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国产机床打通下游重应用领域产业链

2014-12-09    
  进驻航空航天
  一直以来,航空航天领域作为高精尖科技的代表,对机床工具设备的要求精益求精,但航空航天领域五轴机床以上主要依赖进口。近期,沈阳机床(集团)有限责任公司(以下简称“沈阳机床”)04专项成果五轴联动卧式加工中心产品通过其用户单位——成都飞机工业(集团)有限责任公司(以下简称“成飞”)验收,该产品核心功能部件精密摆头、精密回转工作台等均自行设计制造,具有完全自主知识产权,该成绩的取得极大地鼓舞了国产机床企业。
  五轴联动卧式加工中心是沈阳机床承担的04专项之一,五轴联动加工中心在成都飞机制造企业等航空航天重点领域的初步应用,标志着国产高档数控机床开始服务国内重点领域。“重大专项的实施,首次将沈阳机床与成飞紧密地联系在一起,一方面成飞将现场加工工艺的要求及改进信息提供给沈阳机床,另一方面沈阳机床根据成飞提供的信息,深入了解用户需求,明确主攻方向,多次修正,反复试验,最终达到双方约定的目标。通过双方的共同努力,切削S试件的方法已被工信部采纳,并作为验证五轴联动加工中心加工精度的方法,在全行业内推广,填补了国内没有验证五轴联动加工中心加工精度方法的空白。”谈到与成飞的合作,参与了2009ZX04001-041用于钛合金航空结构件加工的五轴联动加工中心、2009ZX04001-043带AB轴的高速五轴联动加工中心、2013ZX04001-101运载火箭箭体结构制造关键成套装备与工艺、2014ZX04014-031五轴联动数控机床精度测评技术与标准等重大专项的设计与研发工作的沈阳机床五轴数控机床设计主管刘峰自豪地说。目前,在04专项的支持下,中航工业旗下多家航空制造企业与沈阳机床签订购买五轴联动加工中心合同,采用国产数控系统及功能部件的数控机床。双方期待,通过应用国产数控机床,在国内同行业起到应用示范作用,进一步推动国产高档数控机床在国内重点领域的应用。
  发力汽车制造
  今年6月5-6日,济南二机床集团承担的04专项——“大型伺服压力机”项目在大连同时通过验收和鉴定。此项目依托为奇瑞汽车大连工厂提供的国内首台25000千牛大型伺服压力机,打破了日、德等国外高端市场的垄断,标志着国产汽车冲压技术与国际最新技术实现了全面接轨和同步发展。
  冲压是汽车制造的首道工艺。现代汽车制造技术迅速发展,新型材料、复合材料被广泛应用,对冲压装备的柔性化和智能化要求越来越高。大型伺服冲压技术完全突破了传统机械压力机概念,采用伺服马达驱动技术,取消了飞轮、离合器、制动器,由伺服电机直接提供冲压能量,在冲压过程中可根据不同材料、不同工艺要求,实现运行速度和成形力的无级调节,具有高质量、高效率、节能环保等特点。
  加码造船工业
  大型船用柴油机曲轴制造代表着一个国家造船工业的水平。目前,我国每年用于进口曲轴的费用高达上亿美元,但高昂的价格还不是中国造船业最为头疼的问题,最大的问题是“一轴难求”。船等机、机等轴的被动局面,导致我国造船业每年放弃几百万吨的造船订单。
  曲轴是船用柴油机关键部件,重量大、精度要求高、性能要求苛刻、制造工艺复杂,其所需的加工设备制造难度极大。由齐重数控装备股份有限公司(以下简称“齐重数控”)承担并成功研制的04专项课题——数控重型曲轴铣车复合加工机床,加工精度误差不超过0.02毫米,一次装卡可完成大型船用低速柴油机组合曲轴的主轴颈、法兰和曲拐颈的半精加工和精加工。该机床在研制过程中提出了一种创新的整体布局方案,即将两套车刀架与一套旋风刀架复合组成一台完整的“一拖二”机床,可在一台机床上同时加工两根大型曲轴的不同轴颈。这一方案的成功应用可提高一倍工效,解决传统的一台机床配一套旋风刀架所造成的旋风刀架使用率不高、曲轴加工效率低的问题。重点攻克了“分体开合式数控旋风切削刀架”这一关键技术,使我国掌握了具有自主知识产权的重型船用曲轴加工机床制造技术,摆脱了之前大型船用曲轴严重依赖进口的局面。
  增彩电力能源
  中国兵器工业集团下属武汉重型机床集团有限公司承担的04专项“用于超临界核电半速转子加工的超重型数控卧式镗车床”项目通过了技术终验收。
