陈虎:我们可以干好数控机床
陈 虎科德数控股份有限公司总经理
刘立新 科德数控股份有限公司总经理特别助理,原四川长征机床研究院副院长
刘 森科德数控股份有限公司总经理特别顾问,原济南一机床总工程师
机床行业作为高端制造的基础,已经得到社会的公知。我国的机床行业自上个世纪90年代CIMS风之后,一直属于各种风口没有刮到的地方,即使是近两年吹过的“工业4.0”和“共享经济”的春风中机床行业也没有找到北,也没扮演正常的角色。近几年机床行业作为中国实体经济中众多行业中的一个小行业,虽然没有吹到资本的“风口”,实际在风雨中“砥砺前行”。令人欣慰的是机床行业中不断地有新的主力军加入,包括一些机床消费量大的用户企业也加入机床研发制造的行业,例如取得成功的海天精工。还有近期有几则消息,一则是某军工单位进口的设备在公海上被强行叫回,交易终止;另一则是美国开了个名单对中国40余家单位,实施技术装备禁运;第三则,德国叫停中国企业对一家旋压机床企业收购。可见以贸易战为先导的高端制造领域是没有硝烟的战争,再次把机床行业作为基础条件提到关注的焦点,毕竟制造强国是国策,机床是基础。在当前的经济背景下,机床行业何去何从,有各种不同的声音和意见,笔者结合自己从业期间的观察和体会,粗略的整理以下观点,以供参考。由于中国机床产品在中低端横行世界,产能过剩,不用大家担心,本文重点谈高端机床装备。
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机床行业的特点——高科技手工业,技术代差不明显,自力更生有机会
机床行业在历史基本上就是工业史的一个侧面,因为每个时代机床作为工具都在扮演为工业服务的角色,从蒸汽机时代、电动机时代到计算机时代。机床的设计核心目的就是如何为别人高质量高效能地制造零件。推动机床技术进步的最大动力可以数出来的包括汽车工业的发展、两次世界大战和冷战军备竞赛。目前大家谈的最多的数控机床,就是二战后期美国空军提出的飞机机翼数字化制造需求驱动下的跨时代的产物。
近50年的机床技术进化最主要的就是通过数字化控制实现多轴联动和精准定位的控制技术,以及新的数字控制技术支持下为新的机床结构布局提供了有力支持,典型的支持包括:力矩电机技术、电主轴技术、并联结构、车铣复合等等。纵观国内外,为了支持更高的精度和效能,各国都将除了军工级别的黑科技之外的尖端工业技术用于数控机床,以打造工业制造中的“金刚钻”,支持现代工业的高效能高精度制造,乃至航空航天武器装备的制造都依赖高端数控机床。高端数控机床被视为战略物资,经常出现在“禁运”目录中。高端数控机床显然属于“高科技”中的“硬货”。在技术层面,中国多年坚持技术投入,在计划经济时代一直瞄准国外先进技术跟跑,在市场经济时代一方面政府制定多个计划引导创新包括863,重大专项等,另一方面也有引进消化吸收创新的成功案例,例如当年济南一机床和马扎克的合作。目前,中低端机床不仅国内市场自给自足还大量出口。在高端机床市场,技术有差距,应该说更多的是技术工程化、产业转化方面的差距。
另一方面,机床基本技术要求:真直线,真平面,垂直,真圆没有改变,在实现基本技术要求方面,除了温度控制、某些补偿技术和高动态辅助以及计算机设计仿真手段外,传统机床制造工艺近百年没有实质性的变化,例如装配中的刮研技术要求等。君不见,70年代的二手DIXI仍然是抢手的好货,Studer的液压手动磨床还是在售的高端产品,机床用户还有的抱怨新产品没有老古董精度高。所以,机床行业中人的因素,包括技术和管理方面都是很重要。有专家问,定位精度5μm的机床,零件精度是不是要求更高,这样的零件是不是精度更高的机床加工的?这就回到”先有鸡,还是先有蛋“的悖论了。实际上在机床精度的进化中,人的因素很重要,是靠人参与,辅助以高精度的检测,装配手工技艺干出来的。数控机床行业的技术代差同半导体行业、软件行业、生物制药行业比没那么明显,近50年,我们说不出哪个时期诞生什么划时代的标志性产品。除了对技术工人检测和装配的依赖,机床行业的生产模式,是用户定制化色彩强烈的,多品种小批量生产的组织模式。这就是我们说的“高科技手工业“的业态。机床行业的技术是在缓慢积累,缓慢进化中;机床行业的追赶也有一个过程,不是一挥而就。正是因为人的因素在这个行业中的重要地位,也是我们自力更生干好这个行业的重要支撑,因为事在人为。
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数控机床行业有条件干好,也有难点
数控机床行业高科技要素有基础,有条件干好。从宏观技术层面上看,数控机床的控制技术硬件没有跳出一般工业控制器的范畴,不论是数控系统技术还是伺服驱动技术,需要高精度的高频度的数据采集,实时运算,其内在的核心关键技术是复合数学和物理规律的插补技术和逆变能量自动化控制技术。经过多年的技术攻关,已经包括科德数控、武汉华中数控,沈阳高精数控,广州数控,北京凯恩帝,南京华兴数控,上海维宏等一批数控系统企业。其中瞄准代表高端的西门子840D数控系统的功能对比中,科德数控和华中数控的系统功能覆盖率均达到西门子840D的96%左右。其中科德数控的五轴数控系统配置多种五轴数控机床,批量化在重点领域开展应用并实现批量化市场销售,并实现出口。以广东凯特、南京工艺、山东博特为代表的滚动功能部件企业的产品也开始在国内主机厂批量化开展应用。长春光机所、长春禹衡等企业研制的编码器和光栅尺也批量地服务于机床行业。国内包括清华大学、上海交通大学、西安交通大学、华中科技大学、北航、南航、南京理工大学、重庆大学、湖南大学、大连理工大学、北京工业大学等一批高校围绕着数控技术和数控机床技术坚持不懈地开展研究,并取得丰硕的成果。
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机床企业浴火重生之创新道路
在当前,国内产业升级迫切、国际上贸易保护主义盛行,为国内机床行业冷静思考、浴火重生创造有利条件,甚至是一次历史性机遇。机床行业可以从以下几个方面改进提高,谋求大的发展。
°机床行业技术改造和升级,坚持机床母机自主化