近日，科技日報頭版報道《從10微米到0.4微米的跨越一家民企的高端數(shù)控機床制造之路》報道了我區(qū)佳時特數(shù)控不斷突破創(chuàng)新桎梏從而變革引領高端機床制造產(chǎn)業(yè)。
原文如下：
“你們的機床在全國兩會期間‘出圈’了。”一位慕名而來的客戶說。4月26日，在北京舉行的第十九屆中國國際機床展覽會上，江西佳時特數(shù)控股份有限公司（以下簡稱“佳時特”）的展位吸引了不少人駐足。
今年全國兩會江西代表團開放團組活動上，民營企業(yè)佳時特研發(fā)突圍的故事，成為江西省科技廳廳長宋德雄答記者問的開篇，引出了這個中部省份的創(chuàng)新歷程。
“為了不受制于人，不看別人臉色，我們要做屬于國人自己的高端數(shù)控機床。”佳時特副總經(jīng)理李莉告訴科技日報記者，他們從零起步開啟高端數(shù)控機床研發(fā)制造之旅，直到跨越“微米鴻溝”，研制出重復定位精度達0.4微米的產(chǎn)品。
這條路，佳時特走了整整20年。圖片來源于網(wǎng)絡
變修機床為造機床
機床，被稱為“制造機器的機器”，是新型工業(yè)化的核心競爭力。我國機床產(chǎn)業(yè)起步晚，高精密數(shù)控機床主要依賴進口。
2003年，劉華憑借一手維修進口機床的絕活兒，成為中航工業(yè)江西洪都航空工業(yè)集團有限責任公司最年輕的技術專家。那時，國產(chǎn)機床以中低端產(chǎn)品為主，高精密數(shù)控機床幾乎是國外品牌的天下。進口機床不僅價格貴、維修難，用起來也受約束。劉華回憶道：“要是使用地址跟下單的不一樣，人家就遠程鎖機。”
“關鍵裝備，必須自己造！”2004年，劉華創(chuàng)業(yè)成立佳時特，立志打造自主高精密數(shù)控機床。
李莉說，企業(yè)初創(chuàng)期，他們一邊靠維修機床和加工精密零件兩類業(yè)務穩(wěn)步推進，一邊在國內(nèi)外考察，籌備后續(xù)發(fā)展。為盡早攻克“卡脖子”技術，3年時間里，企業(yè)把大半營收都投入到技術研發(fā)中。
那段時間，車間常徹夜通明。劉華和團隊成員反復調(diào)試主軸、精心研磨工具、仔細銑削零件，還不斷調(diào)整工藝、開展大量實驗優(yōu)化機床結構設計……
2007年，佳時特變身成功，業(yè)務從單純的修機床轉(zhuǎn)型為造機床——自研出首臺精度達10微米機床。這一成果，讓佳時特堅定了在機床制造領域深耕的決心。
又經(jīng)過6年努力，2013年，佳時特研發(fā)出首條自動化生產(chǎn)線，將機床精度提升至8微米。
繞開傳動技術“攔路虎”
精度達到了8微米，問題也隨之而來。傳統(tǒng)的絲桿傳動技術，成為升級路上的“攔路虎”。
國外機床主要采用絲桿傳動的技術路線，有著數(shù)十年的技術積累，在高精密絲桿、高精密軸承等方面優(yōu)勢巨大。
此外，以美國為首的多個國家簽署了限制出口物資的《瓦森納協(xié)定》，其中一條就是重復定位精度達到1微米的機床，被嚴格限制向中國大陸出口。
“沿著國外技術路線搞研發(fā)，等于走進死胡同。”佳時特首席研發(fā)工程師張軍說。
在劉華一籌莫展之際，華中科技大學機械工程專家給出了一個突破口：用直線電機替代傳統(tǒng)的絲桿螺母。基于類似“磁懸浮”的理論，原本的機械傳動結構大大簡化，機床的動態(tài)性和精準性隨之提高。
2015年11月，佳時特建立院士工作站，組建了一支40多人的研發(fā)團隊，開展直線電機在數(shù)控機床中的應用研究。經(jīng)過8個月的重復實驗，他們發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)機床的機身易受溫度影響，造成形變。這樣一來，焦點問題就變成如何對機身材料進行優(yōu)化。
什么材料能做到影響最小？經(jīng)驗豐富的專家靈機一動，“為什么不試試把鑄件機身換成大理石？”因為在測量儀器及其他領域中，大理石憑借物理特性和穩(wěn)定性，成為制造和檢測環(huán)境中的“常客”。
不但換上了大理石材料，團隊還采用了溫度補償?shù)燃夹g。果然，溫度對精度穩(wěn)定性的影響被控制住了。
除此之外，團隊還創(chuàng)新性地將車、銑、磨3種工藝集成于一臺機器上。這樣不僅提升了效率，還避免了零件在不同機床間取、運、裝造成的精度誤差。
2017年1月，采用直線電機直驅(qū)技術的高速高精數(shù)控機床研發(fā)成功。該機床全程定位精度達到2微米，重復定位精度更是高達1微米。
自此，一次機械結構的大膽變革，穿越了絲桿傳動技術的“高墻”。
突破1微米級精度極限
從10微米到2微米，改變的是機械結構；從2微米到1微米，則是挑戰(zhàn)行業(yè)的“精度天塹”。
這一跨越不僅要求機床制造技術的全面革新，還需在多個環(huán)節(jié)實現(xiàn)質(zhì)的提升，包括技術研發(fā)、生產(chǎn)制造及質(zhì)量控制等。
“這次面對的，是一道無形之墻。”張軍心里清楚，這絕非一家企業(yè)單槍匹馬能完成的任務。
為此，佳時特雙管齊下。對內(nèi)，構建集院士工作站、博士后創(chuàng)新實踐基地和省級專家工作站于一體的科研體系；對外，與華中科技大學、南昌大學等多所高校建立人才戰(zhàn)略合作，并與華中數(shù)控達成全面戰(zhàn)略合作。
隨著5G+、MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)）、自動化產(chǎn)線的加入，機床向著1微米、0.6微米的精度前行。
“在微米這種肉眼‘看不到’的尺度，幾攝氏度變化引發(fā)的熱脹冷縮，就能造成嚴重影響。”江西財經(jīng)大學工商管理學院院長、專精特新企業(yè)研究中心主任胡海波說。
終于在2024年3月，憑借一個核心零部件的替代，佳時特攻克了機床熱脹冷縮帶來的微米位移難題，打造出定位精度0.6微米、重復定位精度0.4微米的高速高精數(shù)控機床，登上了數(shù)控金屬切削機床這一細分領域的制高點。
該機床憑借“超高精度”顛覆性技術，通過材料科學與機床工程領域的深度融合，填補了國產(chǎn)機床的性能空白，獲得了廣泛認可。
“我們用佳時特機床替代瑞士進口的數(shù)控坐標磨床，不僅成本降低了，加工精度毫不遜色，維修也方便，可靠性還好。”天津兆川泵業(yè)有限責任公司董事長王兆和說。
“佳時特將機床精度做得這么高，其加工零件的精度也達到了極高的標準，可以滿足汽車、半導體、航空航天等關鍵領域的需求。”華中科技大學教授、華中數(shù)控董事長陳吉紅評價。
“在此次中國國際機床展覽會上，我們還與華中數(shù)控攜手發(fā)布了最新研制的智能立式五軸加工中心。它搭載了全球首個集成人工智能芯片與大模型的智能數(shù)控系統(tǒng)。”劉華說，這一成果意味著，我國在該領域從“跟跑”到“領跑”的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)折點正式到來。