近幾年,我國重點行業和重點建設工程,如發電、高速機車、礦山機械、大型工程機械、大型船舶、鉆井平臺及航空航天等,對重大裝備的需求越來越多,對與之配套的齒輪及(ji)其齒(chi)(chi)輪(lun)(lun)箱也提出(chu)了更多(duo)、更新的(de)要求。在經(jing)(jing)歷了20多(duo)年的(de)快速發(fa)展后,我國(guo)(guo)已(yi)名副其實的(de)成為齒(chi)(chi)輪(lun)(lun)生產(chan)大(da)國(guo)(guo),但離強(qiang)國(guo)(guo)的(de)目標(biao)還相(xiang)去甚(shen)遠。國(guo)(guo)際模具及(ji)五金塑膠產(chan)業(ye)供(gong)應商協(xie)會秘(mi)書長羅百(bai)輝(hui)認為,目前我國(guo)(guo)齒(chi)(chi)輪(lun)(lun)行(xing)業(ye)還不能完全滿足重(zhong)點(dian)(dian)行(xing)業(ye)和重(zhong)點(dian)(dian)工(gong)程的(de)配套(tao)要求,行(xing)業(ye)的(de)總體技術水平僅相(xiang)當(dang)于發(fa)達(da)國(guo)(guo)家(jia)20世紀(ji)90年代后期(qi)的(de)水平。因(yin)此,齒(chi)(chi)輪(lun)(lun)及(ji)齒(chi)(chi)輪(lun)(lun)箱的(de)制造已(yi)經(jing)(jing)成為制約我國(guo)(guo)一系(xi)列重(zhong)大(da)裝備研(yan)制的(de)瓶頸(jing)問題。
“十二五”期(qi)間,齒(chi)(chi)(chi)(chi)輪(lun)(lun)(lun)(lun)及傳動裝置被列為(wei)發展重點。這也是我(wo)國(guo)從(cong)齒(chi)(chi)(chi)(chi)輪(lun)(lun)(lun)(lun)大國(guo)變成(cheng)齒(chi)(chi)(chi)(chi)輪(lun)(lun)(lun)(lun)強國(guo)的(de)關鍵(jian)期(qi)。齒(chi)(chi)(chi)(chi)輪(lun)(lun)(lun)(lun)行業包括(kuo)(kuo)工業齒(chi)(chi)(chi)(chi)輪(lun)(lun)(lun)(lun)、車輛齒(chi)(chi)(chi)(chi)輪(lun)(lun)(lun)(lun)和(he)齒(chi)(chi)(chi)(chi)輪(lun)(lun)(lun)(lun)裝備(bei)制(zhi)造三個方面。齒(chi)(chi)(chi)(chi)輪(lun)(lun)(lun)(lun)強國(guo)的(de)標志(zhi)不僅包括(kuo)(kuo)齒(chi)(chi)(chi)(chi)輪(lun)(lun)(lun)(lun)技術(shu)和(he)齒(chi)(chi)(chi)(chi)輪(lun)(lun)(lun)(lun)質量的(de)一流,同(tong)時也包括(kuo)(kuo)齒(chi)(chi)(chi)(chi)輪(lun)(lun)(lun)(lun)制(zhi)造裝備(bei)的(de)世(shi)界水平。在我(wo)國(guo)從(cong)齒(chi)(chi)(chi)(chi)輪(lun)(lun)(lun)(lun)大國(guo)轉變成(cheng)齒(chi)(chi)(chi)(chi)輪(lun)(lun)(lun)(lun)強國(guo)過程中,齒(chi)(chi)(chi)(chi)輪(lun)(lun)(lun)(lun)制(zhi)造裝備(bei)的(de)水平提(ti)升處在關鍵(jian)地位。
齒輪的加工可以采用從銑削、滾齒、插齒到磨齒的多種工藝技術。因此,我們從工藝角度便可以分析目前我國齒輪加工技術及裝備的現狀,以及與國外的差距。
機床:
———銑削機床。齒輪銑床因其效率低在中小模數圓柱齒輪加工中很少使用,但在大型圓柱齒輪加工中得到一定應用,特別是內齒圈的加工。特大型齒輪因數量少,銑削加工是主要方式。國內有多家企業生產這類機床。目前,國內使用的齒輪銑床跟國外的差距相對較小。
———滾齒機。滾齒是圓柱齒輪加工的主要手段,用于粗加工和半精加工,適用于加工各種直、斜齒輪等。大型內齒圈的滾齒加工也展現出較好的前景。目前國產高速滾齒機和大型滾齒機與國外先進滾齒機差距較大,但十幾米的特大型滾齒機我國已具有世界水平。
———插齒機。其效率比滾齒機低,主要用作內齒圈、雙聯或多聯齒輪的加工。目前國產插齒機水平與世界先進水平差距較大。
