数控机床设计的新技术(勇攀数控机床高峰)

Posted 2023-05-27

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数控机床设计的新技术(勇攀数控机床高峰)

在中大创远装配车间内，工人正在调试机床。（资料图片）

本报记者谢瑶

数控机床是现代制造业基础，被视为“工业之母”。大到生产航母、飞机，小到制造螺丝、轴承，都离不开数控机床的支撑。在位于长沙经济技术开发区的湖南中大创远数控装备有限公司厂房内，齿轮实验室工程师刘友蕾正忙着对公司即将交付的一款全数控螺旋锥齿轮干切机进行最后的测试。只见他将一个待加工的钢坯放入机床工位固定好后，关上舱门，输入加工程序指令。不到5分钟，一个螺旋锥齿轮零部件就加工好了。

“这是我国第一台拥有自主知识产权的‘干切削’全数控螺旋锥齿轮铣齿机。”记者走近这台铣齿机细看，一段金属材料在刀具的快速旋转、切削之下，逐渐呈现出齿轮形态。中大创远总经办主任唐璐介绍，金属被切削、挤压，会产生高热量，因此行业内普遍采用湿切工艺，用矿物油对齿轮进行冷却，但中大创远“独门”的干切削工艺可以在极短时间内完成切削动作，让被切削部分在发热传导前快速剥离，“传统工艺需要5个小时完成的活，我们只需要5分钟，不仅降低了成本，还减少了污染，剩下的铁屑可直接压缩再利用”。

唐璐告诉记者，目前中大创远接到的数控机床生产订单已排到明年1月份以后。车间满负荷生产依然供不应求。

做“填补空白”的产品

产值不断增加的背后，是17年的深耕创新。2003年，中大创远母公司创远集团在长沙房地产领域风生水起。出于对企业持续健康发展和提升民族重大装备工业整体能力的思考，创远集团董事长李国胜提出了多元化的发展思路。经过近半年的市场考察，一道难题摆在了他的面前：是选择当时风头正劲的风电行业，或是市场追捧的纳米材料，还是相对冷门的机床行业？

打动李国胜进军机床行业的是市场考察组的一番话。当时，市场考察组反馈，我国是数控机床消费大国，也是数控机床进口大国，技术和工艺长期受制于人，特别是高端机床这块“硬骨头”，国内还没有企业能真正啃下来。“要做就做能‘填补空白’的事，选择一条艰难的路，未来就没有竞争对手。”2004年，创远集团成立中大创远，主攻高端数控机床的研发和生产。

中大创远成立后，瞄准了“锥齿轮闭环制造”这颗数控机床行业的“皇冠明珠”。但此前一直深耕地产行业的创远集团，没有基础和资源，并且当时的螺旋锥齿轮制造行业在国内也是基础薄弱，行业配套、技术基础和人才队伍不足以支撑中大创远突破“卡脖子”瓶颈。

在缺乏技术积累和技术标准的情况下，中大创远从理论研究、设计和制造3个环节招揽了一批人才。但创业之路并非坦途，技术、产品迟迟没有按照预想路线发展，2009年，公司跌入冰点，甚至一度停产。李国胜没有放弃，而是将办公室搬到中大创远，兼任公司总经理。他做的第一件事就是搭建完善的研发制造体系，设立齿轮理论研究室。李国胜说，“想要做好机床就必须探索出科学的制造规律，只有把基础研究搞扎实了，才能‘知其所以然’”。随后，公司又建立起软件与电气研究、主轴工艺研究、齿轮等多个实验室。

吃透技术，稳扎稳打。2012年，中大创远迎来了突破性进展，成功攻克了螺旋锥齿轮干切技术，成为国内第一家、全球第三家独立掌握该项技术的企业且产品实现了产业化，成为我国高端数控装备技术发展的里程碑。

生产质量过硬的机床

中大创远制造的螺旋锥齿轮机床所生产的螺旋锥齿轮，是“齿轮家族”中传动效能最高、制造难度较大的一种。唐璐告诉记者，目前公司的产品及核心技术在航空航天、汽车、船舶、石油化工、冶金矿山等行业得到广泛应用，占据了95%的国内市场份额。

良好的产品品牌和市场认可度，并非是顷刻之间就能树立起来的。“一家从零起步、从无到有的企业，要想迅速发展起来，难度可想而知。”唐璐回忆说，为了证明自家产品质量过硬，公司拉着产品去客户工厂进行现场试验，客户认为设备行就留下，不行再拉走，连运费都自己承担。

“唯有质量的长期稳定，才能真正将中国制造变为高品质的保证。”唐璐说，螺旋锥齿轮是高精尖制造，产品的精度要求细化到头发丝的十分之一。中大创远的每道工序都是从零开始，通过逐步探索，从供应商的原材料标准化控制到零部件的检测管理，从细化生产过程的制作管控到装配操作，运用精准的过程管控和科学的数据管理，搭建文明制造体系。工人的每一项动作、每一道工序、每一种材料所使用的数据都准确记录下来，形成庞大的数据库，这不仅是日后生产管理、产品研发、科学创新的依据，也是追本溯源的有力保障。

从一线安装工人，到产品设计师，再到技术经理，每一个人都主动、自觉地按照数据标准严格操作，认真严谨执行每一道工序，每一个人也都会毫无保留地将自己的科学实践数据分享给他人。共享科学的果实确保了制造技术的延续性与传承性。“有时候研发一款新产品，实验报告塞满整个柜子，正是这么多年一代又一代机型研发过程的积累，中大创远才有了同国际顶尖技术掰手腕的实力。”唐璐说。

为了攻克技术瓶颈，中大创远每年投入的研发费用达到企业总投入的25%，企业科研人员90多人，占员工总数的45%以上，研发人员中具有高级职称（含教授、博士）的人员30名。

瞄准世界第一方阵

唐璐告诉记者，经过多年的努力，企业50多项独有核心技术打破了欧美国家的技术封锁，填补了多项国内空白及世界空白。

在高端数控机床领域，中大创远取得了亮眼的成绩：国内首台拥有自主知识产权的“干切削”全数控螺旋锥齿轮铣齿机，首台全数控螺旋锥齿轮磨齿机，首条螺旋锥齿轮数字化精密制造生产线；全球最大、磨削工件直径达1米的全数控螺旋锥齿轮磨齿机YK20100；全球最大、加工工件直径达1.6米的全数控螺旋锥齿轮磨齿机YK20160。

“螺旋锥齿轮计算软件作为参与螺旋锥齿轮高端制造设备国际竞争的一张王牌，代表着国际齿轮制造装备的最高水平，在国内没有一家企业把螺旋锥齿轮两种齿制的计算软件和与之匹配的加工软件能全部完成，但中大创远做到了。”唐璐说，从理论闭环到制造闭环，中大创远独立自主完成了螺旋锥齿轮闭环制造系统的开发。

李国胜告诉记者，高端数控机床行业目前还有八大类产品依赖进口，下一步，中大创远将进一步开拓创新，以现有技术与生产平台为基础，建设高端数控机床进口替代产业化基地，发力高精尖的数字化控制技术研发、高精密检测技术与设备研发，对一系列“卡脖子”的高端装备及关键零部件进行产业化研究突破。

作者：谢瑶

来源：经济日报