憑借持續的技術創新和精湛的工藝,機床企業努力實現高效率與高精度的完美結合
兩層樓高的機床如何實現5微米的加工精度
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機床精度是反映機床零部件加工和裝配誤差大小的重要技術指標,往往會直接影響工件的尺寸大小、形位誤差和表面粗糙度。北一機床生產的高精度大型龍門鏜銑床,可實現運動直線度小于0.005mm/m,重復定位精度小于0.002mm,其精度、性能均達到了世界一流產品的水平。
接近兩層樓高的大型龍門鏜銑床機床,運轉起來卻是靈活自如,還可以高效完成各種精細切割作業……這是5月23日北京北一機床有限責任公司(以下簡稱北一機床)生產車間的一幕。
這臺機床究竟有何獨到之處?
一組數據道出它的優勢:加工精度達到0.005mm(即5微米),重復定位精度達到0.002mm,分別相當于頭發絲直徑的十六分之一、四十分之一,比普通數控機床分別提升了2倍和5倍,可謂站上了龍門銑床領域的“金字塔尖”。
“別看它如此龐大,這臺大型龍門鏜銑床機床的最大特點就是具有高精度,用一個形象的比喻就是‘大象也能跳起街舞’。”北一機床總工程師馬建川自豪地告訴記者。
機床被稱為工業母機,是我國國民經濟發展及保證國家戰略安全不可或缺的重要裝備。在大型數控機床領域,我國長期以來受制于國外技術封鎖。如今,這一局面正在被國內機床企業改寫。
憑借持續的技術創新和精湛的工藝,北一機床持續加碼對中高端產品的創新研發,不僅打破了國外技術壁壘,實現了進口替代,同時不斷提升機床的加工精度、可靠性和穩定性,努力實現高效率與高精度的完美結合,為制造業的發展注入新的活力。
精度突破
走進北一機床生產車間,機器轟鳴作響,自動化生產線加速運轉,工人們在各自崗位上一絲不茍地對生產設備進行檢查和測試,現場一派熱火朝天的生產景象。
“這臺高精度大型龍門鏜銑床是國外對我們限制出口的產品,我們依靠自主創新成功將產品推向市場。”馬建川說,兩小時后他就得去機場,前往安裝現場進行現場調試。
在生產車間的一側,重型制造部生產部值班經理王紅岳正和工人們一起進行龍門鏜銑床的組裝與調試。
機床精度是反映機床零部件加工和裝配誤差大小的重要技術指標,往往會直接影響工件的尺寸大小、形位誤差和表面粗糙度。
“數控系統和關鍵功能部件是數控機床的核心部件,功能部件精度在一定程度上代表著機床的精度。”王紅岳告訴記者。
記者了解到,北一機床生產的高精度大型龍門鏜銑床可實現運動直線度小于0.005mm/m,重復定位精度小于0.002mm,其精度、性能均達到世界一流水平,這一突破性進展填補了多項國內空白,打破了國外技術壁壘,成功實現了進口替代。
“這種提升是一個很艱難的過程,公司各個方面都做了蛻變式改動?!蓖跫t岳說,研發團隊多年來積極謀求技術突破,致力于解決我國高端數控機床的“卡脖子”難題,力求研制出一些行業迫切需要的高端數控機床。
王紅岳表示,“只有基礎的功能部件達到0.005mm的精度,才能實現機床整體0.005mm級精度的突破”。
系統性創新
“精度不斷突破的技術革新之路并非一帆風順,系統性創新功不可沒?!被叵肫鹨宦纷邅淼慕洑v,北一機床技術研發中心副主任焦東明這樣告訴記者。
任何一項新產品的問世都離不開巨大的科研投入。近年來,北一機床每年的研發投入占比都不低于8%,遠高于裝備制造業平均水平。
另外,北一機床通過系統性創新,完成了設備數控化改造,設備數控化率由過去的4%提高到現在的100%,實現了工藝流程再造,企業所研發的機型朝著高速、高精、復合機床方向發展。
在研發過程中,技術團隊也曾遇到不少困難和挑戰。如何在保證機床剛性的同時降低其重量和能耗;如何在復雜的加工環境中確保機床的穩定性和可靠性;如何根據航空航天等不同領域客戶需求提供定制化的解決方案……多年來,研發團隊反復試驗和改進,攻克一個個技術難題。
“除了擁有一支由技術骨干組成的研發團隊,我們還積極推進以創新聯合體為抓手的產學研協同攻關,與多所高校和產業鏈企業建立了長期廣泛深入的合作,在體制機制創新、關鍵核心技術突破和保障供應鏈安全穩定方面取得了顯著進展?!苯箹|明告訴記者。
據了解,近年來,北一機床先后承擔60余項國家科技重大專項課題,有效解決了行業和企業急需的共性關鍵技術難題,為企業自主創新體系與研發平臺建設打下堅實的基礎。
5微米的匠心
“我們能夠取得這樣的精度突破,不是一蹴而就的,而是一代又一代技術工人厚積薄發的結果?!瘪R建川說。
北一機床重型機床制造部裝配鉗工、高級技師劉海旺就是其中的典型代表。他從1991年進入北一機床,便開始了長達30余年的一線裝配工作。
“這些零件的安裝間隙要求控制在5微米,也就是說不到頭發絲的十六分之一?!?劉海旺一邊指揮部件裝配鉗工田錚和部件裝配部副主任吳春曉進行部件裝配,一邊給記者介紹。
田錚和吳春曉都是劉海旺的徒弟。
“為什么零件的安裝間隙是5微米,而不是1微米或10微米?”記者問道。
“間隙大了,精度無法滿足用戶需要,零件加工面會出現較大誤差;間隙小了,擺角頭在連續重載切削時溫度升得過高,嚴重的會造成內部零件燒結?!眲⒑M忉尩馈?/p>
“我們裝配每一個功能部件都要調整它的接觸位置、部件間隙、接觸角度等,還要檢測它的溫升、噪聲等,每一步都需要高精度的調整安裝。”吳春曉接過話茬。
憑借多年積累的安裝經驗,劉海旺總結出一套成熟的裝配工藝,并聯合技術研發部門進一步優化提煉。
以劉海旺名字命名的工作室,在2018年成為國家級技能大師工作室。劉海旺本人也先后獲得全國勞動模范、全國技術能手、機械工業百名工匠、全國機械冶金建材行業工匠等多項榮譽。
“精度極限的一次次突破,離不開工匠們的匠心傳承?!北币粰C床黨委副書記、工會主席譚秀田介紹,為了激發職工創新創造熱情,培育更多工匠人才,公司深入推進產業工人隊伍建設改革,建立了高技能人才培養、使用、評價、激勵制度。
一人帶動一群,一群帶動一片。目前,北一機床技能人員中技師及以上占比近30%,高級工及以上占比近60%。
“只有一批批一線職工成長為技能人才,精度極限才能被一次次打破?!弊T秀田說。