國產高端數(shù)控機床目前只有大連科德和北京精雕兩家公司。精雕主要是面向手機和通信產品的專精特新,科德則是直面卡脖子通用高端五軸聯(lián)動數(shù)控機床。
科德數(shù)控地下廠房在2012年底建成并投入使用。車間建在地下14米,地基坐落在堅固的巖石層,并在底部澆筑了1.2米厚的混凝土,周邊馬路上重型卡車經過也不會造成顫動,以確保其生產的五軸數(shù)控機床的高精度。
從地面下降約五層樓的深度后,電梯門打開,迎面是一條數(shù)十米的長廊,在長廊盡頭,是目前全亞洲最大的地藏式工廠。和地面一年四季的溫差不同,這里長年保持在22攝氏度,恒溫恒濕。
一:官媒報道
新華社報道標題:《自力更生、自主創(chuàng)新 ——探訪地藏式工業(yè)母機制造工廠》
節(jié)選:
“我們所站的位置是一座地藏式工廠的房頂。工廠建在下面14米深處,可常年保持恒溫恒濕……”走進位于大連市金普新區(qū)的機床生產企業(yè)科德數(shù)控廠區(qū),總經理陳虎一邊帶領記者來到一塊寬闊的場地,一邊向記者介紹。
這座面積達25萬平方米的地下工廠,建設時挖出的土石方約700萬立方米。之所以如此大費周章,是因為廠房內生產的高檔數(shù)控機床,對零部件加工環(huán)境要求異??量?,濕度、溫度的微小變化,都會影響到機床生產精度,因此必須保持恒溫恒濕狀態(tài)。
CCTV央視《亞洲最大地下生產工廠里的“中國創(chuàng)造”》節(jié)選:
集團董事長 于德海:我們現(xiàn)在腳下的地方,地下14米處,就是我們占地面積25萬平方米的地下工廠,相當于30多個標準足球場大小。其實,之前在2012年就已經建了一個一萬多平方米的地下廠房,但現(xiàn)在這座規(guī)模更大、使用的新技術更多。
于德海口中的企業(yè)新建地藏式生產工廠,便在這片草坪之下。這座亞洲最大恒溫恒濕的高精度生產車間,正用于生產企業(yè)自主研發(fā)的高端數(shù)控機床。于德海介紹,高端機床生產過程必須要恒溫環(huán)境,通常1米長的金屬由于熱脹冷縮,其自身溫度每變化1攝氏度,長度就會隨著變化12微米,高端機床要求定位精度控制在3到5微米左右,因此溫度不穩(wěn)定便會造成零件變形從而難以匹配設備。一臺機床有上萬個零件,制造環(huán)境的溫度要求至關重要。而將工廠設在地下,是通過高效的新型節(jié)能調控方式來實現(xiàn)恒溫恒濕,完成機床產品的精密制造。
集團董事長 于德海:地下常年的溫度14攝氏度,我們用了空氣源熱、太陽能等設備,整個系統(tǒng),就完全由大數(shù)據(jù)實現(xiàn)智能化管理。整個工廠常年溫度能保持在24.5攝氏度,每天的波動小于0.1攝氏度,濕度則在55%到60%之間。重要的是,相同規(guī)模的地面廠房,每年要花費數(shù)千萬元的空調費,地下每年在控制溫度方面只需要不到百萬。”
二.山崎馬扎克(MAZAK)
山崎馬扎克,把高精密激光加工機工廠建在地下
2008年日本最大的機床廠商山崎馬扎克4月3日公開了其新建的地下機床工廠. 該工廠位于地下17m深,用于組裝為飛機及汽車制造部件的激光加工機.與建在地面上相比,地基更加穩(wěn)定,因此振動較小,可提高組裝精度,而且也不易混入塵埃。
山崎馬扎克OPTONICS是山崎馬扎克(MAZAK)負責生產激光加工機的生產子公司,位于日本岐阜縣美濃加茂市,擁有一座位于地下17米(包括地基)的總地板面積約10000㎡的組裝工廠。
山崎馬扎克OPTONICS認為,地下工廠有三個優(yōu)點:
第一,低振動且恒溫,能提高激光加工機的組裝精度;
第二,在地下工廠組裝能夠縮短投產準備期;
第三,粉塵很少
三.日本岡本工作機械制作所(okamoto)
岡本工作機械制作所(okamoto)是世界上最大的一家綜合磨床生產商和世界上唯一一家可以提供磨削整體解決方案的磨床制造商。
