“0.01毫米”壁壘是如何突破的（加快建設製造強國·探訪“一五”老廠）

機牀，製造機器的機器，被稱作“工業母機”，影響着製造的精度與效率。小到螺絲釘、大到遠洋郵輪的製造，都離不開它。

由“一五”期間的瀋陽第一、第二、第三機牀廠發展演變而來，通用技術集團瀋陽機牀股份有限公司（以下簡稱“瀋陽機牀”）是目前我國最大的中高端數控機牀研發生產基地。

走過70多年，瀋陽機牀矢志攻關高端機牀，其突圍歷程給人不少啓示。

突破0.01毫米

攻克五軸聯動機牀

五軸聯動機牀，被喻為工業皇冠上最亮也是最難的“明珠”。這一高端精密機牀，一度制約着中國製造。

五軸聯動，要求機牀能同時控制三個直線軸及兩個旋轉軸，實現空間複雜曲面加工。

難在哪？比如，五軸聯動下，刀具路徑不再是簡單的直線或圓弧，而是複雜的空間曲線，機牀每秒需進行上萬次的空間軌跡計算。

有何用？生活中，像曲面玻璃模具等異形零部件，使用三軸或四軸聯動機牀，以“固定姿態+分步加工”方式切削，往往存在誤差，只有五軸聯動才能即時調整姿態，一次性滿足所有要求。

“對不少複雜精密零件而言，五軸聯動加工是唯一解決方案。在一定意義上看，五軸聯動機牀決定了一個國家在高端領域的製造自主權。”通用技術瀋陽機牀總經理、黨委副書記徐永明説。

如今，我們突破了嗎？

一項標準令人振奮。

2020年，歷經8年努力，中國“S試件”五軸機牀檢測方法正式成為國際標準，這也是我國金屬切削機牀專業領域首項國際標準。

“揚眉吐氣！”徐永明説，作為參與方，瀋陽機牀為“S試件”檢測方法提供了數據和加工經驗，成為論證“S試件”國際標準的重要依據。

早在2006年，瀋陽機牀就開始試切“S試件”。此後，共進行了2000多次“S試件”加工實驗，記錄了上萬組真實可靠的原始加工、檢測數據，為標準的成功申請提供了重要依據。

“S試件”，看似只是一個S形的曲面，卻非常巧妙地將精密零件的若干加工特徵集成起來。一個試件，即可檢測機牀的加工精度、幾何精度、定位精度、綜合加工效率等。

“一句話，只要一台五軸聯動機牀能夠加工合格的‘S試件’，那麼這台機牀就能安全用於複雜精密零件加工。”徐永明説，瀋陽機牀是國內最早把“S試件”加工、檢測作為五軸聯動機牀出廠檢驗標準的企業。目前，這裏出產的每一台五軸聯動機牀均通過“S試件”檢測，已廣泛應用於汽車、模具等行業中。

一台設備有説服力。

2023年6月，瀋陽機牀裝配車間，隨着技術專家嚴昊明按下啓動鍵，7米多高的高精度龍門加工中心按照程序執行加工作業……

“檢測結果出來了，表現完美。”現場一陣歡呼，緊接着是長時間的掌聲。

高精度龍門加工中心，被稱為“製造機牀的機牀”，對生產精度要求極高。嚴昊明解釋道：“使用機牀加工零件時，機牀的精度要高於被加工零件至少1個精度等級，而用於製造機牀的機牀精度則要再高1至2個精度等級。”

嚴昊明告訴記者，國際上這種大體積龍門機牀，定位精度達到0.01毫米就屬於精密級水平了。目前，瀋陽機牀的龍門系列產品都已成功跨越0.01毫米這一行業門檻。

瀋陽機牀自研的高端產品已肩負起生產製造重任，為市場源源不斷輸送高端數控機牀。

嚴昊明坦言，雖然我們已在五軸聯動機牀上實現突破，但在可靠性、穩定性上與國際領先機牀仍有差距，仍須持續努力。

聚焦基礎元件

從源頭提升機牀基礎能力

機牀產業是典型的技術密集型產業。要想在高端機牀上實現突破，需從基礎材料、基礎元件、數控系統等領域全方位發力。為此，瀋陽機牀沉下心、重研發，將難關逐個攻克。

就拿影響機牀加工穩定性的導軌來説。“導軌，機牀上最容易損耗的核心部件之一，要想機牀精度長期保持不變，導軌的質量必須提升。”嚴昊明説。

然而，國內高硬度大層深硬軌導軌淬火技術大多隻能加工長度為2米的零件，而大型龍門加工中心的導軌往往超過10米。淬火技術若無法取得突破，將直接影響導軌的性能與壽命，制約其質量提升。

