毫厘之間顯匠心

我國工業(yè)制造精度顯著提高

毫厘之間顯匠心

我國自主研發(fā)的協(xié)作機器人，精度達到0.02毫米，具備碰撞檢測和拖動示教等功能，主要應用于高精度制造領域。

遼寧省大連市，一家企業(yè)鋼絲車間的拔絲工在直進式拉絲機前檢查拉拔鋼絲尺寸精度。

中國寶武太鋼不銹鋼精密帶鋼有限公司生產的“手撕鋼”。通過技術攻關，這種鋼材逐漸變薄，從最初的0.1毫米發(fā)展到如今的0.015毫米。

浙江省金華市一家企業(yè)的技術人員正按客戶需求，量身定制數(shù)控機床產品。圖片來源：視覺中國

工業(yè)制造是強國之基，決定著一個國家的綜合實力和國際競爭力。而制造的精度，則彰顯著一個國家制造業(yè)的工藝水平。近年來，我國制造業(yè)高速發(fā)展，制造精度顯著提高。從全程精度可達1微米的數(shù)控機床到直徑只有一根頭發(fā)絲的幾百分之一的精密零件，中國制造在上天入地打造眾多大國重器的同時，也勤練“繡花功夫”，通過精工細作、精益求精彰顯大國匠心。

在“微米級”的世界里不斷突破

國產數(shù)控機床向高端邁進

“只要功夫深，鐵杵磨成針”，這是我國家喻戶曉的寓言故事。在山東蒂德精密機床有限公司的車間里，將“鐵杵”磨成“針”的不是笨功夫，而是先進的技術裝備。

一根直徑為30毫米的金屬棒材，在一臺高精密數(shù)控機床連續(xù)21小時的銑削操作下，最終產生了127根直徑0.05毫米的針形試件。這些比頭發(fā)絲還細的針被密密麻麻地豎立在一個直徑約3厘米的圓形器件上，需要用放大鏡才能完全看清。而生產這些“細針”的數(shù)控機床正是由蒂德精機所研制。

機床也被稱為“工業(yè)之母”，特別是高精密的數(shù)控機床，它可以按照圖紙要求的形狀和尺寸，自動將各種精密零件加工出來，是一個國家裝備制造的基礎。從普通的金屬塊到形態(tài)大小各異的精密零部件，機床的精度越高，零部件的加工精度也越高，高精密數(shù)控機床的加工精度可以達到微米級。我國是全球最大的機床市場，但高端機床領域卻在很長一段時間內被國外企業(yè)所占據。近年來，我國機床行業(yè)逐步從低端向高端邁進，伴隨著不斷的技術攻關和科技創(chuàng)新，國產高精密數(shù)控機床也開始“嶄露頭角”。

蒂德精機的相關負責人表示，蒂德精機把在機床領域創(chuàng)造世界一流當做自己的使命，在發(fā)展過程中，全面采用新材料、新工藝、新技術，創(chuàng)新精密機床生產制造模式，建設了國內外5大研發(fā)中心，如今所生產的機床的關鍵技術指標已達到國際先進水平。

叩開高端機床的大門，需要的是持續(xù)不斷的創(chuàng)新研發(fā)所帶來的精益求精。江西佳時特數(shù)控股份有限公司是一家做機床維修起家的傳統(tǒng)制造企業(yè)，但市場形勢讓他們最終決定自主研發(fā)高端數(shù)控機床。為了提升機床的精度，佳時特連續(xù)數(shù)年將營收的15%以上投入到技術創(chuàng)新中。從10微米到1微米，這個跨越用了十幾年的時間——2007年，佳時特研發(fā)的首臺機床，精度為10微米；2013年，機床精度提升到8微米；2017年，推出首臺高速高精數(shù)控機床，精度為2微米；如今，由佳時特高精密加工中心研發(fā)的高速高精數(shù)控機床全程精度達到了1微米。

從最初的維修加工，到如今成為高精度數(shù)控機床的研發(fā)者，佳時特還在不斷提升自己的數(shù)字化、智能化水平。2022年，佳時特打造了“5G+智慧車間”。在現(xiàn)代化的車間內，自動搬運車、機械臂等自動化設備快速運轉，這些新興技術將為高精度數(shù)控機床的生產提供更多便利，也將助力國產數(shù)控機床在“微米級”的世界里邁向更高的臺階。

以精益求精的態(tài)度挑戰(zhàn)平均水平

爭當高精密零部件賽道的“尖子生”

不管是多么龐大的工程，在建造過程中都離不開小工具、小部件。這些小工具、小部件看似不起眼，但其性能和精密度，卻影響著一項大工程的質量水準。

在有著“百工之鄉(xiāng)·五金之都”之稱的浙江省永康市，有一家生產電動工具的國家級專精特新“小巨人”企業(yè)——浙江閩立電動工具有限公司。在企業(yè)的生產車間，技術工人調整好加工中心等設備參數(shù)，隨即機器開始進行精準銑削、拼接，最終所生產出的每一只手持式電刨機底板平面度都被控制在0.35毫米左右。

“目前市場上的電刨機底板平面度基本上控制在0.75毫米左右，而我們壓縮了0.40毫米的偏差，就能讓電刨機底板更加平整光滑，產品性能和使用效果明顯提升。”閩立電動總工程師徐峰介紹，用該公司生產的手持式電刨機刨削多塊木板，即便每一塊木板拼接到一起，表面也十分平整，拼接痕跡更細、偏差更小。這意味著用這種電刨機生產的產品，產品精細度會更高。

