
一、中小規(guī)格雙工作臺磨齒機展品概況
中小規(guī)格雙工作臺磨齒機是新能源汽車齒輪磨削加工的主力機型,由于乘用車變速箱及發(fā)動機齒輪的模數(shù)普遍在Mn3以下,雙工位磨齒機剛性足以應對,其輔助時間短、高速高效的特點更加受到用戶的青睞,搭配機器人自動化非常適合于大批量連續(xù)加工。
此前,除了國外的萊斯豪爾、卡帕、尼得科之外,國內(nèi)僅秦川機床工具集團股份公司、重慶機床(集團)有限責任公司和南京二機齒輪機床有限公司有雙工作臺磨齒機。
萊斯豪爾的RZ260代表著行業(yè)最高技術水平,精度和效率均處于全球領先地位;
秦川YKS7225系列在國內(nèi)最早推出,經(jīng)過多年的沉淀,近年產(chǎn)銷量始終保持領先;重機YT7226經(jīng)過最近幾年不斷的改進和完善,也逐漸得到用戶認可,取得了一定的市場份額。
近兩三年,得益于新能源汽車爆發(fā)式的增長,磨齒機的市場需求量也不斷攀升,齒輪機床廠商也紛紛加大了磨齒機床的研發(fā)投入。此次CIMT2025展會上,各廠商展出的磨齒機總數(shù)量幾乎翻倍,國內(nèi)中大創(chuàng)遠、陀曼、寧江等多家齒輪機床廠商也不約而同推出了中小規(guī)格的雙工作臺磨齒機。
1.重慶機床YT7226G高性能雙工作臺磨齒機
YT7226G是嚴格按照歐洲高端精密機床的開發(fā)流程研制的高性能雙工位磨齒機。機床為13軸五聯(lián)動,配置Siemens one系統(tǒng);機床采用雙支撐刀架結構,主軸最高轉速10000r/min,磨削線速度可達到80m/s穩(wěn)定加工,另外采用雙工件主軸,使循環(huán)加工輔助時間縮短到5s以內(nèi);機床主軸、絲杠、軸承等關鍵功能部件全部采用高端品牌,關主件重要結合面采用人工刮研,可靠性及穩(wěn)定性達到國內(nèi)領先水平。該機床特別適用于新能源汽車、摩托車、機器人、精密減速機等行業(yè)的中小模數(shù)齒輪大批量高效高精密磨削加工,批量加工精度可達GB/T10095.1-2008標準的3-4級。
2.秦川機床YKS7226雙工位蝸桿砂輪磨齒機
該機床采用連續(xù)展成磨削原理,可實現(xiàn)工件自動裝夾、自動對刀、自動磨削及自動修整過程的全自動控制,滿足大批量漸開線圓柱齒輪的精密磨削;機床可配備智能化監(jiān)測系統(tǒng),通過振動傳感器、主軸功率監(jiān)測傳感器、數(shù)據(jù)采集卡等相關硬件及軟件,對機床早期故障進行預警,對磨削過程檢測及優(yōu)化。機床主要應用于新能源汽車、精密減速器等行業(yè),滿足齒輪的高精度、高效率磨削要求,精度可達到國標GB/T100952008的3級,批量5級。 主要特點:機床采用礦物質鑄件床身,雙工位結構,工件轉位僅需5s,極大縮短輔助時間,提高加工效率;砂輪線速度最高100m/s,工件主軸最高轉速3000r/min,磨齒精度國標3級,ffα≤1.5μm,CPK≥1.67(跨棒距公差0.04mm);具有齒面主動扭曲控制功能、鏡面磨削功能、砂輪萬能修整功能、單邊修整功能、雙聯(lián)齒空刀磨削功能。
3.南京二機Y7226CNC雙工作臺數(shù)控蝸桿砂輪磨齒機
Y7226CNC核心部件采用直驅或直連的機電一體化結構,配置13軸五聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng),可實現(xiàn)砂輪自動平衡、自動對刀、自動修整、工件自動裝夾、自動對齒及自動磨削過程的全自動控制,采用雙工作臺結構實現(xiàn)工件的快速換料;具有單邊修整、拋光磨削、三截面磨削等特色功能軟件。主要用于自動變速器及新能源汽車齒輪的硬齒面高精度、高效磨削加工。 主要規(guī)格參數(shù)如下:最大加工直徑260mm,最大加工模數(shù)4mm,砂輪最高磨削線速度80m/s,工作臺最高轉速2000r/min,機床加工精度達GB/T10095-2008- 3級。
4.中大創(chuàng)遠H30D雙工位數(shù)控蝸桿砂輪磨齒機
