“0.01毫米”壁垒是如何突破的（加快建设制造强国·探访“一五”老厂）金牛速配
沈阳机床车间现场。林诗雨摄
上世纪80年代的沈阳机床厂车间。通用技术沈阳机床供图
机床，制造机器的机器，被称作“工业母机”，影响着制造的精度与效率。小到螺丝钉、大到远洋邮轮的制造，都离不开它。
由“一五”期间的沈阳第一、第二、第三机床厂发展演变而来，通用技术集团沈阳机床股份有限公司（以下简称“沈阳机床”）是目前我国最大的中高端数控机床研发生产基地。
走过70多年，沈阳机床矢志攻关高端机床，其突围历程给人不少启示。
突破0.01毫米
攻克五轴联动机床
五轴联动机床，被喻为工业皇冠上最亮也是最难的“明珠”。这一高端精密机床，一度制约着中国制造。
五轴联动，要求机床能同时控制三个直线轴及两个旋转轴，实现空间复杂曲面加工。
难在哪？比如，五轴联动下，刀具路径不再是简单的直线或圆弧，而是复杂的空间曲线，机床每秒需进行上万次的空间轨迹计算。
有何用？生活中，像曲面玻璃模具等异形零部件，使用三轴或四轴联动机床，以“固定姿态+分步加工”方式切削，往往存在误差，只有五轴联动才能实时调整姿态，一次性满足所有要求。
“对不少复杂精密零件而言，五轴联动加工是唯一解决方案。在一定意义上看，五轴联动机床决定了一个国家在高端领域的制造自主权。”通用技术沈阳机床总经理、党委副书记徐永明说。
如今，我们突破了吗？
一项标准令人振奋。
2020年，历经8年努力，中国“S试件”五轴机床检测方法正式成为国际标准，这也是我国金属切削机床专业领域首项国际标准。
“扬眉吐气！”徐永明说，作为参与方金牛速配，沈阳机床为“S试件”检测方法提供了数据和加工经验，成为论证“S试件”国际标准的重要依据。
早在2006年，沈阳机床就开始试切“S试件”。此后，共进行了2000多次“S试件”加工实验，记录了上万组真实可靠的原始加工、检测数据，为标准的成功申请提供了重要依据。
“S试件”，看似只是一个S形的曲面，却非常巧妙地将精密零件的若干加工特征集成起来。一个试件，即可检测机床的加工精度、几何精度、定位精度、综合加工效率等。
“一句话，只要一台五轴联动机床能够加工合格的‘S试件’，那么这台机床就能安全用于复杂精密零件加工。”徐永明说，沈阳机床是国内最早把“S试件”加工、检测作为五轴联动机床出厂检验标准的企业。目前，这里出产的每一台五轴联动机床均通过“S试件”检测，已广泛应用于汽车、模具等行业中。
一台设备有说服力。
2023年6月，沈阳机床装配车间，随着技术专家严昊明按下启动键，7米多高的高精度龙门加工中心按照程序执行加工作业……
“检测结果出来了，表现完美。”现场一阵欢呼，紧接着是长时间的掌声。
高精度龙门加工中心，被称为“制造机床的机床”，对生产精度要求极高。严昊明解释道：“使用机床加工零件时，机床的精度要高于被加工零件至少1个精度等级，而用于制造机床的机床精度则要再高1至2个精度等级。”
严昊明告诉记者，国际上这种大体积龙门机床，定位精度达到0.01毫米就属于精密级水平了。目前，沈阳机床的龙门系列产品都已成功跨越0.01毫米这一行业门槛。
沈阳机床自研的高端产品已肩负起生产制造重任，为市场源源不断输送高端数控机床。
严昊明坦言，虽然我们已在五轴联动机床上实现突破，但在可靠性、稳定性上与国际领先机床仍有差距，仍须持续努力。
聚焦基础元件
从源头提升机床基础能力
机床产业是典型的技术密集型产业。要想在高端机床上实现突破，需从基础材料、基础元件、数控系统等领域全方位发力。为此，沈阳机床沉下心、重研发，将难关逐个攻克。
