研制成功的国内首台XKV2745×200双龙门移动式机械五轴联动数控镗铣床
为齐重数控提供的由多台大型数控动梁龙门镗铣床组成的生产线
济南二机床集团 (以下简称济二)是国内机床行业惟一拥有的横跨金属成型和金属切削两大产品门类的企业。在锻压设备领域,他们是国内当之无愧的领军企业,在世界上也位列前茅;在金切机床领域,济二同样取得了引人注目的成就。近年来,他们研发的五轴联动高档数控机床,遍布国内各个重点行业领域和重大工程,为满足市场需要和国家战略需求做出了积极贡献。
直面高端失守之痛
近年来,我国机床进口方面呈现一升一降:进口台份数下降,进口总金额上升。其中玄机何在?无非是高档数控机床大量进口所致。2009年,国产机床市场占有率突破70%,2010年,国产机床市场占有率也接近67%,这应该说是一份不错的成绩单,但高端失守却是我国机床行业难言的伤痛。
以数控龙门镗铣床为例 ,国内生产企业已逾50余家。大部分厂家仅仅满足于在中低端或低端市场打拼。在中国的 “四大”飞机制造厂,五轴联动数控龙门镗铣床100%是进口设备。船舶(船用柴油机、船用螺旋推进器)、汽轮机、水轮机等行业的超大型数控龙门镗铣床把关设备,高速铁路、城市轨道、汽车模具等行业的高速五轴联动龙门镗铣床,基本上也选用欧洲或日本的产品。国产机床,或因性能较低,或因精度不能满足要求,或因可靠性差,一直被拒之门外。
高端机床不能完全自给,国家战略安全遭遇考验,如何应对? “高档数控机床与基础制造装备科技重大专项” (04重大专项)恰于此时应运而生。
2009年启动的04重大专项总投资221亿元。重点开发航空航天、船舶、汽车制造、发电设备制造等需要的高档数控机床,满足国内主要行业对制造装备的基本需求。按目标规划,航空航天、船舶、汽车、发电设备制造所需要的高档数控机床与基础制造装备80%左右立足国内。
需求就是市场。嗅觉灵敏的济南二机床早就发现了高档数控机床市场的商机,而04重大专项的启动,更是为其提供了难得机遇。
依托雄厚的技术研发实力,2009年以来,济南二机床先后承接并实施了 “5.5×12米高速龙门五轴联动加工中心”、 “双摆角数控万能铣头”、“高速龙门五轴联动加工中心”等七个国家重大专项课题,成为行业内承担国家重大专项最多的机床企业之一。其中, “双摆角数控万能铣头”项目包含三个子课题,涵盖了五轴联动数控机床的电主轴式、机械主轴式和力矩电机直驱式三种结构形式,分别用以实现高速高精切削或高效重型切削,可以满足不同行业的各种工艺需求。
济南二机床以承担国家重大专项为契机,大力推进高档数控机床发展战略,凭借在五轴联动数控机床、大重型龙门镗铣床极限制造、高档数控专机等方面形成的自主核心优势,在满足国家战略需求、实现国产高端装备自主化的发展过程中,取得多项突破,进一步推动了中国机床制造实力的全面提升。
打破国外封锁和垄断
参加过往届国际机床展的专业人士会发现,国际展商的高精尖产品有些只展不售。由此可以看出,发达国家对我国的技术封锁仍然存在,同属16个重大专项的大飞机专项就面临着这样的尴尬——所需的机床装备属于国外封锁的产品。但对济南二机床来说,这却意味着机会。
航空制造业是关系到国防安全的战略性产业。由于现代飞机的零部件制造越来越向尺寸大型化、型面复杂化、结构轻量化、材料多元化和制造精密化发展,加工难度大、精度要求高,因而对机床加工设备的技术性能要求也越来越高。目前我国航空行业所需的关键件机床加工设备——高性能五轴联动数控机床几乎全部依赖进口。
济南二机床抓住了航空制造企业开始采用国产高档数控机床的机会。近期,他们分别与洪都飞机制造公司和某航空研究所签订了高档五轴联动数控镗铣床订货合同,打破了国外优势企业的垄断地位。
五轴联动技术是数控机床的制高点。济南二机床凭借多年积累的龙门框架结构机床设计制造优势,以及与国外著名公司的全方位合作,掌握了高速五轴联动龙门铣床、大型数控龙门镗铣床、全静压数控落地铣镗床等最新技术,实现了从传统产品到高新技术产品的升级换代,成为国内最早研制成功五轴联动数控机床,并最早实现市场化、规模化的企业,在一系列国家重大工程及铁路、航天等行业领域中,打破国外封锁,担纲起国产高端装备自主化的重任。