為此，嚴昊明帶領團隊日夜攻關，最終成功對11米長的零件進行淬火，突破了技術壁壘。

不僅僅是導軌。大扭矩主軸轉速，直接影響着機牀的作業效率。從每分鐘2000轉、3000轉，到現在每分鐘6000轉、8000轉，瀋陽機牀經過大量實驗，逐步攻克難關。

一項項成果背後，是創新體系的重構。

2019年，瀋陽機牀集團、沈機股份進行破產重整，中國通用技術（集團）控股有限責任公司入主。

通用技術集團一方面投入真金白銀，推動瀋陽機牀迴歸依靠科技創新實現產品迭代升級。另一方面，推動體制機制改革，激發起科研人員幹事創業的活力與動力。

重整後的瀋陽機牀，迅速構建起基於集團三級研發體系框架的兩級研發組織。在重點技術攻關項目上推廣“揭榜掛帥”，技術人員自發組隊，十分踴躍。這幾年，瀋陽機牀先後攻克高精度主機設計及製造、高動態運動部件伺服驅動等10餘項關鍵核心技術。

對內，積極推進科研新模式，搭建全新的創新體系；對外，則充分利用通用技術集團力量，共同攻關行業共性技術。

精密位移測量器件，被譽為數控機牀“精密之眼”，這雙“眼睛”，曾被國外壟斷多年。

“此前，國際通用的技術路徑為光柵，利用光的衍射和干涉效應來測量距離。”嚴昊明介紹，通用技術集團國測時柵科技有限公司另闢蹊徑，採用“時間測量空間”的技術路徑，創新研發出納米時柵，突破了高端裝備的精密位置檢測難題。

徐永明表示，相對於傳統技術，“時柵位移傳感器”具有測量精度高、環境適應性好等優點，能有效避免粉塵、油污干擾，對提高機牀加工精度頗有助益。

堅持“市場為帆”

“定製化研發+場景驗證”，讓機牀越用越好

機牀，現代工業的原點。瀋陽機牀除了聚焦高精尖，努力補短板，還着力提質量、增效率。

“我們在新能源汽車領域，已形成摩擦焊專機、副車架五軸立式加工中心、球籠倒立車、扭力梁雙面銑等一系列專業化解決方案。”瀋陽機牀營銷服務中心總經理、黨委副書記張成龍説。

以電池托盤為例，作為新能源汽車底盤上關鍵的零部件，尺寸較大，瀋陽機牀採用多主軸方案推出產品，實現高效加工，使用效率較普通設備提升4至5倍。

今年2月，瀋陽機牀再次收穫來自新能源汽車領域的重要訂單，合同金額破億元，證明了自身的實力。

不僅在新能源汽車領域。在風電行業，瀋陽機牀與重點行業客户成為戰略合作伙伴，其研發的高精度立車產品，助力客户加工高精度風電軸承。“瀋陽機牀的立車產品，在加工內孔、外圓、端面、斜面、弧面時可實現‘以車代磨’，加工工件表面接觸率可達80%以上，顯著提升了產品質量。”不少重點行業客户這樣點贊。

瀋陽機牀已與曲軸、模具等龍頭企業建立長期夥伴關係，提供“設備+服務”綜合解決方案，覆蓋從零部件到整車的製造需求。

張成龍表示，近年來，瀋陽機牀之所以能在新能源領域實現突破，一是堅持“技術為要”，二是堅持“市場為帆”，“我們堅持做高端產品，提供定製化解決方案”。

例如，在與客户合作過程中，瀋陽機牀在產品研發、產線設計階段就深入參與，組織專門團隊開展工藝技術攻關，定製化提供工裝解決方案。同時，提供專屬7×24小時現場服務響應，定期進行設備維護和性能優化，確保設備持續高效運轉。

