人民日報：“0.01毫米”壁壘是如何突破的
文章來源：人民日報 發(fā)布時間：2025-08-20
沈陽機床車間現(xiàn)場。
上世紀80年代的沈陽機床廠車間。
機床，制造機器的機器，被稱作“工業(yè)母機”，影響著制造的精度與效率。小到螺絲釘、大到遠洋郵輪的制造，都離不開它。
由“一五”期間的沈陽第一、第二、第三機床廠發(fā)展演變而來，通用技術集團沈陽機床股份有限公司（以下簡稱“沈陽機床”）是目前我國最大的中高端數(shù)控機床研發(fā)生產(chǎn)基地。
走過70多年，沈陽機床矢志攻關高端機床，其突圍歷程給人不少啟示。
突破0.01毫米
攻克五軸聯(lián)動機床
五軸聯(lián)動機床，被喻為工業(yè)皇冠上最亮也是最難的“明珠”。這一高端精密機床，一度制約著中國制造。
五軸聯(lián)動，要求機床能同時控制三個直線軸及兩個旋轉軸，實現(xiàn)空間復雜曲面加工。
難在哪？比如，五軸聯(lián)動下，刀具路徑不再是簡單的直線或圓弧，而是復雜的空間曲線，機床每秒需進行上萬次的空間軌跡計算。
有何用？生活中，像曲面玻璃模具等異形零部件，使用三軸或四軸聯(lián)動機床，以“固定姿態(tài)+分步加工”方式切削，往往存在誤差，只有五軸聯(lián)動才能實時調整姿態(tài)，一次性滿足所有要求。
“對不少復雜精密零件而言，五軸聯(lián)動加工是唯一解決方案。在一定意義上看，五軸聯(lián)動機床決定了一個國家在高端領域的制造自主權。”通用技術沈陽機床總經(jīng)理、黨委副書記徐永明說。
如今，我們突破了嗎？
一項標準令人振奮。
2020年，歷經(jīng)8年努力，中國“S試件”五軸機床檢測方法正式成為國際標準，這也是我國金屬切削機床專業(yè)領域首項國際標準。
“揚眉吐氣！”徐永明說，作為參與方，沈陽機床為“S試件”檢測方法提供了數(shù)據(jù)和加工經(jīng)驗，成為論證“S試件”國際標準的重要依據(jù)。
早在2006年，沈陽機床就開始試切“S試件”。此后，共進行了2000多次“S試件”加工實驗，記錄了上萬組真實可靠的原始加工、檢測數(shù)據(jù)，為標準的成功申請?zhí)峁┝酥匾罁?jù)。
“S試件”，看似只是一個S形的曲面，卻非常巧妙地將精密零件的若干加工特征集成起來。一個試件，即可檢測機床的加工精度、幾何精度、定位精度、綜合加工效率等。
“一句話，只要一臺五軸聯(lián)動機床能夠加工合格的‘S試件’，那么這臺機床就能安全用于復雜精密零件加工。”徐永明說，沈陽機床是國內最早把“S試件”加工、檢測作為五軸聯(lián)動機床出廠檢驗標準的企業(yè)。目前，這里出產(chǎn)的每一臺五軸聯(lián)動機床均通過“S試件”檢測，已廣泛應用于汽車、模具等行業(yè)中。
一臺設備有說服力。
2023年6月，沈陽機床裝配車間，隨著技術專家嚴昊明按下啟動鍵，7米多高的高精度龍門加工中心按照程序執(zhí)行加工作業(yè)……
“檢測結果出來了，表現(xiàn)完美。”現(xiàn)場一陣歡呼，緊接著是長時間的掌聲。
高精度龍門加工中心，被稱為“制造機床的機床”，對生產(chǎn)精度要求極高。嚴昊明解釋道：“使用機床加工零件時，機床的精度要高于被加工零件至少1個精度等級，而用于制造機床的機床精度則要再高1至2個精度等級。”
嚴昊明告訴記者，國際上這種大體積龍門機床，定位精度達到0.01毫米就屬于精密級水平了。目前，沈陽機床的龍門系列產(chǎn)品都已成功跨越0.01毫米這一行業(yè)門檻。
沈陽機床自研的高端產(chǎn)品已肩負起生產(chǎn)制造重任，為市場源源不斷輸送高端數(shù)控機床。
嚴昊明坦言，雖然我們已在五軸聯(lián)動機床上實現(xiàn)突破，但在可靠性、穩(wěn)定性上與國際領先機床仍有差距，仍須持續(xù)努力。
聚焦基礎元件
從源頭提升機床基礎能力
機床產(chǎn)業(yè)是典型的技術密集型產(chǎn)業(yè)。要想在高端機床上實現(xiàn)突破，需從基礎材料、基礎元件、數(shù)控系統(tǒng)等領域全方位發(fā)力。為此，沈陽機床沉下心、重研發(fā)，將難關逐個攻克。
