夯实数控加工中心这块基石


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数控加工中心与工业联系最为密切。大力发展高档数控加工中心与基础制造装备,具有全局性战略性的深远意义。经过“高档数控加工中心与基础制造装备”国家科技重大专项的支持,我国数控加工中心行业在M际市场格局屮,己经从第三"阵进入第二方阵,iML培养出一批有能力冲刺国卩小先进水平的力量。

如果把现代工业看作摩天大厦的话,那么高档数控加工中心与基础制造装备则是这座大厦的基石=

诸如汽车、飞机、舰船、百万千瓦级核电设备等工业现代化所需的各类装备设施制造,均离不开它的保障。

基于此,“高档数控加工中心与基础制造装备”国家科技重大专项(简称专项)作为16个科技重大专项之一,并己被纳入《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020)》。

专项实施以来,成就斐然,己取得预期成效。

专项技术总师、中国工程院院士卢秉恒近日接受了科技日报记者专访,就该专项实施取得的重大突破、支撑国家需求、服务经济社会发展等方面进行权威解读。

全面支撑国家重大需求

卢秉恒指出,专项涵盖了高速、精密、智能、复合等功能的高档数控加工中心和用热加工、表面处理工艺对材料和零件进行成形、改性处理的基础制造装备,重点围绕汽车、航空航天、船舶、发电设备等四大领域所需的高档数控加工中心与基础制造装备及其配套的数控系统、功能部件、关键技术进行研发。

其中,多轴联动是数控加工中心中一项关键技术。多轴联动是在一台加工中心的多个坐标轴上同时运动,进行复杂形状零件的加工,刀具或工件可在数控系统控制下同时协调运动,实现复杂形状的加工,在现代国防装备具有重要意义。舰艇、飞机、火箭、卫星、飞船中许多关键零件的材料、结构、加工工艺都有一定的特殊性和加工难度,用传统加工方法无法达到要求,必须采用多轴联动、高违、高精度的数控加工中心寸能满足加工要求。

“专项解决了很多重要的制造问题。”卢秉恒说,以前我国做不了五轴联动加工中心,所使用的数控系统也是国外制造的。这就会带来一些问题。“国外高档数控加工中心对我们的航空航天企业不仅限制进口,即使进口了,其数控系统也留有信息后门,能对我们进行监控,对于国防安全是一个很大的隐患。如今解决了五轴联动,对于军工和航空航天等领域需求是很大的保障。”

针对中高档数控加工中心进口依赖度高的现状,“十一五”期间,专项重点对进口量大、市场需求面广的加工中心和数控车床的研发进行了部署。加工中心企业开发出了一大批适应市场需求,符合企业转型升级方向的新产品,龙门式加工中心、五轴联动加工中心等高档产品制造技术趋于成熟;高精度加工装备在制造精度上取得重要进展,部分解决了加工中心箱体、导轨等关键零件的加工需求。同时,专项大力推动了加工中心企业对高档加工中心的研发和加工中心可靠性研究,在重要应用领域建立了综合检验验证平台,加强了创新实验室建设,为企业的科研和质量保障提供了支撑。

“加减法”互补生辉

数抟加工中心与3D打印同属于数抟制造装济须域。“如果说3D打印是加法的话,那么数控加工中心加工则是减法。二者对制造业同等重要,需要同样的关注与支持。,,卢秉恒认为,3D打印是通过材料的累加做增加,而数控加工中心是按照图纸把大的材料切割成小的,做的是减法,3D打印与数控加工中心打很好的交叉点。

“增材制造可以大幅度减少航空航天等结构件的加工余量,可以简便地加工复杂形状的零件,从而减少对五轴联动等高档数控加工中心的需求量。通过増减一体化,两者互补,实现完美统一。”

卢秉恒说。

不过,相比之下,发展国产数控加工中心显然是当务之急。目前,我国己连续多年成为世界第一大加工中心消费国。高档数控加工中心的市场竞争、技术竞争十分激烈。美国、日本、德国等制造业强国在本国加工中心产业发展的不M阶段,都出台过丨丫•多扶植政策„