從0.75毫米到0.40毫米，別看只有區(qū)區(qū)零點幾毫米的改變，卻讓徐峰和同事們忙活了一年的時間。從2022年下半年開始，徐峰帶領團隊對電刨機底板平面度進行全方位優(yōu)化，反復調整改進技術方案，最終采取多部件銑削技術，量身定制了一套專用銑床，將電刨機和底板殼進行全面銑削，實現(xiàn)技術“通關”。

“讓精度再高一點、更高一點”這樣的場景已經不止一次在閩立電動出現(xiàn)。此前，考慮到傳統(tǒng)修邊機精度低、振動強、軸承噪音大，尤其是修邊機夾頭跳動精度在直徑0.55毫米左右，閩立電動不厭其煩進行“二次加工”，將修邊機夾頭跳動精度控制在直徑0.2毫米以內，得到了客戶青睞。如今，閩立電動成為多項電動工具國家標準參編企業(yè)。徐峰表示：“要想深耕行業(yè)市場，就只有走出‘舒適圈’，以精益求精的態(tài)度挑戰(zhàn)平均水平，不斷優(yōu)化提升自身產品技術含金量，才能在大市場里找準細分賽道，成為‘尖子生’?！?/span>

一項大國重器，人們在驚嘆它的高科技含量時，很難看到大國重器背后，無數(shù)個零部件生產者對精細化和高標準的追求。煙臺天浩機械有限公司是一家生產風電軸承的企業(yè)，其制造的高精密度軸承，精度可達0.001毫米，相當于頭發(fā)絲的1/100。據天浩機械相關負責人介紹，軸承的精密度關系著軸承的用風效率，也關系著風電站的效率。正是靠著高精度等特點，天浩機械的軸承產品目前處于國內同行業(yè)領軍水平，在替代國外“卡脖子”產品上極具競爭力，為企業(yè)帶來巨大的經濟效益。

近年來，我國在零部件、五金工具等細分市場涌現(xiàn)出眾多把小物件做精做好的“專精特新”中小企業(yè)，其中不少成功突破了“卡脖子”技術，這里的“精”即為“精細化”。正是這些國產高精密零部件和工具的制造，為先進制造業(yè)的發(fā)展奠定了基礎。

即便是微小的瑕疵和問題也能洞察

精密測量設備為制造精度把關

一輛汽車，由數(shù)萬個精密零部件組成。零件雖小，但對汽車的運行卻至關重要，特別是汽車發(fā)動機等關鍵設備，對零部件的精密度有很高的要求。但這些精密零部件的差別十分細小，靠肉眼根本無法分辨，想要對一臺精密設備內的零部件進行測量和測試，必須有十分精密的測量和測試設備。

作為精密設備精度的“裁判員”和“檢測員”，精密測量設備本身必須更加精益求精。一臺精密測量設備的測量有多細微？在南京泰普森自動化設備有限公司，答案是0.1微米級，約為一根頭發(fā)絲的1/400。這樣的精度，曾經只有國外的部分企業(yè)能夠達到。而泰普森自動化通過自主創(chuàng)新，成功打破了國外的壟斷，實現(xiàn)了精密測量和測試領域的國產化替代。

在泰普森自動化位于南京經濟技術開發(fā)區(qū)恒飛路的廠房內，自動化的流水線上，一臺臺精密測量及測試設備有序生產，等待被發(fā)往客戶手中。去年一年，泰普森自動化的訂單額超過了3.5億元，其生產的汽車高精密測量設備的市場占有率已達到25%左右，目前，國內汽車及零部件生產廠家約70%的生產線都使用了泰普森自動化的測量產品。

對于汽車而言，零部件精度的一點點偏差都可能對汽車運行的穩(wěn)定性及安全性帶來大問題，因此，國內外的汽車生產企業(yè)都能夠選擇中國制造的精密測量設備、精密測試設備，是對設備精密度和耐用性的極大認可。泰普森自動化的有關負責人熊傳輝表示，起初，和國外的同類產品比，公司生產的設備主要以低價取勝。但如今，泰普森自動化的產品價格已經和國外的產品差不多了，其中一個原因就是泰普森自動化生產的測量設備在精密度、耐用性上已經逐步和國外同行的頂尖產品旗鼓相當。

在汽車檢測裝備領域，泰普森自動化已經開發(fā)出用于盤類、軸類和箱體類零件的精密測量以及適用于箱體類零件的密封測試、轉向系統(tǒng)性能測試等一系列的精密測量和測試設備。這些設備都有一雙“火眼金睛”，可以洞察極其微小的問題。據熊傳輝介紹，他們所生產的制動盤綜合檢測設備，只需一次“掃描”就能了解制動盤加工過程中尺寸是否合格，是否有裂紋、缺陷。

如今，國內像泰普森自動化這樣在精密測量設備領域取得突破的企業(yè)正在不斷涌現(xiàn)。在國儀量子技術（合肥）股份有限公司，半人高的掃描NV探針顯微鏡能夠實現(xiàn)超高靈敏度、空間分辨率達10納米的微觀磁測量，這種測量設備可用于鋰電池漏流檢測以及定位芯片失效點位點。而制造這樣一臺測量設備，涉及的零部件裝配加工已經到達微納級別，比如設備傳感器的尖端直徑僅為200納米。為了實現(xiàn)設備的批量制造，整個研發(fā)制造團隊通過無數(shù)次的試驗改進，對各道工序進行逐個攻克。國儀量子的有關負責人介紹，2023年，企業(yè)研發(fā)投入的占比已將近30%，研發(fā)人員占比近70%?！捌髽I(yè)的發(fā)展動力就是創(chuàng)新?！保ㄓ浾?王雅婧）