就拿影響機床加工穩(wěn)定性的導軌來說。“導軌，機床上最容易損耗的核心部件之一，要想機床精度長期保持不變，導軌的質量必須提升。”嚴昊明說。
然而，國內高硬度大層深硬軌導軌淬火技術大多只能加工長度為2米的零件，而大型龍門加工中心的導軌往往超過10米。淬火技術若無法取得突破，將直接影響導軌的性能與壽命，制約其質量提升。
為此，嚴昊明帶領團隊日夜攻關，最終成功對11米長的零件進行淬火，突破了技術壁壘。
不僅僅是導軌。大扭矩主軸轉速，直接影響著機床的作業(yè)效率。從每分鐘2000轉、3000轉，到現(xiàn)在每分鐘6000轉、8000轉，沈陽機床經(jīng)過大量實驗，逐步攻克難關。
一項項成果背后，是創(chuàng)新體系的重構。
2019年，沈陽機床集團、沈機股份進行破產(chǎn)重整，中國通用技術（集團）控股有限責任公司入主。
通用技術集團一方面投入真金白銀，推動沈陽機床回歸依靠科技創(chuàng)新實現(xiàn)產(chǎn)品迭代升級。另一方面，推動體制機制改革，激發(fā)起科研人員干事創(chuàng)業(yè)的活力與動力。
重整后的沈陽機床，迅速構建起基于集團三級研發(fā)體系框架的兩級研發(fā)組織。在重點技術攻關項目上推廣“揭榜掛帥”，技術人員自發(fā)組隊，十分踴躍。這幾年，沈陽機床先后攻克高精度主機設計及制造、高動態(tài)運動部件伺服驅動等10余項關鍵核心技術。
對內，積極推進科研新模式，搭建全新的創(chuàng)新體系；對外，則充分利用通用技術集團力量，共同攻關行業(yè)共性技術。
精密位移測量器件，被譽為數(shù)控機床“精密之眼”，這雙“眼睛”，曾被國外壟斷多年。
“此前，國際通用的技術路徑為光柵，利用光的衍射和干涉效應來測量距離。”嚴昊明介紹，通用技術集團國測時柵科技有限公司另辟蹊徑，采用“時間測量空間”的技術路徑，創(chuàng)新研發(fā)出納米時柵，突破了高端裝備的精密位置檢測難題。
徐永明表示，相對于傳統(tǒng)技術，“時柵位移傳感器”具有測量精度高、環(huán)境適應性好等優(yōu)點，能有效避免粉塵、油污干擾，對提高機床加工精度頗有助益。
堅持“市場為帆”
“定制化研發(fā)+場景驗證”，讓機床越用越好
機床，現(xiàn)代工業(yè)的原點。沈陽機床除了聚焦高精尖，努力補短板，還著力提質量、增效率。
“我們在新能源汽車領域，已形成摩擦焊專機、副車架五軸立式加工中心、球籠倒立車、扭力梁雙面銑等一系列專業(yè)化解決方案。”沈陽機床營銷服務中心總經(jīng)理、黨委副書記張成龍說。
以電池托盤為例，作為新能源汽車底盤上關鍵的零部件，尺寸較大，沈陽機床采用多主軸方案推出產(chǎn)品，實現(xiàn)高效加工，使用效率較普通設備提升4至5倍。
今年2月，沈陽機床再次收獲來自新能源汽車領域的重要訂單，合同金額破億元，證明了自身的實力。
不僅在新能源汽車領域。在風電行業(yè)，沈陽機床與重點行業(yè)客戶成為戰(zhàn)略合作伙伴，其研發(fā)的高精度立車產(chǎn)品，助力客戶加工高精度風電軸承。“沈陽機床的立車產(chǎn)品，在加工內孔、外圓、端面、斜面、弧面時可實現(xiàn)‘以車代磨’，加工工件表面接觸率可達80%以上，顯著提升了產(chǎn)品質量。”不少重點行業(yè)客戶這樣點贊。
沈陽機床已與曲軸、模具等龍頭企業(yè)建立長期伙伴關系，提供“設備+服務”綜合解決方案，覆蓋從零部件到整車的制造需求。
張成龍表示，近年來，沈陽機床之所以能在新能源領域實現(xiàn)突破，一是堅持“技術為要”，二是堅持“市場為帆”，“我們堅持做高端產(chǎn)品，提供定制化解決方案”。
例如，在與客戶合作過程中，沈陽機床在產(chǎn)品研發(fā)、產(chǎn)線設計階段就深入?yún)⑴c，組織專門團隊開展工藝技術攻關，定制化提供工裝解決方案。同時，提供專屬7×24小時現(xiàn)場服務響應，定期進行設備維護和性能優(yōu)化，確保設備持續(xù)高效運轉。
“‘想客戶之所難，急客戶之所急’，許多客戶被打動，主動提出使用我們研發(fā)的新產(chǎn)品，推動產(chǎn)品迭代升級。”張成龍說。
眼下，沈陽機床正布局人形機器人配套領域，研發(fā)有針對性的專用高效數(shù)控機床。