———磨齒機。成型磨和蝸桿砂輪磨(mo)(mo)是(shi)中(zhong)模數(shu)齒(chi)(chi)輪精加工(gong)的(de)主要方式(shi);成型(xing)磨(mo)(mo)齒(chi)(chi)是(shi)大(da)(da)型(xing)圓柱齒(chi)(chi)輪精加工(gong)的(de)主要形式(shi),雖然1.2米的(de)蝸桿砂輪磨(mo)(mo)齒(chi)(chi)機已(yi)經(jing)出現(xian)(xian)。現(xian)(xian)代數(shu)控磨(mo)(mo)齒(chi)(chi)機能實現(xian)(xian)齒(chi)(chi)面的(de)任(ren)意三維拓撲(pu)修形。國(guo)內大(da)(da)型(xing)磨(mo)(mo)齒(chi)(chi)機市場幾乎讓Hofler、Niles、Gleason等國(guo)際著(zhu)名公司占領了(le)。目前國(guo)產(chan)中(zhong)模數(shu)磨(mo)(mo)齒(chi)(chi)機與國(guo)外的(de)差(cha)距不大(da)(da),但(dan)大(da)(da)型(xing)磨(mo)(mo)齒(chi)(chi)機的(de)水平與國(guo)外的(de)差(cha)距甚大(da)(da)。
刀(dao)(dao)具(ju):齒(chi)輪(lun)(lun)刀(dao)(dao)具(ju)包含(han)有(you)三要素:幾何設(she)計(ji)、材料和(he)鍍層。總(zong)體上(shang),國內(nei)齒(chi)輪(lun)(lun)刀(dao)(dao)具(ju)企業在刀(dao)(dao)具(ju)的(de)宏觀設(she)計(ji)方(fang)面尚佳,但(dan)在修形等細節設(she)計(ji)方(fang)面與(yu)國外(wai)存在較大的(de)差距。鍍層是刀(dao)(dao)具(ju)壽命的(de)關鍵要素,而齒(chi)輪(lun)(lun)刀(dao)(dao)具(ju)鍍層設(she)備(bei)大部分還依(yi)賴進口。此外(wai),齒(chi)輪(lun)(lun)刀(dao)(dao)具(ju)要達到世界先進水平還需要在創新方(fang)面做出更多的(de)努力。
測量(liang)(liang)(liang)儀器:國外:基于電(dian)子展成方法的中小模數齒(chi)(chi)(chi)(chi)輪(lun)測量(liang)(liang)(liang)技術(shu)已(yi)(yi)經成熟,典型(xing)儀器CNC齒(chi)(chi)(chi)(chi)輪(lun)測量(liang)(liang)(liang)中心得(de)到普(pu)遍應用,測量(liang)(liang)(liang)精度穩定在(zai)三(san)級,部分(fen)項目(mu)可達(da)二級;大齒(chi)(chi)(chi)(chi)輪(lun)測量(liang)(liang)(liang)通(tong)常采用大型(xing)齒(chi)(chi)(chi)(chi)輪(lun)測量(liang)(liang)(liang)中心和三(san)坐標測量(liang)(liang)(liang)機,可測齒(chi)(chi)(chi)(chi)輪(lun)直徑已(yi)(yi)達(da)6米;集成在(zai)齒(chi)(chi)(chi)(chi)輪(lun)機床(chuang)上齒(chi)(chi)(chi)(chi)輪(lun)在(zai)機測量(liang)(liang)(liang)系(xi)統(tong)已(yi)(yi)成為(wei)機床(chuang)(特別是大型(xing)磨齒(chi)(chi)(chi)(chi)機)的組成部分(fen);耦合(he)在(zai)齒(chi)(chi)(chi)(chi)輪(lun)生產線上、結合(he)機械手自動上下料的齒(chi)(chi)(chi)(chi)輪(lun)快速分(fen)選測量(liang)(liang)(liang)機成為(wei)車輛齒(chi)(chi)(chi)(chi)輪(lun)現場測量(liang)(liang)(liang)的主導設(she)備(bei)。
國內:中模(mo)數(shu)齒(chi)(chi)輪測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)中心相對成(cheng)熟,測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)精(jing)度穩定在四(si)級,部分項目可達三級;最大齒(chi)(chi)輪測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)中心的(de)可測(ce)(ce)(ce)(ce)齒(chi)(chi)輪直徑為2米;集(ji)成(cheng)式(shi)在機(ji)測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)系統(tong)處在研發階段;耦合(he)在車輛齒(chi)(chi)輪生產(chan)線上(shang)的(de)齒(chi)(chi)輪快(kuai)速分選(xuan)測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)機(ji)已投入生產(chan);我國獨(du)創(chuang)的(de)齒(chi)(chi)輪整體(ti)誤差(cha)測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)儀器近20年沒(mei)得到發展,其傳統(tong)應