提到齒輪，我們的第一反應(yīng)也許是鐘表中那一個(gè)個(gè)彼此精密咬合的“小家伙”。不過(guò)，這里說(shuō)的制齒機(jī)床所生產(chǎn)的齒輪并不是用在鐘表上，而是應(yīng)用于汽車(chē)、摩托車(chē)、風(fēng)力發(fā)電、鐵路機(jī)車(chē)、船舶、工程機(jī)械以及冶金設(shè)備當(dāng)中，都是些精密的“大家伙”。

　　不久前，由重慶機(jī)床（集團(tuán)）有限責(zé)任公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)重慶機(jī)床集團(tuán)）開(kāi)發(fā)的數(shù)控高效制齒機(jī)床成套技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用項(xiàng)目獲得了國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)，這也給了讀者一個(gè)了解制齒機(jī)床奧秘的機(jī)會(huì)。

　　啟動(dòng)產(chǎn)業(yè)化目標(biāo)

　　齒輪是最基礎(chǔ)的機(jī)械傳動(dòng)元件，量大面廣。齒輪機(jī)床是機(jī)床工業(yè)公認(rèn)的工作母機(jī)中技術(shù)含量最高、零部件最多、結(jié)構(gòu)最復(fù)雜的產(chǎn)品之一。在上世紀(jì)90年代末期，我國(guó)齒輪機(jī)床行業(yè)處在一個(gè)十分尷尬的境地。當(dāng)時(shí)我國(guó)機(jī)床生產(chǎn)企業(yè)在技術(shù)上相對(duì)落后，普遍缺乏自主創(chuàng)新能力及關(guān)鍵、核心技術(shù)支撐，其產(chǎn)品主要以生產(chǎn)低端產(chǎn)品為主，缺乏競(jìng)爭(zhēng)力，在數(shù)控機(jī)床質(zhì)量的穩(wěn)定性、可靠性、耐用性上同國(guó)外先進(jìn)產(chǎn)品相比存在明顯差距�？墒菄�(guó)內(nèi)市場(chǎng)上低端機(jī)床處于供應(yīng)過(guò)剩的局面，而對(duì)于數(shù)控精密齒輪機(jī)床等高端產(chǎn)品的需求卻因缺少?lài)?guó)產(chǎn)產(chǎn)品而主要靠進(jìn)口。由于進(jìn)口機(jī)床價(jià)格較高，真正的有效需求也沒(méi)能完全釋放出來(lái)。一方面是低端產(chǎn)品供給的過(guò)剩，另一方面是高端產(chǎn)品供給的不足。我國(guó)雖然是裝備制造業(yè)大國(guó)，也是全球機(jī)床消費(fèi)第一大國(guó)，但大量機(jī)床主要依靠進(jìn)口。

　　國(guó)際上只有美國(guó)、日本、德國(guó)等少數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家能夠生產(chǎn)齒輪機(jī)床，我國(guó)的齒輪機(jī)床市場(chǎng)絕大部分被境外生產(chǎn)商所占有。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，當(dāng)時(shí)我國(guó)高端機(jī)床市場(chǎng)上的國(guó)產(chǎn)化占有率不足30%，國(guó)外生產(chǎn)商占據(jù)了70%的市場(chǎng)份額。而數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域，國(guó)產(chǎn)化的占有率更是低于25%。

　　供需失衡局面的出現(xiàn)正說(shuō)明了彼時(shí)國(guó)內(nèi)機(jī)床行業(yè)與市場(chǎng)需求的嚴(yán)重脫節(jié)，而重慶機(jī)床集團(tuán)也在此列，甚至一度差點(diǎn)破產(chǎn)。針對(duì)這樣的局面，重慶機(jī)床集團(tuán)在2000年提出要以“實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)化”為目標(biāo)，大力開(kāi)發(fā)數(shù)控齒輪機(jī)床。

　　內(nèi)外兼修新思路

　　數(shù)控高效制齒機(jī)床成套技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用項(xiàng)目并不是完全獨(dú)立的，而是以“西部開(kāi)發(fā)科技行動(dòng)”重大項(xiàng)目課題———數(shù)控高速高精度滾齒/插齒/磨齒機(jī)床的成套技術(shù)開(kāi)發(fā)為研究主線(xiàn)，由國(guó)家火炬計(jì)劃項(xiàng)目數(shù)控制齒裝備、國(guó)家重大技術(shù)裝備國(guó)產(chǎn)化創(chuàng)新研制項(xiàng)目YKS3120六軸四聯(lián)動(dòng)數(shù)控高速滾齒機(jī)及其系列產(chǎn)品模塊化等科技項(xiàng)目支撐。

