一、改革開放對機(jī)床制造業(yè)的拉動
1、需求的發(fā)展
中國的改革開放，極大地促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，特別是中國市場經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。改革開放40年，中國的經(jīng)濟(jì)發(fā)生了前所未有的變化，在原有工業(yè)體系比較健全的良好基礎(chǔ)上，全面實(shí)現(xiàn)了極大的提升。我國裝備制造業(yè)作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)，從跟從到并跑，再到一些領(lǐng)域的領(lǐng)先；機(jī)床作為裝備制造的基礎(chǔ)裝備——工業(yè)母機(jī)，隨之得以高速發(fā)展。40年來，中國機(jī)床工具行業(yè)不僅健全了體系，也補(bǔ)足了之前的欠缺。
我國軍工（航天、船舶、兵器等）、核電、海洋工程、礦山、船舶、化工等行業(yè)的發(fā)展，需要大型、多功能和高精度的重型機(jī)床，促進(jìn)了我國重型機(jī)床的發(fā)展。
2、“走出去”的影響
改革開放前，由于歷史性特殊原因，我國機(jī)床行業(yè)相比歐美、日本等工業(yè)發(fā)達(dá)國家，已經(jīng)落后了很多。當(dāng)時基本上還處于普通機(jī)床為主的狀態(tài)，數(shù)控機(jī)床、多功能、多軸機(jī)床方面更是落后多年。同樣，重型機(jī)床作為行業(yè)標(biāo)志性的產(chǎn)品，也落后了10年以上。
改革開放，從初期的引進(jìn)國外先進(jìn)產(chǎn)品、技術(shù)，到與先進(jìn)的制造商合作，再到進(jìn)入二十一世紀(jì)以來國家實(shí)施“走出去”戰(zhàn)略，加上國內(nèi)機(jī)床行業(yè)自強(qiáng)不息，取得長足進(jìn)步，如今已有能力、有實(shí)力走出去，參與國際市場的競爭。特別是與國外一些先進(jìn)機(jī)床企業(yè)的合資合作，再進(jìn)一步并購國外的先進(jìn)機(jī)床廠家，使得我們行業(yè)有機(jī)會引進(jìn)最先進(jìn)的機(jī)床產(chǎn)品設(shè)計、制造技術(shù)以及先進(jìn)的機(jī)床設(shè)計理念。
3、國家04專項的促進(jìn)作用
機(jī)床行業(yè)是一個需要大量投入，并需要多年積累的領(lǐng)域。由于基礎(chǔ)差、底子薄，在持續(xù)多年落后的情況下，僅有上述條件，還不足以使我們的機(jī)床在設(shè)計、制造及應(yīng)用方面追上國外的先進(jìn)產(chǎn)品。我們的行業(yè)老領(lǐng)導(dǎo)和政府相關(guān)部門認(rèn)識到，機(jī)床行業(yè)是國家裝備制造業(yè)極其重要的行業(yè)，及時開展了“04專項”的支持，開展共性機(jī)床技術(shù)研究，研發(fā)重點(diǎn)用戶需求的產(chǎn)品，建立產(chǎn)學(xué)研用聯(lián)盟，發(fā)揮企業(yè)自身優(yōu)勢，開展了卓有成效的專項研發(fā)，開發(fā)了一些標(biāo)志性的產(chǎn)品、技術(shù)，基本滿足了國防工業(yè)、重點(diǎn)項目和關(guān)鍵領(lǐng)域?qū)C(jī)床產(chǎn)品、技術(shù)的需求。
4、企業(yè)的活力
改革開放40年，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，企業(yè)的經(jīng)濟(jì)實(shí)力不斷增強(qiáng)，有一定實(shí)力進(jìn)行產(chǎn)品、技術(shù)開發(fā)和技改投入，培養(yǎng)了研發(fā)、生產(chǎn)隊伍。
由于篇幅有限，本文僅以北京北一機(jī)床股份有限公司（以下簡稱北一機(jī)床或北一）重型龍門產(chǎn)品的發(fā)展為例，見證機(jī)床行業(yè)在改革開放40年來的發(fā)展。
二、北一重型龍門銑床的發(fā)展
1、發(fā)展歷史
