我國在銑刀領域這幾年突破
發布時間:2021-11-16點擊:69
當下的中國出現了一種奇怪的現狀,只要是精度相關的設備取得突破,下面的評論一般就是問能不能造光刻機,能不能造芯片,不能造就認為沒用,在這些人眼里,仿佛只有能造出光刻機和芯片的技術才是高技術,才是有用的技術,比如此前我國報道銑刀取得重大突破,直徑0.01毫米,許多媒體的標題都用了世界最小直徑的銑刀,許多人一看精度太低了,就拿它跟幾納米精度的光刻機相比,還有不少人在下面留言調侃這沒用,更有網友評論他們十幾年前就能做到這種技術了,看完這些負面評論有點不滿,但仔細一想其實也怨不得他們,因為網上關于銑刀的介紹太少了,它的重要性更是沒有多少人知道,所以本期內容我們就聊聊銑刀對中國工業的重要意義,可以毫不夸張地說,它為代表的相關技術,甚至遠超光刻機和芯片的重要性,是現代工業強國的標志,為何這么說呢?咱們從頭聊起。
工具機取得重大突破,卻被人嘲笑毫無用處,它才是工業強國的標志
人類生產每一種工業品都離不開原材料和生產機器,比如生產一輛汽車,需要鐵礦石、銅礦石等原材料,然后用各種生產機器加工成各個零件,然后組裝一起造出了汽車,不管科技如何發展,想要生產汽車肯定離不開原料和生產機器,由于許多原材料現在儲量還相對豐富,所以這就給人一個印象,在工業生產中,生產機器才是最重要的一環。比如在半導體領域,幾乎所有人都認為光刻機最重要,因為沒有它就造不出芯片。其實這個想法是錯誤的。
因為還有一環我們忽略了,在現代工業社會中,我們想要制造任何一種生產機器,幾乎都離不開機床,機床的分類有很多,比如車床、銑床、鏜床、磨床等等,所以也被統稱為工業母機,工業母機其實就是制造機器的機器,所以機床又被稱為工具機。前面我們說到生產汽車的機器,基本都需要工具機來生產他們。
工具機取得重大突破,卻被人嘲笑毫無用處,它才是工業強國的標志
我們用神話故事做一個形象的比喻,如果汽車生產線上的機器人、光刻機等比作是人類,那前面說的各種床機就相當于創造人類的女媧,而銑刀則相當于女媧的一只手,所以工業母機和銑刀的重要性不言而喻,2021年8月19日,我國國資委首次提到了工業母機的概念,并且把它放到芯片、新材料、新能源前面。
許多人都知道,我國在高端機床領域長期落后于西方,特別是美國、日本、德國和瑞士,這就嚴重制約我們的制造業升級,舉個最簡單的例子,我國是紡織服裝業大國,但是許多人不知道,制造紡織機的機器我們完全處于劣勢,這一點基本被瑞士壟斷,又比如我們研發的殲20隱身戰機,如果當時沒有瑞士Starrag Group公司提供的柔性生產線,我們殲20的機身強度根本不會達標,而這個柔性生產線關鍵設備就是瑞士的高端機床。又比如蘋果手機里面有個小零件,需要鉆很小的孔,我們國內根本沒有這種機床能打孔,因為需要直徑更小的銑刀,只能發往海外去打孔。所以不管是民用還是軍用,高端機床都非常重要。
工具機取得重大突破,卻被人嘲笑毫無用處,它才是工業強國的標志
美國、德國、日本等國為何能處在工業生產的頂端,就是因為它們在工具機領域處于絕對優勢地位,比如要制造航空發動機,不管是戰機還是民用客機,我們都落后于美國,除了材料工藝外,最重要的就是機床加工能力不如美國,誰掌握了更先進的工具機,就意味著能造出更強的武器和更先進的民用商品,而且還能賺更多的錢,我們舉個造船業的例子,韓國造船業表面輝煌,但是造船設備許多只能從美國為首的國家進口,而生產高端動力設備的機器美國等不賣,韓國只能進口動力設備等核心零件,所以三星這幾年造的船越多,虧損也越多,因為大量進口零件和設備降低了利潤。而美國等賺得盆滿缽滿。所以高端機床對我們而言,除了幫助我們制造業向高端升級外,還能間接幫助我們賺更多的錢。