“‘想客户之所難，急客户之所急’，許多客户被打動，主動提出使用我們研發的新產品，推動產品迭代升級。”張成龍説。

眼下，瀋陽機牀正佈局人形機器人配套領域，研發有針對性的專用高效數控機牀。

從新中國第一台六尺皮帶車牀、新中國第一台普通車牀、登上1960年版2元人民幣的車牀C620—1，到新中國第一台自動機牀、新中國第一台數控車牀……70多年深耕機牀行業，瀋陽機牀緊跟中國製造需求、矢志攻關、接連突破。

日前，瀋陽機牀發佈公告，預計今年上半年淨利潤達3500萬元至4500萬元，同比扭虧為盈。

“振興發展機牀產業責任重大、使命光榮。”通用技術集團黨組書記、董事長於旭波表示，將堅持把發展高端數控機牀作為第一核心主業，努力建設世界一流高端機牀裝備集團，全力以赴推動高端數控機牀產業高質量發展。

■記者手記

產業升級，做好“融”字文章

融合機牀製造與下游應用，融合各方力量攻關共性技術……參照機牀行業經驗，做好“融”字文章，產業升級步伐將更加堅實

在瀋陽機牀採訪，一個變化令人振奮。從國內首條針對鈦合金加工的柔性自動化生產線，到新一代高精度龍門式五面加工中心，這家老企業填補了多項國內空白。

作為製造裝備的機器，機牀行業堪稱“製造之基”，但我國機牀行業長期面臨大而不強的問題，產業規模世界第一，高端產品卻供給不足。

一直以來，為突破高端數控機牀，機牀行業下了很多功夫，但直至近幾年才實現質的突破。究其原因，主要是在“融”字上下足了功夫。

一方面，融合機牀製造與下游應用。

“發展國產機牀，首先必須用起來。”這是不少機牀人的長期呼籲。即便是瀋陽機牀，也遇到過從樣機下線到實際使用需花費五六年尋找用户的困境。

下游用户不敢用、不願用，本土企業無法實現技術迭代和性能提升，面對這一上下游合作悖論，產業鏈協同創新成為破局點。

近年來，不少中央企業牽頭組建各類創新聯合體。作為產業鏈的重要下游客户，中央企業發揮領先客户作用，明確需求特徵、技術要求，開放實際應用場景與使用數據，以需求牽引關鍵核心技術突破。

瀋陽機牀就與不少中央企業組成了攻關“搭子”。這種以領先客户為攻關牽頭人的聯合研發機制，改變了我國機牀行業“重樣機研究、輕應用驗證，樣機通過驗收即意味着項目完成”的局面，成功打通了機牀從“可用”到“好用”的關鍵一步。

另一方面，融合各方力量，攻關共性技術。

機牀行業有兩個特點。一是技術密集型，涉及材料科學、機械設計與製造、電氣控制與自動化等多個專業領域，技術壁壘極高。二是資本密集型，從基礎研究、應用基礎研究、應用技術開發，到工程化驗證或中試、技術成果產業化等各個環節都離不開大量資金支持，且研發投入大、回報週期長。這讓長期處於“小、散、弱”產業格局的機牀行業一提進軍高端數控機牀，往往心有餘而力不足。

在此背景下，中央企業的優勢再次凸顯。作為以高端數控機牀為主責主業的中央企業，通用技術集團一手推進行業專業化整合，目前已完成對瀋陽機牀、大連機牀等七家企業的重組；一手加大資金投入，組建機牀工程研究院，專注共性技術和應用技術研究。

攥指成拳、形成合力，有利於破除“內卷式”競爭，更有利於聯合產業鏈上下游、高校科研機構等力量，形成完整的創新體系。

當前，我國正加快建設製造強國，一系列短板被逐步補齊，但在基礎零部件、基礎材料等領域仍有不足。參照機牀行業經驗，做好“融”字文章，產業升級步伐將更加堅實。