鍵技術,提高中檔加工中心的性能及可靠性。并通過采用先進的制造技術和信息化管理技術,實施可靠性增長措施,完善相關的工藝手段,提高勞動生產率,降低制造成本。盡快提高加工中心的生產制造能力和產品質量,使中檔加工中心接近和達到國外同類產品水平。比如一種以銑鏜為基礎的車銑加工中心在國外發(fā)達國家,也是近兩年開發(fā)的最新產品(如日本MAZAC的e-1060v和德國DMG的DMU80FD產品),此產品代表了國際同類產品的最高水平,也是市場需求量較大的高檔數控機床。

    技術的創(chuàng)新從來不是一蹴而就

    李憲凱表示,上世紀90年代沈陽機床曾先后從德國、美國、日本引進過很多機床,進行國產化。但由于國外轉移給我們的技術是二三流技術,加上當時國內外的制造工藝條件的差距,這一批通過引進消化再吸收的數控機床產品,雖然都具有自主知識產權,但客戶購買了之后卻發(fā)現(xiàn)不太好用。"國內機床行業(yè)本來就很脆弱,再加上使用廠家普遍的不認可,因此,1993年—2000年這個時期,中國數控機床經歷了一個很艱難的發(fā)展過程,市場本身不景氣,再加上技術也不很成熟,很多企業(yè)和潛在客戶都紛紛采用進口設備。

    2004年,通過863課題的攻關與實施,機床工業(yè)得到了健康快速的發(fā)展。技術的進步,產品的創(chuàng)新,并不是憑空想象、一蹴而就的事情,要徹底改善國外企業(yè)在機床工業(yè)對國內企業(yè)的壓力,任重而道遠。這主要源于我國的基礎配套工業(yè)雖然已有所提高但還是較為薄弱,無法適應、滿足我國目前的機床業(yè)發(fā)展需求,因此,改善并提高電主軸、數控系統(tǒng)、電子技術等機床相關配套能力,是進一步實現(xiàn)產業(yè)化,走向市場的基石。

    863攻關項目的組織和實施對于拉動企業(yè)對產品創(chuàng)新、技術創(chuàng)新的原動力起到了積極的示范作用。這種拉動作為創(chuàng)新主體企業(yè)更加大了技術創(chuàng)新的投入,這種投入最終取得了明顯的企業(yè)技術進步和升級,拉動了企業(yè)的快速發(fā)展。

    中國加入WTO后,數控機床行業(yè)的競爭愈演愈烈,競爭不僅來自國內同行業(yè),更多的是來自國外廠家的壓力。從市場的各方面信息看,機床需求增勢不減,高精度、高效、高速的加工中心需求仍趨旺勢。面對這樣一種形勢,我們根據市場需求的新變化,采取了有針對性地措施,在更高的起點上實現(xiàn)高速增長。2004年實現(xiàn)了工業(yè)總產值6.8億元,其中數控機床產量185臺,產值2.6億元。2005年實現(xiàn)工業(yè)總產值9.24億萬元,數控機床產量350臺。

    2004年,機床行業(yè)的重點用戶主要是汽車工業(yè)、軍工產業(yè)、民營企業(yè)產業(yè)模具產業(yè)等幾個產業(yè),其中以汽車與機械制造業(yè)發(fā)展最為迅猛,在今后的幾年里,以上3個產業(yè)將繼續(xù)保持增長勢頭,但隨著各個行業(yè)發(fā)展,其對機床產品的要求也將相應的發(fā)生變化,而且對專業(yè)化和多功能的機床需求將有所上升,針對未來市場的變化,沈陽機床及時調整了數控車床的品種,針對重點的汽車、航天、軍工等要求,根據用戶需求,開發(fā)了大中型的加工中心,進行生產和設計。數控加工中心將主要服務于模具行業(yè)和其他行業(yè)。

    圍繞速度、精度、可靠性創(chuàng)新

    機床行業(yè)的業(yè)內人士都知道,現(xiàn)在的機械加工工藝要求的主軸轉速越來越高,高轉速也越來越成為衡量一個產品水平的標志,成為商家競爭的焦點,誰先采用了更高轉速的主軸,誰便在激烈的競爭中擁有了一張硬牌。電主軸就像直線導軌一樣成為機床的標準部件。

