當拿着精美輕薄的手機、坐着高速便捷的高鐵和飛機，人們很少把這些習以為常的生活場景與機牀行業聯繫起來。然而事實上，機牀這個“製造機器的‘機器’”，不但與民眾生活息息相關，更是關乎綜合國力的“國之重器”。
儘管中國機牀產業不斷壯大，但是涉及航空航天等重要領域的高端機牀仍受制於人，如何改變行業“大而不強”的局面。，如何造出中國人自己的高端機牀，成為亟需應對的時代命題。
近日，在中國（北京）國際機牀展覽會（CIMT2021）上，上海理工大學與秦川機牀工具集團聯合研發的“高速立式五軸加工中心VMC40U”一經亮相，就吸引了國內外業界的目光。
這是我國第一台運動加速度達到2G的高端數控機牀，實現定位精度4微米，重複定位精度2微米，在精度與高速技術指標方面均達到世界一流水平。背後是由上理工教師和秦川工程師組成的校企團隊，僅耗時兩年就讓國產機牀“大變身”，比肩趕超國際同類機牀技術，這場“突圍之戰”也喚醒了國內傳統行業的製造潛力。
做機牀行業新的“造風者”
目前國內現有的高精度機牀之間的技術差距並不大，只需要通過增加重量等方法就可以實現高精度製造，但是高速機牀卻要求機牀結構重量要輕，這就會導致高速運行過程中發生震動，影響精度。因此，高精度和高速兩種模式難以同時滿足。
而且，只有掌握了製造這樣特殊機牀的技術，才能在精密機械、航空航天、醫療工程、工模具製造、儀器工程等多個領域大有可為。
“比如航空航天領域的機牀只能依賴於進口，兩年前我們想從德國一家公司選購機牀的‘旋轉工作台’，直接被回絕。”負責此次研發項目的團隊負責人、上理工機械工程學院李郝林教授説，“這也一定程度上激發了我們的鬥志，必須自己造出來一台，不再看着別人臉色説話。”碰巧的是，那時的秦川集團也將定位瞄準到為航空行業提供“高精尖機牀”，不求數量，而是要做出世界頂級的機牀。於是上理工團隊與秦川的工程師們一拍即合，開始了研發之路。
在李郝林教授看來，研發的過程也是“水到渠成”的，上理工以設計研發見長，而秦川則精通製造及裝配。最終，他們打造出的“高速立式五軸加工中心VMC40U”成為了我國第一台運動加速度達到2G的高端數控機牀，實現定位精度4微米，重複定位精度2微米，在精度與高速技術指標方面均達到世界一流水平，而這支校企合作的研發團隊也將成為機牀行業新的“造風者”。
成功源於反覆打磨
“機牀的主要結構改動要慎重”這在機牀行業是個“不成文”的規定。從企業角度來説，一套模具動輒幾十萬，交給“沒有實戰經驗”的高校來研究改造，試錯的成本太高。而精於科學研究方法的高校，無處進行實驗以佐證方法論，也只能“紙上談兵”。這成為校企產學研合作的阻力之一。
2015年，瀋陽機牀集團的1000餘台機牀急需解決振動問題，集團董事長關錫友找到了上理工，李郝林教授團隊經過三個月的機牀測試與改造，有效解決了機牀的振動問題。自從這次合作以後，雙方達成了持續合作的共識，並共建了瀋陽機牀-上海理工大學 i5智能機牀聯合實驗室。瀋陽機牀集團直接派出工程師團隊“駐紮”在學校實驗室，而機械工程學院的學生也趁着寒暑假到瀋陽機牀廠“實操”，設計—研發—生產的效率大大提升了。
除了加強與工廠的合作之外，李郝林教授還不忘帶着團隊開展調研學習。“上理工緊挨着上海機牀廠，以前我每個星期都會去廠裏轉個三四趟，經常在工廠的大道上遇到廠領導，他們會調侃我説‘上理職工’又來啦。”李郝林笑着回憶道。此外，只要一有時間和機會，李郝林還會到德國斯圖加特大學等國外領先的研究所學習，“知己知彼才能百戰不殆，我們會跟着國外團隊學習，如果他們遇到某個機牀的問題，看看他們是怎麼解決的，他們在研究關注什麼，這有助於我們開拓思路，與國際水平比肩。”
正是在這樣與企業緊密合作、馬不停蹄調研學習的過程中，李郝林團隊逐步由向企業提供技術服務和技術諮詢轉變為機牀設計方法的驗證，最終經過反覆打磨，形成了經得起行業考驗的“上理方法”，這也是為什麼上理工能夠為“高速立式五軸加工中心VMC40U”項目注入“核心實力”。
從“不太瞭解”到“不可或缺”
“不太瞭解呀？”“這個學校咋樣啊？”這是以往機牀企業在找上理工合作前的“擔憂”，面對起初的質疑，李郝林認為：“這太正常了。我們上理人的一貫作風就是先把東西做出來，再讓別人知道我們。”
而如今，“真正解決問題，還得找上理工。”“合作伙伴裏，你們最高效。”這一句句來自企業的評價足以證明，憑藉着“硬科技”成果，上理人已經在行業內成為了“不可或缺”的科研力量。
為了持續推動科技成果產業化，在中國（北京）國際機牀展覽會現場，上理工與秦川集團還正式簽署了戰略合作協議，以期進一步健全產學研合作機制，開發出系列高端機牀。
李郝林説，接下來，他將目標放在了建立“行業標準”上，以期通過優化現有的機牀設計方法，讓它變成國內機牀行業的統一參照標準，由此驅使國產機牀的質量得到整體提升，為行業發展貢獻更多智慧。
作者：儲舒婷 董真
編輯：吳金嬌
責任編輯：姜澎
圖片來源：上海理工大學供圖
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