重慶機床高性能齒輪精密磨削機床生產(chǎn)調(diào)試現(xiàn)場
機床被喻為“工業(yè)母機”，是國家基礎性、戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，是一個國家裝備制造水平提升的基礎，也是新質生產(chǎn)力迸發(fā)的活水源頭。
前不久，位于重慶經(jīng)開區(qū)的重慶機床(集團)有限責任公司(以下簡稱重慶機床)傳來好消息：該公司牽頭研發(fā)的“高性能齒輪精密磨削關鍵技術及裝備”通過技術認定，達到國際領先標準。
為了磨好齒輪精密加工裝備這把工業(yè)利劍，被稱為中國機床制造“十八羅漢”之一的重慶機床，整整花了12年。
“這一路走來很艱難。”重慶機床董事長劉德永感嘆，但如果這一切都是基于工業(yè)時代生產(chǎn)力發(fā)展的現(xiàn)實需求，那千難萬難都不再難。
從手動擋到自動擋，攻克齒輪靈敏性第一關
2012年，作為國內(nèi)汽車變速器領域的龍頭企業(yè)，重慶青山工業(yè)有限責任公司(以下簡稱青山工業(yè))十萬火急找到重慶機床。
彼時，國內(nèi)汽車從手動擋升級到自動擋是大勢所趨，駕乘人對駕駛體驗的要求越來越高。
“手動擋汽車費時費力，操作復雜。”青山工業(yè)技術與設備部部長鄧昌俊解釋，自動擋汽車配備液力變速器或雙離合變速器，駕駛者只需踩油門和剎車即可，操作簡單，反應快。但這也對變速器齒輪的靈敏性、精準性提出了更高要求。
當時，國產(chǎn)磨齒機遠達不到要求，而進口磨齒機一臺就要1000多萬元，成本高昂，而且交付周期長達一年多，無法滿足市場所需。
“能不能想辦法研發(fā)國產(chǎn)高性能齒輪精密磨削機床?”青山工業(yè)抱著試一試的想法找到重慶機床。
作為專業(yè)制造齒輪加工機床的企業(yè)，重慶機床清醒地知道這道題有多難。
“想要生產(chǎn)出高精度齒輪，必須攻破磨齒這道關鍵工序。”劉德永坦言，高性能齒輪磨削存在修形齒面加工原理誤差、力熱耦合嚴重導致精度提升困難、齒面性能難以調(diào)控等難題，長期以來，我國高性能齒輪磨削加工核心技術缺失。
“行，一起干!”眼見齒輪磨削加工裝備已成為卡住我國高端裝備產(chǎn)業(yè)鏈安全和齒輪行業(yè)市場競爭力的一根刺，劉德永決定放手一搏拔掉它。
為了全方位提高齒輪精度，重慶機床大幅度提高了機床的幾何精度，保證機床主要零部件組裝的精準性，最大限度降低產(chǎn)品誤差。
此外，重慶機床還與重慶大學高端裝備機械傳動全國重點實驗室牽手，迭代升級關鍵算法和控制方法，加強軟件研發(fā)，通過參數(shù)優(yōu)化、功能提升增強機床的控制精度。
2014年，第一批3臺齒輪磨削加工裝備交付青山工業(yè)，市場反饋良好，而每臺機床成本僅進口設備的1/3。
從燃油車到新能源車，突破高精度第二關
時代最大的不變，就是變化。
2014年，席卷全國的新能源汽車研發(fā)箭在弦上。青山工業(yè)面臨的新賽道，也成為重慶機床面對的新難題。
事實上，相較于傳統(tǒng)燃油車，新能源汽車對齒輪的設計、加工要求可以說是一個量級的飛躍，對高轉速、高承載、嚙合精度、降噪性的要求大幅提升。
“大家都知道新能源汽車提速快，原因為何?”劉德永分析，主要是變速箱齒輪的轉速從燃油車時代每分鐘3000轉左右提高到了1萬轉甚至更高，其中關鍵就靠齒輪性能的突破。
同時，為進一步滿足新能源汽車省電、提升續(xù)航里程的需求，新能源汽車要最大限度減少自身重量，減少傳動系統(tǒng)的耗電量，這也要求齒輪體積更小、重量更輕、精度更高。
為此，重慶機床創(chuàng)新研發(fā)新能源汽車齒輪加工系統(tǒng)誤差調(diào)控技術，發(fā)明了修形齒面磨削原理性誤差預測及消減方法，有效減少原理性誤差90%以上，開辟了齒輪加工精度提升新途徑。
同時，重慶機床攻克了精密全齒面修形磨齒核心工藝技術，在工藝優(yōu)化方面取得突破性創(chuàng)新成果，有效提升了齒輪磨削精度。
此外，為滿足小齒輪高效率磨削的市場需求，重慶機床還新開發(fā)260mm以下適配雙工件主軸及高轉速砂輪主軸系統(tǒng)的磨削裝備，大幅提高新能源汽車齒輪磨削效率。
“截至2023年，我們已購進重慶機床高性能齒輪精密磨削機床11臺，產(chǎn)品廣泛供應長安、賽力斯、奇瑞、理想、東風等國內(nèi)主要新能源汽車廠商。”鄧昌俊表示。
從批量生產(chǎn)到“私人訂制”，邁過特殊修形第三關
2016年，就在新能源汽車研發(fā)白熱化的關鍵階段，浙江雙環(huán)傳動機械股份有限公司(以下簡稱雙環(huán)傳動)找到了重慶機床。
“我們想用國產(chǎn)高端裝備生產(chǎn)一種齒形、齒向特殊修形的齒輪，保證齒輪的三個截面完全一致，讓新能源汽車齒輪轉速更高、噪聲更低。”雙環(huán)傳動相關負責人說。
事實上，不僅僅是雙環(huán)傳動，在新能源汽車萬箭齊發(fā)的競爭態(tài)勢下，新能源汽車從批量生產(chǎn)進入“私人訂制”，正成為一種常態(tài)。
但想要實現(xiàn)雙環(huán)傳動提出的齒輪三截面一致性，卻并不容易。
原來，重慶機床在研發(fā)中發(fā)現(xiàn)，采用蝸桿砂輪磨齒機磨削齒輪必然會存在齒面扭曲的情況，齒輪不同截面的齒向、齒形一定會存在差異。
怎么辦?犯難的重慶機床，轉而向重慶大學尋求幫助，但一時間雙方都沒有好的辦法。
為了破解這個難題，重慶機床深入用戶市場廣泛調(diào)研，重慶大學加強底層算法攻關，最終提出了磨削刀具廓形的數(shù)字化計算方法，突破了解析法無法求解奇異點、計算復雜的瓶頸，成功開發(fā)齒面扭曲補償功能及齒向任意修形功能。
“這也意味著，國內(nèi)首次成功研發(fā)出具有復雜修形功能的高性能齒輪加工磨削裝備，并達到國際先進水平，滿足了高性能齒輪磨齒機國產(chǎn)化重大需求。”劉德永介紹，該技術成果已經(jīng)在全球齒輪制造標桿企業(yè)浙江雙環(huán)、重慶藍黛等廣泛應用。
事實上，除了高性能齒輪精密磨削關鍵技術及裝備，近幾年，重慶機床還成功研發(fā)出精密磨齒機、大型精密滾齒機、綠色干切滾齒機等高端數(shù)控機床，填補了國內(nèi)多項空白，數(shù)控齒輪加工機床國內(nèi)市場綜合占有率在30%以上，為我國新能源汽車、航空航天和精密機床等高端裝備關鍵核心基礎件的加工提供了自主可控的工業(yè)母機。