从10微米到0.4微米的跨越 |
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“你们的机床在全国两会期间‘出圈’了。”一位慕名而来的客户说。4月26日,在北京举行的第十九届中国国际机床展览会上,江西佳时特数控股份有限公司(以下简称“佳时特”)的展位吸引了不少人驻足。 今年全国两会江西代表团开放团组活动上,民营企业佳时特研发突围的故事,成为江西省科技厅厅长宋德雄答记者问的开篇,引出了这个中部省份的创新历程。 “为了不受制于人,不看别人脸色,我们要做属于国人自己的高端数控机床。”佳时特副总经理李莉告诉科技日报记者,他们从零起步开启高端数控机床研发制造之旅,直到跨越“微米鸿沟”,研制出重复定位精度达0.4微米的产品。 这条路,佳时特走了整整20年。 变修机床为造机床 机床,被称为“制造机器的机器”,是新型工业化的核心竞争力。我国机床产业起步晚,高精密数控机床主要依赖进口。 2003年,刘华凭借一手维修进口机床的绝活儿,成为中航工业江西洪都航空工业集团有限责任公司最年轻的技术专家。那时,国产机床以中低端产品为主,高精密数控机床几乎是国外品牌的天下。进口机床不仅价格贵、维修难,用起来也受约束。刘华回忆道:“要是使用地址跟下单的不一样,人家就远程锁机。” “关键装备,必须自己造!”2004年,刘华创业成立佳时特,立志打造自主高精密数控机床。 李莉说,企业初创期,他们一边靠维修机床和加工精密零件两类业务稳步推进,一边在国内外考察,筹备后续发展。为尽早攻克“卡脖子”技术,3年时间里,企业把大半营收都投入到技术研发中。 那段时间,车间常彻夜通明。刘华和团队成员反复调试主轴、精心研磨工具、仔细铣削零件,还不断调整工艺、开展大量实验优化机床结构设计…… 2007年,佳时特变身成功,业务从单纯的修机床转型为造机床——自研出首台精度达10微米机床。这一成果,让佳时特坚定了在机床制造领域深耕的决心。 又经过6年努力,2013年,佳时特研发出首条自动化生产线,将机床精度提升至8微米。 绕开传动技术“拦路虎” 精度达到了8微米,问题也随之而来。传统的丝杆传动技术,成为升级路上的“拦路虎”。 国外机床主要采用丝杆传动的技术路线,有着数十年的技术积累,在高精密丝杆、高精密轴承等方面优势巨大。 此外,以美国为首的多个国家签署了限制出口物资的《瓦森纳协定》,其中一条就是重复定位精度达到1微米的机床,被严格限制向中国大陆出口。 “沿着国外技术路线搞研发,等于走进死胡同。”佳时特首席研发工程师张军说。 在刘华一筹莫展之际,华中科技大学机械工程专家给出了一个突破口:用直线电机替代传统的丝杆螺母。基于类似“磁悬浮”的理论,原本的机械传动结构大大简化,机床的动态性和精准性随之提高。 2015年11月,佳时特建立院士工作站,组建了一支40多人的研发团队,开展直线电机在数控机床中的应用研究。经过8个月的重复实验,他们发现,传统机床的机身易受温度影响,造成形变。这样一来,焦点问题就变成如何对机身材料进行优化。 什么材料能做到影响最小?经验丰富的专家灵机一动,“为什么不试试把铸件机身换成大理石?”因为在测量仪器及其他领域中,大理石凭借物理特性和稳定性,成为制造和检测环境中的“常客”。 不但换上了大理石材料,团队还采用了温度补偿等技术。果然,温度对精度稳定性的影响被控制住了。 除此之外,团队还创新性地将车、铣、磨3种工艺集成于一台机器上。这样不仅提升了效率,还避免了零件在不同机床间取、运、装造成的精度误差。 2017年1月,采用直线电机直驱技术的高速高精数控机床研发成功。该机床全程定位精度达到2微米,重复定位精度更是高达1微米。 自此,一次机械结构的大胆变革,穿越了丝杆传动技术的“高墙”。 突破1微米级精度极限 从10微米到2微米,改变的是机械结构;从2微米到1微米,则是挑战行业的“精度天堑”。 这一跨越不仅要求机床制造技术的全面革新,还需在多个环节实现质的提升,包括技术研发、生产制造及质量控制等。 “这次面对的,是一道无形之墙。”张军心里清楚,这绝非一家企业单枪匹马能完成的任务。 为此,佳时特双管齐下。对内,构建集院士工作站、博士后创新实践基地和省级专家工作站于一体的科研体系;对外,与华中科技大学、南昌大学等多所高校建立人才战略合作,并与华中数控达成全面战略合作。 随着5G+、MES(制造执行系统)、自动化产线的加入,机床向着1微米、0.6微米的精度前行。 “在微米这种肉眼‘看不到’的尺度,几摄氏度变化引发的热胀冷缩,就能造成严重影响。”江西财经大学工商管理学院院长、专精特新企业研究中心主任胡海波说。 终于在2024年3月,凭借一个核心零部件的替代,佳时特攻克了机床热胀冷缩带来的微米位移难题,打造出定位精度0.6微米、重复定位精度0.4微米的高速高精数控机床,登上了数控金属切削机床这一细分领域的制高点。 该机床凭借“超高精度”颠覆性技术,通过材料科学与机床工程领域的深度融合,填补了国产机床的性能空白,获得了广泛认可。 “我们用佳时特机床替代瑞士进口的数控坐标磨床,不仅成本降低了,加工精度毫不逊色,维修也方便,可靠性还好。”天津兆川泵业有限责任公司董事长王兆和说。 “佳时特将机床精度做得这么高,其加工零件的精度也达到了极高的标准,可以满足汽车、半导体、航空航天等关键领域的需求。”华中科技大学教授、华中数控董事长陈吉红评价。 “在此次中国国际机床展览会上,我们还与华中数控携手发布了最新研制的智能立式五轴加工中心。它搭载了全球首个集成人工智能芯片与大模型的智能数控系统。”刘华说,这一成果意味着,我国在该领域从“跟跑”到“领跑”的战略转折点正式到来。 4038984-23218-49-综合资讯
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