1982年,okamoto在日本建立安中工廠。這座工廠為半地下完全無窗廠房,廠內進行嚴格的溫控管理。屋頂和墻壁采用雙層構造,在中間加入隔熱材料,并且工廠內墻設置高達5米的混凝土,墻外堆積4.15米高泥土,充分保證工廠整體的恒溫控制。工廠設定溫度為夏天26℃,冬天20℃,全天變化為±1℃,充分保證了機床的生產精度。
2007年,okamoto研制出世界上最大的超精密雙柱磨床UDG10035NC ,它搭載了okamoto看家本領之一的可變靜壓導軌系統(tǒng),開發(fā)它的主要目的是力求更精確 更效率的拋光大尺寸半導體元件(液晶面板 光掩膜 光罩等)。
四.三豐生產1nm光柵尺和最高精密精密測量機
三豐光柵尺(最高分辨率0.001um)
目前世界最高精度三坐標,三豐LEGEX 9106,使用自己的光柵尺。
超高精度:長度測量誤差(MPP-310Q):E0,MPE=0.23+0.7L/1000(μm)
三豐有自己的地下工廠,保證“工業(yè)母機之眼”超高分辨率光柵尺生產以及超高精度精密測量機生產。
四.雜談
從三豐案例,可以看出對于研發(fā)超高精密測量機,研發(fā)超高分辨率光柵尺,需要保持常年保持恒溫恒濕,少粉塵,目前只有地下基地可以保證。要研發(fā)高精度的測量機,必須有嚴格的裝配環(huán)境特別是檢測環(huán)境。
老老實實的生產車間的溫度穩(wěn)定下來比較靠譜。說到溫度補償,車再好,車子的減震再好,各種高科技自動修正再好,路不好的話,終究跑不快。要想跑快,最簡單,還得上平坦的高速公路。
大連科德數(shù)控的五軸數(shù)控機床,數(shù)控系統(tǒng)、伺服驅動器、電機、主軸、轉臺、刀庫,傳感器等,全都是自己研發(fā)生產。科德機床數(shù)控系統(tǒng)是自己的,所有子系統(tǒng)配都是自己的搭配到自己的五軸機床上,自產自用。
大連科德創(chuàng)始人于德海最早搞的公司是大連光洋,本來只想專注做數(shù)控系統(tǒng)CNC,結果發(fā)現(xiàn)根本行不通,國內沒有機床廠讓你配套,沒有試錯迭代機會,于是又搞了科德,干脆機床和關鍵功能部件都做,才做成功了。已經成為國內稀缺的五軸數(shù)控機床+高檔數(shù)控系統(tǒng)+關鍵功能部件完整產業(yè)制造商,市場占有率逐漸上升。很佩服于德海先生這種勁頭,1998年就創(chuàng)辦了大連光洋,到2008年又創(chuàng)辦科德數(shù)控,這十年估計是壓力巨大的,沒有形成賺錢的商業(yè)模式,但有一個不服輸?shù)木瘛S譂撔拇蚰チ?年,到2015年將高端五軸聯(lián)動數(shù)控機床及其高檔數(shù)控系統(tǒng)、關鍵功能部件等數(shù)控主營業(yè)務全部整合入科德數(shù)控,開始走上發(fā)展快車道。這之前,主要是承擔重大專項,能心無旁騖做這種市場回報很慢的產品研發(fā),確實很不容易。
有一個技術專家值得關注,就是本碩博都是清華機械的陳虎博士,人家校友們或出國或到鵝廠菊廠掙快錢,或當公務員,他可好,一頭扎到當時還不知名的數(shù)控公司,按現(xiàn)在說法是一手好牌要打的稀爛了,可人家一干就是15年,把所學充分發(fā)揮出來。說實在的,在鵝廠菊廠甚是深圳中學,清北博士并不少見,但在裝備制造企業(yè),還是非常少的,但一個超強的技術專家又至關重要,搞高端數(shù)控,需要這種級別的大腦。
國內機床精度,這一塊,這幾年發(fā)展很快,光刻機一旦成熟,機床也會順勢同步升級。國家集中發(fā)力的優(yōu)勢,是做好這一步,再面對下一步。歐美精英特權的優(yōu)勢,只要你能沖,就一直可以往前沖,直到你無法再沖為止。中國體制,重全部,重局部。歐美體制,重局部,兼顧全部。問題就是能兼顧到就兼顧,兼顧不到就算了。日本的方式,實際上兼顧了兩個方式。先突破一點,然后逐步強化力量,直到完整突破。
(來源山澗果子)