機床有三大核心部件:數控軟件系統、刀庫和電主軸,刀庫里面有銑刀,鉆頭,鉸刀,絲錐等零件,想要造出高端機床關鍵是提高精度,這也是我們落后的一個原因,影響機床精度的因素有幾何精度、傳動精度、定位精度、工作精度等,我們舉個簡單例子,比如機床加工中心的X/Y/Z三軸,采用高精密線性滑軌、高精密研磨絲桿,如果這兩個零件的精度本來就低,那么想要提高機床的精度肯定不行,它們就像直尺,它們都不準確量出來的尺寸肯定不準確,所以想要提高機床的加工精度,我們就要提高這兩個零件的精度,想要提高這兩個零件的精度有許多辦法,但其實操作起來難度很大,所以一般是采取最笨的辦法。比如某臺機床型號為S8,假如它是當前全世界最先進的機床,可以加工10毫米精度的零件,但是誤差在正負2毫米,我們想要造出精度更高的機床,就得在S8型號上升級,最簡單的辦法就是把它各零件的精度提高,于是我們讓S8加工大量的滑軌關鍵零件,假如正常精度是10毫米,因為誤差有兩毫米,那么部分滑軌的關鍵零件精度是10毫米左右,而最高的精度就有概率做到8毫米,那么這個零件精度就因為概率提高了,然后其他零件按照這個辦法重復操作,最終全部零件的精度都比S8的零件提高了,然后比S8精度更高的機床就誕生了,我這里舉例用的數字只是為了直觀表示這個升級過程,實際上加工精度并不是這么直接的演算過程,更復雜一些,而且機床的升級也沒有這么簡單,還有數控軟件等多種因素疊加影響。
工具機取得重大突破,卻被人嘲笑毫無用處,它才是工業強國的標志
機床除了加工精度外,還對加工寬度和深度有要求,而銑刀的直徑就影響著加工的寬度,這次我們造出直徑0.01毫米的銑刀,就意味著我們加工更精度更微小的零件,這次金洲公司的銑刀到底能加工哪些材料現在還不知道,因為銑刀的材料分類很多,一般可以加工各種鋼材、電路板材等,假如它能加工硬質鋼材等,那么我們就可以加工出更多小零件,有助于研發新一代的機床等設備,如果不能加工太硬的材質,那在許多微型設備領域也有重大作用。為何德國、美國的醫療設備更高端?就是因為它們有精度更高、銑刀直徑很全面的機床,能加工更多微型的零件,咱們舉個例子,假如要制造一枚微型的針頭,針頭小到肉眼看不見(顯微鏡下的使用),以前我們造不出來只能進口,現在有了這種超細銑刀就可以加工了,又比如用在血管里的微型醫療設備,里面的電路板非常小,就需要這種超級小的銑刀來打孔。
銑刀不管它的直徑大與小,都有各種重要的用途,都是對刀庫的補充,刀庫越全面我們能生產的設備就越多,銑刀甚至有可能拿來造光刻機,比如里面某個小零件需要打孔,這就要用到超細銑刀,或者加工一個很小的薄片,也可能用到它,這次金洲公司不僅實現了直徑0.01毫米的極小徑銑刀,去年還造出了0.01毫米超細鉆頭??吹皆S多權威媒體都用世界最小直徑來當標題,可見這次突破應該沒有水份。補充一句,直徑0.01毫米銑刀并不是說加工的零件精度是0.01毫米,但是它會影響加工的精度和寬度,不同的刀具加工的結果不一樣,比如選擇一般立銑刀和端銑刀時,假如銑刀的直徑是0.1毫米,那么就能切削出0.0625毫米寬度的工件,所以0.01毫米的直徑,意味著我們能加工出比0.01毫米更細的工件,這完全是袖珍領域了,所以當我們能造出更小直徑的銑刀時,我們就能造更多細小和精度更高的零件了,更多先進設備也會因此誕生,所以不要小瞧任何一款先進銑刀的作用,這事值得我們自豪,而不是認為沒有用處。
工具機取得重大突破,卻被人嘲笑毫無用處,它才是工業強國的標志
我國在銑刀領域這幾年突破還算迅速,比如2020年4月,株洲某公司官網就宣布,該公司的鈦合金銑刀首次用于鈦合金零件的高速銑削加工,買家是某航空公司給出了好評,認為完全超過了進口的高檔銑刀。早在2014年,該公司突破銑刀相關技術填補了國內技術空白,被評為湖南省科學技術進步一等獎。銑刀對于制造高端機器太重要了,所以我才把它比作女媧的手,因為它將從源頭決定我國產業升級能否成功。
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