編者按；齒輪是最基礎(chǔ)的機(jī)械傳動元件，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。產(chǎn)學(xué)研用結(jié)合振興國產(chǎn)齒輪機(jī)床。 [align=center] 圖為向汽車行業(yè)提供的國家重大技術(shù)裝備項(xiàng)目六軸四聯(lián)動數(shù)控高速滾齒機(jī)。 [/align] 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，這里說的制齒機(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、摩托車、風(fēng)力發(fā)電、鐵路機(jī)車、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（以下簡稱重慶機(jī)床集團(tuán)）開發(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)目獲得了國家科技進(jìn)步獎二等獎，這也給了讀者一個(gè)了解制齒機(jī)床奧秘的機(jī)會。 　　 啟動產(chǎn)業(yè)化目標(biāo) 　　 齒輪是最基礎(chǔ)的機(jī)械傳動元件，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)我國機(jī)床生產(chǎn)企業(yè)在技術(shù)上相對落后，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，缺乏競爭力，在數(shù)控機(jī)床質(zhì)量的穩(wěn)定性、可靠性、耐用性上同國外先進(jìn)產(chǎn)品相比存在明顯差距?？墒菄鴥?nèi)市場上低端機(jī)床處于供應(yīng)過剩的局面，而對于數(shù)控精密齒輪機(jī)床等高端產(chǎn)品的需求卻因缺少國產(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能完全釋放出來。一方面是低端產(chǎn)品供給的過剩，另一方面是高端產(chǎn)品供給的不足。我國雖然是裝備制造業(yè)大國，也是全球機(jī)床消費(fèi)第一大國，但大量機(jī)床主要依靠進(jìn)口。 　　 國際上只有美國、日本、德國等少數(shù)發(fā)達(dá)國家能夠生產(chǎn)齒輪機(jī)床，我國的齒輪機(jī)床市場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)我國高端機(jī)床市場上的國產(chǎn)化占有率不足30%，國外生產(chǎn)商占據(jù)了70%的市場份額。而數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域，國產(chǎn)化的占有率更是低于25%。 　　 供需失衡局面的出現(xiàn)正說明了彼時(shí)國內(nèi)機(jī)床行業(yè)與市場需求的嚴(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“西部開發(fā)科技行動”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)開發(fā)為研究主線，由國家火炬計(jì)劃項(xiàng)目數(shù)控制齒裝備、國家重大技術(shù)裝備國產(chǎn)化創(chuàng)新研制項(xiàng)目YKS3120六軸四聯(lián)動數(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：一部分是針對機(jī)床用戶的數(shù)控高效制齒機(jī)床成套技術(shù)，旨在提高用戶的生產(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)床智能化及自動化系統(tǒng)的研發(fā)；高精度分度轉(zhuǎn)臺等機(jī)床功能部件的研發(fā)；高速、高精度復(fù)雜齒輪刀具的開發(fā)等子課題研究。 　　 另一部分則是針對重慶機(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)按照國內(nèi)用戶的需求研發(fā)出了切削速度200米/分鐘的高速數(shù)控齒輪機(jī)床。雖然還和國外的高端機(jī)床有差距，但已經(jīng)從原來的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，在加工過程中無切削液的飛濺和油霧的產(chǎn)生，對環(huán)境和人沒有污染、危害。