当我们拿着精美轻薄的手机，当我们坐着高速便捷的高铁和飞机，很少把这些习以为常的生活场景与机床行业联系起来。然而事实却是，机床这个“制造机器的‘机器’”，更是关乎综合国力提升的“国之重器”。
尽管中国机床产业不断壮大，但随之而来的是国际技术封锁加剧、自主研发遭遇瓶颈等重重困难，尤其是涉及航空航天等重要领域的高端机床仍受制于人，行业发展面临着“大而不强”的困局。
造出中国人自己的高端机床，成为亟需应对的“时代命题”。
在近日举办的中国（北京）国际机床展览会（CIMT2021）上，上海理工大学(以下简称上理工)与秦川机床工具集团联合研发的“高速立式五轴加工中心VMC40U”一经亮相，就吸引了国内外业界的目光。这支由上理工教师和秦川工程师组成的校企团队，仅耗时两年就让国产机床“大变身”，比肩赶超国际同类机床技术水平，这场“突围之战”唤醒了国内传统行业的制造潜力。
做机床行业新的“造风者”
国内现有的高精度机床之间的技术差距并不大，只需要通过增加重量等方法就可以实现高精度制造，但是高速机床却要求机床结构重量要轻，这就会导致高速运行过程中发生震动，无法实现高精度。因此，高精度和高速两种模式难以同时满足。秦川集团党委书记、董事长严鉴铂曾说，如果用一句话形象描述机床，那就是：远看是机械产品，近看是工艺品，再细看其背后则是数学、物理、化学等基础学科的应用。比如数控机床的热特性对加工精度有重要影响，这里的热特性就涉及到物理学科的知识。
“航空航天领域的机床只能依赖于进口，两年前我们想从德国一家公司选购机床的‘旋转工作台’，直接被回绝，说不卖给我们。”负责此次研发项目的团队负责人、上理工机械工程学院李郝林教授说，“这也一定程度上激发了我们的斗志，必须自己造出来一台，不再看着别人脸色说话。”碰巧的是，那时的秦川集团也将定位瞄准到为航空行业提供“高精尖机床”，不求数量，而是要做出世界顶级的机床。于是上理工团队与秦川的工程师们一拍即合，开始了研发之路。
在李郝林教授看来，研发的过程也是“水到渠成”的，上理工以设计研发见长，而秦川则精通制造及装配。最终，他们打造出的“高速立式五轴加工中心VMC40U”成为了我国第一台运动加速度达到2G的高端数控机床，实现定位精度4微米，重复定位精度2微米，在精度与高速技术指标方面均达到世界一流水平，而这支校企合作的研发团队也将成为机床行业新的“造风者”。
李郝林教授指导团队实验。采访对象供图
成功源于反复打磨的“上理方法”
“机床的主要结构改动要慎重”这在机床行业是个“不成文”的规定。从企业角度来说，一套模具动辄几十万，交给“没有实战经验”的高校来研究改造，试错的成本太高。而精于科学研究方法的高校，无处进行实验以佐证方法论，也只能“纸上谈兵”。这成为校企产学研合作的阻力之一。
2015年，沈阳机床集团的1000余台机床急需解决振动问题，集团董事长关锡友找到了上理工，李郝林教授团队经过三个月的机床测试与改造，有效解决了机床的振动问题。自从这次合作以后，双方达成了持续合作的共识，并共建了沈阳机床-上海理工大学 i5智能机床联合实验室。沈阳机床集团直接派出工程师团队“驻扎”在学校实验室，而机械工程学院的学生也趁着寒暑假到沈阳机床厂“实操”，设计—研发—生产的效率大大提升了。
除了加强与工厂的合作之外，李郝林教授还不忘带着团队开展调研学习。“上理工紧挨着上海机床厂，以前我每个星期都会去厂里转个三四趟，经常在工厂的大道上遇到厂领导，他们会调侃我说‘上理职工’又来啦。”李郝林笑着回忆道。此外，只要一有时间和机会，李郝林还会到德国斯图加特大学等国外领先的研究所学习，“知己知彼才能百战不殆，我们会跟着国外团队学习，如果他们遇到某个机床的问题，看看他们是怎么解决的，他们在研究关注什么，这有助于我们开拓思路，与国际水平比肩。”
正是在这样与企业紧密合作、马不停蹄调研学习的过程中，李郝林团队逐步由向企业提供技术服务和技术咨询转变为机床设计方法的验证，最终经过反复打磨，形成了经得起行业考验的“上理方法”，为展会上亮相的“高速立式五轴加工中心VMC40U”项目注入“核心实力”。
李郝林说，接下来，团队将目标放在了建立“行业标准”上，以期通过优化现有的机床设计方法，让它变成国内机床行业的统一参照标准，推动国产机床的质量整体提升。
来源：科技日报 记者：董真、王春
原文链接：http://www.stdaily.com/index/kejixinwen/2021-04/21/content_1118915.shtml
