提到齒輪，我們的第一反應也許是鐘表中那一個個彼此精密咬合的“小家伙”。不過，這里說的制齒機床所生產的齒輪并不是用在鐘表上，而是應用于汽車、摩托車、風力發(fā)電、鐵路機車、船舶、工程機械以及冶金設備當中，都是些精密的“大家伙”。

　　不久前，由重慶機床（集團）有限責任公司（以下簡稱重慶機床集團）開發(fā)的數控高效制齒機床成套技術研發(fā)及產業(yè)化應用項目獲得了國家科技進步獎二等獎，這也給了讀者一個了解制齒機床奧秘的機會。

　　啟動產業(yè)化目標

　　齒輪是最基礎的機械傳動元件，量大面廣。齒輪機床是機床工業(yè)公認的工作母機中技術含量最高、零部件最多、結構最復雜的產品之一。在上世紀90年代末期，我國齒輪機床行業(yè)處在一個十分尷尬的境地。當時我國機床生產企業(yè)在技術上相對落后，普遍缺乏自主創(chuàng)新能力及關鍵、核心技術支撐，其產品主要以生產低端產品為主，缺乏競爭力，在數控機床質量的穩(wěn)定性、可靠性、耐用性上同國外先進產品相比存在明顯差距。可是國內市場上低端機床處于供應過剩的局面，而對于數控精密齒輪機床等高端產品的需求卻因缺少國產產品而主要靠進口。由于進口機床價格較高，真正的有效需求也沒能完全釋放出來。一方面是低端產品供給的過剩，另一方面是高端產品供給的不足。我國雖然是裝備制造業(yè)大國，也是全球機床消費第一大國，但大量機床主要依靠進口。

　　國際上只有美國、日本、德國等少數發(fā)達國家能夠生產齒輪機床，我國的齒輪機床市場絕大部分被境外生產商所占有。據不完全統(tǒng)計，當時我國高端機床市場上的國產化占有率不足30%，國外生產商占據了70%的市場份額。而數控機床領域，國產化的占有率更是低于25%。

　　供需失衡局面的出現正說明了彼時國內機床行業(yè)與市場需求的嚴重脫節(jié)，而重慶機床集團也在此列，甚至一度差點破產。針對這樣的局面，重慶機床集團在2000年提出要以“實現數控機床產業(yè)化”為目標，大力開發(fā)數控齒輪機床。

　　內外兼修新思路

　　數控高效制齒機床成套技術研發(fā)及產業(yè)化應用項目并不是完全獨立的，而是以“西部開發(fā)科技行動”重大項目課題———數控高速高精度滾齒/插齒/磨齒機床的成套技術開發(fā)為研究主線，由國家火炬計劃項目數控制齒裝備、國家重大技術裝備國產化創(chuàng)新研制項目YKS3120六軸四聯動數控高速滾齒機及其系列產品模塊化等科技項目支撐。

　　該項目總體上可以分成兩個部分：一部分是針對機床用戶的數控高效制齒機床成套技術，旨在提高用戶的生產效率和精度，涉及到加工齒輪所需的所有設備，包括六軸四聯動數控高效制齒機床控制技術研究；制齒機床高速高精度主軸系統(tǒng)的研制；制齒機床高速、高精度工作臺系統(tǒng)的研制；機床熱變形控制技術的研究；滾齒機零編程技術的開發(fā)；綠色制齒技術與裝備的研發(fā)；機床智能化及自動化系統(tǒng)的研發(fā)；高精度分度轉臺等機床功能部件的研發(fā)；高速、高精度復雜齒輪刀具的開發(fā)等子課題研究。

 

另一部分則是針對重慶機床自身的技術產業(yè)化應用，旨在增強重慶機床集團的生產研發(fā)效率，主要是以模塊化設計為主，用一系列標準結構，實現快速開發(fā)和快速生產，主要指滾齒/插齒/磨齒機床模塊化可重構技術研究。高速數控機床首先要過的就是高速關，傳統(tǒng)齒輪機床切削速度通常不足30米/分鐘，而重慶機床集團按照國內用戶的需求研發(fā)出了切削速度200米/分鐘的高速數控齒輪機床。雖然還和國外的高端機床有差距，但已經從原來的20~30年的差距縮小到了2~3年。

　　數控高效制齒機床成套技術研發(fā)及產業(yè)化應用項目也體現出深刻的環(huán)保色彩。傳統(tǒng)機床所用的切削液對水、土地和空氣造成污染，治理難度較大。而該項目成功研發(fā)出干式高速切削技術，淘汰了切削液，在加工過程中無切削液的飛濺和油霧的產生，對環(huán)境和人沒有污染、危害。另外，機床由過去的敞開型改為全密封，增加了多重安全防護，護罩防護結構使排屑器能從床身中部迅速將炙熱的切屑排除，增強了用戶在操作時的安全性，保證了干式高速切削的需要。

　　擴張中的市場規(guī)模

　　應用于汽車變速箱當中的齒輪是其市場的重要組成部分，我國齒輪機床工業(yè)的發(fā)展很大程度上得益于近年來我國汽車工業(yè)的飛速發(fā)展。這種飛速發(fā)展體現在：我國汽車年產量從100萬輛增長到200萬輛用了10年的時間，從200萬輛增長到300萬輛則只用了3年，從300萬輛增長到400萬輛只用了1年，而且自此之后以每年100萬輛以上的速度增長。2007年我國汽車年產量達到了880萬輛，2008年這個數字還將繼續(xù)擴大。通常每輛汽車需要30~50個齒輪。