H30D是13軸數(shù)控五軸聯(lián)動的磨齒機,可連續(xù)分度展成磨削漸開線圓柱齒輪。采用雙工作臺互換結構,提高了機床加工效率,節(jié)約了上料和對刀時間;具備高效磨削、自動修形、自動余量分配、首件自動對刀、自動上下料等功能;機床為全封閉結構,磨齒精度可達到DIN2-4級,齒面粗糙度可達到Ra0.3,可滿足新能源汽車高轉速、低噪聲齒輪加工精度與性能需求。 5.浙江陀曼Y7226CNC13高效數(shù)控雙工作臺磨齒機 Y7226CNC13高效數(shù)控磨齒機適用于乘用車齒輪、商用車齒輪、高精度減速機齒輪等中小模數(shù)齒輪的磨齒加工,尤其適用于新能源汽車齒輪的加工。機床采用雙工位結構,可交替磨削、裝料和卸料,保證磨齒精度的同時最大程度縮短非加工時間;工件主軸采用大扭矩同步電機驅動,提高了機床傳動精度和動態(tài)響應性能;高剛性高精度的砂輪主軸結構設計,可實現(xiàn)大進給、高效率、高速連續(xù)展成磨和多頭蝸桿砂輪修整與磨削,大幅提高了磨削效率;采用大功率、高精度修整主軸,大幅提高了修整精度和效率;修整裝置結構緊湊、閉環(huán)控制,實現(xiàn)修整輪精確擺角,可對壓力角進行精確微調(diào),還可以實現(xiàn)砂輪的變壓力角修整、壓力角補償和三截面插補等功能。
6.普什寧江YK7226雙工作臺磨齒機
寧江展出的YK7226雙工作臺磨齒機為首臺樣機,最初設計是對標日本三菱,后續(xù)將整體布局和結構形式與主流雙工位磨齒機一致,但是對床身、立柱、刀架和轉臺部分均做了增強設計。機床配置FANUC 31i數(shù)控系統(tǒng),動平衡采用馬波斯P7WB+ST。
二、雙工作臺磨齒機現(xiàn)狀及未來分析
中小規(guī)格的雙工作臺磨齒機由于效率高,主要針對Mn3以內(nèi)的汽車變速箱齒輪、摩托車齒輪、行星減速機齒輪等,未來仍將擁有良好的市場需求。產(chǎn)品標桿萊斯豪爾RZ160/260系列一臺售價以前在1200萬元以上,由于國產(chǎn)磨齒機的日趨成熟,逐漸替代進口,迫使其價格已降到800多萬元。
秦川YKS7225系列在國內(nèi)其他廠家沒推出雙工位磨齒機之前價格在380萬元以上,年銷售量在100臺以上。估計未來幾年國內(nèi)外雙工作臺磨齒機每年的市場需求量在300臺左右。
國內(nèi)重機、秦川、南二等三家的雙工位磨齒機,在結構和技術參數(shù)上比較相近,其中秦川推出較早,機床更加完善。此次秦川展出的YKS7226又有進一步提升,在整體剛性、參數(shù)配置、軟件功能等方面均有升級;重機經(jīng)過近幾年與用戶的深入合作,根據(jù)用戶需求開發(fā)定制化機型,此次展出的YT7226G,將砂輪主軸轉速提升至10000r/min,搭配全自動化帶視覺系統(tǒng)的機器人,進一步提高了用戶的加工效率,同時降低了人工成本。
此外,國內(nèi)中大創(chuàng)遠、普什寧江和浙江陀曼也展出了雙工位磨齒機,中大創(chuàng)遠H30D和浙江陀曼Y7226均已成功進入市場,并取得了不錯的反響。未來的市場競爭壓力將更加巨大,如何提升產(chǎn)品性能和質量,縮小與進口機床的差距,在國內(nèi)取得領先優(yōu)勢,需要各廠家仔細思考、準確定位,做好產(chǎn)品開發(fā)和技術創(chuàng)新。
目前國內(nèi)幾家企業(yè)的中小規(guī)格雙工作臺磨齒機,在設計結構、功能配置、加工精度等方面整體差別不大。對于精度(主要是齒形齒向波紋度)要求越來越高的新能源汽車齒輪,國內(nèi)機床廠家更多的是從結構剛性方面去提升,比如秦川的YT7226、中大創(chuàng)遠的H30D,都對機床進行了尺寸加大、剛性加強設計。
國內(nèi)雙工作臺磨齒機產(chǎn)品目前實際加工精度基本相當,都能做到波紋度1.5μm以內(nèi)。目前國產(chǎn)設備最需要加強的是機床的穩(wěn)定性和精度保持性。 萊斯豪爾RZ260的設計經(jīng)過嚴格的計算、分析和測試,其所有部件都是自主可控,如主軸、電機、絲杠、端齒盤,甚至減振墊鐵都是自己生產(chǎn)或者與供應商合作開發(fā)。
另外,其機床配置的夾具、砂輪、滾輪也全部根據(jù)用戶需求專門設計制造,比如磨削油是與好富頓合作,作為其磨齒機唯一推薦用油。根據(jù)一些用戶的使用經(jīng)驗來看,國產(chǎn)磨齒機最主要的差距還是在穩(wěn)定性、軟件功能和應用技術方面。如果能夠在良好的環(huán)境(恒溫車間)中使用,加之高品質的夾具、高精度的滾輪、高端品牌砂輪和磨削油,國產(chǎn)磨齒機就能夠有效提升磨削精度和效率,甚至接近進口機床的水平。 未來磨齒機的競爭核心一定是聚焦在高端、適應用戶需求的智能化軟件功能和應用技術上。
