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日本高端机床为什么厉害?中国机床与它差距有多大?

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序言

  这是一架美国波音787客机。

  如果你仔细观察过它的机翼,就会发现竟然是弯曲的。

  

  相关资料显示,波音787的机翼翼展为60.1米,翼尖最大向上弯曲达到7.9米,可以说机翼弯曲程度堪称“逆天”。

  而且更令我感到惊讶的是,飞机的机体和机翼部分,竟然不是美国本土制造的,而是由日本的高精度机床制造。

  那么问题来了,日本机床为什么能如此厉害?

机床制造产品

  先来看几个机床加工出来的零件。

  比如北京精雕公司制造的微米级高精度配件。

  你会看到当两个金属块相遇的时候,就会合二为一浑然天成。

  看起来有点不可思议是吧?

  

  其实这是精雕技术达到极高水平的时候,就会出现的神奇现象。

  由于两个金属块的表面太过光滑,就会产生范德华力,紧紧相吸。同时不管你从哪里方向去配合,都可以达到严丝合缝,连空气都进不来。

  再比如光刻机大家都知道吧,它也是精密机床的产物。

  

  尤其是它的光学系统对光学元件要求非常高,就比如说光刻机的镜头镜片打磨加工。

  我打了一个比方:

  假如一块镜片面积看做德国国土面积,那么需要将这块镜片打磨得表面,所有坑洼必须控制在1毫米以下。

  

  同时镜片材质还要做到非常均匀,这就需要高精度机械进行打磨,尺寸调整次数可能高达百万次以上,这就需几十年到上百年技术积淀。

  

  而这件工作,只有德国的卡尔.蔡司才干得了!

  所以通过这两个例子,你就会看到越厉害的机床,加工出来的零件越精细。

日本机床

  再回到咱们话题的主角- 日本机床。

  著名的"日本东芝机床事件"大家有没有听说过。

  简单来说是这样的,在冷战时期,日本违背"巴统条约",以狸猫换太子的方式,向前苏联出口了一批此条约明令禁止的数控机床设备,后来又被人揭发了。

  而这个设备不是别的,就是高精密的加工船用螺旋桨的数控机床。

  

  前苏联在得到这批高精度机床后,潜艇等重工设备的高精度加工水平大幅度提高,尤其是核潜艇的静音性水平得到了很大的提升,而这让美国苦心经营几十年的心血前功尽弃。

  我注意到的是,日本在冷战时期就能生产高端机床了。

  而随着这么多年的技术发展,现在日本的机床更是处于全球领先地位。其国内的马扎克、发那科、大隈、天田等品牌,都是机床行业的佼佼者。

  就拿日本“苍龙”号潜艇来说吧,它是一种具备低噪音航行性能的大型柴电潜艇,采用了很多完善的降噪措施。

  

  这里顺便给大家科普下,潜艇的噪音主要有哪些呢?

  噪音主要来自潜艇内部机械和推进器。

  就比如在每秒10周频率范围的噪音,有90%是来自转动的推进器-也就是螺旋桨,所以要生产旋涡小噪音低、对方声呐很难探知的先进螺旋桨才可以。

  

  "苍龙"号它采用的是单轴大侧斜七叶片高曲度螺旋桨。

  这种螺旋桨的加工难度在哪里?

  就在于它的桨叶侧斜角比较大。所谓的侧斜角就是,桨毂中心线与桨叶中心线之间的夹角。

  

  理论上只要侧斜角大于四十度,螺桨背面水压变动情况会减少一半,所以大侧斜桨对于抑制空泡的产生,是要比普通螺桨理想很多的。

  更别提用在潜艇上的是侧斜角更大,可以达到了四十度以上,加工更精密,材料更先进复杂的七叶大侧斜桨了!

  所以要加工这种螺旋桨,就要用到九轴联动数控铣床才可以。

  这种机床有多厉害呢?

  在机床行业,一般把数控机床以轴数来划分标准。

  

  三轴以下的为低档,三至五轴为中高档,五轴以上为高档。一般五轴就可以搞定绝大多数的产品了,九轴那就是高尖端设备了。

  举个例子:

  咱们平常的头发丝直径通常是60微米,而一个超高精度机床加工精度能够达到0.01-0.001微米,也就是能够达到或接近纳米级,小到肉眼根本无法分辨出来。

  同时与普通数控机床精度相比,超高精度机床要高出1000倍。

中日机床差距

  看完了日本邻居的机床情况,肯定有朋友想知道,中国机床与日本机床差距有多大?

  与发达国家相比,我国机床行业起步晚,发展时间较短,技术相对落后。

  国产数控机床多为中低端产品,高端数控机床90%依赖进口,其中日本是主要的进口来源国,约占三分之一。

  

  从产业成熟度来看,我国高端数控机床与国外的差距在40-60年左右,仅相当于发达国家二十世纪五十年代的水平。

  虽然我们已经取得了一定的成绩,但是在机床的功能部件上,差距还是有的。

  

  比如轴承,丝杠,数控系统,转台,直线电机,力矩电机直驱技术的应用,目前都是用国外的,自己就组装下,精度还不稳定,同类机床,中国都能做,就是不稳定不好用。

感悟

  最后小鲸想说:

  装备制造业,是一个国家工业发展的基石,它直接关系着一个国家的工业生产能力,继而直接影响到了这个国家的经济实力和国际地位。

  而机床更是一个国家制造业水平的象征,先进的数控加工设备,对于任何一个国家都是重要的战略物资!

  

  而一台好的机床,更是需要全产业链的共同进步才可以。

  同时整个机床产业还需要有一个合理的布局,来实现专业化分工,说大白话,就是各司其职,每个组件要分工明确。

  同时机床设备核心技术的研发,没有几十年的潜心研究,不太可能会有实质性的成效。要知道谁的技术实力也不是一两天积累起来的,需要一个长久的过程。

  所以这种种一系列问题,值得我们每一个人深深的反思!

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