中国重器之二：九轴五连动车铣复合数控机床

        2006年6月12日，第七届中国国际机械装备展览会（CIMES & CMTF 2006）在北京开幕，该展会是继德国EMO、美国芝加哥后，世界第三大国际机床展。展会开幕时正值德国世界杯举办期间，中国大连机床厂为给德国世界杯助兴，特别使用展台上的“九轴五连动车铣复合数控机床”精心雕刻出一个金属足球，吸引了不少观众的目光。

    九轴五连动车铣复合数控机床是大连机床集团有限责任公司自行研制开发的，该机床为模块化设计，可实现从两轴两联动到九轴五联动的自由组合。机床为双电主轴（内置式电主轴）、双刀架（上下刀架）、带C轴和Y轴及B轴。机床共有11个伺服轴，带有自动换刀系统，标准配置刀具为42把，最多可扩展到92把；可在高速旋转下实现零件变轨加工对接。
    数控机床是一种高度机电一体化的产品，具有高效率、高精度、高柔性，它采用数字化信号通过伺服机构对机床运动及其加工过程进行控制，从而使机床自动完成零件加工。根据加工要求不同，数控机床可以实现不同的配置，例如：三轴二联动、三轴三联动、四轴三联动、五轴四联动、六轴五联动、七轴五联动、九轴五联动、十三轴五联动等。三轴、四轴等是指可控制的运动坐标轴数，联动是指可以按特定的函数关系同时控制的运动坐标轴数，从而实现刀具相对工件的位置和速度控制。一般情况下，通过五轴联动方式即可实现连续轨迹控制，用于加工复杂的空间曲面。

　　五轴联动数控机床一般控制三个直线坐标轴和两个旋转坐标轴同时运动，使刀具和工件能够按照规定的运动轨迹进行切削加工，适合于加工叶片、螺旋桨、机翼等复杂型面的零件。两个旋转坐标轴可以是转台的回转及刀具的摆动，也可以是控制平转台和立转台的联动，或控制刀具作两个方向的摆动。
　　九轴五连动车铣复合机床的研制成功，使军工、航天航空制造业中高精度复杂型面零件（例如：发动机叶片、叶轮及高精度复杂模具等）的加工难题迎刃而解。该机床的意义和重要性，一般人难以领会，不过我们可以通过二十年前发生的著名的“东芝间谍案”窥其一斑。　　
　　 “东芝事件”始末：

        1987 年 5 月 27 日，日本警视厅逮捕了日本东芝机械公司铸造部部长林隆二和机床事业部副部长谷村弘明。他们被指控在东芝机械公司与挪威康士堡公司合谋，非法向前苏联出口大型铣床等高技术产品的案件中负有直接责任。这就是举世闻名的“东芝事件”。
　　1.海军的难题
　　在超级大国的军备竞赛中，前苏联的潜艇一直处于劣势，这是因为前苏联潜艇噪音极大，以致北大西洋公约组织方面能确切掌握其行踪。在 200 海 里之外，美国海军就能测出前苏联潜艇的位置，并能跟踪它。苏军认识到， 如不尽早设法消除潜艇噪音，不管建造多少潜艇，打起仗来，都逃脱不了“折 戟沉沙”的厄运。