就拿影响机床加工稳定性的导轨来说。“导轨，机床上最容易损耗的核心部件之一，要想机床精度长期保持不变，导轨的质量必须提升。”严昊明说。
然而，国内高硬度大层深硬轨导轨淬火技术大多只能加工长度为2米的零件，而大型龙门加工中心的导轨往往超过10米。淬火技术若无法取得突破，将直接影响导轨的性能与寿命，制约其质量提升。
为此，严昊明带领团队日夜攻关，最终成功对11米长的零件进行淬火，突破了技术壁垒。
不仅仅是导轨。大扭矩主轴转速，直接影响着机床的作业效率。从每分钟2000转、3000转，到现在每分钟6000转、8000转，沈阳机床经过大量实验，逐步攻克难关。
一项项成果背后金牛速配，是创新体系的重构。
2019年，沈阳机床集团、沈机股份进行破产重整，中国通用技术（集团）控股有限责任公司入主。
通用技术集团一方面投入真金白银，推动沈阳机床回归依靠科技创新实现产品迭代升级。另一方面，推动体制机制改革，激发起科研人员干事创业的活力与动力。
重整后的沈阳机床，迅速构建起基于集团三级研发体系框架的两级研发组织。在重点技术攻关项目上推广“揭榜挂帅”，技术人员自发组队，十分踊跃。这几年，沈阳机床先后攻克高精度主机设计及制造、高动态运动部件伺服驱动等10余项关键核心技术。
对内，积极推进科研新模式，搭建全新的创新体系；对外，则充分利用通用技术集团力量，共同攻关行业共性技术。
精密位移测量器件，被誉为数控机床“精密之眼”，这双“眼睛”，曾被国外垄断多年。
“此前，国际通用的技术路径为光栅，利用光的衍射和干涉效应来测量距离。”严昊明介绍，通用技术集团国测时栅科技有限公司另辟蹊径，采用“时间测量空间”的技术路径，创新研发出纳米时栅，突破了高端装备的精密位置检测难题。
徐永明表示，相对于传统技术，“时栅位移传感器”具有测量精度高、环境适应性好等优点，能有效避免粉尘、油污干扰，对提高机床加工精度颇有助益。
坚持“市场为帆”
“定制化研发+场景验证”，让机床越用越好
机床，现代工业的原点。沈阳机床除了聚焦高精尖，努力补短板，还着力提质量、增效率。
“我们在新能源汽车领域，已形成摩擦焊专机、副车架五轴立式加工中心、球笼倒立车、扭力梁双面铣等一系列专业化解决方案。”沈阳机床营销服务中心总经理、党委副书记张成龙说。
以电池托盘为例，作为新能源汽车底盘上关键的零部件，尺寸较大，沈阳机床采用多主轴方案推出产品，实现高效加工，使用效率较普通设备提升4至5倍。
今年2月，沈阳机床再次收获来自新能源汽车领域的重要订单，合同金额破亿元，证明了自身的实力。
不仅在新能源汽车领域。在风电行业，沈阳机床与重点行业客户成为战略合作伙伴，其研发的高精度立车产品，助力客户加工高精度风电轴承。“沈阳机床的立车产品，在加工内孔、外圆、端面、斜面、弧面时可实现‘以车代磨’，加工工件表面接触率可达80%以上，显著提升了产品质量。”不少重点行业客户这样点赞。
沈阳机床已与曲轴、模具等龙头企业建立长期伙伴关系，提供“设备+服务”综合解决方案，覆盖从零部件到整车的制造需求。
张成龙表示，近年来，沈阳机床之所以能在新能源领域实现突破，一是坚持“技术为要”，二是坚持“市场为帆”，“我们坚持做高端产品，提供定制化解决方案”。
例如，在与客户合作过程中，沈阳机床在产品研发、产线设计阶段就深入参与，组织专门团队开展工艺技术攻关，定制化提供工装解决方案。同时，提供专属7×24小时现场服务响应，定期进行设备维护和性能优化，确保设备持续高效运转。