另外，機(jī)床由過去的敞開型改為全密封，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)張中的市場規(guī)模 　　 應(yīng)用于汽車變速箱當(dāng)中的齒輪是其市場的重要組成部分，我國齒輪機(jī)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(xiàn)在：我國汽車年產(chǎn)量從100萬輛增長到200萬輛用了10年的時(shí)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(chǎn)量達(dá)到了880萬輛，2008年這個(gè)數(shù)字還將繼續(xù)擴(kuò)大。通常每輛汽車需要30～50個(gè)齒輪，汽車產(chǎn)量的增長直接導(dǎo)致齒輪需求量的上升，而且由于對齒輪的質(zhì)量要求越來越高，數(shù)控高效制齒機(jī)床的市場前景隨之更為廣闊。 　　 另外，在重型汽車和摩托車的變速箱中也大量使用齒輪。我國現(xiàn)在年產(chǎn)50萬輛重型汽車，每輛需60多個(gè)齒輪；年產(chǎn)2500輛摩托車，每輛需20～30個(gè)齒輪。這給齒輪機(jī)床企業(yè)帶來了另一個(gè)巨大的市場。 國產(chǎn)化帶動經(jīng)濟(jì)發(fā)展 　　 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)目最重要的意義在于其產(chǎn)業(yè)化為我國鐵路大提速，風(fēng)力設(shè)備井噴式的增長，高速發(fā)展的汽車、摩托車、工程機(jī)械以及冶金設(shè)備提供了巨大的技術(shù)支持。由于性價(jià)比優(yōu)勢明顯，重慶機(jī)床集團(tuán)的產(chǎn)品逐步收復(fù)了原來被境外企業(yè)占據(jù)的齒輪機(jī)床市場，部分產(chǎn)品完全能夠替代進(jìn)口產(chǎn)品，使我國進(jìn)口齒輪機(jī)床數(shù)開始下降。據(jù)重慶機(jī)床集團(tuán)董事長廖紹華介紹，目前，我國國產(chǎn)機(jī)床國內(nèi)市場占有率突破了50%，國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床占有率則達(dá)到40%。而在齒輪機(jī)床領(lǐng)域，重慶機(jī)床集團(tuán)的齒輪機(jī)床綜合市場份額已近50%，滾齒機(jī)床市場份額達(dá)到70%～80%。除此之外，該項(xiàng)目的相關(guān)產(chǎn)品相繼出口日、韓、印及歐洲國家，高端產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了批量出口。 　　 數(shù)控高效制齒機(jī)床的加工效率比傳統(tǒng)機(jī)床提高了3～5倍，性能達(dá)到了國際一流水平，而價(jià)格只是國外同類產(chǎn)品的二分之一到三分之一，表現(xiàn)出了相當(dāng)高的性價(jià)比。在占領(lǐng)國內(nèi)市場之后，這一產(chǎn)品帶動齒輪機(jī)床的市場價(jià)格整體下降，尤其是國外機(jī)床產(chǎn)品，價(jià)格降低了三分之一到二分之一。這樣，機(jī)床用戶在使用到了性能更好、精度更高的機(jī)床的同時(shí)，也節(jié)約了購買設(shè)備的成本，從而提高了效益和發(fā)展速度。 　　 作為國內(nèi)齒輪機(jī)床行業(yè)的排頭兵，重慶機(jī)床集團(tuán)負(fù)責(zé)了國內(nèi)齒輪機(jī)床行業(yè)多項(xiàng)國家級標(biāo)準(zhǔn)的制定，對國內(nèi)其他機(jī)床企業(yè)有著重要的帶動作用。重慶機(jī)床集團(tuán)推出的數(shù)控高效制齒機(jī)床在競標(biāo)中的出色表現(xiàn)也增強(qiáng)了企業(yè)對國產(chǎn)機(jī)床的信心，促進(jìn)了本土機(jī)床企業(yè)的發(fā)展壯大?！拔覀冊诤蛧馄髽I(yè)同臺比試的過程中，沒有給國人丟臉?！绷谓B華說，“現(xiàn)在越來越多的客戶開始選用國產(chǎn)機(jī)床，事實(shí)會證明他們的選擇沒有錯(cuò)?！? 尊重市場產(chǎn)研結(jié)合 　　 面向客戶的真正需求是數(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)目開發(fā)的基本前提。