機加行業進口數控機床用油國產化替代試驗方案

楊 寧

（中國石化潤滑油有限公司華中分公司，湖北武漢 430011）

0 引言

機床被稱為“工業母機”，整個工業體系的發展離不開機床，它支撐著整個工業制造。中國已經成為全球制造業的中心，隨著經濟的快速發展和固定資產投資的增加，我國已成為世界第一大機床生產國和消費國，高精、高速、高效的中高檔數控機床的需求明顯增加。2020 年中國進口金額排名前五名的金屬加工機床品種分別為加工中心、特種加工機床、磨床、車床、鍛造或沖壓機床，其中僅加工中心進口金額達達18.5 億美元[1]。進口數控機床作為各制造企業機械加工的核心設備，如何維護保養備受企業關注及重視。由于責任重大，設備管理技術人員從機床質保期開始，維護保養均嚴格按說明書推薦選擇價格昂貴的進口油。因責任問題以及多數企業設備管理理技術人員對潤滑油技術不了解，質保期結束后主動換潤滑油品牌的動力不大。近年來，在國際及國內經濟形式的影響下，尤其在西方發達國家技術封鎖、原材料價格猛漲的背景下，各類國產化替代在國內已深入人心，在保證質量的前提下實現降本增效已成為國內越來越多企業的選擇。

1 數控機床工況分析

數控機床綜合應用計算機技術、自動控制、精密測量和機械設計等領域的先進技術成就而發展起來的一種新型自動化機床。數控機床通常主要由主機、數控裝置、驅動裝置、輔助裝置、編程及其他附屬設備組成。主要潤滑部位有液壓系統、主軸、導軌、刀具等（圖1）。

圖1 數控機床主要潤滑部位

數控機床工況具有以下特點：

（1）環境溫度一般在5～40 ℃，而高精度數控機床要求恒溫空調環境一般在20 ℃左右。無恒溫空調環境，氣溫高時注意工作環境通風散熱，氣溫低時注意開機前預熱。如液壓系統尤其是使用一般的HM 抗磨液壓油，因其傾點多數在－15 ℃以上，氣溫低時易出現液壓缸拉缸現象。

（2）導軌速度及載荷變化大，容易出現爬行現象，造成加工精度降低甚至導致機床報廢。因此導軌需使用加有防爬行現象粘滑劑的導軌油[2]。

（3）金屬加工液可能進入到潤滑油中，造成油品變質、乳化。

（4）油箱小，油品的能量密度大。因油箱裝油量少。全部油品循環使用一次所需要的時間很短，也就是說油品的使用頻率高，單位時間內負荷大。因此油品選擇質量檔次就高不就低。

（5）數字電氣控制系統，對機床設備的穩定性、重復性、靈敏性要求高[3]。

因此，數控機床用油要求比普通機床要高。如液壓系統用油，要求液壓油具有良好的高低溫性能，優異的抗氧抗磨性能，優異的抗乳化性能以及良好的清潔度等，同等條件下，因油箱裝油量少，選擇油品的質量等級要高。進口機床用油推薦一般很嚴謹，以進口加工中心為例，設備制造商一般常用推薦用潤滑油（不含刀具用金屬加工油/液）見表1。其中，有些因為設備的年代較早，部分油品名稱目前可能有調整。

表1 進口加工中心制造商一般常用推薦用潤滑油

所以，在進行油品國產化替代時，應選擇質量穩定、性能可靠、與在用進口油質量相當的國產知名品牌的潤滑油產品，比如國內排名第一的長城潤滑油。

2 國產化替代試驗方案設計

完整、嚴謹的針對某數控機床用油的國產化替代試驗方案設計[4]，建議包括以下9 個方面的內容。

2.1 國產化替代試驗概述

這部分包括：簡述試驗項目的由來、目的；選擇的潤滑油品牌企業簡介、資質、質量認證證書以及應用案例業績等；擬替代企業簡介及替代設備基本情況。因撰寫單位主體不同，以上國產化替代試驗方案內容應各有側重。

2.2 設備現場調研及替代油品的確定

（1）設備現場調研。為了獲得科學合理的油品替代方案，詳細的現場調研是重中之重。專業技術人員必須深入用油企業調研：①針對設備，對設備型號、技術參數、工況、潤滑點、設備推薦用油，現用進口油品、設備保養水平等進行詳細的了解；②針對工作環境條件，對當地日常氣溫、空氣濕度、有無空調、操作工人技能水平了解；③針對現用進口油品，現場查看油品外包裝外觀及使用說明，新油取樣。整個過程嚴謹記錄，并在用油企業允許條件下盡量獲取影相資料。注意技術人員深入用油企業調研，必須嚴格遵守該企業的安全管理規定

