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大型齿轮加工新界面将带来一场革命

2010年02月02日 09:58中国机床商务网点击:3410

摘要:“十一五”及其后更长一段时间,我国将大力发展大型、高效、清洁发电装备。百万千瓦级核电机组、大型水电机组及抽水蓄能机组、超超临界火电机组、燃气-蒸汽联合循环机组、大功率风力发电机组等均是发展重点。更重要的是,这些产业的发展所带来的不仅仅是市场容量的变化,对金属加工技术与手段或将带来一场革命。

  综合来看,这些产业所用材料向超高强度、耐高温和超低温、抗腐蚀、轻量化方向发展,非金属材料、复合材料的比重逐渐加大;而这些领域的生产工艺也大都朝着自动化程度高、多种工艺复合、近净成形的方向发展,不少零部件的形状为复杂曲面;这些领域产品质量要求越来越高,对设备的可靠性要求高,同时对设备提供商的后续服务能力提出更高的要求;这些领域所用的装备也都朝着高参数、大容量、大功率方向发展,工况条件渐趋超高温、超高压、超高速等极端条件发展。服务于这些领域的高档数控机床,必然带有大型、重型、精密、高速、智能、柔性等特点。

  以受关注度最高的风力发电机组中的齿轮箱为例,齿轮箱是一个重要的机械部件,其主要功用是将风轮在风力作用下所产生的动力传递给发电机并使其得到相应的转速。由于机组安装在高山、荒野、海滩等风口处,受无规律的变向、变负荷的风力作用以及强阵风的冲击,常年经受酷暑严寒和极端温差的影响,加之所处的自然环境交通不便,齿轮箱安装在塔顶的狭小空间内,一旦出现故障,修复非常困难,所以对其可靠性和使用寿命都提出了比一般机械高得多的要求。例如对构件材料的要求,除了常规状态下机械性能外,还应该具有低温状态下抗冷脆性等特性,对齿轮和轴类零件而言,由于其传递动力的作用而要求极为严格的选材和结构设计,一般情况齿轮毛坯只要在锻造条件允许的范围内,都采用轮辐轮缘整体锻件的形式。当齿轮顶圆直径在2倍轴径以下时,由于齿轮与轴之间的连接所限,常制成轴齿轮的形式。

  一直以来,齿轮加工采用专门的机床是行业的普遍现象,具有成熟的技术和应用流程,特别是在大批量生产时,专用设备所体现出的价值最明显。当然,替代方法层出不穷,例如将滚齿与典型的机加工方式,例如车削、铣削或钻削结合,具有成本更低、加工速度更快的特点,但依然适应不了目前大批量生产的要求,只能作为有效的补充方式。

  来自北京齿轮总厂的技术副厂长马元京先生就持有这个观点,北齿的产品在汽车行业有很多应用,汽车行业是大批量生产,尽管也涉及到柔性化的发展需要。他们目前仅仅是新产品和小批量的试制时,才采用柔性化更强的复合加工机床,毕竟换产品就换设备的代价太高。但是他也表达了未来需要的是柔性化设备,“大批量需要一定的柔性化,就是说产品的重复加工、回位精度、加工精度够用,操作简便,加上机床稳定,就可以进行大批量生产。但如果换品种非常频繁,就要求机床具有高度柔性化,如壳体加工,以前用专机几十年不变,现在产品要随着市场变化而变化。小批量生产柔性化优势明显一些,以不变的机床适应产品的多品种。

  陕西秦川机械发展股份有限公司齿轮厂的生产厂长刘昱先生从成本角度出发,认为现在采用标准机床加工齿轮的可能性很小,原因就是成本太高;另外,齿轮使用的环境及行业不同,对齿轮要求也不同,例如有软齿面、硬齿面的,淬火材料选用不同,热处理不一样,所以不可能先做热处理再加工,只能加工一部分才能淬火,淬火以后才能达到表面硬度。他介绍说国外也有用超硬刀具铣齿的,但是成本太高,同样不适合批量加工。而且他对一台机床又要滚削又要磨削持有疑义。

  或许在1.2m以内的齿轮加工情况果真如此,传统的专机将继续保持垄断的地位,以上终端用户的言论佐证了这个结论。但是在1.2~3m以内的齿轮加工,这种情况将被打破,德马吉、GF阿奇夏米尔、森精机纷纷在这个领域推出解决方案,在获得实践的成功检验后,一个结论似乎已经产生——1.2~3m以内的齿轮加工标准机床将具有压倒性优势。大型齿轮加工的新界面是否已经展开?(文章来源:MM现代制造)
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