新中国建国60年以来,我国机床工业在几代人的辛勤努力下取得了举世瞩目的巨大成就。"中国机床"从最初只能造车、铣、刨、钻之类的单一功能手动低档机床到如今已能成系列批量生产精密数控机床、多轴多联动多功能的高档复合化数控机床、大型超大型重载数控机床以及成套生产线。这60年是"中国装备、装备中国",从机床大国向世界机床强国迈进并已步入前列的60年。
笔者于1958年在重庆大学机械系机床工具专业毕业后直接来到一机部北京机床研究所,成了一名为我国机床工业奉献一身的科技工作者。值此共和国60年大庆之际,回顾上世纪60~80年代曾亲身经历过的"全国精密机床战役"和"数控机床攻关战役",思绪万千,愿借此机会把一些粗浅体会与业界同仁共同探讨。
"精密机床战役"是"自力更生,奋发图强"的成功范例
上世纪60年代初,正值新中国实施"二 五"计划步入工业化初期,国家急需一大批高精度精密机床,面对风云变化的国际大环境,当时毛泽东主席曾明确指出:"要自力更生,走自己工业发展的道路。"在1960年全国精密机床会议之后,中央决定成立精密机床规划(6人)领导小组,由李富春副总理直接领导,在一机部二局(机床局)设立战役办公室,从此吹响了向精密机床进军的集结号!
北京机床研究所当年是一机部综合性的大型直属研究所,在机床局直接领导下肩负"攻坚、参谋、组织、服务"的职能,在"精密机床战役"中除协助起草发展规划、参加用户调查、对高精度的进口样机全面性能试验并举办培训班等行业工作外,还先后研制成功一批高精度精密机床(例如:T4240、T4263双柱光学坐标镗床、刻线母机、丝杠母机等),还完成了"高精度丝杠磨床激光反馈自动校正系统"、"精密机床零件用钢材及热处理"等一批科研攻关项目。
高精度精密零部件是精密机床的核心,那时世界上只有瑞士、美国、英国、德国、苏联等少数国家能够生产。当年的精密机床战役在全国布点了一批研究和批量生产高精度精密零件的基地,在上海机床厂、昆明机床厂、沈阳一机床等兴建了十几个恒温车间。经一机部批准,在北京机床研究所内组建了"北京精密机床零件厂",并在安定门内方家胡同51号院内改建了恒温车间,还成立了精密工艺试验室。当年笔者就在该试验室从事高精度丝杠副的技术攻关、工艺试验和随后的批量生产技术工作。我们和有丰富经验的老技术工人组成"三结合攻关组",经过几年努力,终于攻克了关键技术,其中"0.5~1.0 μm/1 000 mm高精度金属线纹尺"、"1级/1 500 mm调质车削丝杠副"等项目逼近和达到当年国际水平,之后马不停蹄立即投入小批量生产。这批精密零件成了那个年代为精密机床配套的主导热门产品(被称之为"高级点心")。在计划经济年代因独家生产,供不应求,笔者还记得那时不少急需的用户带着机床局的批条来订货。北京精密机床零件厂的"高级点心"为我国自主研发的第一代精密机床及时提供了关键零部件。
在中央6人小组和二局的领导下,在全国参加战役各单位的协同努力下,我国机床行业的第一个战役首战告捷。据统计,到1965年已自主研发成功26个品种的高精度精密机床,还研制成功一批相关的检测仪器,组建了若干精密零部件的生产基地并逐步实现国产化。当年研制成功的丝杠母机、蜗轮母机、刻线母机成了那个年代国宝,当年上海机床厂研制成功的S7450(5m)长丝杠磨床(精度0.003 mm/每牙,0.02 mm/5 000 mm)曾是美国总统尼克松访华显示新中国成就的一大亮点。战役在精密机床和精密制造方面取得了丰硕成果,是60年来我国机床产业发展史中辉煌的一页,是"自力更生,奋发图强"的成功范例,为国家争了光,为民族争了气,它给我国机床界留下了宝贵的物质财富和精神财富。
早期的"数控机床攻关战役"--中国机床向现代化迈出了可喜的第一步
1973年一机部机床局根据世界机床发展的潮流,适时召开了全国数控机床攻关会议,拉开了我国早期数控机床攻关战役的序幕。战役初期制定了攻关计划,安排了数控机床、数控系统、主要功能部件的试制,攻关和生产基地,在引进、消化吸收的同时,国家拨专款安排了一大批数控技术"七 五"攻关和CNC一条龙攻关项目。
在数控机床攻关战役中,北京机床研究所的"攻坚、参谋、组织、服务"职能再次得到充分发挥。当时所领导十分重视这场攻关战役,数控机床、数控系统伺服驱动单元和电动机、滚珠丝杠副等成了全所关注的焦点。很快就研制成功我国第一台卧式加工中心JCS-013和立式加工中心JCS-018、第一台柔性制造单元JCS-FMC,并在国内最早与日本FANUC合作,采用FANUC技术生产数控系统、交流、直流伺服单元和电动机。与此同时北京机床研究所也十分重视数控机床关键功能部件的研究与开发,在滚动功能部件、气动功能部件、光栅数显等领域也都调整了组织机构,充实了技术力量。