但是，要消除潜艇噪音谈何容易！现代潜艇噪音主要来自潜艇内部机械和推进器。一艘潜艇在每秒十周频率范围的噪音，有 90％出自推进器。这种噪音是反潜探测的重要信号源。

    一艘潜艇噪音增加 10 分贝，它的暴露距离就会增大 1～3 倍；反之，噪音降低 5 分贝，它的暴露距离就会减少到原来的 1/3。要生产在水下推进时旋涡小、噪音低、对方声纳很难探知的先进螺旋桨，就需要由电脑控制的高精度加工机床。美国等西方国家，从其自身的安全利益出发，一直严密防范有关螺旋桨叶片加工的高技术流入前苏联。前苏联为了改变这一不利局面，就多方动员力量，特别是情报机关的力 量，千方百计从西方国家获取制造潜艇的高科技。
　　于是，科技间谍们开始行动了。
　　2.秘密协议
　　1970 年前苏联在美国芝加哥举办的机械工具展览会上，曾向丹利机械公司订购了 6台专供潜艇推进器作整形和打光用的巨型铣床，但后来因美国海军的干涉而作罢。
　　1979 年，机会终于来了，以全苏技术机械进口公司副总经理为掩护身份 的前克格勃高级官员奥西波夫，通过日本和光贸易股份公司驻莫斯科事务所 所长熊谷独和伊藤忠商社与日本东芝机械公司及挪威康士堡贸易公司拉上 线。1982 年 12 月至 1983 年 6 月，后者非法向前苏联出售了 4 台大型 MBP-11OS型 9 轴数控大型船用螺旋桨铣床，成交额达 37 亿日元(当时合 1 800 万美元)。 一年后，前苏联又从东芝机械公司进口了研磨机和控制研蘑机用的计算机修 正软件，用于提高机床的性能。这种高约 10 米、宽 22 米、重 250 吨的铣床， 可以加工重达 130 吨、最大直径 11 米的船用螺旋桨，使误差降至毫厘以下。 这样的螺旋桨不仅能提高航空母舰的速度，而且能大大降低潜艇推进器发出 的噪音，从而使潜艇更难被发现和跟踪。这种高性能的机床，是由冰岛以外 的北大西洋公约组织国和日本等 15 国组成的巴黎统筹委员会严格限制出口的产品。该委员会曾明文规定，具有 3 轴以上加工能力的数控机床，属于战 略物资，禁止向前苏联、东欧等共产党国家出口。
　　为了掩人耳目，前苏联没有向日本订购与 9 轴铣床相配套的电脑控制系 统，而是坚持要挪威国营武器制造公司——康士堡贸易公司，向东芝机械公司提供 4台 NC2000 数字控制装置，由东芝完成总装后，出口前苏联。前苏联 为此还与康士堡公司单独签订了 秘密合同。这种数控装置通常与不为“巴统”所限制的两轴机床配套使用。但是，只要改变一下配线和电路，就可作为 9 轴机床的数控装置。此前，康士堡公司已将这种非法转换的数控装置， 销往前苏联达 20 台之多。另外，这个公司还向前苏联秘密出口过火炮自动瞄准电脑，它是前苏联秘密交易的老搭档。
　　l981 年 4 月 24 日，前苏联和日本的签约仪式在东芝公司的外贸代理商——伊藤忠商社驻莫斯科办事处举行。包括奥西波夫和托洛特斯基在内的苏 方代表，在长达 120 页的合同上签了字。合同上写的是技术性能较低、不为 “巴统”所禁止的 4台两轴铣床。但事实上，在前克格勃特工奥西波夫等精 心策划下，东芝机械公司和前苏联早已“暗渡陈仓”，签订了一份保证在发货时以“狸猫换太子”的手法，提供 9 轴铣床的秘密协议书。
　　3.“偷梁换柱”
　　1981 年 5 月 19 日，即日本、前苏联秘密协议签订后的一个月，东芝机 械公司即向日本通产省申领向前苏联出口的许可证书。申请书诡称，是用于 加工水力发电机叶片的简易 TDP—70/110 型两轴铣床，隐瞒了 9 轴铣床的高 性能，从而骗取了通产省的出口许可证。在以后的大约两年的时间里，东芝机械公司完成了 MBP-IIOS9 轴机床的总装任务。从 1982 年 12 月至 1983 年 6 月，东芝公司陆续将上述 4 台机床出口到前苏联。其中第一批机床，以几十个条板箱分装，由东京芝浦码头吊到前苏联“老布尔什维克”号货轮上。当 时，和光贸易股份公司驻莫斯科代表熊谷独，还专程返日，在东京码头督促 装运。日本海关人员，因事先已检查过伪造的、写有两轴铣床的书面文件， 所以免于拆箱检验实物，并挥手放行。由东芝机械公司组装的 4 台大型 MBP-11OS 电脑控制的 9 轴螺旋桨推进器工作母机，就这样顺利通过日本海关，运往前苏联。
　　此外，前苏联还在 1984 年秘密向东芝机械公司购买了同样被“巴统”禁运的 5 轴铣床和 12 个供 9 轴铣床使用的铣刀和超量零部件，以及附有可提高 工作效率的电脑软件。
　　这 4 台 9 轴铣床安装在前苏联海军的一个主要造船厂——列宁格勒市的波罗的海造船厂。该厂有一个规模庞大的螺旋桨制造车间，曾建造过“基洛夫”级核动力巡洋舰和 W 级潜水艇。
　　为了掌握技术，争取时间，前苏联军方临时改变主意，只要日方安装两台机器，其他两台由他们的技术人员组装。在安装过程中，前苏联除对日、 挪技术人员展开了大力争取外，还组织了一批本国技术人员，采取“现学现 卖”的办法，白天随师学艺，帮日、挪技术人员安装机器，晚上再挑灯夜战， 按白天所见方法，如法炮制，安装另外两部机器。这样，前苏联在很短时间内就生产出了新型推进器。在波罗的海造船厂的那些 9 轴工作机床，一年可 制造 12～17 部高质量的推进器，从而使前苏联潜艇的推进系统技术有了很大长进，使它们的速度更快，声音更小，更不易被发现。

