广东工业母机“功夫”有多强?为工业母机安上巧手和利齿 电路板钻孔练出“无影手”

在广州市昊志机电股份有限公司(以下简称“昊志机电”)的展厅里,一块其貌不扬的电路板,让人们对粤产工业母机的技术水平有了直观感受。

凑近一看,电路板上密密麻麻地分布着上万个小孔,最小的孔径仅有头发丝直径的1/2,用肉眼勉强可以看到。紧挨着电路板的,是练就一身打孔绝技的PCB(印制电路板)钻孔气浮主轴,它也是高端数控机床的核心部件,最高转速达到每分钟40万转,即每分钟可以精准钻出超千个小孔,堪称“无影手”。

工业母机又称机床,是用来制造机器的机器,被视为制造业的基石。昊志机电凭借对核心部件电主轴的持续研发和迭代,实现产品性能对国外同行的超越,也成为观察广东高端机床产业链贴近市场谋创新的重要样本。

为工业母机安上巧手和利齿

“这个行业的技术不是一蹴而就的,任何一项技术都要经过非常多轮的迭代才能成熟。”这是昊志机电研发总监程振涛深耕行业17年说出的一番感悟。

程振涛提到,自2006年推出以来,这个PCB钻孔气浮主轴每两年就要迭代一次,最高转速也从每分钟20万转提升到40万转。背后是对电机技术和加工工艺的持续攻关。目前,国内应用该主轴的PCB钻孔机床比例已超过50%。

要取得这一成绩,光有技术攻关还不够。

2020年前后,随着5G技术的快速推进,电子设备如手机、电脑等对电路板的精度和性能要求也随之提高,要求电路板的结构有更多且更细小的孔洞。如果仍用传统20万转的电主轴进行加工,效率就会比较低。昊志机电的研发团队敏锐地捕捉到这一市场需求,快速地面向下游机床厂商推出32万转和36万转的电主轴产品,市场反响强烈。

程振涛打了个生动的比方,如果把转台和主轴比作机床的手和牙齿,要实现高端制造,手要更灵巧,牙齿要更锋利,这也对应着产品要有更高的转速、更大的扭矩、更高的精度和可靠性。在精度上,半导体行业要求主轴拥有更高的回转精度,昊志机电晶圆磨削类主轴、转台相关产品的回转精度已经达到20纳米,相当于头发丝直径的1/3000。在可靠性上,主轴的换刀次数可以达到1000万次,保证机床在整个生命周期都无需更换。

如今,对于国内外90%以上的各类机床,昊志机电已能实现全部核心零部件的一站配套。

贴近需求是广东机床产业优势

在过去,国内高端机床厂商都倾向于选择国外产品和技术。

这一认知习惯如今也得到改变,“我们以性能优越的产品为基础,通过我们技术型服务、快速交付和便捷的售后服务,来改变下游厂商的固有观念”。例如,客户有紧急需求或工艺上的改变,昊志机电研发团队会马上深入到前端,和他们一起研发制定解决方案,保证高效交付,大大缩短了下游客户的研发周期,“国外厂商做不到这么快的响应”。

随着国产化替代的推进,高昂的价格也被“打下来”了。曾经价格相当于一辆汽车的电主轴,如今价格为几千元,推动下游机床厂成本的急剧下降。

程振涛还强调,没有国产化替代,就没有“卡脖子”技术的突破,相关技术的突破为航空航天、精密机械加工等领域带来更大的创新空间。在他看来,这恰恰是工业母机基石意义的重要体现。

贴近需求,响应速度快,同样是广东机床产业的重要优势。广东工业门类齐全,制造业规模实力领先,为高端机床新产品、新技术提供了广阔的试验田。

同时,广东高端机床产业链比较完整,更有利于进行上下游协同创新。程振涛解释称,“光靠一个主轴还不够,高端机床整体性能的提升,需要丝杠导轨、数控系统等其他功能部件的共同配合。我们在提出设计理念后,会与上下游协同创新,实现快速应用验证和快速迭代,推动机床整体效率的提升”。

“不能没有目的地创新,要精准地把握市场趋势,进行技术的快速突破和迭代,来推出高性能的产品,这样的创新才有意义。”他进一步强调。

布局机器人核心部件再出发

21世纪初,昊志机电创始团队在与PCB厂商的合作中,察觉到国内电主轴产品的不足,意识到我国在电主轴的技术水平、可靠性等方面与国外存在显著差距,萌生了研发核心部件的想法。

昊志机电对电主轴技术的突破,是一个循序渐进的过程。程振涛介绍,“最初的研发是从主轴零部件开始的,像主轴里一个不起眼的刀柄夹头,是我们最早的发力重点,再扩展到整个主轴的研发”。

2006年,为了加速电主轴的产业化进程并扩大生产规模,广州市大族高精电机有限公司成立,这家公司便是昊志机电的前身。2009年,公司成为初具规模的专业电主轴研、产、销企业,并于一年后更名为广州市昊志机电有限公司。

昊志机电建厂的初期,是国内高端制造业兴起的黄金期,制造业对高性能工业母机的需求持续增长,涌现出许多市场机会;但当时工业母机核心功能部件的竞争主要集中在中低端,高端市场还是被国外垄断,国产化替代的市场潜力可谓巨大。昊志机电凭借这一时代机遇,逐步发展成为电主轴国产龙头。

随着机器人在多个领域崭露头角,这家粤企再次蓄势待发。

借助数控机床和工业机器人的底层同源技术,昊志机电在布局机器人核心部件的道路上加速行进。截至目前,昊志机电先后攻克了“高精度编码器”“一体化关节模组”“六维力传感器”等一系列核心功能部件技术,实现了协作机器人领域核心部件全国产化。

“有了工业母机核心功能部件国产化替代的经验,相信我们机器人的国产化进度会更快。”谈及未来,程振涛充满信心。

本文采编:CY
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