normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">本文通过对数控机床、核电站高端战略装备、极限加工设备以及船用配套设备制造的梳理，展现极端制造对重型加工设备的技术要求与市场需求。
normal style="MARGIN: 0cm 0cm 0pt">This article discusses the CNC, nuclear power plant high point strategy equipment, extremity processing equipment and marine corollary equipment. Besides, it reveals the technology requirements and market demands of heavy processing equipment for extremity manufacturing.
超重型极限加工设备的市场机遇
随着中国经济建设快速发展和先进技术的应用，国家装备制造业振兴带来前所未有的产业升级，重型机床用户对高档数控重型机床的要求已经相当迫切。
新兴产业的出现，如核电、风力发电、大飞机制造、远洋超大吨位货轮、高速铁路、航天航空以及军工产业发展等对专机和成套设备要求的呼声很高；特殊材料、超薄零件、异形曲面零件都提出高速、高精、多轴复合加工要求；一些行业出现超大、超重规格装备，如核电机组从30万kW机组快速发展到60万kW机组，再到百万kW级机组；刚刚建成的70万kW三峡水电机组，目前溪洛渡电站、向家坝电站项目开始制造100万kW以上超大型水利发电机组；中国风电机组1-2MW商品化后，快速发展3MW到6MW大型风电机组，现正在为更大规模的海上风电场建设做前期开发；远洋万吨货轮快速发展到30万吨以上油轮、集装箱货轮以及大型钻井平台。船用配套设备主要关键件，如大功率中低柴油机、曲轴、大型船用螺旋桨等超大尺寸越做越大，低速柴油机功率从10,000hp快速发展到100,000hp以上功率。
中国高端装备制造业的发展，对于重型机床制造业为中国经济建设制造超重型极限加工设备将提供新的发展机遇。
近十年来在市场需求培育下，产品技术水平和制造能力有了很大提高，研制和开发出一批重大工程项目所需要的重大装备。企业越来越重视产品技术水平的提高和品种的增长，市场观念和技术创新意识在加强，抓住为国家重点建设项目提供关键设备的契机，研制和开发出一批重大工程项目所需要的重大装备。有的甚至已经具备世界级极限规格的庞然大物。如具有自主知识产权的加工直径Φ28,000mm数控立式铣车床；回转直径Φ5,000mm，承重500t的数控重型卧式车床；镗杆直径Φ320mm数控落地铣镗床；加工宽度11,000mm，加工长度64,000mm并带有回转工作台的双龙门移动数控镗铣床；磨削直径Φ3,000mm，承载重量250t的数控重型轧辊磨床以及多台专用重型机床等加工设备。这些世界级超大规格的重型机床已经掌握了五轴联动等先进技术功能，并为中国多项重点工程项目和能源、造船、军工、航空航天、冶金矿山、铁路交通等国家重点行业做出了重大贡献。
中国重型机床在技术水平、开发能力、制造工艺与国外先进水平的差距在缩小，用户认同度在提高。在紧跟市场，开发国家新兴产业所需高端产品的敏感性和提供产品速度上也有突破性的进步。
中国《能源发展“十二五”规划》决定，未来将坚定不移地大力发展新能源和可再生能源。2011年，中国水电装机容量达到2.3亿千瓦，到2015年达到2.9亿千瓦，预计2020年中国水电装机将达到3.3亿千瓦，中国水能资源技术可开发量居世界第一位。2020年，实现非化石能源消费比重达到30%的目标，一半以上需要依靠水电完成。
