机床“大脑”重要还是“头”重要？这个用户为何将“德国头”换成了“中国头”？

文 | 赵玉林

机床“大脑”重要还是“头”重要？这个用户为何将“德国头”换成了“中国头”？

文 | 赵玉林

编者按：在加工制造领域，大家都知道数控系统重要，并将其比喻为机床的大脑。但相当多的人并不知道，五轴数控头和数控系统同样重要。在这一领域，迄今为止，我国仅有一家企业—济南二机床完全自主开发出了双摆角数控万能铣头并实现了批量配套应用。现在，我们就来看一看济二的应用案例吧。

在济南二机床五轴机床的发展过程中，航天某厂的“换头工程”，历尽波折，惊险刺激，换来了国产高档数控机床的一片新天地。这个事件对行业具有里程碑式的意义，由此树立了用户信心，开启了国产双摆角数控万能铣头（俗称“五轴头”）的产业化进程。

别人的“第一个螃蟹”

五轴机床代表数控机床技术制高点。长期以来，大型五轴机床的国内市场，一直是国外优势企业的传统领地。前些年，各大飞机制造厂的加工车间，简直就是国外机床的博览会，几乎见不到国产机床的影子。

国产大型五轴机床首先进入的是航天领域，航天由于其战略地位，在国外严格封锁下，逐渐转向国内产品。从2007年开始，济南二机床的大型五轴联动龙门加工中心开始进入航天领域，并逐渐成为这一领域诸多用户的首选，先后为航天系统提供了十余台五轴联动龙门加工中心。但这些产品，清一色配置的是国外进口五轴头。

核心部件受制于人，一直是济南二机床心中的痛。如果把五轴机床比喻成皇冠的话，双摆角数控万能铣头（五轴头），就是皇冠上的明珠。用户对国外品牌的五轴头认知度高，甚至在机床招标中指定采用进口品牌。急功近利之下，国内机床厂大都在市场竞争中推荐和配置进口五轴头，进一步助长了国外生产厂家的影响力和竞争力。长此以往，国产双摆角数控万能铣头将无立足之地，我国高档数控机床终将难以摆脱对国外的依赖。

2010年11月，航天某厂又向济南二机床采购了一台超大型高速龙门五轴联动加工中心。用户考虑到该机床既要满足铝合金加工，又要兼顾钛合金加工，在技术协议中约定了配置德国CYTEC公司新研发的大扭矩、高转速 K50型五轴头。这样，航天某厂就做了这种国外五轴头“第一个吃螃蟹的人”。

深陷泥潭

2012年3月初，K50五轴头在推迟交货4个月后，终于货到用户现场。交货期的推迟，只是一切麻烦的开始。

铣头运抵航天某厂现场，开始安装调试。铣头在安装调试中多次发生严重故障，致其一直无法正常使用。

2012年3月，CYTEC负责安调的工程师在安装调试中，C轴调试过程中负载过大，抱死，不能转动。CYTEC负责现场调试的工程师现场维修，没有彻底解决问题。

2012年4月，铣头上电时电主轴内有异响，转一会就抱死。K50第一次返回CYTEC德国工厂维修。

2012年7月，在CYTEC负责安调的工程师对电主轴进行运转测试过程中，前端冒烟，抱死，无法旋转。K50第二次返回CYTEC德国工厂维修。

2012年9月，电主轴运转测试时，铣头前端冒烟，电主轴抱死，不能运转。K50第三次返回CYTEC德国工厂维修。

2012年11月，铣头液压站电机故障，电机烧毁。由CYTEC更换电机和泵站。

2012年12月，CYTEC现场工程师在调试时，A轴负载过大，A轴抱死，铣头不能运转。

鉴于故障严重，并频繁发生，CYTEC同意向济南二机床提供一台新的K50铣头和液压站。2012年12月，CYTEC提供了重做的铣头，更换了主轴、A轴和液压泵站。

济二超大型五轴龙门加工中心运载火箭整体壁筒模拟加工图

拆下后存放在用户现场的德国五轴头

震惊和愤怒

尽管重新制作了铣头，仍然没有解决问题。电主轴在2013年7月再次抱死，K50被用户整体拆卸、搁置。从此之后，CYTEC对济南二机床协商解决问题的电话、邮件一律不予回应。

落后就要受气、挨打，在这一点上，德国CYTEC公司又给我们上了一课。K50出现问题后，由于德国人的技术封锁，济南二机床技术人员接触不到铣头内部图纸、结构，一直束手无策。一端是用户焦急万分，气不打一处来；另一端是德国公司工作拖沓，态度傲慢。每次维修，德国公司对济南二机床要求说明故障原因的函件均置之不理。