“‘想客户之所难，急客户之所急’，许多客户被打动，主动提出使用我们研发的新产品，推动产品迭代升级。”张成龙说。
眼下，沈阳机床正布局人形机器人配套领域，研发有针对性的专用高效数控机床。
从新中国第一台六尺皮带车床、新中国第一台普通车床、登上1960年版2元人民币的车床C620—1，到新中国第一台自动机床、新中国第一台数控车床……70多年深耕机床行业，沈阳机床紧跟中国制造需求、矢志攻关、接连突破。
日前，沈阳机床发布公告，预计今年上半年净利润达3500万元至4500万元，同比扭亏为盈。
“振兴发展机床产业责任重大、使命光荣。”通用技术集团党组书记、董事长于旭波表示，将坚持把发展高端数控机床作为第一核心主业，努力建设世界一流高端机床装备集团，全力以赴推动高端数控机床产业高质量发展。
■记者手记
产业升级，做好“融”字文章
融合机床制造与下游应用，融合各方力量攻关共性技术……参照机床行业经验，做好“融”字文章，产业升级步伐将更加坚实
在沈阳机床采访，一个变化令人振奋。从国内首条针对钛合金加工的柔性自动化生产线，到新一代高精度龙门式五面加工中心，这家老企业填补了多项国内空白。
作为制造装备的机器，机床行业堪称“制造之基”，但我国机床行业长期面临大而不强的问题，产业规模世界第一，高端产品却供给不足。
一直以来，为突破高端数控机床，机床行业下了很多功夫，但直至近几年才实现质的突破。究其原因，主要是在“融”字上下足了功夫。
一方面，融合机床制造与下游应用。
“发展国产机床，首先必须用起来。”这是不少机床人的长期呼吁。即便是沈阳机床，也遇到过从样机下线到实际使用需花费五六年寻找用户的困境。
下游用户不敢用、不愿用，本土企业无法实现技术迭代和性能提升，面对这一上下游合作悖论，产业链协同创新成为破局点。
近年来，不少中央企业牵头组建各类创新联合体。作为产业链的重要下游客户，中央企业发挥领先客户作用，明确需求特征、技术要求，开放实际应用场景与使用数据，以需求牵引关键核心技术突破。
沈阳机床就与不少中央企业组成了攻关“搭子”。这种以领先客户为攻关牵头人的联合研发机制，改变了我国机床行业“重样机研究、轻应用验证，样机通过验收即意味着项目完成”的局面，成功打通了机床从“可用”到“好用”的关键一步。
另一方面，融合各方力量，攻关共性技术。
机床行业有两个特点。一是技术密集型，涉及材料科学、机械设计与制造、电气控制与自动化等多个专业领域，技术壁垒极高。二是资本密集型，从基础研究、应用基础研究、应用技术开发，到工程化验证或中试、技术成果产业化等各个环节都离不开大量资金支持，且研发投入大、回报周期长。这让长期处于“小、散、弱”产业格局的机床行业一提进军高端数控机床，往往心有余而力不足。
在此背景下，中央企业的优势再次凸显。作为以高端数控机床为主责主业的中央企业，通用技术集团一手推进行业专业化整合，目前已完成对沈阳机床、大连机床等七家企业的重组；一手加大资金投入，组建机床工程研究院，专注共性技术和应用技术研究。
攥指成拳、形成合力，有利于破除“内卷式”竞争，更有利于联合产业链上下游、高校科研机构等力量，形成完整的创新体系。
当前，我国正加快建设制造强国，一系列短板被逐步补齐金牛速配，但在基础零部件、基础材料等领域仍有不足。参照机床行业经验，做好“融”字文章，产业升级步伐将更加坚实。
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