"過去‘成飛’一次要拿4個億買設(shè)備,而且基本都是進口的。由于傳統(tǒng)機床加工的方法不適合飛機制造,熱度大、切割力大,零配件容易變形。"沈陽機床作為國內(nèi)數(shù)一數(shù)二的機床企業(yè),早在2003年,就定位要走高端機床發(fā)展之路,為飛機制造行業(yè)服務(wù)。因此,公司早早就著手到飛機場調(diào)研。"成都飛機、沈陽飛機后來都成了沈陽機床的客戶。"高工張雄這樣介紹說。

    在這個行業(yè)摸爬滾打了20年,他把國內(nèi)機床行業(yè)的發(fā)展歷程作了歸納:上世紀(jì)80年代左右,最初是開始買樣機測繪;到了90年代,機床行業(yè)多是引進圖紙;90年代末到現(xiàn)在,國內(nèi)著手自主開發(fā)。

    2004年863計劃項目啟動,先進制造與自動化技術(shù)領(lǐng)域機器人技術(shù)主題"數(shù)控關(guān)鍵技術(shù)與裝備產(chǎn)業(yè)化支撐技術(shù)及應(yīng)用"項目中的"面向飛機大型板類件加工的橫梁移動式五軸聯(lián)動加工中心關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)及應(yīng)用"課題的研發(fā)目的是:針對飛機制造業(yè)的特殊要求,通過與意大利FIDIA公司技術(shù)合作,開發(fā)出適合于飛機大型鋁合金材料板類零件加工的橫梁移動式龍門五軸加工中心商品化樣機,并實現(xiàn)在飛機制造業(yè)的應(yīng)用。

    通過863計劃目標(biāo)的促進,2005年課題組提前完成了樣機設(shè)計、安裝及調(diào)試工作。2005年第四屆中國國際裝備制造業(yè)博覽會上獲金獎。在863計劃促進下本項目攻克了八項加工中心關(guān)鍵技術(shù),實現(xiàn)1項技術(shù)創(chuàng)新。申請實用型專利1項。

    擋住進口實現(xiàn)自主制造

    沈陽機床集團在國家上大飛機項目之前的3年,就感覺到飛機行業(yè)設(shè)備依賴進口的現(xiàn)實狀況。當(dāng)時集團就在想往這個方向去靠近,走高端機床的路線,實現(xiàn)自主制造。有了這個最初的想法后,企業(yè)開始著手去飛機場調(diào)研。"現(xiàn)在看來,起步早是有好處,2004年,正好趕上國家大飛機項目,鼓勵自主創(chuàng)新企業(yè)進入高端機床市場。同時還給予一些相關(guān)配套的優(yōu)惠政策,鼓勵國內(nèi)能做的優(yōu)先在國內(nèi)購買。"

    因此,從2003年確立這個課題,到把這個機床做出來的,花費的時間不算長,但很快就有了市場效益。"張雄有些自豪地表示:去年4月北京展覽會,沈陽機床就展出了兩臺。以前全都從國外買的沈陽飛機,由于趕上國家出臺的優(yōu)先采購政策,他們一次采購了兩臺五軸聯(lián)動的機床。其他的定單沈陽機床也接了不少,成都飛機買了兩臺,昌河飛機也采購了兩臺。此外還包括一些模具生產(chǎn)行業(yè)。

    最初做機床就是想為飛機行業(yè)服務(wù)的,據(jù)張雄介紹,以往一般的飛機制造廠都是去法國和德國買設(shè)備。"我們定位時,覺得沈陽機床是國內(nèi)屬一屬二的企業(yè),應(yīng)當(dāng)承擔(dān)起一些國家責(zé)任。因此當(dāng)時聯(lián)合了浙江大學(xué)和湖南大學(xué)參與了部分設(shè)計。"

