机加行业进口数控机床用油国产化替代试验方案

杨 宁

（中国石化润滑油有限公司华中分公司，湖北武汉 430011）

0 引言

机床被称为“工业母机”，整个工业体系的发展离不开机床，它支撑着整个工业制造。中国已经成为全球制造业的中心，随着经济的快速发展和固定资产投资的增加，我国已成为世界第一大机床生产国和消费国，高精、高速、高效的中高档数控机床的需求明显增加。2020 年中国进口金额排名前五名的金属加工机床品种分别为加工中心、特种加工机床、磨床、车床、锻造或冲压机床，其中仅加工中心进口金额达达18.5 亿美元[1]。进口数控机床作为各制造企业机械加工的核心设备，如何维护保养备受企业关注及重视。由于责任重大，设备管理技术人员从机床质保期开始，维护保养均严格按说明书推荐选择价格昂贵的进口油。因责任问题以及多数企业设备管理理技术人员对润滑油技术不了解，质保期结束后主动换润滑油品牌的动力不大。近年来，在国际及国内经济形式的影响下，尤其在西方发达国家技术封锁、原材料价格猛涨的背景下，各类国产化替代在国内已深入人心，在保证质量的前提下实现降本增效已成为国内越来越多企业的选择。

1 数控机床工况分析

数控机床综合应用计算机技术、自动控制、精密测量和机械设计等领域的先进技术成就而发展起来的一种新型自动化机床。数控机床通常主要由主机、数控装置、驱动装置、辅助装置、编程及其他附属设备组成。主要润滑部位有液压系统、主轴、导轨、刀具等（图1）。

图1 数控机床主要润滑部位

数控机床工况具有以下特点：

（1）环境温度一般在5～40 ℃，而高精度数控机床要求恒温空调环境一般在20 ℃左右。无恒温空调环境，气温高时注意工作环境通风散热，气温低时注意开机前预热。如液压系统尤其是使用一般的HM 抗磨液压油，因其倾点多数在－15 ℃以上，气温低时易出现液压缸拉缸现象。

（2）导轨速度及载荷变化大，容易出现爬行现象，造成加工精度降低甚至导致机床报废。因此导轨需使用加有防爬行现象粘滑剂的导轨油[2]。

（3）金属加工液可能进入到润滑油中，造成油品变质、乳化。

（4）油箱小，油品的能量密度大。因油箱装油量少。全部油品循环使用一次所需要的时间很短，也就是说油品的使用频率高，单位时间内负荷大。因此油品选择质量档次就高不就低。

（5）数字电气控制系统，对机床设备的稳定性、重复性、灵敏性要求高[3]。

因此，数控机床用油要求比普通机床要高。如液压系统用油，要求液压油具有良好的高低温性能，优异的抗氧抗磨性能，优异的抗乳化性能以及良好的清洁度等，同等条件下，因油箱装油量少，选择油品的质量等级要高。进口机床用油推荐一般很严谨，以进口加工中心为例，设备制造商一般常用推荐用润滑油（不含刀具用金属加工油/液）见表1。其中，有些因为设备的年代较早，部分油品名称目前可能有调整。

表1 进口加工中心制造商一般常用推荐用润滑油

所以，在进行油品国产化替代时，应选择质量稳定、性能可靠、与在用进口油质量相当的国产知名品牌的润滑油产品，比如国内排名第一的长城润滑油。

2 国产化替代试验方案设计

完整、严谨的针对某数控机床用油的国产化替代试验方案设计[4]，建议包括以下9 个方面的内容。

2.1 国产化替代试验概述

这部分包括：简述试验项目的由来、目的；选择的润滑油品牌企业简介、资质、质量认证证书以及应用案例业绩等；拟替代企业简介及替代设备基本情况。因撰写单位主体不同，以上国产化替代试验方案内容应各有侧重。

2.2 设备现场调研及替代油品的确定

（1）设备现场调研。为了获得科学合理的油品替代方案，详细的现场调研是重中之重。专业技术人员必须深入用油企业调研：①针对设备，对设备型号、技术参数、工况、润滑点、设备推荐用油，现用进口油品、设备保养水平等进行详细的了解；②针对工作环境条件，对当地日常气温、空气湿度、有无空调、操作工人技能水平了解；③针对现用进口油品，现场查看油品外包装外观及使用说明，新油取样。整个过程严谨记录，并在用油企业允许条件下尽量获取影相资料。注意技术人员深入用油企业调研，必须严格遵守该企业的安全管理规定