卢秉恒表示,专项并非一般意义上的科研项目,而是国家层面的一项系统工程,体现了国家的意志。2008年,国务院常务会议审议并通过专项实施方案。专项的总体目标是:到2〇2〇年总体技术水平进入国际先进行列,部分产品国际领先;形成高档数控加工中心与基础制造装备主要产品的内主开发能力,数拧系统与功能部件研发和配隹能力;形成以企业为主体、产学研相结合的技术创新体系;培养和建立一支高素质的研究开发队伍;航空航天、船舶、汽车、发电设备制造所需要的高档数控加工中心与基础制造装备80%立足国内;研究开发出若千具有原创性的技术和产品,形成这一领域内自主创新作一些点上的突破。

々项重点任务主要乜怙主机、数控系统、功能部件和关键部件、共性技术、创新f台迮设、技术服务基地建设及应川小•范工程七个方M大力发展高杓数控加工中心」M础制造装备,具有全局性战略性的深远意义。

助力“中国智造2025”

“2018年专项将进入收官之年。”卢秉恒告诉科技日报记者。

卢秉恒指出,预计到2020年,通过突破关键核心技术,形成高档数控加工中心与基础制造装备的自主开发能力,总体技术水平进入国际先进行列,部分技术国际领先,研究开发出若干具有原创忭的1R大产品和技术;满足国内主要行业对制造装备的基本求。

就目前而言,在专项己安排的产品类研发任务中,大型汽车覆盖件自动冲压线等10多类设备己达到国际领先水平,完全可实现进口替代;高速龙门五轴加工中心等20多类产品基本达到国际先进水T:,具备铃代进11产品的水平;高档数控系统、粘:卧式加工中心等产品已完成阶段性研发。但是,作功能性能、可靠性方面与国际先进水平还丫//I:-定差距,五轴工具磨床、光栅尺及编码器等产品尚需要进一步的研发及产业化验证。

卢秉恒认为,就世界数控加工中心整体发展水平来看,我国的数控加工中心行业刚从第三方阵进入第二方阵,与第一方阵还是有很大差距,但是经过专项的支持,我们己经培养了一批力量,有能力冲刺国际先进水平。

典型案例

科德数控:突破£轴数控技术创新

在数控加工中心々项的支持下,科德数控股份有限公"j ( M称科徳数控)在母公司大迮光洋科技集ifl (简称光洋集团的领导卜,研制出多种类型的系列化/l轴联动高們数控加工中心,肓力地保障了国产导弹发动机涡轮、航空发动机机匣、核电汽轮机叶片等关键零部件的生产。

科德五轴团队2009年即承担了专项首批课题,担当五轴联动卧式车铣复合加工中心研制任务,实现了 S910燃气轮机叶片首次在全国产五轴卧式车铣复合加工中心上完成铣削精加工。

2010年,科德五轴团队与牵头承担透平叶片五轴加工方向的无锡透平叶片有限公司,共同致力于核电大型叶片的五轴加工中心研制。在2015年研制出国内首台可加工67英寸核电叶片的五轴叶片铣削加工中心。目前,两台己交付用户的KTurboM3000五轴叶片铣削加工中心己24小时连续生产,实现国产五轴加工中心与瑞士同类加工中心在相同工时定额下同等的加工质量和加工精度。

2015年,工信部装备司及专项办批复由属于航天科工集团三院的北京动力机械研究所(简称31所),牵头承担应用于飞航导弹发动机生产线的五轴数控加工中心应用示范工程课题。

该飞航导弹发动机生产线由24台全国产五轴数控加工中心组成,其中22台五轴数控加工中心由科德公司提供。通过8类45种飞航导弹发动机关键零部件的生产试制,国产五轴数控加工中心在军工典型生产中得到了充分的应用验证。31所认为科德设备整体水平与同类型、同规格德国进口设备相当,达到国际先进水平,可替代进口。

无锡蠡湖增压技术股份有限公司主动提出应用科德KMC系列五轴数控加工中心进行单机成线加工验证。在不到半年的时间里,实现全部加工中心的24小时连续稳定生产。例如科德3台KMC400UMT五轴加工中心构成的柔性制造生产线,替代了6台由德国、韩国、台湾进口设备组成的生产线,将某型号增压器壳体的加工时间从5分30秒缩短至5分钟。

创新团队

济南二加工中心:以创新赋予中国制造新内涵

济南二加工中心始建于1937年,国有独资企业,是国内加工中心行业重点骨干企业、国家高新技术企业。1953年和1955年分别研制出中国第一台龙门刨床、第一台机械压力机。在国民经济建设的不同时期,企业先后研制了 450余种国家首台(套)产品,为国家重点行业领域和国防建设提供了重要装备支持。