    況且,這種高性能大型龍門五軸加工中心不僅適用于航空、航天工業(yè)、動力設(shè)備中的有色金屬、輕合金材料及難加工材料的機械加工。而且是復(fù)雜空間曲面零件加工必須有的重要裝備。同時,也廣泛適用于大型復(fù)雜模具的生產(chǎn)。此類機床是國內(nèi)市場的缺門產(chǎn)品。解決了過去國內(nèi)需求完全依靠進口的問題,不僅市場前景好,且可緩解進而擺脫長期"受制于人"的境地,意義極其深遠(yuǎn)。

    自主創(chuàng)新拿什么來做支撐

    真正到了自主開發(fā)的階段,張雄帶領(lǐng)課題組做了很多嘗試,搞了這么多年的技術(shù),他體會最深的是類比這方面,過去生產(chǎn)機床往往看大小,沒有量化的概念,定性的東西多。這幾年,提高了設(shè)計手段,選擇了比過去更多元和科學(xué)的手段,比如做定量分析或動態(tài)仿真,尤其針對于高速機床,質(zhì)量小但加速度好。"我們常常有很難作出決策的時候,其實這是由于沒有人給你提供依據(jù)。和國外的差距,其實就是設(shè)計理念上的差距,現(xiàn)在我們出去學(xué)習(xí)主要是想看人家的設(shè)計手段和方法。"

    在這個863課題組,對關(guān)鍵技術(shù)的攻關(guān),按相關(guān)的技術(shù)專業(yè)配置人員,成立相應(yīng)的攻關(guān)小組。課題執(zhí)行過程中,大膽啟用年輕設(shè)計人員,提高設(shè)計水平,鍛煉了科技隊伍。同時,還廣泛從社會上吸收人才,國內(nèi)知名院校的碩士研究生充實了產(chǎn)品研發(fā)工作。此外,為充分調(diào)動項目實施人員的積極性和創(chuàng)造性,公司設(shè)立了"邊際獎"。

    立項之初,該課題為保證樣機的開發(fā)速度和工業(yè)化應(yīng)用成功率,采用以自主開發(fā)為主,聯(lián)合用戶共同開展課題研究。樣機的部分關(guān)鍵技術(shù)采用與國外合作的方式,實現(xiàn)了技術(shù)的高起點,與意大利FIDIA公司合作,聯(lián)合設(shè)計制造A/C軸擺轉(zhuǎn)復(fù)合銑頭,通過攻關(guān)掌握A/C復(fù)合銑頭技術(shù),并在產(chǎn)業(yè)化批量生產(chǎn)中推出自行開發(fā)的A/C復(fù)合銑頭�，F(xiàn)在看來,采用自主研發(fā)為主,部分單元技術(shù)與國外合作的方式,既保證了技術(shù)上的高起點又可使技術(shù)風(fēng)險化解為最小。對于這一點,張雄絲毫不避諱:"我們新產(chǎn)品做的頭是買的,像美國做這個床的頭也是買的。"

    沈陽機床選擇在關(guān)鍵技術(shù)上采取引進消化吸收合作,優(yōu)勢互補相結(jié)合的道路。但同時,他們也在廣泛收集國內(nèi)外各類技術(shù)信息和新技術(shù)、新工藝、新材料,優(yōu)化設(shè)計方案和成熟的工藝方案;應(yīng)用最新的三維設(shè)計軟件和動畫仿真及有限元分析、模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計技術(shù);應(yīng)用先進的CAPP工藝流程設(shè)計和關(guān)鍵的精密加工技術(shù),最終實現(xiàn)產(chǎn)品商品化、產(chǎn)業(yè)化的目標(biāo)。

    把握核心五軸聯(lián)動技術(shù)

    與傳統(tǒng)機床有所不同,這種專為飛機行業(yè)開發(fā)的機床,全是五軸聯(lián)動的。去機場調(diào)研時,張雄了解到用戶真正的需求是什么。"這種床我們在國外見過,要速度高,在結(jié)構(gòu)設(shè)計上和傳統(tǒng)的床子不一樣,一個是提高移動速度和精度,另外還要考慮如何減少熱變形。"