（2）替代油品确定。选择替代油品的基本原则是选择黏度级别相同、质量级别相同或更高级别的产品。方法是对现场所取进口油新油进行详细的理化指标分析，以确其质量及黏度级别。从而筛选出合适的拟替代的油品。由于用户多数是不换油，采用补加方式使用，因此还应对进口油品与替代油品做混兑实验。

2.3 参加试验单位、人员、试验职责安排

一个替代试验方案的成功实施，离不开合理的人力保障。由于整个替代方案实施的时间少则一年、多则几年，期间常常会因为企业人员调动或离职而影响方案的实施甚至中止。所以在人力安排方面，应充分全方位考虑。替代试验方案参与单位，通常为用油企业及供油企业相关部门，有时润滑油经销商或代理商也要参与，油样检测也可能对外委托专业检测机构。参与单位人员应有相关领导领衔，以保证方案实施的权威性，发生意外情况时可及时处理。

参与人员较多且可能相互不熟悉，因此人力安排表应人手一份，方便联络，且最好安排专人日常调度。

2.4 试验用润滑油的选择及技术要求

试验用油选择质量不低于现用进口油品的国产替代油品。

2.5 试验设备的选择及试验时间

（1）要求试用的用油单位往往不止一台同型进口数控机床，如有条件设计试验方案时最好选择多台工况相似同型进口数控机床，并与原用油进行对比试验。这样有两个益处：一是可防止意外原因影响试验结果，二是也可以获得更有代表性试验结果、增加说服力。

（2）试验时间拟安排为:时间跨越冬夏两季，在高低温季节对比试验，以期试验更具有代表性。

2.6 试验过程主要技术要求。

（1）在试验油装机时，参加试验单位均到场，试验设备首先将原用油放干净，根据现场条件，清洗油箱，并按日常换油程序换新油。

（2）试验设备日常保养按正常设备维护进行，设备运行如出现异常情况设备操作人员立即通报，试验小组技术人员现场处理。

2.7 取样要求

（1）工作人员对试验设备相关油箱按标准进行样品抽取，每次取样量为500 mL。其中，0 h 取样是在加新油后设备运行20 min 后的样品，1 个月、3 个月、6 个月和9 个月的取样应为热车取样，并且每次取样后应补加至油标。需要注意的是，导轨油因工况为消耗使用，则只比对0 h 油样数据，不取以后油样。

（2）取样前取样前3 d 内运行中不得向油箱补加新油。

（3）取样容器要求清洁、干燥。取样后立即贴上标签，油样标签填写要求完整，包括油品名称、油样编号、设备编号、设备操作人姓名、取样日期、取样人等信息。

2.8 油样分析

（1）试验所取油样技术指标分析及分析结果报告由检测机构负责。每次取样后，检测机构一周内提供分析结果（对分析结果如有异议，协商后可送第三方检测）。

（2）在用试验油分析项目：液压油参考标准一般为NB/SH/T 0599—2013《L-HM 液压油换油指标》，主轴油可参考表2，导轨油0 h 油样参照产品执行标准。

表2 主轴油监测项目指标

2.9 试验报告及试验结果评审

（1）试验周期完成后，一般由检测机构负责或由事前协商确定技术人员出具全程替代试验报告，参与单位各持一份。

（2）试验结果评审，与会人员、试验小组全体成员、参与试验单位相关主管领导，必要时可邀请行业技术专家参与。

3 结论

（1）高性能、高精密度的数控机床由于工况特殊，其润滑用油要求比普通机床要高。进口数控机床对各润滑部位用油均有用油推荐。在进行油品国产化替代时，应选择质量稳定、性能可靠、与在用进口油质量相当的国产知名品牌的润滑油产品。

（2）数控机床用油国产化替代是一个非常严谨且技术很强的工作。在详尽的现场调研基础上，一套完整、严谨的试验方案设计，是获得有效、科学数据的有力保障，同时也是增强替代方案说服力的技术依据。