（2）替代油品確定。選擇替代油品的基本原則是選擇黏度級別相同、質量級別相同或更高級別的產品。方法是對現場所取進口油新油進行詳細的理化指標分析，以確其質量及黏度級別。從而篩選出合適的擬替代的油品。由于用戶多數是不換油，采用補加方式使用，因此還應對進口油品與替代油品做混兌實驗。

2.3 參加試驗單位、人員、試驗職責安排

一個替代試驗方案的成功實施，離不開合理的人力保障。由于整個替代方案實施的時間少則一年、多則幾年，期間常常會因為企業人員調動或離職而影響方案的實施甚至中止。所以在人力安排方面，應充分全方位考慮。替代試驗方案參與單位，通常為用油企業及供油企業相關部門，有時潤滑油經銷商或代理商也要參與，油樣檢測也可能對外委托專業檢測機構。參與單位人員應有相關領導領銜，以保證方案實施的權威性，發生意外情況時可及時處理。

參與人員較多且可能相互不熟悉，因此人力安排表應人手一份，方便聯絡，且最好安排專人日常調度。

2.4 試驗用潤滑油的選擇及技術要求

試驗用油選擇質量不低于現用進口油品的國產替代油品。

2.5 試驗設備的選擇及試驗時間

（1）要求試用的用油單位往往不止一臺同型進口數控機床，如有條件設計試驗方案時最好選擇多臺工況相似同型進口數控機床，并與原用油進行對比試驗。這樣有兩個益處：一是可防止意外原因影響試驗結果，二是也可以獲得更有代表性試驗結果、增加說服力。

（2）試驗時間擬安排為:時間跨越冬夏兩季，在高低溫季節對比試驗，以期試驗更具有代表性。

2.6 試驗過程主要技術要求。

（1）在試驗油裝機時，參加試驗單位均到場，試驗設備首先將原用油放干凈，根據現場條件，清洗油箱，并按日常換油程序換新油。

（2）試驗設備日常保養按正常設備維護進行，設備運行如出現異常情況設備操作人員立即通報，試驗小組技術人員現場處理。

2.7 取樣要求

（1）工作人員對試驗設備相關油箱按標準進行樣品抽取，每次取樣量為500 mL。其中，0 h 取樣是在加新油后設備運行20 min 后的樣品，1 個月、3 個月、6 個月和9 個月的取樣應為熱車取樣，并且每次取樣后應補加至油標。需要注意的是，導軌油因工況為消耗使用，則只比對0 h 油樣數據，不取以后油樣。

（2）取樣前取樣前3 d 內運行中不得向油箱補加新油。

（3）取樣容器要求清潔、干燥。取樣后立即貼上標簽，油樣標簽填寫要求完整，包括油品名稱、油樣編號、設備編號、設備操作人姓名、取樣日期、取樣人等信息。

2.8 油樣分析

（1）試驗所取油樣技術指標分析及分析結果報告由檢測機構負責。每次取樣后，檢測機構一周內提供分析結果（對分析結果如有異議，協商后可送第三方檢測）。

（2）在用試驗油分析項目：液壓油參考標準一般為NB/SH/T 0599—2013《L-HM 液壓油換油指標》，主軸油可參考表2，導軌油0 h 油樣參照產品執行標準。

表2 主軸油監測項目指標

2.9 試驗報告及試驗結果評審

（1）試驗周期完成后，一般由檢測機構負責或由事前協商確定技術人員出具全程替代試驗報告，參與單位各持一份。

（2）試驗結果評審，與會人員、試驗小組全體成員、參與試驗單位相關主管領導，必要時可邀請行業技術專家參與。

3 結論

（1）高性能、高精密度的數控機床由于工況特殊，其潤滑用油要求比普通機床要高。進口數控機床對各潤滑部位用油均有用油推薦。在進行油品國產化替代時，應選擇質量穩定、性能可靠、與在用進口油質量相當的國產知名品牌的潤滑油產品。

（2）數控機床用油國產化替代是一個非常嚴謹且技術很強的工作。在詳盡的現場調研基礎上，一套完整、嚴謹的試驗方案設計，是獲得有效、科學數據的有力保障，同時也是增強替代方案說服力的技術依據。