以重慶機(jī)床集團(tuán)為代表的研發(fā)隊(duì)伍以“滿足客戶需求，為客戶創(chuàng)造增值服務(wù)”為經(jīng)營服務(wù)理念，以市場需求為導(dǎo)向，按照中國機(jī)床市場客戶群結(jié)構(gòu)的豐富性，開發(fā)出高、中、低三個(gè)層次的機(jī)床產(chǎn)品，適應(yīng)了中國機(jī)床市場的發(fā)展需要。 　　 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)目背后的開發(fā)團(tuán)隊(duì)除了重慶機(jī)床集團(tuán)之外，重慶大學(xué)、重慶工學(xué)院也參與其中，組成了產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的研發(fā)隊(duì)伍。重慶機(jī)床集團(tuán)正是通過聯(lián)合重慶大學(xué)、重慶工學(xué)院實(shí)現(xiàn)了雙方優(yōu)勢資源的整合，縮短了研發(fā)周期。高校擁有企業(yè)所不具備的人才結(jié)構(gòu)及研發(fā)能力，能夠幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)技術(shù)領(lǐng)域的理念，由企業(yè)將這些技術(shù)產(chǎn)業(yè)化，推向市場。 　　 在項(xiàng)目開展之初，分析研究市場發(fā)展趨勢是項(xiàng)目最終在國內(nèi)外市場上取得成功的重要原因。正是因?yàn)榭吹搅酥袊X輪機(jī)床市場的復(fù)雜性及發(fā)展趨勢，重慶機(jī)床集團(tuán)開始探索模塊化道路，將生產(chǎn)組織活動與模塊化思路相結(jié)合，極大地提高了企業(yè)生產(chǎn)研發(fā)的效率，能夠快速對市場變化做出反應(yīng)，滿足不同層次客戶的需求。據(jù)介紹，應(yīng)用模塊化思路以來，重慶機(jī)床集團(tuán)的員工已經(jīng)精簡到原來的一半，但年產(chǎn)機(jī)床量則由1998年的104臺增加到2007年的近1500臺。 　　 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)用可以說是在我國機(jī)床行業(yè)產(chǎn)業(yè)升級大環(huán)境的催生下，由企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)合力打造、迎合客戶的真正需求、符合市場發(fā)展趨勢的項(xiàng)目技術(shù)。事實(shí)也同樣證明，重慶機(jī)床集團(tuán)這一系列的決策是沒錯(cuò)的。 　　 中國機(jī)床工具工業(yè)協(xié)會點(diǎn)評 　　 由重慶機(jī)床（集團(tuán)）有限責(zé)任公司牽頭完成的數(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)目是近年來國家振興裝備制造業(yè)，大力推行企業(yè)自主創(chuàng)新，實(shí)施產(chǎn)學(xué)研用相結(jié)合的一個(gè)成功案例。 　　 該項(xiàng)目立題之初便瞄準(zhǔn)國際先進(jìn)水平，堅(jiān)持以市場為導(dǎo)向，走產(chǎn)業(yè)化道路，通過攻克齒輪機(jī)床數(shù)字控制、切削力、剛性、振動、噪聲、熱變形和結(jié)構(gòu)模態(tài)分析與測試等一系列技術(shù)難關(guān)，積極采用模塊化技術(shù)、信息化技術(shù)，以及設(shè)計(jì)開發(fā)、工藝試制、生產(chǎn)調(diào)試并行工程和價(jià)值工程，開展集成創(chuàng)新和原始創(chuàng)新，大力推進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新能力平臺建設(shè)和產(chǎn)品開發(fā)平臺建設(shè)，促成了該項(xiàng)目的成功。 　　 該項(xiàng)目在數(shù)控高效制齒機(jī)床系列產(chǎn)品模塊化研制的關(guān)鍵技術(shù)上取得了重大突破，代表了國內(nèi)最高水平并保持著國際領(lǐng)先水平，在國際市場產(chǎn)生了重要影響。不僅為企業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，也為汽車、工程機(jī)械、風(fēng)力發(fā)電等行業(yè)齒輪制造技術(shù)水平的提高起到了重要的推動作用，實(shí)現(xiàn)了“中國裝備、裝備中國”的示范效應(yīng)。