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民族數控——力爭（zhēng）為高端（duān）數控機床領域補短板

2020-12-15 來源：-- 作者：-

根（gēn）據國家有關部門要求，中國機床工具工業協會組（zǔ）織重點企（qǐ）業開展產業鏈供應鏈研究，梳理行業發展脈絡，推動行業企業融入以內循環為主體、國內國際雙循環相互促進的新發（fā）展格局。為此，協會傳媒部就國產數控係統開發進展（zhǎn）和應用推（tuī）廣情況進行（háng）了采訪梳理，並予以係列報（bào）道，供行業企業和（hé）廣大用戶參考。

數控機床是裝備製造業最重要的“工業母機”，其技術水平代表著一個國家的綜合競爭力。數控係統（tǒng）是數控機床的核（hé）心（xīn）組（zǔ）成部分，被譽為“機床的大腦”，但是（shì）長期被國外企業所壟斷，特別是航空、航天等重點領域所（suǒ）需的（de）五軸加工（gōng）、複合加工、重型（xíng）、龍門等高檔數控係統大多采用進口（kǒu）品牌。

一、研發背景（jǐng）及市場分析

中（zhōng）國數（shù）控機床（chuáng）產業發展的曆史進程證明，高（gāo）檔數控機床的關鍵核心（xīn）技術（shù）是（shì）不能依靠引進的，必須立足於自主創新，必須研發出屬於中國自己的（de）核心科技。高檔數控機床是實現工業現代（dài）化的基石，發展高檔數控機床（chuáng），既是工（gōng）業和信息化領域深化供給側結構性改革、加快推進製造強（qiáng）國建設的客觀需要，也是實施軍民融合深度發展戰略、確保國家（jiā）安全的緊迫要（yào）求。

我國是世界機床製造（zào）第一大國，但同時也是世界第一大機床進口國，低端產品過剩、高端產品進口，我國雖然有龐大的生產能力，但（dàn）卻缺乏技術（shù）先進的成套生（shēng）產設（shè）備，機（jī）床工業（yè）大而不強製約著我國工業整體水平的提升。高端數控機床的核心零部件（jiàn）及高檔數控（kòng）係統依賴進（jìn）口的局麵沒有得到根（gēn）本改變。從整個工業發展看，工程機械、紡織（zhī）機械、軌道交通等各行業的結構升級（jí）正在倒逼機（jī）床工具產品越來越智能化，導致數控係統、功能部件的“短板”愈加突（tū）出。

廣州（zhōu）數控設備有限公司（簡稱廣州數控）成立（lì）於1991年，擁有國家認定的（de）企業技術中心、博（bó）士後工作站，是中國機床工具工業（yè）協會2020-2021年度（dù）當（dāng）值理（lǐ）事長單位，全（quán）國機床數控係統標準（zhǔn）化技術委員會主任委員單位，曾獲（huò）國（guó）家（jiā）科技進步二等獎、製造業單（dān）項冠軍（機床（chuáng）數控係統）示範企業稱號，累計生產銷售機床數控係統配套（tào）數控機床超100萬台（tái），每年產銷數（shù）控係統近10萬套。

廣州數控擁有近500名研（yán）發人員，1000名工程技術人員。與上海交大、哈工大、西交大、華南理工（gōng）、廣東工大等組建了聯合研發中（zhōng）心。10餘年來（lái）累計投入用戶培訓服務、生產技術改革、技術開發費達20多億元。企業現有12萬平方米生產試（shì）驗基地，實（shí）驗儀器設備近千台。

經過多年的（de）技術（shù）攻關，在承擔國家專項的（de）基礎上，在數控係統領域取得了（le）相關成（chéng）效，主要體現在數控控製裝置、直驅技術的直（zhí）線電機、力矩電機、伺服驅動單元（yuán）等，並配套在多種機（jī）床上測試。