從新中國第一臺六尺皮帶車床、新中國第一臺普通車床、登上1960年版2元人民幣的車床C620—1，到新中國第一臺自動機床、新中國第一臺數(shù)控車床……70多年深耕機床行業(yè)，沈陽機床緊跟中國制造需求、矢志攻關、接連突破。
日前，沈陽機床發(fā)布公告，預計今年上半年凈利潤達3500萬元至4500萬元，同比扭虧為盈。
“振興發(fā)展機床產(chǎn)業(yè)責任重大、使命光榮。”通用技術集團黨組書記、董事長于旭波表示，將堅持把發(fā)展高端數(shù)控機床作為第一核心主業(yè)，努力建設世界一流高端機床裝備集團，全力以赴推動高端數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)高質量發(fā)展。
【記者手記】
產(chǎn)業(yè)升級，做好“融”字文章
融合機床制造與下游應用，融合各方力量攻關共性技術……參照機床行業(yè)經(jīng)驗，做好“融”字文章，產(chǎn)業(yè)升級步伐將更加堅實
在沈陽機床采訪，一個變化令人振奮。從國內首條針對鈦合金加工的柔性自動化生產(chǎn)線，到新一代高精度龍門式五面加工中心，這家老企業(yè)填補了多項國內空白。
作為制造裝備的機器，機床行業(yè)堪稱“制造之基”，但我國機床行業(yè)長期面臨大而不強的問題，產(chǎn)業(yè)規(guī)模世界第一，高端產(chǎn)品卻供給不足。
一直以來，為突破高端數(shù)控機床，機床行業(yè)下了很多功夫，但直至近幾年才實現(xiàn)質的突破。究其原因，主要是在“融”字上下足了功夫。
一方面，融合機床制造與下游應用。
“發(fā)展國產(chǎn)機床，首先必須用起來。”這是不少機床人的長期呼吁。即便是沈陽機床，也遇到過從樣機下線到實際使用需花費五六年尋找用戶的困境。
下游用戶不敢用、不愿用，本土企業(yè)無法實現(xiàn)技術迭代和性能提升，面對這一上下游合作悖論，產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同創(chuàng)新成為破局點。
近年來，不少中央企業(yè)牽頭組建各類創(chuàng)新聯(lián)合體。作為產(chǎn)業(yè)鏈的重要下游客戶，中央企業(yè)發(fā)揮領先客戶作用，明確需求特征、技術要求，開放實際應用場景與使用數(shù)據(jù)，以需求牽引關鍵核心技術突破。
沈陽機床就與不少中央企業(yè)組成了攻關“搭子”。這種以領先客戶為攻關牽頭人的聯(lián)合研發(fā)機制，改變了我國機床行業(yè)“重樣機研究、輕應用驗證，樣機通過驗收即意味著項目完成”的局面，成功打通了機床從“可用”到“好用”的關鍵一步。
另一方面，融合各方力量，攻關共性技術。
機床行業(yè)有兩個特點。一是技術密集型，涉及材料科學、機械設計與制造、電氣控制與自動化等多個專業(yè)領域，技術壁壘極高。二是資本密集型，從基礎研究、應用基礎研究、應用技術開發(fā)，到工程化驗證或中試、技術成果產(chǎn)業(yè)化等各個環(huán)節(jié)都離不開大量資金支持，且研發(fā)投入大、回報周期長。這讓長期處于“小、散、弱”產(chǎn)業(yè)格局的機床行業(yè)一提進軍高端數(shù)控機床，往往心有余而力不足。
在此背景下，中央企業(yè)的優(yōu)勢再次凸顯。作為以高端數(shù)控機床為主責主業(yè)的中央企業(yè)，通用技術集團一手推進行業(yè)專業(yè)化整合，目前已完成對沈陽機床、大連機床等七家企業(yè)的重組；一手加大資金投入，組建機床工程研究院，專注共性技術和應用技術研究。
攥指成拳、形成合力，有利于破除“內卷式”競爭，更有利于聯(lián)合產(chǎn)業(yè)鏈上下游、高校科研機構等力量，形成完整的創(chuàng)新體系。
當前，我國正加快建設制造強國，一系列短板被逐步補齊，但在基礎零部件、基礎材料等領域仍有不足。參照機床行業(yè)經(jīng)驗，做好“融”字文章，產(chǎn)業(yè)升級步伐將更加堅實。
【責任編輯：韓夢圓】
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