    从 1975 年至 1985 年的 10 年问，前苏联潜艇噪音降低了 30 分贝。这种明显的进步，使西方人士感到震惊。1986 年，前苏联装备海军的新型核潜艇的噪音，只相当于以前核潜艇的 10％，使美国海军直到近在 20海里以内，才有可能侦测出来。
　　1986 年 10 月，一艘负有特殊“研究”使命的、载有许多最新实验追踪器材的美国海军 688 型核潜艇——“奥古斯塔”号，在直布罗陀附近因为没有侦测到一艘正在追踪的前苏联潜艇的噪音，竟然与之相撞，造成 270 万美元的损失。美国国防部发言人承认，美国海军反潜飞机和舰艇搜寻这类新型潜艇，比过去要困难 10 倍。
　　9 轴铣床加工的螺旋桨，还将大大提高前苏联 4 艘新造航空母舰和其他新型潜艇的航速。1984 年 8 月，美国侦察卫星将前苏联正在建造的、暂时命名为“克里姆林”号的新型核动力潜艇拍照下来。根据这些卫星照片分析，其排水量可达 7500 吨，动力 24 万马力，最高速度 33 节。
　　4.秘密交易曝光
　　1985 年 12 月，日本、前苏联秘密交易当事人之一、日本和光贸易公司驻莫斯科代表、当年 51 岁的熊谷独，因和他的雇主发生纠纷而辞职，并向“巴统”委员会主席盖尼尔·陶瑞格递交了一份关于揭发东芝机械公司向前苏联出口 4 台 9 轴工作机床的报告。
　　陶瑞格当即将这份报告给日本代表过目。日本代表表示，要马上调查此事。日本通产省进行调查时，东芝机械公司则以预先签署的假合同和其他技术文件资料为佐证，矢口否认，并于 1986 年 3 月通过日本代表，向“巴统” 委员会主席保证，绝对没有像熊谷独所指控的那件事。但美国国防部技术安全署在全球性追踪的电脑报表中，发现前苏联正在采购潜艇科技。
　　1986 年 12 月，技术安全署主任布雷耶和美国国防部次长菲烈德前往东京，与日本副外相会面，并向他出示证据。但此次会面极不融洽。日方坚称，经过调查，绝对没有发生过将巨型机械售予前苏联的事。
　　布雷那和他的伙伴在东京调查碰壁后，就决定要在“巴统”年会上公开予以揭露。1987 年元月 28 日，美国人在法国巴黎“巴统”年会上，放映事先制作的日本东芝机械公司向前苏联出口 4 台装配有挪威生产的数控装置的9 轴大型铣床的幻灯片。日本和挪威代表当即退出会场。事后，日本代表向美国技术安全署主任布雷耶表白：“美国的这项指控是毫无根据的，日本出售给苏联的铣床都是简易型，并事先获得协委会的核准。”布雷耶涨红脸高声反击道：“永远别再对我说这些，美国提出的是绝对可靠的资料。”
　　4月 30 日，日本警视厅采取紧急行动，以违反外汇管理法为由，对东芝机械公司总部和静冈县的沼津事务所等 14 个机构进行全面搜查，缴获了全部档案资料。至此，过去被谎言、假合同所掩盖的秘密交易，在确凿证据的面前，现了原形。日本新闻界充满了震惊和羞辱，前首相中曾根正式向美国就此案给“双方安全”利益所造成的危害表示道歉，并表示对有关人员将通过司法机关追究刑事责任。

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听说过此事，这次看了文章更清楚了。中国军事工业近几年发展了得！

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