二、技術成果

在承擔及參（cān）與國家科技重大（dà）專項多項任務的（de）基礎上，廣州（zhōu）數控以振興（xìng）民族企業、趕超國際先（xiān）進（jìn）為（wéi）宗旨，大膽創新（xīn），經（jīng）過30年的技術積累和攻關，形成了以（yǐ）GSK25i、218、988係列產（chǎn）品為代表的（de）中（zhōng）高檔數控係統，打破（pò）國外技術壟斷，取得了包（bāo）括五軸聯動、複合加工、齒輪加工、非圓加工（gōng）、GSK-LINK總線、高速高精加工、高性能伺服係統等多方（fāng）麵技術突（tū）破。

同時，廣州數控自主研發（fā）的伺服驅動、伺服電機也完成了係列化開發，形成（chéng）了近（jìn）百個規格的（de）產品，“三位一體”成套配套（tào）能力顯著（zhe）增強（qiáng），是國內數控係統產品產業鏈內布局最全的企業之一。

廣州數控目前已形成年產20萬套數控係統（tǒng）、40萬台伺服（fú）電機的產能（néng），不僅使（shǐ）國內外客戶越來（lái）越多地選用“GSK”係（xì）列數控係統，而且使他們對中（zhōng）國數控係統增強了信心，極大擴展了國內數控企業（yè）的生產空間，帶動了數（shù）控行（háng）業上下遊企業的發展，有效（xiào）推動著我國（guó）機床的數控化（huà）率和（hé）行業發展水平的提升。

同時，廣州數控通過主持或參與國家標準、行業（yè）標準製訂，提升了企業標準水平，規範完善了我國裝備製造業標準體係和數控產品及其功能配件的標準體（tǐ）係，促進了上下遊緊密銜接的產品供應鏈，增強了數控（kòng）係統行業（yè）上下遊產品的兼容配套能力，推動和（hé）促進了行業發展。

三、技術亮點和創新點

1. GSK 25i數控（kòng）係統（tǒng）

五軸聯動高檔數控係統，GSK 25i數（shù）控係統是采用當今數控係統領域前沿（yán）科技的高性能高可靠性（xìng）CNC係統（tǒng），產品已經通過歐盟CE和德國TUV認證，係統功能強大，操作方便。

係統采用基於（yú）工業以太網的GSK Link工業現場總線（xiàn），用於機床數控係統各組成部分互連通信，具（jù）有五軸聯動RTCP（Rotated Tool CenterPoint，刀（dāo）尖（jiān）點跟隨功能）、高速高精加工、全（quán）閉環控製等功（gōng）能，已在航空、航天、能（néng）源、汽（qì）車等行業廣泛應用，特（tè）別（bié）是在航空（kōng）發動機、汽輪機葉片加工（gōng）上，是目前國內五軸功能技術較先進、功能較強大、應用較廣泛（fàn）、綜合性價比較高的中高端數控產品。

功能主要有：8軸5聯動，支持PC+NC開放（fàng）型架構；五軸RTCP(刀具中心點控製)；傾（qīng）斜麵（3+2定位）加工；切削進給速度自（zì）適應（yīng）控製（zhì）；支持智（zhì）能工廠（chǎng）網絡；適用於多功能加工中心、鏜、銑、鑽、車、磨、複合機床。

2. GSK 988TD係列數控係統

GSK988TD全係列產品基於雙核硬件架構，支持（chí）自主知（zhī）識（shí）產權的GSK-Link工業以太網總線（xiàn）與伺服驅動單元、遠程IO單元相連，也支持EtherCAT（Control Automation Technology以太網控製自（zì）動化技術（shù））總線，連接標準CoE接口伺服和IO單元。

技術特點：支持單/雙通道（合計12軸/6主軸）；可實現高速高精（jīng）小線段程（chéng）序加工；可（kě）選主軸同步控製、傾（qīng）斜軸控製（zhì）；具有進給軸同步控製、多邊形加工、多套G代碼格式、自動斷屑、高速螺紋加工和極速螺紋退尾、加加速度控製等功能；支持網絡（luò）遠程監控/Modbus協議；可進（jìn）行車銑複合加（jiā）工。