德国制造，向来以质量可靠、“工匠精神”闻名于世。中国的企业，对德国制造更是敬若神明，仿佛高高在上、不可逾越。然而在这里，德国制造却是摔了一个结结实实的跟头。同时，也展示了他们的另一面，就是傲慢自私、缺乏诚信。这家企业的表现，颠覆了大家对德国制造的印象，震惊之余，深感愤怒。而用户，再三失望，最终绝望。

通过这件事，也提醒我们不要盲目崇拜德国制造，而应该给国内的制造业更多的机会。

2013年7月，航天某厂对K50五轴头彻底失去信心，要求退货，给济南二机床发函，拒绝继续使用K50铣头。2013年8月，济南二机床无奈对德国CYTEC提起国际仲裁。

我们的“第一个螃蟹”

国际诉讼旷日持久，用户的型号任务却不等人。无奈之下，济南二机床“逼上梁山”，提出用自己新研发的FVD40五轴头替代K50铣头。

这是两难之下的一步险棋。FVD40是济南二机床的第一个力矩电机直驱型五轴头，刚刚研制完毕，从未进行过切削实验，性能、质量、可靠性都是未知的。

2017年10月，济南二机床生产现场一角，五轴机床批量生产中

看似一步险棋，其实早有先招在前，所谓“先胜而后求战”。此时，济南二机床对五轴头的研发已经默默进行了十年。2011年，济南二机床承担的“双摆角数控万能铣头”重大专项通过了国家验收，已经研发出电主轴式、机械主轴式和力矩电机直驱式三大系列五轴头，成为国内首家具有自主知识产权五轴头的企业。

然而，用户刚吃完进口的“第一个螃蟹”了，还会再吃国产的“第一个螃蟹”？

果然，航天某厂第一反应是坚决不同意！

但形势比人强。此时，航天某厂承担着“嫦娥奔月”、空间站对接、长征-5火箭等型号任务，后墙不倒，压力山大。国际诉讼远水解不了近渴，无奈之下只好同意济南二机床的“换头”方案。但表示换头不行，法庭上见。

2013年9月，济南二机床将自制FVD40五轴头发货到航天某厂，服务人员克服重重困难，终于在10月中旬，完成FVD40五轴头的安装调试，交付航天某厂试用。为打消航天某厂对国产五轴头的顾虑，济南二机床安排铣头设计、工艺、维修人员现场服务和陪产，以保障航天某厂生产任务之需。

经过一个多月的陪产，机床稳定运行，整机和铣头均未出现故障，精度亦满足加工要求，机床运行进入正轨。济南二机床自制FVD40五轴头的“救场”，缓解了航天某厂重点型号任务的生产压力，用户长舒一口气，脸色也变得缓和起来。

2014年5月， 济南二机床与航天某厂协商成立联合科研攻关小组，签署联合攻关协议，对FVD40五轴头进行加工效率提升。经双方工艺人员半年多的工艺研究、机床参数优化，将FVD40五轴头与机床动态性能匹配达到最优状态，实现金属切除率达到进口同型号五轴头水平。

“意外的惊喜”

2015年2月3日，在航天某厂召开“航天复杂结构件高档数控加工示范工程”04专项验收会和国产数控机床推介会。在推介会现场，工信部装备司王副司长、航天某厂郭总工程师分别发言，指出济南二机床自制五轴头成功替代德国CYTEC进口K50五轴头，并在航天某厂稳定应用，成为示范工程的一大亮点，打破了航天产品制造长期依赖进口机床的局面。济南二机床自制五轴头给航天某厂带来“意外的惊喜”!

2016年11月26日，济南二机床与航天某厂签订采用JIER自制FVD40五轴头替代K50五轴头相关协议，从法律意义上完成“换头工程”。机床整机结束质保期并一次性支付尾款，至此该项目历经磨难，终于画上句号。

扬眉吐气

截止目前，FVD40五轴头在航天某厂续稳定运行近四年，实行三班倒工作制，每天加工18小时以上，给航天某厂创造了可观的经济效益，得到用户高度认可和好评。

航天某厂五轴机床的“换头工程”，示范意义深远。在该项目的影响下，济南二机床成功取得洪都飞机、昌河飞机、沈阳飞机、西安飞机、中航汉中零组件、天津大火箭、三江航天、北京航天、吉林麦达斯铝业、比亚迪云轨、东安发动机等用户二十余台五轴机床订单，这些机床全部套配置济二自主研发五轴头，实现了进口五轴机床和进口五轴头的国产化替代。

（本文原标题为：《“逼上梁山”后的“意外惊喜”--济南二机床航天某用户五轴机床“换头工程”纪实》）