北一機(jī)床的機(jī)床產(chǎn)品技術(shù)是在20世紀(jì)50年代引進(jìn)前蘇聯(lián)的技術(shù)，從萬能銑床開始；60年代、70年代引進(jìn)普通龍門銑床。這是在改革開放前中國機(jī)床行業(yè)的典型發(fā)展模式，并由此建立了比較健全的機(jī)床行業(yè)體系。但這樣的發(fā)展模式也限制了行業(yè)的進(jìn)步，再加上相對封閉的發(fā)展?fàn)顟B(tài)，使得機(jī)床行業(yè)很難實(shí)現(xiàn)飛躍性的發(fā)展。
2、改革開放以來的發(fā)展
從80年代開始，北一機(jī)床有了與國外合作的歷史機(jī)遇，開始了與日本、歐美國家先進(jìn)企業(yè)的合作。其中，從與德國科堡公司的合作，北一機(jī)床開啟了重型數(shù)控龍門銑床的制造時代。通過合作，北一基本掌握了重型數(shù)控龍門機(jī)床的制造技術(shù)，建立了自主開發(fā)、制造的能力。但對于全面滿足國防、重點(diǎn)領(lǐng)域的需求還有差距。
進(jìn)入21世紀(jì)，隨著改革開放的持續(xù)深入，機(jī)床行業(yè)的發(fā)展也在從量的發(fā)展轉(zhuǎn)到質(zhì)的提升。北一機(jī)床借著改革開放的大好形勢，在2005年并購了德國科堡公司，數(shù)控重型龍門的發(fā)展也發(fā)生了巨大變化，從重型龍門向超重型龍門發(fā)展，同時向多功能、復(fù)合、多軸機(jī)床發(fā)展，其標(biāo)志性的產(chǎn)品是2010年交付哈爾濱汽輪機(jī)有限公司的XKA28105X300機(jī)床，是當(dāng)時世界上綜合指標(biāo)規(guī)格最大的數(shù)控龍門銑床，由此實(shí)現(xiàn)了從標(biāo)準(zhǔn)龍門銑床向超大、多功能、復(fù)合及多軸機(jī)床的跨越。
3、數(shù)控龍門機(jī)床標(biāo)志性產(chǎn)品介紹
這臺XKA28105×300數(shù)控重型橋式龍門五軸車銑復(fù)合機(jī)床，龍門最大通過寬度10.5m，最大加工高度達(dá)7.5m，主軸功率105kW，主軸最大扭矩9500Nm，配有大功率、大扭矩A/C軸機(jī)械式傳動擺角銑頭，可五坐標(biāo)聯(lián)動加工，配有直徑9.5m的車銑雙速數(shù)控轉(zhuǎn)臺，承重300t。該機(jī)床是目前世界上跨度最大的數(shù)控重型橋式動梁五坐標(biāo)車銑復(fù)合機(jī)床，主要性能指標(biāo)達(dá)到國際先進(jìn)、國內(nèi)領(lǐng)先水平。
以下指標(biāo)實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展：
（1）龍門跨度：從5m向10.5m的發(fā)展，標(biāo)志著我們具備了超重型龍門銑床的制造能力；對于大型核電零件的加工實(shí)現(xiàn)了自主裝備加工的突破；
（2）滑枕行程：由2m擴(kuò)展到了4m，使得自主龍門的加工范圍得到了突破，如大沖程船用柴油發(fā)動機(jī)滑道的加工、大型礦山設(shè)備零件的加工等；
（3）在龍門銑床上增加了雙速車銑轉(zhuǎn)臺，具備了車銑復(fù)合的功能；可以實(shí)現(xiàn)大型復(fù)雜零件一次裝夾全面加工，提高零件的加工精度和效率；
（4）配置了大扭矩的機(jī)械擺角銑頭，實(shí)現(xiàn)了超重型龍門銑床的五軸加工能力；可以實(shí)現(xiàn)大型復(fù)雜零件的加工，如多葉船用螺旋槳的加工等。
此項目得到了04專項的支持，在有限時間內(nèi)獲得了自主創(chuàng)新的成果。此臺超重型機(jī)床的成功研發(fā)，使北一得以實(shí)現(xiàn)超重型龍門復(fù)合銑床產(chǎn)品的全系列化，包括提供給首都航天機(jī)械公司的XKA2780X80、提供給中信重工的XKAU2890X300、提供給江蘇新能源的XKA2890X150車銑復(fù)合龍門銑床。并且衍生出了以車為主的龍門跨度達(dá)到13.5m的車銑復(fù)合加工中心，用于核電關(guān)鍵零件加工。
三、數(shù)控龍門銑床研發(fā)理論的發(fā)展
對于數(shù)控龍門銑床的制造，我們過去僅僅停留在制造環(huán)節(jié)，在理論方面缺乏研究，沒有自己的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范。在此臺機(jī)床的研制過程中，與用戶、北京工業(yè)大學(xué)共同進(jìn)行了超重型機(jī)床關(guān)鍵技術(shù)的理論和試驗研究，取得以下成果：