智能化、數(shù)字化制造技術、AI全流程控制技術等,將會是全球機床制造業(yè)面對未來日益突出的用戶定制化需求的必然選擇。數(shù)字化制造技術貫穿了從產(chǎn)品規(guī)劃、設計、制造、銷售到售后服務等全壽命周期各個環(huán)節(jié)。
例如,國外一些高端設備可將現(xiàn)有加工參數(shù)和fHa等數(shù)值輸入界面,軟件根據(jù)目標值進行計算和自動優(yōu)化,并將優(yōu)化后的建議參數(shù)返回給加工系統(tǒng),得到需要的結果。類似的軟件避免了用戶復雜的計算和重復試錯,可以簡單快捷地實現(xiàn)齒形齒向傾角修正等。目前國內(nèi)大多數(shù)廠家只對一些簡單的功能有開發(fā),如余量自動分配、加工參數(shù)自動推薦、M值尺寸自動補償、機床狀態(tài)智能監(jiān)控及預測性維護等,建議今后在設備高端智能化(自動監(jiān)測、補償)、數(shù)據(jù)庫建立(參數(shù)推薦、誤差反調(diào))和應用技術(軸自動優(yōu)化、流量控制)等方面做更多的研究和突破,以更好地提升競爭力,而不是只在精度和效率上一卷到底。
隨著超精密制造需求(如機器人諧波齒輪、光學傳動部件)的興起,磨齒機可能向納米級精度(DIN 0級)邁進,主要依賴空氣靜壓主軸、激光干涉補償?shù)燃夹g升級;超高速磨削與干磨技術的應用,砂輪線速度或突破250m/s,結合干式磨削工藝,進一步減少能耗與冷卻液污染,契合“雙碳”目標;高端智能化方面,包括AI全流程控制,從齒輪設計、工藝規(guī)劃到加工補償,AI算法或深度融入設備控制系統(tǒng),實現(xiàn)“零調(diào)試”生產(chǎn);設備的自感知與自修復能力,通過嵌入式傳感器和數(shù)字孿生技術,設備可實時預判故障并自動調(diào)整參數(shù),保障連續(xù)生產(chǎn)穩(wěn)定性。
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國外機床的冷卻、液壓、氣動控制系統(tǒng)都在向更智能、緊湊、節(jié)能的方向發(fā)展。通過使用大量的檢測傳感器,實時監(jiān)控機床冷卻、液壓、氣動系統(tǒng)的各類壓力參數(shù),同時根據(jù)機床各系統(tǒng)的工況運行特點,通過控制與精細度調(diào)整泵站流量,進一步降低泵站功率,采用變頻電機驅動泵源等,實現(xiàn)節(jié)能高效的目的。
國產(chǎn)設備目前在節(jié)能方面做得很少,更多的是降低機床自身的制造成本,但國內(nèi)很多大的用戶已經(jīng)對設備的能耗非常重視,主機廠家應該對設備的節(jié)能做更多的調(diào)研和測算,以用戶需求為導向通過數(shù)據(jù)對比對設備配置進行優(yōu)化,未來更有競爭力。 質量是基礎,國產(chǎn)設備的通病就是小問題多、差異性大、故障率高、穩(wěn)定性差。機床質量不穩(wěn)定主要是原材料不穩(wěn)定、工人技術水平差異、過程控制不到位等因素造成的。在當下信息透明的市場環(huán)境中,很容易因口碑造成市場認可度和用戶信任度降低。
設備必須在出廠前進行嚴格檢驗,減少個性問題、減少各種故障報警,確保交用戶后能夠穩(wěn)定的產(chǎn)出。 在售后服務方面,除了機床自身的硬件質量、精度效率和軟件功能外,還要重視對用戶的培訓和服務。
如果廠家對用戶的培訓不到位,會導致用戶對設備的維護保養(yǎng)不到位,進而造成機床在使用中出現(xiàn)問題。建議通過增加界面提示功能等讓用戶更好地使用和維護設備;可向用戶推出主動保養(yǎng)服務,定期對用戶的設備進行回訪、檢查和維護,建立起用戶設備檔案等。
齒輪機床行業(yè)未來競爭會更加激烈,一旦陷入價格戰(zhàn)、成本戰(zhàn),國內(nèi)主要磨齒機廠商就難以維系領先的技術優(yōu)勢。未來磨齒機要做大做強,必須從“高精度”向“超精密+高端智能化”邁進。
來源:協(xié)會齒輪機床分會(重機 陳志強)