用(yong)市場不斷在縮小;沒(mei)有(you)滿(man)足齒(chi)(chi)輪測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)坐標測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)機(ji),小模(mo)數(shu)齒(chi)(chi)輪測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)儀器和大齒(chi)(chi)輪測(ce)(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)(liang)(liang)(liang)儀器幾(ji)乎全(quan)部進口。
而(er)微型(xing)齒(chi)輪(lun)和特大(da)齒(chi)輪(lun)(直(zhi)徑6米以(yi)上)測(ce)量在(zai)國(guo)內外都(dou)是技術難題(ti),正在(zai)探索中。大(da)齒(chi)輪(lun)量值傳遞更是世(shi)界(jie)性難題(ti)。
“裝(zhuang)(zhuang)備(bei)(bei)強則齒(chi)輪(lun)(lun)強”羅百(bai)輝表示,目前(qian)我(wo)國齒(chi)輪(lun)(lun)加工(gong)成套裝(zhuang)(zhuang)備(bei)(bei),在(zai)外觀造(zao)型、規格參數(shu)、主要功能等(deng)方面均(jun)取得了(le)長(chang)足進步(bu),成功解決了(le)從無(wu)到(dao)(dao)有的(de)難(nan)題(ti);特別是(shi)(shi)國家科技(ji)重大專項(xiang)(“高檔(dang)數(shu)控機床(chuang)與基(ji)礎制(zhi)(zhi)造(zao)裝(zhuang)(zhuang)備(bei)(bei)”)對齒(chi)輪(lun)(lun)制(zhi)(zhi)造(zao)裝(zhuang)(zhuang)備(bei)(bei)的(de)支持(chi),使我(wo)國一部分齒(chi)輪(lun)(lun)裝(zhuang)(zhuang)備(bei)(bei)的(de)水(shui)平與世界頂級(ji)產品的(de)差距得到(dao)(dao)縮小。但是(shi)(shi),我(wo)國仍有一些(xie)齒(chi)輪(lun)(lun)制(zhi)(zhi)造(zao)裝(zhuang)(zhuang)備(bei)(bei)是(shi)(shi)空白,并且現(xian)有的(de)裝(zhuang)(zhuang)備(bei)(bei)在(zai)可靠性、穩定性、精度保(bao)持(chi)性、加工(gong)效率(lv)、智能化水(shui)平等(deng)多(duo)方面仍存在(zai)較大差距,要最(zui)終達(da)到(dao)(dao)國際水(shui)平,還需(xu)在(zai)多(duo)層(ceng)面上(shang)開展系統性的(de)工(gong)藝研究及(ji)技(ji)術創新(xin)。
針對現有差距及(ji)未來齒輪產品制造對關(guan)(guan)鍵(jian)工藝裝(zhuang)備的需求,我國《齒輪工程(cheng)技術路線(xian)圖》中(zhong)列出了齒輪加工關(guan)(guan)鍵(jian)工藝裝(zhuang)備的發展目標:
開發高精、高效、大型(xing)數控圓(yuan)(yuan)柱齒輪磨齒機(ji)(ji)和圓(yuan)(yuan)錐齒輪磨齒機(ji)(ji),改變我國大型(xing)、高檔磨齒機(ji)(ji)依賴進口的局面。
開發干式滾齒機和硬齒面滾齒機,開發大型錐齒輪銑齒機等專用銑齒機床。
開發高效滾齒刀具,研發刀具涂層材料和技術,擴大硬質合金、CBN刀具的應用;開發材料切除率高、壽命長、修整頻率低的磨齒砂輪。
開發高檔數控感應淬火機床,開發新型智能、高效、低耗、環保的齒輪滲碳、滲氮等熱處理設備。
開發基于激光跟蹤測量技術和室內激光雷達等技術的特大型齒輪在位測量系統,開發基于光纖測頭的微型齒輪測量機,開發結合機械手上下料的、耦合在齒輪生產線上的齒輪快速分選測量機等。
經過未來的努力奮斗,突破高端產品技術,使我國齒輪產品質量達到國際水平,完成從齒輪制造大國到齒輪強國的轉變,進而使我國成為世界上齒輪產品的出口大國,這是中國齒輪行業的戰略任務。
為完成這個艱巨的任務,需要來自政府、行業和企業等多方面的支持和努力,更需要齒輪行業、企業自身持續不斷地自主創新。具體包括以下幾方面:
倡導以企業為主的“政產學研用”結合、組織聯合研究的協同創新模式,成立產學研聯盟。我國齒輪行業要形成一個在市場經濟條件下的基礎研究、產品開發、工藝與裝備研制體系。
加速齒輪標準制訂,并形成體系。
建立齒輪行業共性技術服務平臺,加快新技術、新工藝、先進標準的推廣應用以及行業創新能力的提高。
建立齒輪產品檢測與可靠性服務平臺。
實(shi)施品牌戰略。這是樹立企業形象的(de)重要手段(duan),也是中國(guo)齒(chi)輪行(xing)業做強(qiang)、走向(xiang)世界的(de)必由(you)之路。