　　該項(xiàng)目總體上可以分成兩個(gè)部分：一部分是針對(duì)機(jī)床用戶(hù)的數(shù)控高效制齒機(jī)床成套技術(shù)，旨在提高用戶(hù)的生產(chǎn)效率和精度，涉及到加工齒輪所需的所有設(shè)備，包括六軸四聯(lián)動(dòng)數(shù)控高效制齒機(jī)床控制技術(shù)研究；制齒機(jī)床高速高精度主軸系統(tǒng)的研制；制齒機(jī)床高速、高精度工作臺(tái)系統(tǒng)的研制；機(jī)床熱變形控制技術(shù)的研究；滾齒機(jī)零編程技術(shù)的開(kāi)發(fā)；綠色制齒技術(shù)與裝備的研發(fā)；機(jī)床智能化及自動(dòng)化系統(tǒng)的研發(fā)；高精度分度轉(zhuǎn)臺(tái)等機(jī)床功能部件的研發(fā)；高速、高精度復(fù)雜齒輪刀具的開(kāi)發(fā)等子課題研究。

 

另一部分則是針對(duì)重慶機(jī)床自身的技術(shù)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，旨在增強(qiáng)重慶機(jī)床集團(tuán)的生產(chǎn)研發(fā)效率，主要是以模塊化設(shè)計(jì)為主，用一系列標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)快速開(kāi)發(fā)和快速生產(chǎn)，主要指滾齒/插齒/磨齒機(jī)床模塊化可重構(gòu)技術(shù)研究。高速數(shù)控機(jī)床首先要過(guò)的就是高速關(guān)，傳統(tǒng)齒輪機(jī)床切削速度通常不足30米/分鐘，而重慶機(jī)床集團(tuán)按照國(guó)內(nèi)用戶(hù)的需求研發(fā)出了切削速度200米/分鐘的高速數(shù)控齒輪機(jī)床。雖然還和國(guó)外的高端機(jī)床有差距，但已經(jīng)從原來(lái)的20~30年的差距縮小到了2~3年。

　　數(shù)控高效制齒機(jī)床成套技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用項(xiàng)目也體現(xiàn)出深刻的環(huán)保色彩。傳統(tǒng)機(jī)床所用的切削液對(duì)水、土地和空氣造成污染，治理難度較大。而該項(xiàng)目成功研發(fā)出干式高速切削技術(shù)，淘汰了切削液，在加工過(guò)程中無(wú)切削液的飛濺和油霧的產(chǎn)生，對(duì)環(huán)境和人沒(méi)有污染、危害。另外，機(jī)床由過(guò)去的敞開(kāi)型改為全密封，增加了多重安全防護(hù)，護(hù)罩防護(hù)結(jié)構(gòu)使排屑器能從床身中部迅速將炙熱的切屑排除，增強(qiáng)了用戶(hù)在操作時(shí)的安全性，保證了干式高速切削的需要。

　　擴(kuò)張中的市場(chǎng)規(guī)模

　　應(yīng)用于汽車(chē)變速箱當(dāng)中的齒輪是其市場(chǎng)的重要組成部分，我國(guó)齒輪機(jī)床工業(yè)的發(fā)展很大程度上得益于近年來(lái)我國(guó)汽車(chē)工業(yè)的飛速發(fā)展。這種飛速發(fā)展體現(xiàn)在：我國(guó)汽車(chē)年產(chǎn)量從100萬(wàn)輛增長(zhǎng)到200萬(wàn)輛用了10年的時(shí)間，從200萬(wàn)輛增長(zhǎng)到300萬(wàn)輛則只用了3年，從300萬(wàn)輛增長(zhǎng)到400萬(wàn)輛只用了1年，而且自此之后以每年100萬(wàn)輛以上的速度增長(zhǎng)。2007年我國(guó)汽車(chē)年產(chǎn)量達(dá)到了880萬(wàn)輛，2008年這個(gè)數(shù)字還將繼續(xù)擴(kuò)大。通常每輛汽車(chē)需要30~50個(gè)齒輪。