机床(用于加工工件的动力装置,为机械零件制造过程中的重要设备)被誉为「工业母机」,是制造业安全发展的保障,也是我国制造业智能化、攻高端的重点领域。在有着「中国机床摇篮」之称的通用技术集团沈阳机床有限责任公司(简称通用技术沈阳机床),一批新型数控机床正在实现升级迭代。
亲身参与了多款搭载国内首创技术数控机床研发设计的「85后」张扬坦言,国产机床由大而强的过程没有「弯道超车」的捷径,只有在生产线上反覆攻关的努力。张扬是通用技术沈阳机床设计研究院设计员,在与师父、沈阳机床资深技术专家严昊明搭档的十年里,师徒俩实现了应用于高铁、能源动力等重要领域的诸多技术突破,填补了变形补偿加工技术等多项国内相关领域的技术空白。「我们从没有什么惊天动地的故事,真正的技术突破都在于长年累月的坚持中。」 ◆香港文汇报记者 于珈琳 沈阳报道
诞生了新中国第一台卧式数控车床、第一台摇臂钻床、第一台自动车床等多个行业「第一」,沈阳机床曾为我国装备制造业发展壮大作出了重要贡献。在2019年实施战略重组后,沈阳机床在2022年实现扭亏脱困。几年间,一大批高端数控机床设计及制造等核心关键技术在这里诞生,张扬和师父严昊明就是这些技术攻关背后的重要参与者。「我们的责任就是实现关键装备国产化和技术的自主可控。」如今已成为严昊明劳模创新工作室带头人的张扬直言,研发工作的特殊性决定了每天面对的都是未知数,多年来一直承担着国家重要领域重大项目配套机床的设计生产工作,他深知身处装备研制第一环节的责任和压力。
个半月完成高铁零件机床设计任务
「我们的角色其实是贯穿整个设计制造环节的。」从设计到之后的工艺编制、加工装配环节,张扬师徒都要以高度的紧张状态参与其中。「哪里有技术难题,我们就要火速处理,可以说每一天都在面对技术改进和创新。」「救火队长」也因此而得名。2019年,当一项关乎高铁零部件国产化的机床设计任务摆在眼前时,张扬和师父严昊明又一次接受了挑战。「这是一次规格巨大、工期很短的全新设备的设计研发。」在当时,高铁车厢大型结构件的生产制造完全靠进口机床,国产高铁大型结构件在制造环节处于瓶颈的局面亟待解决。这一全称为龙门移动式五坐标联动加工中心的重大项目,需要在短短一个半月的时间里完成设计。
张扬师徒面对的是一个庞然大物的诞生。「62米长、4.5米宽幅工作台」的设计在当时毫无经验可循。「更大的挑战在于,壁厚仅有1.5-4毫米的铝合金毛坯零件在机床加工时极易产生复杂变形。」忆当年,张扬和师父仍能感受到那种巨大的压力。「毛坯单价很高,一旦因为变形量过大导致加工后的零件壁厚不均匀甚至破损,都会让零件报废。」这时,数字化技术为张扬打开了全新的思路。「在加工之前,通过系统控制测量装置对工件进行表面采点,并通过算法勾勒出『全息图像』,生成图像数据,在之后的加工过程中,数控机床就可以直接调用这些数据,对刀具中心点位置进行实时补偿,在保证加工精度的同时保证壁厚一致性。」毛坯变形补偿加工技术就此诞生,搭载这项创新技术的龙门移动式五坐标联动加工中心项目,也成为当年辽宁省首台(套)重大技术装备。
解决了设计阶段的重重难题,在加工工艺、装配等环节的挑战依然存在。「因为超长的床身,我们在安装环节也遇到了难题。」共有8段的床身,需要通过导轨来连接安装,而安装导轨的精度就决定了机床的精度,也就决定着国产高铁的制造品质。「如何让这8段床身的接缝处无限趋近直线?」张扬用拼积木的比喻讲解道,「如何保证两块积木能完全对齐?这就涉及机床中一个非常关键的指标——直线度。」这项指标也将决定后续工件的直线度。「反覆调试、反覆测量……」张扬突破了「成组加工」的难题,通过新工具的研发实现了直线度指标的要求。
感受到制造业各环节急需人才
「反覆诀」是张扬的工作常态。「因为机床加工对环境温度、湿度等非常敏感、要求很高,很多时候一项工作我们要保证在每一天的相同时段去完成,日复一日。」从参与企业的重大项目到关乎国家安全的重点项目,张扬从2012年毕业后就师从严昊明,进入到生产一线的研发设计中,为数控机床国产化打造「中枢大脑」。至今,在他与师父的联合攻关下,以创新工作室为载体,已实现了生产技术创新260余项。
「目前,我们也在机床智能化这一领域做一些前瞻性的研究开发,包括状态监控及早期故障诊断、数字孪生、加工工艺参数自适应调整等。」在机床智能化的全球趋势下,张扬倍感紧迫。特别是在2021年被录取为通用技术集团与上海交通大学联合培养博士项目的首批博士,他也愈发清晰地认识到在国产机床攻高端的过程中,在研发、生产等制造业各个环节对人才的需求。「既需要某一领域的专家技术型人才,也需要像我这样起到跨界桥梁作用的通才,能够联合更多技术能手、技术专家的力量,为国产机床自立自强联合攻关。」