2002年研制成功的首台XKV2420×40型五轴联动数控龙门镗铣床,解决了南水北调工程水泵叶片的加工难题,使国产五轴联动龙门铣床首次进入实际工业应用阶段,入选国家 “863计划”项目。
2003年研制的第二代高速五轴联动龙门移动式镗铣床,采用有限元分析,引入加速度概念,技术接近世界先进水平,用于长春轨道客车公司铝合金车体加工,以先进性能和稳定的质量获得了用户的较高评价。
2006年,在与国外优势企业的竞争中,中标唐山机车项目XHS2735×50型龙门移动式高速镗铣加工中心和XHS2411×30型数控高速龙门镗铣加工中心,进入国外优势企业传统的高端领域。
2007年,赢得航天第一设计院大型五轴联动数控机床订单,使国产大型五轴联动数控机床首次进入航天领域。之后他们开发研制的高性能五轴联动数控机床为航天工业提供了关键装备支持,包括北京航天、上海航天等在内的航天企业,共计采购了济二50余台五轴联动数控龙门镗铣床,从导弹、火箭到卫星、飞船,从运载车到发射架,都有他们的设备在发挥作用,彻底打破了国外技术封锁,展示了中国装备制造的技术和实力。
值得一提的是,国内五轴联动机床发展迅速,但是作为关键技术的主铣头,都是采用国外技术,制约了国产机床向高端领域的发展。济南二机床不仅开发研制了拥有自主产权的电主轴式五轴联动数控机床,而且于2007年又自主研制成功国内首台大功率、大扭矩、重型双龙门移动机械式五轴联动数控龙门镗铣床,并交付用户——鞍钢重型机械有限责任公司使用。该机床具有先进的五轴联动重切削特性,可完成无基准曲面的精确切削加工,改变了三峡工程大型水电机组叶片加工依赖进口的状况,打破了国外企业在水利发电等国家重点行业的垄断地位,荣获“中国机械工业科学技术奖”一等奖。
近年来,随着国内市场需求增长实现了快速发展,济南二机床与时俱进,掌握了自动换头与分度技术、立卧换刀机械手技术、五轴联动双回转摆动铣头技术、重载静压导轨技术、大扭矩大功率全自动镗铣头技术、电液比例/电液伺服平衡和精度补偿技术、精密高转速动平衡技术、超宽龙门距下的横梁平衡技术、无间隙传动技术、数控平旋盘技术、双龙门移动技术等多项具有当今世界先进水平的核心技术,形成了重型数控龙门镗铣床、数控落地铣镗床和高速五轴联动高速铣为代表的十大主导产品系列、100多个品种的数控产品。先后承担了 “十五”国家863项目两项课题: “新型高速五轴加工技术及设备”和“飞机大梁数控高速复合仿形加工中心的研制”。
自主创新引领发展
实现重大技术装备国产化,济南二机床靠的是技术创新、管理创新与服务创新于一体的全方位的自主创新。
先说技术创新。一方面,该企业加大技术开发投入,完善 “国家级技术中心”和 “国家级企业技术研究开发中心”的研发、试验、检验手段与能力,推广应用 “三维”设计。其技术中心现有1000多名科研开发人员、4个研究所、5个实验室。近三年,其技术研发费用占销售收入的比重达到6%以上。另一方面,持续加大技术改造投入。近三年来,围绕提升重型锻压设备和数控机床制造能力,新建、扩建数控机床装配车间、重型机加工车间,增添数控落地镗铣床、数控卧式镗床、数控龙门镗铣床、大型数控立车、卧式加工中心、蜗杆磨齿机、数控切割机等大批先进装备和检测仪器,提高制造和检测把关能力。
投资3亿元异地新建的大规模投资项目——铸造有限公司已于去年11月正式投产使用,每年可提供高品质数控机床铸件3.6万吨、有色铸件1000吨,显著提升了大件精密零件铸造、加工生产能力。
在管理创新上,该企业投入大量资金,推进技术、管理、生产制造等领域信息化建设。以生产管理信息化为中心,整合各管理模块,形成一体化信息系统,通过细化管理,提高准时化制造能力和水平,增强企业履约能力。
在服务领域,大力发展现代服务制造业。近年来,济南二机床实现了从传统的提供机床到提供解决方案的转变,为用户提供全面优质的技术支持和售前售后服务。同时,该企业成立专业机构开展设备检测、维修、零部件定制服务,开展设备维修改造升级业务,在为用户提供周到服务的同时,促进高新技术产品的市场化应用进程,提升品牌价值,拓展新的经营领域。
随着济南二机床高档数控机床自主创新能力的显著增强,在不断满足国内各工业领域需求的同时,其大型数控落地镗铣床、重型数控龙门镗铣床积极参与国际竞争,打入了国际市场。在与国际一流企业的角逐中,不断迈向高端,实现快速发展。(本报记者 胡启林 通讯员 吴艳玲)