探寻国产“工业母机”突围之路—— 一台机床的精度如何逼近物理极限

编者按：一台设备的迭代、一道工序的优化、一位工匠的创意，都可能成为撬动产业升级的支点。中国先进制造业的跃迁，不只是一组组数字，更是无数一线现场正在发生的真实细节。即日起，本报推出“制造硬脊梁·资本新动能——中国先进制造业一线微观察”栏目，记者走进工厂车间、实验室、中试基地，用微视角观察大变革，用短镜头记录长进程。敬请关注。

证券时报记者 李小平

头发丝直径的十五分之一是什么概念？头发丝直径通常为50—90微米（μm），十五分之一大约为3—6μm，这就是高端机床所要达到的精度。

机床，素有“工业母机”之称。它的精度直接决定制造业的能力边界。在很长一段时间内，高端数控机床市场被海外品牌牢牢占据，也成为横亘在中国制造业面前的一道高墙。

在浙江台州，一场持续十余年的产业突围，推动国产“工业母机”持续进阶：近2000家工业母机相关企业扎根于此，关键零部件本地配套率超过90%，规上营收突破700亿元。一批企业相继在五轴工具磨床、智能数控系统等领域取得突破，多项产品被列入“国内首台套”，打破了国外垄断。

死磕精度

把标准写进机床骨子里

走进浙海德曼位于台州玉环的“未来工厂”，恒温装配车间里，空气温度波动、关键配件的放置，乃至安装时手握的时长等，都有严格要求。这些在外人看来近乎苛刻的要求，关乎高精密机床的性能，因为微小的温度变化都会带来金属形变，进而直接影响微米级加工精度。

一根头发丝的直径约50—90μm，而高端机床对误差的要求，往往精确到3—5μm，甚至更小。浙海德曼总经理白生文向证券时报记者介绍，一根长1米的钢棒，温度每升高1摄氏度，主轴相当于膨胀了12μm。“有一款车床主轴的径向跳动误差，国家标准要求是在12μm以内，浙海德曼的出厂标准压缩到3μm以内，而公司内部标准压缩到2μm以内。”白生文说。

怎样提高精度？首先就是要制定标准。白生文说，中低端机床与高端机床的区别，关键在于精度。德日龙头机床企业，除了执行国际标准，还有一套远高于国际标准的企业标准。找到了差距的浙海德曼，将企业标准对标德日龙头机床企业，并建立起了一整套高精度标准体系，进而落实在每一款产品的开发中。

白生文说：“影响机床精度的因素有很多，比如，主轴径向跳动、齿轮传动误差、热变形管理等。所以只能靠不断重复，积累数据。”

经过持续的研发迭代，浙海德曼正一点点缩小与国际巨头的差距。而今，公司出厂的每一款机床，都严格执行着对标国际先进企业的标准。比如说，定位精度X轴、Z轴，浙海德曼的T55型号高端数控车床，分别为8μm、8μm；同类的日本某知名品牌企业，该数据分别为11μm、13μm；美国某知名品牌，分别为10μm、10μm。

“原来我们的口号‘对标德日 替代进口’，现在我们说‘对标德日 超越进口’。”浙海德曼董秘林素君告诉记者，“我们现在很多产品的检测数据，包括客户用了10多年的高端数控机床的很多指标都超越了德日同类产品。”

据悉，全球高端机床产业呈现明显的“金字塔”结构，少数国际巨头占据高端市场主导地位，而中国企业在特定细分领域正实现快速突破。从市场格局看，德国（DMG Mori、通快）、日本（发那科、马扎克）和美国（格劳博、哈斯）企业主导全球高端机床市场，尤其在航空航天、半导体等战略领域。

高端机床的比拼，不是简单的参数竞赛，是一场漫长的“微米战争”。国产机床从跟跑到并跑的历史性跨越，在机床行业耕耘了30余年的浙海德曼身上可以找到一些答案。

研发迭代

打入产业链高端

工业母机作为“制造机器的机器”，是高端制造业的基石。长期以来，超精密的高端机床被海外企业垄断。向产业链高端迈进，早已成为台州机床产业的共识。

白生文说，普通经济性数控机床与高端数控机床，价差往往逾十倍。但是，关键零部件和核心技术受制于人，使得很多企业在升级路上敢想不敢为。2010年，浙海德曼筹划进军高精密机床领域，从思想认识，到人才引用，再到软硬件升级，公司持续投入。