1、產(chǎn)品設(shè)計創(chuàng)新
支持模塊化的超重型數(shù)控龍門移動式車銑復(fù)合機(jī)床數(shù)字化設(shè)計方法與規(guī)范。建立了基于數(shù)字驅(qū)動的機(jī)床數(shù)字化模型和完整的數(shù)字化設(shè)計方法與規(guī)范，解決了定梁/動梁、龍門移動/不移動主結(jié)構(gòu)與不同的轉(zhuǎn)臺、滑枕等功能部件之間的優(yōu)化配置問題，能夠針對用戶個性化需求進(jìn)行定制化生產(chǎn)，對市場變化的快速響應(yīng)能力提升30%。
2、制造與工藝創(chuàng)新
（1）超長橫梁分段設(shè)計方法與高效制造工藝。首次實(shí)現(xiàn)了超長橫梁的分段設(shè)計與制造，提出了超長橫梁預(yù)起拱曲線優(yōu)化設(shè)計與檢測方法，通過橫梁結(jié)合面位置、連接螺栓數(shù)量及預(yù)緊力的分析與優(yōu)化，解決了分段式超長橫梁因結(jié)合面而帶來的加工精度下降難題。
（2）高速、重載靜壓支承系統(tǒng)設(shè)計與制造技術(shù)。在回轉(zhuǎn)類（靜壓轉(zhuǎn)臺）、直線類（靜壓滑座、靜壓溜板以及全包靜壓滑枕等）靜壓支承功能部件仿真分析與精密制造方面形成成套專有技術(shù)，解決了超重型機(jī)床靜壓支承承載性能提升的瓶頸問題。
（3）大型結(jié)合面特征參數(shù)辨識與建模方法。首次實(shí)現(xiàn)了面向表面接觸壓強(qiáng)的大型結(jié)合面動靜特性預(yù)測，突破了耦合結(jié)合面特征的整機(jī)建模與分析技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了超重型數(shù)控龍門移動式車銑復(fù)合機(jī)床的裝配與動力學(xué)特性預(yù)測可控，整機(jī)建模效率提高了1倍以上。
（4）超重型龍門機(jī)床加工過程中啟停沖擊動力學(xué)理論建模與測試方法。建立了床身到刀尖點(diǎn)的力與變形協(xié)調(diào)與傳遞方程，解析了啟停沖擊載荷下結(jié)構(gòu)件變形、結(jié)合面、靜壓支承系統(tǒng)等多因素對重型龍門移動機(jī)床耦合作用機(jī)理。
四、產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)、社會效益
北一機(jī)床在超重型數(shù)控龍門機(jī)床和重型車銑復(fù)合機(jī)床領(lǐng)域，已實(shí)現(xiàn)銷售15臺，銷售收入51069萬元。項目帶動了企業(yè)產(chǎn)品、技術(shù)的衍生與擴(kuò)展，一方面帶動了北一機(jī)床雙柱重型立車產(chǎn)品系列的擴(kuò)展，通過寬度擴(kuò)大到13.5m，以車削功能為主，具備較強(qiáng)的銑削功能，并有多臺銷售；另一方面，產(chǎn)品最終帶動大規(guī)格工作臺移動式車銑復(fù)合系列產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)，加工跨度從1.5m到13.5m三個系列的產(chǎn)品規(guī)格發(fā)展，提升了企業(yè)的自主創(chuàng)新能力，形成了企業(yè)未來重型機(jī)床業(yè)務(wù)發(fā)展的支撐。產(chǎn)品用戶以電力設(shè)備行業(yè)為主，并擴(kuò)及航天、船用螺旋槳等其他領(lǐng)域，其中2臺已出口到韓國斗山重工，用于加工核電設(shè)備。成為企業(yè)推動產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的新亮點(diǎn)。
改革開放40年來，我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)生了巨大變化，重型數(shù)控龍門銑及整個機(jī)床行業(yè)都實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展。如果沒有改革開放，這些成績都是不可想象的。
