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上海机床曲轴磨与德国造同台竞技

2021-11-17 来源:佛山农业机械网

上海机床曲轴磨与“德国造”同台竞技

4月13日中午,上海机床厂有限公司总经理石光和常务副总经理吴晓健一行匆匆从CCMT2006展馆赶回工厂,在这里他们将迎来上海通用汽车有限公司的客人,对“MK8220/SD双砂轮架数控切点跟踪曲轴磨床”进行最终验收。

轻轻点击按钮,两个砂轮飞速运转,短短150秒,一个汽车发动机的关键零部件——曲轴便顺利下线。

加工圆度2μ,单档加工节拍不超过17秒,整根曲轴加工时间少于3分钟,这些数据表明,由上海机床造曲轴磨床,其磨削精度与效率已达国际顶尖水平。

积跬步致千里

石光告诉中国工业报记者,双砂轮架数控切点跟踪曲轴磨床将发往上汽通用汽车有限公司浦东金桥基地,与“德国造”磨床同台竞技。

中国工业报记者获悉,这是国内首台能够进入汽车主机厂发动机生产线的数控磨床。作为“工业母机”机床的一个细分领域,磨床承担着所有工业零部件加工的最后一个关键工序——磨削,以保证加工的精度和光洁度。

为此,磨床也被誉为工业母机中“皇冠上的明珠”。目前,国内一年市场交易额大约在90亿元。“磨床市场容量虽小,但至关重要,不可或缺。”石光说道。

作为中国机床厂老牌企业,上海机床厂就是靠磨床起家,其高精度在业内知名。目前,除进口外,其占据了国内企业市场份额的30%。“慢工出细活”一直是上海机床厂的优势。

效率和精度的平衡在国内磨床行业一直是一道难题。但上海机床厂在转型中发现,如果不能提高效率,国内磨床永远处于中低端,无法打入高端市场。数据显示,目前国内汽车发动机生产线所有磨床全部进口自德、美和英三国。“以前慢慢做能够做到几个μ(1μ相当于0.001毫米)的精度,但效率不高,社会效益不能凸显。”吴晓健说,既要精度又要效率,还要保证可靠性,这对上海机床厂是一个挑战。

凭借几十年的积累,不甘于中低端市场中沉沦,上海机床厂转而向国际一线磨床对标。2013年,上海机床厂启动“汽车发动机生产线用数控曲轴磨床、凸轮轴磨床”国家科技重大专项,为上汽通用发动机曲轴生产线度身打造的。

MK8220/SD产品就是其重大成果之一。该机床从机械设计、电气设计、流体系统和关键的软件开发全部由上海机床厂自主研发,整机涵盖了数控曲轴磨床整机设计制造技术、在线测量装置与误差补偿技术、高效磨削工艺以及智能化专家库软件开发技术等。

石光告诉中国工业报记者,它的最大亮点是在确保加工圆度2μ的同时,单档加工节拍不超过17秒,整根曲轴加工时间少于3分钟,与国际同类产品先进水平比肩,其磨削精度与效率已达国际顶尖水平。在中国机械工业联合会副秘书长李冬茹看来,该磨床的最大亮点是在一次装夹下两个砂轮架同时磨削所有的曲轴主轴颈和连杆颈,同时机床的高精度、高效率以及良好的动态响应均达到用户对发动机曲轴精密加工的苛刻要求。

2μ误差耗时3个月

可以说,这台磨床是几代“上机人”的梦想,也切实展现了“上机人”的工匠精神。据悉,整机装配花了半年,但后续的精度、可靠性等系统调试就用了1年多时间。

精度是上海机床从来引以为傲的,在现场,上海机床技术中心副主任汪学栋透露了一个小细节:在曲轴打磨时,需要机床的卡盘首先卡住曲轴颈,刚开始卡死的瞬间跳动有3个μ,但就是连头发丝十分之一都不到的误差也不符合要求,因为这个误差将直接影响曲轴打磨精度。为了将震动降低到1μ以内,试验了数十种方案,前后花费三个月。

但对于大规模的汽车制造来说,没有速度就不会有效率。这也是以往中国机床很难进入汽车关键零部件领域的重要原因之一。

石光说,“以前国内精密机床不讲速度,也根本谈不上速度,因此想进入汽车领域基本是天方夜谭。”而上海通用要求是3分钟磨出一根曲轴。实际上,MK8220/SD磨床速度达到150秒,所有标准完全满足美国机床考核要求。

这台机床研发过程中,上海机床厂完全颠覆了国内机床企业对汽车用机床的概念。从曝光的产品验收过程看,其无疑给国内机床行业以极大震撼。首先要连续开机48小时,马上停下检查48个监测点,所有监测点数据都要符合冷却、油温、压力等要求。其次,48个监测点合格后,先磨一根检测,合格后再磨5根,再磨50根,随后马上停机。经过一晚冷却,次日一早在冷车状态下再磨一根,以此检查机床冷热车状态下的稳定性。“这个过程在我们看来简直不可思议,以前的机床从来没有这样做过。”石光说。

同时,为了使整个机床垂直和平衡度保持在5μ以内,上海机床更是耗费4000万元从国外采购了数控龙门铣床,专门加工床身。这对于调整转型中的上海机床厂来说算得上天文数字。

从承担重大课题到为上海通用量身定制磨床,上海机床技术积累的溢出效应也逐渐显现,现在包括大众等其他汽车厂商已经有意签订订单合同。

据悉,上海机床厂的这台磨床售价约700万元,比进口设备低300万元左右,为打破国外垄断迈出坚实的第一步。“相信随着上海机床厂设备投产,国际同类进口设备售价将会大幅下降。”李冬茹说,这对国内利润率越来越低的汽车行业来说无疑是重大利好,同时将大大提升我国对汽车关键零部件的加工能力。

除了订单显性的收获,上海机床厂技术人员也掌握了汽车发动机曲轴磨床的系统设计和核心技术。但在石光内心,一直有一个很大遗憾:从控制系统到钢管、液压件,甚至是橡皮管、密封盖,整个机床60%的零部件靠进口。这也凸显出我国在一些基础工业行业能力的不足。

在石光看来,身处制造业,最忌讳的就是浮躁。“真正的高端机床,靠的就是研发和精益求精的工匠精神,类似MK8220/SD磨床,一年生产能力基本在2台,没有经验,缺乏真正的‘匠人’是完全做不来的。”