    于是,張雄帶領(lǐng)團隊在技術(shù)上,采用先易后難,逐步深入的策略,攻克了四項加工中心關(guān)鍵技術(shù):機床總體結(jié)構(gòu)的高剛性設(shè)計;橫梁雙驅(qū)動的同步控制及橫梁本身的剛性設(shè)計;A/C復(fù)合銑頭高精度、高剛性設(shè)計制造技術(shù)和五坐標(biāo)聯(lián)動誤差補償技術(shù)。"這個過程是挺艱難的。但關(guān)鍵是能找出問題在哪兒,那樣就能針對問題找到解決措施。"這是張雄做技術(shù)多年的體會。

    五坐標(biāo)聯(lián)動技術(shù)是當(dāng)今數(shù)控機床的高技術(shù)之一,其核心是對旋轉(zhuǎn)刀具的中心點的控制。FIDIA的C20數(shù)控系統(tǒng)對旋轉(zhuǎn)刀具中心點的控制有其獨到的技術(shù)特點,它是通過軟件來實現(xiàn)其功能的。同時,它的軟件通過設(shè)定一系列的參數(shù)來達到誤差補償目的。

    該機床主要應(yīng)用于汽車工業(yè)中的模具制造、原形制造、大型鋼模和鑄鐵模具的生產(chǎn)以及航空航天工業(yè)中的復(fù)雜零件的加工,用于原金屬90%%以上的鋁結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)在動力設(shè)備制造業(yè)中用于難加工材料(如鈦合金和鉻、鎳、鐵合金)的生產(chǎn)。工件可在一次裝夾后自動連續(xù)完成多個平面的銑、鉆、鏜、鉸、锪等多種工序的加工,不僅具有在單位時間內(nèi)實現(xiàn)高速切削的高效率性能,而且可使被加工零件獲得高精度和高表面光潔度。

    為飛機制造業(yè)提供定制化服務(wù)

    張雄始終有一個觀點:沒有好工藝掌握不了最好的工作方法,沒有好的政策環(huán)境企業(yè)難以開展自主創(chuàng)新。在立項之初,沈陽機床得益于國家出臺的優(yōu)先采購政策,樣機賣給寧波三創(chuàng)模具技術(shù)服務(wù)有限公司,并且成都飛機制造公司意向訂購2臺、沈陽飛機制造公司意向訂購2臺,昌河飛機制造公司意向訂購4臺。

    在張雄看來,隨著當(dāng)前飛機、造船、航空航天及模具行業(yè)的大發(fā)展,裝備制造業(yè)也跟著大發(fā)展。這樣的市場變化不是簡單的產(chǎn)品轉(zhuǎn)移,而是技術(shù)創(chuàng)新的變化、產(chǎn)品功能的變化,以及引發(fā)制造裝備供應(yīng)方式的變化、企業(yè)的變化、快速反應(yīng)市場的生產(chǎn)方式的變化和員工素質(zhì)的變化等等,這是一個企業(yè)適應(yīng)市場變化競爭力的表現(xiàn)。

    據(jù)介紹,作為課題的聯(lián)合開發(fā)和樣機應(yīng)用單位,沈陽飛機工業(yè)(集團)有限公司在數(shù)控機床應(yīng)用和數(shù)控加工編程技術(shù)上有明顯的優(yōu)勢,特別是對五坐標(biāo)聯(lián)動數(shù)控機床在應(yīng)用技術(shù)上也有比較豐富的經(jīng)驗。

產(chǎn)學(xué)用一條龍的創(chuàng)新體制

    沈陽機床的數(shù)控機床產(chǎn)品主要應(yīng)用于國內(nèi)航空、航天、船舶等國防工業(yè),多年來與這些用戶結(jié)成了戰(zhàn)略伙伴關(guān)系,本課題的用戶仍以這些企業(yè)為主。在課題實施期間,沈陽機床進一步發(fā)展與用戶的合作,擴大服務(wù)范圍,研究用戶的工藝,通過提供交鑰匙工程和整體方案集成等措施來擴大市場。