''道,血付厅业形势I、'滑、^场环境划七的影响,济if::加工中心集N1有限公司坚持创新发展的思路,紧紧围绕市场需求。瞄准国际,挑战高端,通过一系列高端项目的实施,促进了研发水平的提升,技术研发与国际先进水平同步。

作为行业内承担国家科技项目最多的企业之一,济南二加工中心承担实施国家科技重大专项、国家“863”与科技支撑计划16项,获得国家专利154项,制定国家与行业标准22项;荣获国家科技进步二等奖2项,省市科技进步奖52项。高端产品比重达到销售收入的60%以上。通过项目实施,高端智能制造技术实现连续突破,在卨端市场竞争屮占•据卞动,打破_外技术垄断,不仅满足国内重点行业装备需求,并成线出口欧美、东南亚等海外市场。

目前,济南二加工中心自主研制的机器人全自动冲压生产线、大型全自动快速送料冲压生产线、重型多工位机械压力机、伺服冲压生产线等产品与国际最先进技术同步,已经装备国内各汽车制造免团,包括通用、福特、丨I产、人众、路虎、沃尔沃等合资品牌及所丫丨自主品牌在内。国内汽车制造“冲压、焊装、涂装、总装”四大工艺中,唯有冲压工艺是以国产为主,大型冲压装备国内市场占有率达80%。

同时,济南二加工中心产品还成线出口到美国、巴西、印度等海外汽车主机厂,为通用、福特等国际知名汽车企业提供海外总承包交钥匙工程,被誉为“世界三大数控冲压装备制造商”之一。依托重大专项成果转化,福特汽车美国4个工厂,先后4次订购济二9条大型全自动快速冲压生产线。其中,8条己经完成安装调试交付用户使用,1条即将运抵美国。福特汽车美国工厂将济生产线与德国生产线用同样的模具、零件进行全面的精密对比检测,结果显示,济二的冲压件质量,所有指标达到用户要求,部分指标优于德国冲压件。济二冲压线在福特最畅销的F-150新兴铝板皮卡及其他车型的冲压生产中起到关键作用。

在以数控龙门镗加工中心、五轴联动龙门镗加工中心、数控落地镗加工中心等高新技术产品为代表的数控金切加工中心领域,济南二加工中心处于国内领先水平,为航空航天、军工、轨道交通、能源等国家经济与丨1防建设领域提供了火批替代进I 1的先进装济。

技术创新之外,济南二加工中心还对标国际一流,系统推进管理创新,在质量、效益、效率等方面不断欠破。推进“质试效益型”技术改造,在卩丨场低迷的时候,抓投&,抓管縄,枳蓄发展力量;在市场机遇来临时,抓住机遇,赢得发展先机。

通过创新驱动,济南二加工中心加快了自身转型升级,国际竞争力显著提升。在行业经济连续6年持续下滑的形势下,企业主要经济指标保持了稳定增长,效益为加工中心工具行业最好水平。

数说成果

数控加工中心重大专项总体成效

专项规划布置的57种数控加工中心与基础制造装备主机中已有38种达到或接近_|;小先进水十:

    W产数拕加工中心市场占17率山“十五”末的26.4%提高到“十二7i:”末的68.9%:

国产加工中心数控化率由“十末的35.5%提“到“十:五”末的78.8%:

参与研发人员达23594人,其中博士硕士约占50%,引进人才208人,43位“千人计划”人才参与专项研发工作,共培养人才5512人,其中博士 2256人;

研发各类新产品、新技术2951项,新增产值706亿元,建立48个示范基地。

技术创新能力显著增强

   8万吨大型模锻压力机等10多类产品达到国际领先水平,龙门五轴车铣复合加工中心等20多类产品达到国际先进水平;

加工中心主机平均无故障时间MTBF)从专项实施前的400—500小时提升至1200小时左右,部分产品达到世界先进水平(2000小时);

申请发明专利3956项,立项国家及行业标准407项,其中,“五轴联动加工中心用S形试件”标准通过审定,实现高档数控加工中心国际标准须域“零”的欠破。

重点领域应用快速推进

汽车大型覆盖件自动冲压线国内市场占有率超过70%,全球市场占有率超过30%。

系统部署全产业链布局

搭建了 18个“产学研用”联合创新平台,30余种加工中心主机装备达到国际先进水平,国产数控系统功能、性能大幅提升,滚珠丝杠、导轨、动力7J架等功能部件精度与可沿性接近国际先进水平。


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