四、應用領域

GSK高檔數控係統主要應用於（yú）高端加工領域，致力於銑車複（fù）合、多軸聯（lián）動的複雜加工研究，滿足當前模具、汽車等重點領域對國產（chǎn）數控係統的加工需求。

1. 航空發動機、汽（qì）輪機葉片加工

（1）配套XKH800Z、XKH400A五軸葉片（piàn）加工中心

用於加工航（háng）空發（fā）動機、汽輪機葉片，已向成發、西（xī）航、黎明、無（wú）錫透平等多家企業交付產品，8軸5聯動、機床最高速度24m/min、主軸最高轉速10000r/min。葉片葉身部位對表麵光潔度、輪廓精（jīng）度、加工效率（翻邊時（shí）的速度）要求較高（gāo），通過數控係統的RTCP功能實（shí）現了多軸聯動加工，完成（chéng）複雜的空間曲麵加工；在（zài）加工過程中，對刀具路徑進行（háng）有效的過濾、平滑，保證加工效率和（hé）加工質量。實測算（suàn）法優化後葉身精加工時間7分22秒，比原加工提高效率約27%。

（2）FSW4080六軸龍門攪拌摩擦焊

6軸5聯動龍門攪拌（bàn）摩擦焊接機，AC擺角主軸頭，工作台麵積4000mm×8000mm，程序運行中要疊加空間刀軸方向手動進給調節加工深度，主要用於航天領域運載火箭、空間站的零件焊（hàn）接。利用係統的RTCP功能控製加工軌跡，實現空間曲麵加工（gōng）。可實現三維空（kōng）間曲線焊接，接頭疲勞強度遠優於熔焊（hàn）；具有焊接質量高、高（gāo）效、無（wú）變形、接（jiē）頭強度係（xì）數高等優點。

2. 配套珩磨機床（chuáng）實現在汽車發動（dòng）機領域的（de）應用

數控珩磨是汽車發（fā）動機（jī）缸體/缸套等精密偶件加工中必不（bú）可少（shǎo）的關鍵技術，珩磨（mó）的質量直（zhí）接決定了發動機的（de）動力性能、燃耗、排放、可靠性及使用壽命等。

自2011年開始，廣州數控聯合大河機床廠進行珩磨技（jì）術的攻關，推出了國內第（dì）一款珩磨數控係統產品，解決了該領域長期受製於人的局麵。目前珩磨數控係統已在神龍汽車、中（zhōng）原內配等眾多發動機廠家配套應用。

3. 進口高端機床國產數控（kòng）改造

通（tōng）過進口高端數控機床的改造，證明了（le）國產數控係統的配套能力，擴大了國產高端數控係統的影響力。近兩年來共向客戶交付20餘台應用國產數（shù）控係統再（zài）製造的進口高端（duān）數控機床（chuáng），包括德（dé）、美、日、瑞士等（děng）國製造的五軸（zhóu）加工中心，五麵龍門機床，臥式、立式加工中（zhōng）心，車銑複合機（jī）床和（hé）車削中心等。

五、結束語

廣州（zhōu）數控以發展中國民族製（zhì）造品牌為使命，扛起（qǐ）振興智能裝備製造業的（de）大旗，始終走在自主創新的道（dào）路上（shàng）。廣州數控（kòng）作為行業的龍頭企業，積極承擔國家重（chóng）大科技攻（gōng）關項目，並深入開展科技成果的推廣應用，取得了豐碩成果。

依托多年來在高端數控係統及機床研究方麵的技術沉（chén）澱，廣州數控將與機床企業（yè）、高校、科研機構深入融合設計研發，研製出新一代高端數控係統、直驅伺服、直（zhí）線電機、直驅轉台，解決高端數控係統及機床高精高速、精度保持性和可靠性的技術瓶頸問題。

（文章來源：中國機床工（gōng）具工業協會；供稿：廣州數控設備有限公司；編輯整理：梅峰）

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