北京机床研究所早在1960年我国数控机床的萌芽期就开始研究滚珠丝杠副。从当年的试制攻关组到丝杠车间再到滚珠丝杠研究室,形成了一支在"精密机床战役"中成长起来的数控功能部件攻关和生产团队,这个团队在历经从"六 五"到"七 五"再到"八 五"攻关之后,喜获丰收;在国内独家推出了第一个"NCh系列内循环和NFN浮动反向器内循环滚珠丝杠副"系列产品;负责和参与了"大导程滚珠丝杠副"和"C级/1500mm精密滚珠丝杠副"的"七 五"攻关并获部科技进步奖(三等)、"七 五"攻关奖(一等、二等),并推出系列产品、组织小批量生产;集成了JCS精密加工、数控技术、材料与热加工、电加工的技术优势,研制成功用于核电站的耐热耐腐、大型空心滚珠丝杠副(其中精密深孔加工得到成都工具所的鼎力协助);研制成功微型滚珠丝杠副并推出系列产品,之后成功用于军事装备。在国内较早推广应用CNC中频淬火、真空淬火、金属粉末一次注射成型(MIM)等先进工艺。
在数控机床攻关战役的前期我国虽然研制出一批关键配套件,但只有少数产品技术过关,质量好,转入批量生产。而滚珠丝杠副从众多的数控机床功能部件中脱颖而出,这要得益于起步早,在"精密机床战役"中打下的雄厚基础。到战役的中后期,一个以北京机床研究所、南京工艺装备厂、汉江机床厂为代表的滚动功能部件小产业开始形成。1987年成立我国数控功能部件的第一个行业协会--全国滚珠丝杠协会,之后又组建了数控功能部件的第一个标委会--全国机床标委会滚动功能部件分会(1990年),两个分会都挂靠在北京机床研究所。在标委会领导下,笔者组织完成了一整套滚珠丝杠副和滚动直线导轨副的标准、形成较完整的标准系列,其中《滚珠丝杠副 验收技术条件》等三个标准因技术含量高、又与ISO标准对接,获部科技进步二等奖。北京机床研究所为贯彻国标率先研制成功JCS-014A二米激光丝杠测量仪(已批量生产,装备行业各厂)、JCS-040三米滚珠丝杠副行程测量仪、LTY10动态预紧转矩测量仪,早期还研制成功我国首台Y2130滚珠丝杠副接触刚度测量仪等。本世纪初又率先研制成功精密高速滚珠丝杠副产品和GSZ2000型综合性能测量仪。("九 五"攻关项目,获部级科技进步三等奖)。在数控机床攻关中,北京机床研究所在推动滚动功能部件产业发展和技术进步方面曾经发挥了主导作用。
历经"精密机床战役"、"数控机床攻关战役"的锤炼,特别是30年改革开放的成果,使我国机床工业发生了翻天覆地的变化,据统计我国已能生产1 500种不同功能、不同档次的数控机床,其中已有数十种用于航空航天、船舶工业、高铁城铁、冶金、石化装备、清洁能源装备等领域的大型、超大型高档数控机床和超精密数控机床。例如:沈阳机床集团的GMC2560Wr3型动梁龙门车铣五面加工中心(2.5 m×6 m);大连机床集团的VX32-60型龙门式加工中心(2.5 m×6 m)等。
在科技创新方面也正在朝尖端领域纵深发展,例如:高速高效干切削硬切削技术;纳米科技、纳米加工、纳米摩擦与润滑及改性技术;快速成型技术;柔性制造技术、工件形状误差及表面质量的自动测量、反馈、补偿技术;三维CAD仿真技术;绿色化、智能化系统工程技术等。
从回顾中得到的启示和思考
(1)坚持"自力更生,奋发图强",立足自主开发是当年精密机床战役的主旋律。既引进国外样机、样仪,消化吸收取其精化,又不依赖不迷信,在中国人手中造出一批高精度精密机床和关键精密零部件。
(2)无论是高精度的精密机床或数控机床,在其产业链中整机与功能部件(关键零部件)是协同参与完成机床使命的共同体,硬把它们分成三六九等是不科学的、也是十分有害的。精密机床战役给我们留下一条很重要的经验就是从一开始"主机与精密零部件同步攻关、并行发展",那时没有"重主机、轻配套"的说法,所以就不会出现"瓶颈"之类的问题。最近,国务院关于调整振兴装备制造业规划中把基础零部件的发展提到战略高度与主机同步并行发展,在国家数控机床重大专项中把高档数控系统、关键功能部件纳入攻关的重点,这是非常正确的,是对国外成功经验的借鉴和历史经验的传承。
(3)在知识经济时代,科研成果、攻关成果的最终目标是商品化,只有被市场用户认可的、商品化的成果才是有价值的。成果变成商品的"正果"还需要付出更大的努力,需要继续深入攻关,不断创新。
(4)基础理论、基础性能试验是创新的泉源。功能部件要上水平、上档次当务之急是把基础工作做好,要从基础理论、基础性能试验这个层面中去探索核心技术的突破口,寻求创新的亮点。
(5)在调整产业结构的同时,也应调整思维方式,抛弃那些陈腐的观念。例如"重主机、轻配套"使功能部件专业生产步履艰难,发展受阻,这已成为共识;"重洋轻土"使"中国制造"处于不公平的竞争环境;最终受到伤害的是民族工业。在企业内部,如果"重硬件、轻软件"会导致大而不强甚至陷入盲目做大的困境,如果"重数量、产值,轻质量服务"用户怨声不断,则最终失掉用户。如果"只重出厂精度,忽视产品内在性能指标"导致产品精度早期丢失,可靠性差,产品很难上档次。如果"只重营销,轻技术研发",就会导致科技人员流失,研发团队名存实亡等。
时代的车轮正快速滚滚向前,长江后浪推前浪。我们坚信,经过"调整、振兴"和重大专项攻关之后,中国制造的高档数控机床和高档数控系统、高档功能部件将在神州大地熠熠生辉,为国争光,我国机床产业的自主化、产业化、信息化、绿色化将迈上一个新的高度,在"Created in China"中"创造地球的奇迹"。几代机床人的"机床强国梦"必将成为现实。