    沈陽機床在863項目實施期間,針對高速主軸及傳動系統(tǒng)、高速電主軸等應用技術,圍繞速度、精度和可靠性三個目標,展開研究和創(chuàng)新,最終攻克十七項數控機床產業(yè)化關鍵技術及制約產業(yè)化發(fā)展的瓶頸問題。

    項目實施之前,沈陽機床生產加工中心的快速進給速度最快為24m/min,而現(xiàn)在新設計的THS6550X50臥式加工中心的三向坐標快速進給速度為40m/min,切削進給速度為20m/min。與國外先進國家生產的臥式加工中心的三向坐標快速進給速度40m/min-80m/min縮短了差距。同時,對于高速機床,影響定位精度的主要因素是絲杠高速旋轉而導致的發(fā)熱量增大進而使溫度上升。課題組為了減小因高速旋轉帶來的發(fā)熱,選擇了用潤滑油潤滑導軌。

    TH57200X400龍門五面加工中心就是沈陽機床廠在成熟地設計、制造龍門立式數控銑鏜床的基礎上,通過引進、消化、吸收國外龍門五面加工技術而開發(fā)的,一款適合我國國情的數控機床。在該機床上,零件經過一次裝夾可完成除安裝底面外的其余各面及孔系的加工,確保被加工零件的各孔面之間的加工精度及位置精度,是加工關鍵零件如床身、立柱、箱體及加工精度要求較精確零件的理想設備。

    TH57200X400作為自行設計的龍門五面加工中心,不僅保證了機床各項性能的實現(xiàn),而且在控制機床成本方面做出了很大成效,特別是機床五面頭的設計制造成功大大降低了機床造價,為用戶節(jié)省了很大一項費用。機床高剛性、重切削的功能為龍門加工中心提高加工能力、拓展銷售市場樹立了很好的榜樣,使機床更加經濟、實用,能夠更大程度地為用戶創(chuàng)造價值。

■數字863

    本項目總投資1450萬元,其中863項目撥款100萬元。包括兩個子課題:中捷機床有限公司是項目的主體單位,承擔大中型加工中心產業(yè)化技術研究子課題,863項目款為70萬元。另一個子課題是由數控系統(tǒng)生產廠——大連大森數控技術發(fā)展中心承擔,項目款為30萬元。

    產業(yè)化指標:2004年,達到年產170臺以上,實現(xiàn)銷售額14500萬元;配套目標:2004年產量的5%配用具有中國品牌的數控系統(tǒng);2005年總體目標:2005年達到年產305臺加工中心,實現(xiàn)銷售額23000萬元。產量的10%配用具有中國品牌的數控系統(tǒng)。

    通過863計劃目標的促進,2004年公司生產加工中心185臺,銷售額15326萬元。配置國產數控系統(tǒng)10套超過了5%。比產業(yè)化目標多完成了15臺,826萬元。2005年公司生產加工中心315臺,銷售額31412萬元。比產業(yè)化2005年目標多完成了10臺,8412萬元。配置國產數控系統(tǒng)33套達到了10%。超額完成課題年度考核指標。

    通過技術改造,有比較齊全的數控加工設備:其中日本及德國的龍門五面加工中心4臺,最大規(guī)格工作臺達到3×14米;德國的導軌平面磨床3臺,最大規(guī)格工作臺達到2.5×12米;還有數控坐標鏜、加工中心、數控銑鏜床、數控外圓及內圓磨床、數控車床等30余臺國內外數控加工設備。檢測手段上有三坐標測量機、雙頻激光干涉儀、球桿儀等精密測量儀器。為課題的開發(fā)研制及形成產業(yè)化規(guī)模提供了有利條件。

    用創(chuàng)新思維解決行業(yè)通用技術

    "過去我們側重于某一個產品單一的技術,或設計技術、或制造技術,再要么更多側重某一個產品的技術,這都是具有特定要求的。"而863計劃側重的是行業(yè)通用技術,這一類產品具有普遍意義的技術,對產業(yè)性的影響很大。沈陽第一機床廠副總經理李憲凱介紹說,項目實施中,沈陽機床集團一直十分重視這一點。"863"最直接的成果是實現(xiàn)了產業(yè)化目標,在2005年驗收,沈陽機床已經達到了年產1萬臺。其中較少一部分是定制。客戶涉及領域有飛機制造業(yè)、船舶、石油行業(yè)、汽車行業(yè)等。