因此，中国水电开发在减排和保障能源安全方面的作用非常重要。即使在枯水季节，水电所发电量也能达到平时的60%~70%，并且保证电网调网所需容量。不仅如此，水电的电价还低于煤电、风电。
中国数控立式铣车床规格大技术水平世界领先
中国重点工程，三峡水电工程前期26台机组，其中8台是由中国自行制造的。水电机组的发电机定子基座，转子主轴等关键大型零部件，就是使用中国国产重型机床加工制造出来的。1998年为满足三峡工程水轮机大件加工要求，武重生产了加工直径Φ16,000mm的CKX53160数控单柱移动立式铣车床（见图1）。
图1 CKX53160数控单柱移动立式铣车床
2002年又研制出国内第一台CKX51单柱立式车铣加工中心。2010年武重为上海港机厂生产一台加工直径Φ20,000mm数控单柱立式铣车床，工作台承重559t；为浙江富春江发电企业生产一台加工直径Φ18,000mm数控单柱立车，工作台直径达Φ10,000mm，承重600t。2010年齐重数控生产出加工直径为Φ25,000mm双柱移动式数控立车，2011年武重为天津赛瑞公司研制出CKX53280超重型数控单柱移动立式铣车床，针对超大超高规格工件的车铣复合五坐标联动加工，机床最大加工直径Φ28,000mm，最大加工高度13,000mm，工作台最大承重800t，成为世界最大规格的极限加工设备。目前中国已经成为世界制造数控立式铣车床规格最大，技术水平最先进的国家。
核电站高精尖战略装备
核电方面，截至2012年6月，中国已建成核电机组15台，总装机容量为1,250万千瓦。2011年，核电发电量达863.5亿千瓦时。到2015年，运行核电装机容量将达4,000万千瓦，是相当于目前中国核电装机容量的3倍多。一直以来，核电设备重型锻件和特殊材料的制造技术与生产能力都是国家实力和技术水平的重要象征。nextpage
核电站装备主要包括核岛部分的反应堆堆芯、蒸汽发生器，其中反应堆堆芯又包括压力容器、核燃料棒束、驱动机构等部件。压力容器壳体、蒸汽发生器壳体、稳压器壳体等大型圆桶型部件。目前主要生产百万kW级核电装备，压力容器直径在Φ5-8m或更大，长度约20m分成4-5节焊接而成，材料为5,083特型钢，毛坯为圆柱型锻件。主要加工机床有加工直径Φ22m，加工高度12.5m的超重型数控立式车床；加工直径Φ6m，加工长度25m超重型数控卧式车床；镗杆直径Φ260mm或Φ320mm八轴五联动数控落地铣镗床（含承重250t回转工作台）；8m×25m×8.5m八轴三联动数空龙门镗铣床；以及五轴联动车铣加工中心等。由于制造零件材料特殊，而且没有备件，不允许出现任何差错。所以除规格大以外，重要的就是稳定性和可靠性要高。
中国自行开发制造的大型核电堆内构件加工设备CKX5363x95/160型专用数控单柱移动立式车铣复合机床（见图2），是为了解决核电站压力容器吊篮部件加工所急需的高精尖战略装备。加工高度达9.5m，承重160t。机床除车削外，还可实现钻、铰、铣、镗、磨功能。工作台可实现360精密分度，X、Z、U、W、U1、W1、C七个进给轴， X、Z、C轴和U、W、C轴或U1、W1、C轴均可实现三轴联动。且均为全闭环控制系统。具有车削筒体内隔板槽、外圆柱、圆锥、沟槽、大直径平面以及各种旋转曲面体。加工材料：不锈钢、合金钢、碳钢，有色金属、铸铁等。
图2 CKX5363x95/160立式车铣复合机床
世界最大规格的极限加工设备
