我國造出定位精度4μm，重復定位精度2μm，運動加速度2G的高端機床

當我們拿著精美輕薄的手機，當我們坐著高速便捷的高鐵和飛機，很少把這些習以為常的生活場景與數控機床行業聯系起來。然而事實卻是，數控機床這個“制造機器的‘機器’”，更是關乎綜合國力提升的“國之重器”。

盡管中國數控機床產業不斷壯大，但隨之而來的是國際技術封鎖加劇、自主研發遭遇瓶頸等重重困難，尤其是涉及航空航天等重要領域的高端數控機床仍受制于人，行業發展面臨著“大而不強”的困局。

造出中國人自己的高端數控機床，成為亟須應對的“時代命題”。

在近日舉辦的中國（北京）國際數控機床展覽會（CIMT2021）上，上海理工大學(以下簡稱上理工)與秦川數控機床工具集團聯合研發的“高速立式五軸加工中心VMC40U”一經亮相，就吸引了業界目光。這支由上理工教師和秦川工程師組成的校企團隊，僅耗時兩年就讓國產數控機床“大變身”，比肩趕超國際同類數控機床技術水平，這場“突圍之戰”喚醒了國內傳統行業的制造潛力。

做數控機床行業新的“造風者”

國內現有的高精度數控機床之間的技術差距并不大，只需要通過增加重量等方法就可以實現高精度制造，但是高速數控機床卻要求數控機床結構重量要輕，這就會導致高速運行過程中發生震動，無法實現高精度。因此，高精度和高速兩種模式難以同時滿足。

秦川集團黨委書記、董事長嚴鑒鉑曾說，如果用一句話形象地描述數控機床，那就是：遠看是機械產品，近看是工藝品，再細看其背后則是數學、物理、化學等基礎學科的應用。比如數控機床的熱特性對加工精度有重要影響，這里的熱特性就涉及到物理學科的知識。

“航空航天領域的數控機床只能依賴進口，兩年前我們想從德國一家公司選購數控機床的‘旋轉工作臺’，直接被拒絕。”負責此次研發項目的團隊負責人、上理工機械工程學院李郝林教授說，“這也激發了我們的斗志，必須自己造出來一臺，不再看著別人臉色說話。”碰巧的是，那時的秦川集團也將定位瞄準到為航空行業提供“高精尖數控機床”，不求數量，而是要做出世界頂級的數控機床。于是上理工團隊與秦川的工程師們一拍即合，開始了研發之路。

在李郝林教授看來，研發的過程也是水到渠成的，上理工以設計研發見長，而秦川則精通制造及裝配。最終，他們打造出的“高速立式五軸加工中心VMC40U”成為了我國第一臺運動加速度達到2G的高端數控機床，實現定位精度4微米，重復定位精度2微米，在精度與高速技術指標方面均達到世界一流水平，而這支校企合作的研發團隊也將成為數控機床行業新的“造風者”。

成功源于反復打磨的“上理方法”

“數控機床的主要結構改動要慎重。”這在數控機床行業是個“不成文”的規定。從企業角度看，一套模具動輒幾十萬，交給“沒有實戰經驗”的高校來研究改造，試錯的成本太高。而精于科學研究方法的高校，無處進行實驗以佐證方法論，也只能紙上談兵。這成為校企產學研合作的阻力之一。

2015年，沈陽數控機床集團的1000余臺數控機床急需解決振動問題，集團董事長關錫友找到了上理工，李郝林教授團隊經過三個月的數控機床測試與改造，有效解決了數控機床的振動問題。自從這次合作以后，雙方達成了持續合作的共識，并共建了沈陽數控機床-上海理工大學 i5智能數控機床聯合實驗室。沈陽數控機床集團直接派出工程師團隊“駐扎”在學校實驗室，而機械工程學院的學生也趁著寒暑假到沈陽數控機床廠實操，設計—研發—生產的效率大大提升。

除了加強與工廠的合作之外，李郝林教授還不忘帶著團隊開展調研學習。“上理工緊挨著上海數控機床廠，以前我每個星期都會去廠里轉個三四趟，經常在工廠的大道上遇到廠領導，他們會調侃我說‘上理職工’又來啦。”李郝林笑著回憶道。

此外，只要一有時間和機會，李郝林還會到德國斯圖加特大學等國外領先的研究所學習，“知己知彼才能百戰不殆，我們會跟著國外團隊學習，如果他們遇到某個數控機床的問題，看看他們是怎么解決的，他們在研究關注什么，這有助于我們開拓思路，與國際水平比肩。”

正是在這樣與企業緊密合作、馬不停蹄調研學習的過程中，李郝林團隊逐步由向企業提供技術服務和技術咨詢轉變為數控機床設計方法的驗證，最終經過反復打磨，形成了經得起行業考驗的“上理方法”，為展會上亮相的“高速立式五軸加工中心VMC40U”項目注入“核心實力”。

李郝林說，接下來，團隊將目標放在了建立“行業標準”上，以期通過優化現有的數控機床設計方法，讓它變成國內數控機床行業的統一參照標準，推動國產數控機床的質量整體提升。