    機床生產從引進圖紙起步

    "技術工作其實是個費力不討好的活,技術人員除了拿出實際方案,還要解決整個在技術制造過程中出現(xiàn)的其他問題。"在李憲凱的技術團隊中,也有不少年輕人敢于創(chuàng)新,但最后由于脫離現(xiàn)實的條件而不得不被否決。

    過去,機床行業(yè)是從純粹引進圖紙起步,后來有的引進加工工藝,有的引進技術。曾經一度,沈陽機床在日本引進數控機床,直接從日本買全套圖紙,派人到日本學習制造技術,回來再轉化生產,不過,產品最終只賣出幾臺,這與國內當時的硬件和制造技術水準實現(xiàn)不了與國外對接有關系。況且,那時客戶對國內企業(yè)提出的一些指標也比較苛刻。他們完全從國外的機床上抄下來的數據,在價格上還要更便宜。各家企業(yè)就是在不斷地在自我完善和改進過程中逐漸提高。

    由于客戶的要求和企業(yè)銷售的愿望,針對數控機床的技術成熟度上,企業(yè)技術人員付出了很大的努力。六七年的時間,國內數控機床得到了長足發(fā)展,但量還不是很大。2001年,國內數控機床質量有了較大提升,但還沒有達到產業(yè)化的要求。

    總結技術搭建數控平臺

    有了這樣一個數控平臺,怎樣使機床的可靠性更好。李憲凱表示,過去我們沒有做技術上的總結,通過"863"立項,把我們過去零散的工作進行了總結。開發(fā)出一系列新產品:TH65系列臥加,TH57五面體系列,TH54立加系列,TCH65復合等產品已批量進入汽車、航空航天、國防軍工、石油及電子信息等高科技產業(yè),并出口德國、美國、韓國等發(fā)達國家。

    在產業(yè)化項目的一整年中,公司加工中心產業(yè)化攻關項目在863計劃支持下,達到"十五"規(guī)劃目標,不斷提高國產加工中心市場占有率。通過863計劃目標的促進,2004年課題研究工作取得了重要突破。超額完成了2004年863計劃產業(yè)化目標和數控系統(tǒng)配套目標,同時攻克17項數控機床產業(yè)化關鍵技術,實現(xiàn)4項技術創(chuàng)新,開發(fā)設計了16種新產品。成果主要體現(xiàn)在:新產品開發(fā)的成功率顯著提高;加工中心產品開發(fā)步伐加快;大中型加工中心成批量進入汽車、航空航天、國防軍工等重點行業(yè)的核心制造領域,實現(xiàn)部分替代進口;并且沈陽機床生產的本土同行業(yè)加工中心市場占有率(國產份額)已達到48%%左右。

    立足自主研究搶占市場率

    在立式加工中心、龍門加工中心上,應用沈陽第一機床廠生產的FIDIAFO數控系統(tǒng),并與大連大森數控技術發(fā)展中心有限公司合作,開展國產品牌數控系統(tǒng)在加工中心上的應用研究。2004年9月至今,沈陽機床應用國產品牌數控系統(tǒng)的數量已達到5%%(10臺),促進了國產數控系統(tǒng)的發(fā)展。

    對量大、面廣的中檔立式加工中心(包括小規(guī)格的龍門立式加工中心),立足自主研究,主要是提高機床的性能價格比和可靠性,通過批量采購降低配套件成本。迅速擴大市場,提高市場占有率。       TK6913B×2(10m)數控雙面對頭鏜產品,具有廣泛用途的一種萬能型機床,屬于量大面廣的機床之一。除此之外,根據當前數控機床的發(fā)展方向,沈陽機床還開發(fā)高速型立式加工中心,掌握電主軸和直線電機應用技術。對臥式加工中心主要是改進提高現(xiàn)有產品,并開發(fā)部分中等規(guī)格的高速、高效產品,擴大產品的應用范圍。對龍門式加工中心(龍門五面加工中心和龍門五軸加工中心)等國內重點部門急需的裝備,以自主開發(fā)為主,部分關鍵技術(如五坐標銑頭技術)走與國外合作,消化吸收的思路。

    2005年開發(fā)完成大森3i型數控系統(tǒng),主要特點為:采用64位中央處理器,對硬件進行優(yōu)化集成,大幅提升可靠性,并與國外同類產品相比有很強的價格優(yōu)勢。主要技術指標為:可實現(xiàn)數控銑床和加工中心控制,具有高速運行、高速內裝PMC、高速高精加工的智能控制、高度集成化、先進的操作性和維護性等功能和特點。