常规岛部分主要有汽轮机组、发电机组、水泵、汽水分离器。汽轮机组主要加工零件为叶片、定子、转子等。主要加工机床（最大叶片长度超过1,600mm）四轴、五轴联动加工中心；用于加工转子的主要是数控重型卧式车床和数控叶根槽铣床；用于加工定子的主要是数控大型落地铣镗床、数控龙们镗铣床和大型定子专用机床等。如加工一个重达200多吨的60万kW气轮机转子，需要回转直径Φ3.5-5m、长15-20m的重型卧车；加工涡轮叶片需要五轴联动加工中心；加工中压缸、高压缸需要龙门宽7.5-8m，长22m的数控龙门镗铣床和重型数控立式车床以及镗杆直径Φ200-260mm的数控落地铣镗。
武重开发研制的DL250型超重型数控卧式车镗床（见图3），现服役德阳二重生产车间现场，是世界最大规格的超重型数控卧车。最大加工直径Φ5,000mm，加工长度20,000mm、两顶尖最大承重达500t。属于世界最大规格的极限加工设备。机床正在加工核电关键轴类零件。
图3 DL250型超重型数控卧式车镗床
船用配套设备
中国船用配套设备主要是指动力装置，包括中低速柴油机、LNC船用双燃料发动机、船舶轴系、超大型螺旋桨以及大型高效喷水推进装置等。船用配套设备主要关键件有大功率中低柴油机、曲轴、大型船用螺旋桨等。中国重点将发展功率达到100,000hp以上功率的柴油机。船用柴油机关键零部件主要包括机座、机架、汽缸体、连杆、曲轴、凸轮等。中低速柴油机机座和机架的主要加工设备有数控龙门镗铣床和数控立车。中国北京一机床自行研发试制XKAU2890数控桥式双龙门移动超重型镗铣床（见图4）。最大加工宽度达10,500mm，配有数控回转台和A/C轴机械式摆角铣头，可实现五轴联动，属于世界最大规格超重型加工设备。主要加工对象是大型汽轮机、大型螺旋桨曲面等零件的关键加工。nextpage
图4 XKAU2890数控桥式双龙门
移动超重型镗铣床
随着中国大型船舶的发展，中国已试制出加工直径Φ8,000mm以上螺旋桨的七轴五联动的数控车铣床CKX5363*95/160（见图5）。机床可进行精密铣削加工螺旋桨叶面，具有镗、钻、攻丝、工作台分度恒速切削及平削功能。共有七个数控轴，两个直线轴与三个旋转轴组成两组五轴联动方式，圆周铣削进给和分度时釆用伺服电机通过铣变速箱带动工作台回转，利用双电机双齿轮来消除间隙。现代大型船舶要求更高更快的推进效率，更低的噪音，对螺旋桨推进器等关键零件加工精度和表面粗糙度也提出了更高的要求。此外，由于螺旋桨叶面加工的复杂性和特殊性，对机床的功能和加工性能也有新的要求。如数控铣车床防干涉碰撞功能、基于三维数字化模型的加工余量快速测算、测点规划、测量轨迹自动生成以及在线质量评估功能等。
图5 七轴五联动的数控车铣床
中国重型机床发展前景看好
中国数控落地式铣镗床系列产品，为了适应用户行业的加工需要，开发出多种规格和品种的系列产品，其中齐二和武重已经研制出世界最大规格的镗轴直径Φ320mm数控落地式铣镗床，属极限规格的庞然大物。齐二机床TK6932双立柱落地铣镗床，机床可安装数控功能两坐标铣头（见图6），立柱横向行程（X轴）≧15,000mm，主轴箱垂直行程（Y轴）≧8,000mm，滑枕行程（Z轴）3,500mm；主轴回转精度0.15μm，主轴，转速500~1,000r/min，主轴电机功率为160KW；机床可安装两坐标 铣头，实现五轴联动。数控落地式铣镗床工艺范围广泛，适用于多种行业，为中国发电、造船、军工等行业加工大型箱体零件以及螺旋桨类曲面加工做出了巨大贡献。
图6 TK6932双立柱落地铣镗床
2009年-2011年中国重型机床共有21台被列为国家重大专项产品，其中超重型精密数控轧辊磨床、重型六轴四联动数控滚齿机、数控重型曲轴铣车复合加工机床、大型数控切点跟踪曲轴磨床、水封头专用数控移动式车铣加工中心等都填补了国家专机市场的空白，有的已经成为世界最大规格的极限超大型加工设备。现已在用户生产过程中发挥着不可替代的作用。通过重大专项产品开发提高了中国重型机床技术水平，也满足了用户加工需要，更增强了中国重型机床行业提高市场占有率的信心。
