鑄國之重器 產(chǎn)學研攜手打響國產(chǎn)機床“突圍戰(zhàn)”

當我們拿著精美輕薄的手機，當我們坐著高速便捷的高鐵和飛機，很少把這些習以為常的生活場景與機床行業(yè)聯(lián)系起來。然而事實卻是，機床這個“制造機器的‘機器’”，更是關(guān)乎綜合國力提升的“國之重器”。

盡管中國機床產(chǎn)業(yè)不斷壯大，但隨之而來的是國際技術(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)域的高端機床仍受制于人，行業(yè)發(fā)展面臨著“大而不強”的困局。

造出中國人自己的高端機床，成為亟需應(yīng)對的“時代命題”。

在近日舉辦的中國（北京）國際機床展覽會（CIMT2021）上，上海理工大學(以下簡稱上理工)與秦川機床工具集團聯(lián)合研發(fā)的“高速立式五軸加工中心VMC40U”一經(jīng)亮相，就吸引了國內(nèi)外業(yè)界的目光。這支由上理工教師和秦川工程師組成的校企團隊，僅耗時兩年就讓國產(chǎn)機床“大變身”，比肩趕超國際同類機床技術(shù)水平，這場“突圍之戰(zhàn)”喚醒了國內(nèi)傳統(tǒng)行業(yè)的制造潛力。

做機床行業(yè)新的“造風者”

國內(nèi)現(xiàn)有的高精度機床之間的技術(shù)差距并不大，只需要通過增加重量等方法就可以實現(xiàn)高精度制造，但是高速機床卻要求機床結(jié)構(gòu)重量要輕，這就會導致高速運行過程中發(fā)生震動，無法實現(xiàn)高精度。因此，高精度和高速兩種模式難以同時滿足。秦川集團黨委書記、董事長嚴鑒鉑曾說，如果用一句話形象描述機床，那就是：遠看是機械產(chǎn)品，近看是工藝品，再細看其背后則是數(shù)學、物理、化學等基礎(chǔ)學科的應(yīng)用。比如數(shù)控機床的熱特性對加工精度有重要影響，這里的熱特性就涉及到物理學科的知識。

“航空航天領(lǐng)域的機床只能依賴于進口，兩年前我們想從德國一家公司選購機床的‘旋轉(zhuǎn)工作臺’，直接被回絕，說不賣給我們?！必撠煷舜窝邪l(fā)項目的團隊負責人、上理工機械工程學院李郝林教授說，“這也一定程度上激發(fā)了我們的斗志，必須自己造出來一臺，不再看著別人臉色說話?！迸銮傻氖牵菚r的秦川集團也將定位瞄準到為航空行業(yè)提供“高精尖機床”，不求數(shù)量，而是要做出世界ding級的機床。于是上理工團隊與秦川的工程師們一拍即合，開始了研發(fā)之路。

在李郝林教授看來，研發(fā)的過程也是“水到渠成”的，上理工以設(shè)計研發(fā)見長，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diyi臺運動加速度達到2G的高端數(shù)控機床，實現(xiàn)定位精度4微米，重復定位精度2微米，在精度與高速技術(shù)指標方面均達到世界yi流水平，而這支校企合作的研發(fā)團隊也將成為機床行業(yè)新的“造風者”。

李郝林教授指導團隊實驗。采訪對象供圖

成功源于反復打磨的“上理方法”

“機床的主要結(jié)構(gòu)改動要慎重”這在機床行業(yè)是個“不成文”的規(guī)定。從企業(yè)角度來說，一套模具動輒幾十萬，交給“沒有實戰(zhàn)經(jīng)驗”的高校來研究改造，試錯的成本太高。而精于科學研究方法的高校，無處進行實驗以佐證方法論，也只能“紙上談兵”。這成為校企產(chǎn)學研合作的阻力之一。

2015年，沈陽機床集團的1000余臺機床急需解決振動問題，集團董事長關(guān)錫友找到了上理工，李郝林教授團隊經(jīng)過三個月的機床測試與改造，有效解決了機床的振動問題。自從這次合作以后，雙方達成了持續(xù)合作的共識，并共建了沈陽機床-上海理工大學 i5智能機床聯(lián)合實驗室。沈陽機床集團直接派出工程師團隊“駐扎”在學校實驗室，而機械工程學院的學生也趁著寒暑假到沈陽機床廠“實操”，設(shè)計—研發(fā)—生產(chǎn)的效率大大提升了。

除了加強與工廠的合作之外，李郝林教授還不忘帶著團隊開展調(diào)研學習。“上理工緊挨著上海機床廠，以前我每個星期都會去廠里轉(zhuǎn)個三四趟，經(jīng)常在工廠的大道上遇到廠領(lǐng)導，他們會調(diào)侃我說‘上理職工’又來啦?！崩詈铝中χ貞浀馈４送?，只要一有時間和機會，李郝林還會到德國斯圖加特大學等國外領(lǐng)xian的研究所學習，“知己知彼才能百戰(zhàn)不殆，我們會跟著國外團隊學習，如果他們遇到某個機床的問題，看看他們是怎么解決的，他們在研究關(guān)注什么，這有助于我們開拓思路，與國際水平比肩。”

正是在這樣與企業(yè)緊密合作、馬不停蹄調(diào)研學習的過程中，李郝林團隊逐步由向企業(yè)提供技術(shù)服務(wù)和技術(shù)咨詢轉(zhuǎn)變?yōu)闄C床設(shè)計方法的驗證，最終經(jīng)過反復打磨，形成了經(jīng)得起行業(yè)考驗的“上理方法”，為展會上亮相的“高速立式五軸加工中心VMC40U”項目注入“核心實力”。

李郝林說，接下來，團隊將目標放在了建立“行業(yè)標準”上，以期通過優(yōu)化現(xiàn)有的機床設(shè)計方法，讓它變成國內(nèi)機床行業(yè)的統(tǒng)一參照標準，推動國產(chǎn)機床的質(zhì)量整體提升。

來源：科技日報

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