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強力成型磨床和高速脈衝鋸切智能帶鋸床技術亮點

  • 發布時間:2014-5-4
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         寫在技術介紹之前的故事
        強力成型磨削這一技術雖早已被發明,但當時對於砂輪磨耗補償尚未過關,隻好冷藏。隨著現代數控技術迅速發展,砂輪補償技術過關,所以近期少數世界知名企業開始在航空發動機、軍工等工業中應用。但這種技術被少數國家壟斷,售價昂貴,甚至大多數業內人根本不知道強力成型磨削這一技術,對強力成型磨削能一次切深達10~32mm,比旋風銑削還要快都感到十分驚訝。
        在上海市機械製造工藝研究所工作時,我是強力成型磨削研究課題的課題組長。當時,這一研究課題是科委下達的,與當時世界最先進水平同時起步。我和課題組的同伴們一起,一直做強力成型磨削作係統的研究工作,直到被文化大革命中止。
        研究成果不能應用於生產,這令我非常遺憾。所以多年來,我一直關注這一技術在世界發展的動態。當得知近期國際著名企業開始研發強力成型磨床時,我立即萌發了一個心願:在我的有生之年,將這一成果轉化為生產力!
        為了實現這個心願,我自學了數控、數字化設計等新技能,並自費研製了MLK6667帶鋸齒型強力成型磨床實驗機型。功夫不負有心人:2009年,這項技術獲得了上海市科委和經委創新專項獎,中科院上海市科學研究成果查新中心也認定這個項目達到了國際領先水平。
        關於帶鋸切削,我也一直在研究——早在2004年,我就發明了高速帶鋸床,隻要30秒,就可以同時鋸切三根直徑100mm的純銅,比國外先進的圓鋸床更快、更安全、無噪聲、消耗少。為成都鋼廠研製的高速帶鋸床,鋸切直徑320mm的純鐵(潛艇專用無縫鋼,特別軟,且粘、韌),隻需5分鍾,比圓鋸床快得多。我還率先將高速帶鋸床應用於連鑄流水線的定長鋸切工段之中,這一創舉淘汰了國外先進的圓鋸床,打破了洋設備一統天下的局麵。
        這兩種技術案例已經過了生產實踐的考驗,在技術層麵上沒有風險,都是應用性技術。下麵是對這兩種技術的具體分析。
        強力成型磨床的亮點
        在金屬成型切削加工類的機床中,因成型切削加工的難度大,磨床的發展相對於其他機床的發展,是慢一拍的,因此至今在金屬成型加工領域中,仍沿用傳統的製造工藝——先銑後磨的方法進行生產,設備的投資大,生產效率低、工具的消耗大、能耗大、加工成本高,成為金屬切削加工領域中的老大難。
        強力成型磨床具有眾多亮點:
        ◆生產率高:
        強力成型磨削的金屬去除率高達3~6kg/min,一刀的切深可達10~32mm,比銑削、車削、拉削快,一台強力成型磨床的功效不僅可以以磨代銑,還能一台頂二至三台銑床,顫覆了傳統機械成型加工工藝,隻要在光上一次全切深走刀,就能頤膁庇,一氣啊成,獲得高精度的成型產品。
        ◆強力成型磨削的砂輪損耗甚微,加工的能耗少,所以加工成本低,綠色環保節能。
        ◆節省固定設備的投資:
        一台強力成型磨床的生產率≥1~數個傳統機械成型切削單元(一台成型銑床加一台成型磨床組成一個單元)的總和,並可節省原專為刃磨成型銑刀的刀具磨床,可以節省一大筆固定設備的投資款。
        ◆強力成型磨削損耗甚微、成型精度高,所以批量生產自動化(自動補償)程度高。
        ◆特別適合加工各種深溝槽,還可加工各種不鏽鋼、難加工、高強度、耐熱合金及陶瓷材料。
        強力成型磨床的市場應用需求
        齒輪、齒條、蝸杆、絲杆等零件,是機械行業中的基礎件,全球需求量十分巨大。這些機械零件的法向截麵都是成型麵,因此加工很困難,而強力成型磨削在這些成型加工中具有獨特的優勢。
        在這些琳琅滿目的基礎件之中,經充分的調研,我想首先研發精密齒條強力成型磨床。這是因為:
        隨著現代數控加工中心機床的普及,在高速、承重、低噪聲、長距離直線傳動機構中,需大量精密齒條,在電梯行業中用齒條替代鋼絲繩索大大提高了完全係數。