那些年，为了投入研发，体量尚小的浙海德曼举步维艰。2015年，公司一度出现了成立以来的首次亏损。但是，资金困难没有动摇公司创始人高长泉升级的决心。“那年冬天，他拿着一串钥匙走到办公室说，公司没有钱了，个人卖房也要继续投入研发。”当时的情景，白生文至今记忆犹新。

凭借着砸锅卖铁也要升级的决心，浙海德曼坚持不懈迈向产业链高端，最终在众多的台州机床企业中脱颖而出。与浙海德曼一样，同在台州的北平机床也认定了“对标进口—替代进口—取代进口”的清晰升级路径。

北平机床副总经理虞俊豪说，高端机床比拼的是微米级误差，其稳定性的提升是一个复杂的系统性工程。最近10多年，公司将大量资金和人力投入到研发创新，除了建立台州、上海、天津等研发中心，还在德国和日本布局研发基地，从核心部件攻关到整机性能优化，一步步啃下硬骨头。

经过持续创新迭代，北平机床已成为国内五轴数控磨床龙头企业，整机核心零部件自主化率超90%，精密立式磨床、五轴数控工具磨床等产品在精度指标上已达到国际先进水平，实现了对德国同类设备的进口替代。

类似的案例，在台州还有许多。譬如，三和数控的五轴车铣复合功能部件，打破了日德高端数控刀塔的垄断；美戈利的钢轨铣磨车用长寿命铣刀，性能比肩国际先进水平，成本却仅为海外同行的1/3；杰克精机研制的面向大型凸轮轴加工的高速直驱随动磨床，核心指标达到国际先进水平。

在取得长足进步的同时，也应看到差距。台州机床业多位人士说，同等功能的高端数控机床，在静态精度方面，本土产品已经赶上或者超越国际巨头了，但是在动态精度方面，本土产品与国际巨头还存在一定的差距。这也是国产机床今后要重点攻关的地方。

集群进化

培育工业母机生态

“这款高性能合金螺纹铣刀，是公司去年创新开发的新品。特点包括：独特的复合涂层，大大提高了刃具寿命；螺纹一次加工成型等。今年，这款产品供不应求，月销量40万—50万个。”在温岭的浙江工量刃具交易中心，一家经营户的工作人员对记者称。

台州机床产业的崛起，离不开产业链的强力支撑。浙江工量刃具交易中心，是中国最大的工量刃具专业市场，主要经营刃具、量具、机床附件、五金工具及其相关配套产品。该交易中心800余个商铺，吸引着全国各地的工量刃具生产商进驻，年交易规模达60余亿元。

在台州，造一台机床可以“足不出市、全链配齐”。从电主轴、刀塔、液压卡盘，到滚动功能部件、工量刃具，关键部件本地配套率达90%以上。这种全链条生态，既是几十年国产制造积累的成果，也是台州工业母机最深的护城河。

“台州机床产业，与台州的制造业一脉相承。”在白生文看来，台州发达的制造业为机床产业提供了丰富的土壤。“因为离市场近，场景应用丰富，从而带动了机床产业以及配套产业的发展。”

据悉，目前台州拥有工业母机相关企业近2000家，规上营收超700亿元；经济型数控机床产量占全国三分之一，工量刃具产量占全国60%以上，金属切削机床产量连续8年居全国首位。

集群跃升的背后，更有创新体系的支撑。近年来，台州先后建成浙江（温岭）机电工程师协同创新中心、台州数控机床产业技术研究院、浙大台州研究院等创新载体，为企业提供技术支撑。其中，落户在台州的浙江省高档数控机床技术创新中心，在短短3年时间内，梳理出69项“卡脖子”问题清单，攻克20余项关键技术。

产学研结合，推动重大创新成果产业化，有力破解产业链的创新瓶颈，对台州打造世界级数控机床集群有着积极的促进作用。目前，已有32家台州企业参与35项国家、行业标准制修订。台州温岭机床装备行业协会主导制定团体标准65项，10余项入选工信部百项团体标准应用示范项目。这也意味着，台州机床正在从“产品输出”走向“标准输出”。