    數(shù)控裝備是支撐制造能力的關(guān)鍵裝備。采用產(chǎn)、學(xué)、用聯(lián)合的創(chuàng)新體制,進行成套裝備的高端共性關(guān)鍵"瓶頸"技術(shù)研究和產(chǎn)品開發(fā),對照國外先進水平和發(fā)展需要,進一步提升企業(yè)創(chuàng)新能力,增強市場響應(yīng)能力和競爭力�？s短與國際先進水平數(shù)控機床之間的差距。

    移動式龍門五軸加工中心機床。該樣機性能穩(wěn)定可靠、剛性好、精度高。處于國內(nèi)領(lǐng)先水平。在保證加工工件幾何精度和表面質(zhì)量的同時,又能達到較高的生產(chǎn)率。由于導(dǎo)軌的剛性好,振幅小,因而提高了機床加工零件的質(zhì)量和刀具的使用壽命。

    按客戶要求可優(yōu)化配置

    數(shù)控機床銑頭具有最好的性能以及堅固耐用的結(jié)構(gòu)�，F(xiàn)代化及智能化的設(shè)計為將來在CAM銑削軌跡編程領(lǐng)域的發(fā)展打下了良好的基礎(chǔ)。此角度頭可適用于立式、臥式、龍門及銑鏜加工中心,用作機床附件或直接用作機床。該銑頭能與不同的機型組合,完全可以按照客戶的要求進行優(yōu)化配置。

    橫梁移動式大型龍門五軸加工中心是國際上龍門式機床的最新產(chǎn)品,沈陽機床利用ANSYS軟件對機床的橫梁、立柱、滑板進行有限元分析,從而選擇最佳的設(shè)計方案。該機床在結(jié)構(gòu)布局上具有結(jié)構(gòu)簡單,易于實施快速拖動方案等優(yōu)勢。還便于進行模塊化設(shè)計組合,只要改變工作臺X、Y坐標(biāo)形成的大小就可以形成多規(guī)格的系列產(chǎn)品,滿足各種用戶的不同需求。另外,該產(chǎn)品開發(fā)應(yīng)用電主軸和A/C復(fù)合銑頭等關(guān)鍵技術(shù)及單元技術(shù)還可廣泛應(yīng)用于模具加工業(yè)。課題成果易于推廣。該加工中心,達到了國際同類產(chǎn)品水平,填補國內(nèi)空白,可有效地抵御國外每年幾千萬元的進口壓力,適用汽車、航空航天、國防軍工、石油和電子信息等高科技產(chǎn)業(yè),為國家重點項目提供有效的技術(shù)裝備。

    如何參與國際競爭

    沈陽機床開發(fā)的五軸聯(lián)動產(chǎn)品,不僅適用于航空航天、動力設(shè)備中的有色金屬、輕合金材料,也是復(fù)雜空間曲面零件加工必需的重要裝備。同時,也廣泛適用于大型復(fù)雜模具的生產(chǎn),具有很好的市場前景。

    隨著中國與世界經(jīng)濟進一步的融合,我國汽車、軍工、航空航天等支柱行業(yè)和高科技行業(yè)的迅速發(fā)展,在全國市場范圍內(nèi)形成了對專用、高性能、高效率機床的巨大需求,面對市場的要求,沈陽機床一方面提高產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性,另一方面利用我們勞動力成本低等有利條件來擴大其價格優(yōu)勢。對這種高性能數(shù)控機床,沈陽機床和國外產(chǎn)品競爭的策略是在性能和功能上不低于國外同類產(chǎn)品,在服務(wù)和價格上比國外產(chǎn)品有大的優(yōu)勢,從而立足于國內(nèi)市場。

    據(jù)介紹,現(xiàn)在的機械加工工藝要求的主軸轉(zhuǎn)速越來越高,高轉(zhuǎn)速也越來越成為衡量一個產(chǎn)品水平的標(biāo)志,成為商家競爭的焦點,誰先采用了更高轉(zhuǎn)速的主軸,誰便在激烈的競爭中擁有了一張硬牌。