  研发过程中,取得了超重型数控卧式多功能复合加工机床总体方案技术、超重型高精度静压托主轴箱技术、超长床身制造工艺新技术、双工作组三通道控制技术、镗杆进给多轴同步技术等五项关键核心技术的突破。此专项的成功研制打破了日、韩超临界核电半速转子对我国的垄断和钳制,实现核电半速转子国产化。
  项目研制的超重型数控卧式镗车床,是超临界核电半速转子国产化的核心加工装备,解决了国内大型核电站1100兆瓦超临界核电半速转子加工的难题,具有完全自主知识产权,填补了国内空白,实现了我国超临界核电半速转子的国产化制造,使我国进入了超临界核电半速转子加工制造的先进行列。
  直击问题之所在
  “我国机床工业的发展是建立在模仿原苏联发展模式之上的,在计划经济和市场长期对机床产品供不应求的作用下,机床工具企业形成了生产什么样的产品,用户用什么装备的经营理念。”工信部装备工业司机械处处长王建宇坦言,我国机床产品的研发脱离用户的实际需求,加之缺乏完善的机床产品考核检测验证制度,把用户作为新产品的试验场,国产机床质量稳定性、可靠性差强人意,难以满足广大用户的生产要求。因此,在制定专项课题研究内容与考核指标时,既要体现专项高精尖、先进性的要求,又要考虑专项研究成果能够产业化,并在实际生产中发挥应有作用,加快扭转用户对国产高档数控机床的固有认识,加强课题成果考核验证是督促项目单位认真完成任务的必要手段,对主机类产品成果提出不少于1年实际使用期的考核标准。
  另外,我国在数控机床设计制造的基础性技术方面,缺乏进行机床设计制造和工艺实验研究的环境;在数控机床的核心技术方面,国内开发的产品多数是对国外先进产品的模仿,对引进技术的消化吸收能力较差,因此在核心技术方面专利很少,未能掌握原始性的核心技术。我国机床行业基础技术和共性技术与国际先进水平的差距,造成行业的自主创新能力差,从而影响了04专项的实施绩效。
  关键技术助力产品产业化
  重大专项自实施以来,有效地推动了国产数控机床走向高端。在专项资金的支持下,我国数控机床关键技术在研发上取得了突破,数控机床企业应充分利用好国家的有利政策,以产品质量作为发展的根本,以技术创新推动产品的升级。在国家重大专项的带动下,通过整合科技资源,组织“产、学、研、用”合作,加强产业链协作,开展了一系列重大关键技术的联合攻关和集成创新,在取得了一批重大科技与产业化成果的同时,推动了企业自主创新能力的提升。重大专项与机床行业的发展密切相关,业已成为未来产业转型升级、转变发展方式的主要助推器和重要手段。
  “沈阳机床已经掌握了整机结构优化设计方法、整机及关键部件动态性能评价方法、关键部件高刚度、轻量化设计与制造技术、数字化设计关键技术、伺服参数优化技术、误差补偿技术、高速直线进给技术以及五轴联动数控机床运动学优化设计方法等关键技术,并在中高档数控机床逐步应用,有效地提升了产品质量和机床的动静态特性。”刘峰向记者介绍道,这些关键技术,已在高档数控机床产业化方面起到积极作用,如2009ZX04001-041用于钛合金航空结构件加工的五轴联动加工中心,课题中形成的高档数控机床虚拟样机设计、整机及关键部件动态性能评价方法、五轴联动误差补偿技术有效地推动了龙门系列、立式系列和桥式系列五轴加工中心的产业化,服务于国家重点企业,如成飞(集团)、江西洪都集团、昌河飞机(集团)有限责任公司、沈阳飞机(集团)有限责任公司。
  精于探索,加强技能队伍建设
  随着专项的实施,人才的重要性越来越凸显,人才队伍建设对于技术创新能力的提高起着至关重要的作用。企业要加快实现由生产主导型人才结构向创新主导型的转变,“重大专项课题对技能人员的技术水平要求很高,要求处于国际领先水平,需要参与工作的技术人员具有扎实的理论、实践经验和认真专研的精神。”刘峰告诉记者,重大专项的研发与实施过程,为培养青年科技人员提供了良好的机会和条件,培养了一批骨干科研队伍,特别是中青年技术骨干。他们在实际科研活动中,得到进一步的锻炼,对科研工作的理论与实际相结合的重要意义有了深刻的认识,增强了科技人员的信任感、归属感、使命感和成就感,有效地改善了科技人才结构,为机床事业的持续发展提供了人才保证。
  重大专项自2009年成立以来至今已有五年的时间,使我国数控机床在很多领域均取得了重要突破,对整个机床行业、企业、用户及技能人才的培养均起到了促进作用,但我国国产机床高端化还有一段很长的路要走,还需做更多的努力来迎合日益增长的社会需求。
