當(dāng)拿著精美輕薄的手機(jī)、坐著高速便捷的高鐵和飛機(jī)，人們很少把這些習(xí)以為常的生活場景與機(jī)床行業(yè)聯(lián)系起來。然而事實(shí)上，機(jī)床這個(gè)“制造機(jī)器的‘機(jī)器’”，不但與民眾生活息息相關(guān)，更是關(guān)乎綜合國力的“國之重器”。
盡管中國機(jī)床產(chǎn)業(yè)不斷壯大，但是涉及航空航天等重要領(lǐng)域的高端機(jī)床仍受制于人，如何改變行業(yè)“大而不強(qiáng)”的局面，如何造出中國人自己的高端機(jī)床，成為亟需應(yīng)對的時(shí)代命題。
近日，在中國（北京）國際機(jī)床展覽會(huì)（CIMT2021）上，上海理工大學(xué)與秦川機(jī)床工具集團(tuán)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。
這是我國第一臺運(yùn)動(dòng)加速度達(dá)到2G的高端數(shù)控機(jī)床，實(shí)現(xiàn)定位精度4微米，重復(fù)定位精度2微米，在精度與高速技術(shù)指標(biāo)方面均達(dá)到世界一流水平。背后是由上理工教師和秦川工程師組成的校企團(tuán)隊(duì)，僅耗時(shí)兩年就讓國產(chǎn)機(jī)床“大變身”，比肩趕超國際同類機(jī)床技術(shù)，這場“突圍之戰(zhàn)”也喚醒了國內(nèi)傳統(tǒng)行業(yè)的制造潛力。
做機(jī)床行業(yè)新的“造風(fēng)者”
目前國內(nèi)現(xiàn)有的高精度機(jī)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(shí)現(xiàn)高精度制造，但是高速機(jī)床卻要求機(jī)床結(jié)構(gòu)重量要輕，這就會(huì)導(dǎo)致高速運(yùn)行過程中發(fā)生震動(dòng)，影響精度。因此，高精度和高速兩種模式難以同時(shí)滿足。
而且，只有掌握了制造這樣特殊機(jī)床的技術(shù)，才能在精密機(jī)械、航空航天、醫(yī)療工程、工模具制造、儀器工程等多個(gè)領(lǐng)域大有可為。
“比如航空航天領(lǐng)域的機(jī)床只能依賴于進(jìn)口，兩年前我們想從德國一家公司選購機(jī)床的‘旋轉(zhuǎn)工作臺’，直接被回絕。”負(fù)責(zé)此次研發(fā)項(xiàng)目的團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人、上理工機(jī)械工程學(xué)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。”碰巧的是，那時(shí)的秦川集團(tuán)也將定位瞄準(zhǔn)到為航空行業(yè)提供“高精尖機(jī)床”，不求數(shù)量，而是要做出世界頂級的機(jī)床。于是上理工團(tuán)隊(duì)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(jì)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”成為了我國第一臺運(yùn)動(dòng)加速度達(dá)到2G的高端數(shù)控機(jī)床，實(shí)現(xiàn)定位精度4微米，重復(fù)定位精度2微米，在精度與高速技術(shù)指標(biāo)方面均達(dá)到世界一流水平，而這支校企合作的研發(fā)團(tuán)隊(duì)也將成為機(jī)床行業(yè)新的“造風(fēng)者”。
成功源于反復(fù)打磨
“機(jī)床的主要結(jié)構(gòu)改動(dòng)要慎重”這在機(jī)床行業(yè)是個(gè)“不成文”的規(guī)定。從企業(yè)角度來說，一套模具動(dòng)輒幾十萬，交給“沒有實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)”的高校來研究改造，試錯(cuò)的成本太高。而精于科學(xué)研究方法的高校，無處進(jìn)行實(shí)驗(yàn)以佐證方法論，也只能“紙上談兵”。這成為校企產(chǎn)學(xué)研合作的阻力之一。
2015年，沈陽機(jī)床集團(tuán)的1000余臺機(jī)床急需解決振動(dòng)問題，集團(tuán)董事長關(guān)錫友找到了上理工，李郝林教授團(tuán)隊(duì)經(jīng)過三個(gè)月的機(jī)床測試與改造，有效解決了機(jī)床的振動(dòng)問題。自從這次合作以后，雙方達(dá)成了持續(xù)合作的共識，并共建了沈陽機(jī)床-上海理工大學(xué) i5智能機(jī)床聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室。沈陽機(jī)床集團(tuán)直接派出工程師團(tuán)隊(duì)“駐扎”在學(xué)校實(shí)驗(yàn)室，而機(jī)械工程學(xué)院的學(xué)生也趁著寒暑假到沈陽機(jī)床廠“實(shí)操”，設(shè)計(jì)—研發(fā)—生產(chǎn)的效率大大提升了。
除了加強(qiáng)與工廠的合作之外，李郝林教授還不忘帶著團(tuán)隊(duì)開展調(diào)研學(xué)習(xí)。“上理工緊挨著上海機(jī)床廠，以前我每個(gè)星期都會(huì)去廠里轉(zhuǎn)個(gè)三四趟，經(jīng)常在工廠的大道上遇到廠領(lǐng)導(dǎo)，他們會(huì)調(diào)侃我說‘上理職工’又來啦。”李郝林笑著回憶道。此外，只要一有時(shí)間和機(jī)會(huì)，李郝林還會(huì)到德國斯圖加特大學(xué)等國外領(lǐng)先的研究所學(xué)習(xí)，“知己知彼才能百戰(zhàn)不殆，我們會(huì)跟著國外團(tuán)隊(duì)學(xué)習(xí)，如果他們遇到某個(gè)機(jī)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。”