        目前世界上精密齒條仍然是先銑後磨傳統老工藝,費工費時,所以精密齒條的售價十分昂貴,我國是低端齒條的製造大國,但因沒有國產精密齒條磨床,所以我國的市場被德國ATLANTA、日本KHK、台灣YYC三家公司壟斷。
        最近我得知太倉多家齒條製造商,都認識到如再在低端產品血拚是沒有出路的,所以已有一家公司不惜血本從德國GLOBAL公司進口了兩台精密齒條強力成型磨床、兩台齒條銑床以及專為刃磨齒條銑刀的刀具磨床。  為此我前去了解情況,起初遭到了拒絕。我知道他們對強力磨削工藝還不甚了解,所以向他們耐心地解析了強力磨削新工藝中的常見現象,如此才有機會進入車間。
        但是我發現這兩台磨床隻能對齒深小於9mm之下模數的齒條進行強力成型磨削,因為它們的工作台麵跨度較大、剛性不夠、磨頭主電機功率不足,此外配置不合理、加工工藝程序編製也不合理,因此砂輪的消耗偏大,不能充分發揮強力成型磨床的威力,所以仍然甩不掉先銑後磨的老法子。
        有些企業為了提高產品的質量、降低加工成本,想進行技術改造,比如蘇州力強機械製造公司。這是一家船用萬匹機製造商,他們本來想購買強力成型磨床磨製連杆齒形接合麵,但國外強力成型磨床太昂貴,所以隻能望洋興歎。其實,這種連杆齒形強力成型磨床比精密齒條磨床的結構更簡單。
        精密齒條強力成型磨床的市場前景
        我所發明的精密齒條強力成型磨床,在機床結構方麵具有重大突破性的創新,能充分發揮強力成型磨削的功效,領先國際水平,能夠真真做到以磨代銑,所以特別適合磨削齒條類零件,具有磨頭功率強大、生產率高、可加工的跨度大、剛性高、加工長度無極限、機床智能化、信息化、機床結構簡單成本低、附加值高等優勢。
        齒條強力成型磨床投產後,也可以生產精密齒條供應市場,還可生產消隙減速箱與此配套。與砂輪配套單位結成戰略合作夥伴後,還可以在為客戶售後服務的同時銷售砂輪、金剛滾輪和冷卻液等等耗材。
        此外,這款機床結構獨特、性能卓越,有專利知識產權保護,技術複雜係數高,所以不易被仿造。目前,這一新技術正處於市場培育期,是一個可持續發展的好項目。
        高速脈衝鋸切智能帶鋸床的優點
        我國是鋼鐵生產大國,下料是各種金屬材料進行加工前的首道工序,所以帶鋸床已成為必要的工藝裝備。現在我國帶鋸床行業發展得很紅火,但隻能生產低端的帶鋸床產品,鋸切各種難加工材料時,效率低、甚至無法鋸切、帶鋸條的損耗大,截麵歪曲浪費材料,所以進口的帶鋸床在我國還很有市場,且售價不菲,盡管銷售量不大,但是仍占據了我國帶鋸床銷售額總量的較高比例。
        全世界帶鋸床與其他各類機床比較,發展速度並不快,國外的帶鋸床創新點也不多,除製造質量好之外,近幾年來隻在高速鋸切和數顯及程序控製方麵有所進步。
        我發明的高速脈衝智能帶鋸床具有以下亮點:
        一,高速脈衝複合鋸切,便於排屑、鋸切力小、鋸切效率高是通常帶鋸床鋸切速度3~4倍,能達到甚至超過圓鋸床的鋸切速度。
    二,帶鋸條的使用壽命長,鋸床結構剛性好、可使每根帶鋸條運行到壽終正寢,不易發生意外損壞,鋸切成本低。
        三,鋸床智能化程度高,專利的伺服機成本低廉、工作可靠,信價比高,市場競爭力強。
        舉例說明:在2012年10月上海工博會上,我觀察到某德國公司的帶鋸床,配置了液電伺服係統,目的是預置並顯示鋸切速度。但實際情況是:由於液壓係統反映遲鈍,受周圍環境溫度影響大,最多隻能具有數顯和按程序運行功能,根本不能智能控製。這樣的產品,價格昂貴,可靠性又很成問題。
        高速脈衝鋸切智能帶鋸床市場分析
        帶鋸床市場已成熟,市場容量大,是一種量產的產品,德國一家90人的小帶鋸床廠年產值750萬歐元左右,浙江壺鎮帶鋸床企業規模較大的企業年產值達0.8~1.2億元,中等規模的企業年產值4000~7000萬元,一般小企業1600~3000萬元。
        隨著我國鋼產量、特種鋼、模具、橋梁、高層建築、高鐵等等行業的興起,必然會帶動帶鋸床市場,這款專利產品是帶鋸床升級換代的新產品,性價比高,可幫助廣大中小企業量身定製,解決生產中的難題。

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