  链接
  回眸04专项重大事件
  ※04专项通过国务院常务会议审议
  2008年12月24日,国务院常务会议审议并原则通过04专项实施方案。会议认为,实施04专项,对于提升我国数控机床和基础制造装备产业的自主创新能力和核心竞争力,带动装备制造业结构调整和相关产业发展,扩大内需,具有重要意义。专项的实施方案经过科学、民主、严格论证,已基本成熟,具备启动实施的条件。有关部门要根据会议提出的意见进一步完善方案,抓紧组织实施。工信部将根据会议精神,尽快会同专项领导小组其他部门,组织召开专项实施管理办公室(筹)会议,讨论研究专项的组织机构、管理办法和实施计划,为召开专项领导小组会议做好准备。
  ※首台标志性产品XKA28105×300数控龙门铣床的交付使用
  2010年9月29日,北京第一机床厂在用户单位哈尔滨汽轮机厂有限责任公司三分厂举行了04专项首台机床标志性产品XKA28105×300数控龙门铣床的交付仪式。这台重型桥式龙门五轴车铣复合机床,龙门跨度10.5米,最大加工高度7.5米,主轴功率105千瓦,配有大功率大扭矩A/C机械式传动摆角铣头,可实现五坐标联动加工,配有直径9.5米的车铣双速数控转台,承重300吨,是目前我国龙门通过宽度最大的超重型数控龙门移动式动梁五轴联动车铣复合车床。
  ※“用于钛合金航空结构件加工的五轴联动加工中心”课题通过验收
  2012年10月12日,由中捷机床有限公司牵头承担的“用于钛合金航空结构件加工的五轴联动加工中心”课题在成都成飞集团公司用户现场通过了验收。该课题研制的立式五轴联动加工中心,系国内机床工具行业企业研制的第一台通过航空行业“S试件”检测的五轴联动加工机床。该机床的研制成功,对于提升我国高档数控机床研制能力,打破国外对航空领域制造装备的垄断具有典型的示范意义。
  ※DL250 卧式镗车床通过专家鉴定成中国机床标杆
  2013年6月,武重制造的卧式镗车床DL250通过国家专家组鉴定,成为我国“高档数控机床与基础制造装备科技重大专项”十大标志性设备之一。“高档数控机床与基础制造装备重大专项”是国家中长期科技发展规划中确定的16个国家科技重大专项之一,DL250是用于核电设备加工的机床。核电是我国重点发展的产业,超临界核电半速转子是核电站发电机组的核心部件,加工此零件需承重500吨且有车、铣、磨等功能的复合加工机床。在DL250问世前,国内尚无此类机床,而国外机床最大承重只有400吨。
  ※“立式铣车复合加工中心”课题通过验收
  2014年1月12日,由陕西秦川机床工具集团有限公司牵头承担的“立式铣车复合加工中心”课题在用户现场西安三航动力科技有限公司通过了验收。经国家机床质量监督检验中心检测,课题研发产品的几何精度、位置精度、工作精度等指标都达到任务合同书的要求,机床MTBF超过900小时。用户表示,VMT80立式铣车复合加工中心使用效果可与国外同类机床相媲美,能够替代进口,实现整体叶盘类航空发动机复杂结构件的多坐标联动数控车铣复合加工。机床的成功研制及投入使用,可为我国航空发动机机匣、整体叶盘、鼓风机叶轮、叶片等复杂曲面零件加工提供装备。
  ※“大型伺服压力机”通过验收
  2014年6月5-6日,济南二机床集团承担的“高档数控机床与基础制造装备”国家科技重大专项——“大型伺服压力机”项目在大连同时通过验收和鉴定。该项目实现了国产冲压技术的新突破,对打破国外高端市场垄断、推动国产汽车工业装备自主化具有重要意义。该产品提供了安全、可靠、灵活的生产解决方案,满足了现场两条全自动冲压生产线和多工位压力机多种工艺曲线模具的试模需要。
  ※国内一批机床工具04专项成果通过验收
  2014年8月下旬,按照04专项办工作安排,西安、昆明和无锡等地分别召开了04专项课题验收会议。验收会在课题主要用户单位举行,由04专项办组织技术和财务专家按专项有关文件要求进行验收。科技部、工信部及省市工信委有关人员等参加会议。其中,西安:“钛合金、高温合金加工用高效可转位刀具系列及超硬刀具”课题;昆明:“高档数控机床数字化设计关键技术与工具集研发及典型产品应用”课题;无锡:“电控共轨柴油机喷射系统制造技术与关键装备研发及应用”课题。
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