提到齒輪，我們的第一反應也許是鐘表中那一個個彼此精密咬合的“小家伙”。不過，這里說的制齒機床所生產(chǎn)的齒輪并不是用在鐘表上，而是應用于汽車、摩托車、風力發(fā)電、鐵路機車、船舶、工程機械以及冶金設備當中，都是些精密的“大家伙”。

　　不久前，由重慶機床（集團）有限責任公司（以下簡稱重慶機床集團）開發(fā)的數(shù)控高效制齒機床成套技術研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化應用項目獲得了國家科技進步獎二等獎，這也給了讀者一個了解制齒機床奧秘的機會。

　　啟動產(chǎn)業(yè)化目標

　　齒輪是最基礎的機械傳動元件，量大面廣。齒輪機床是機床工業(yè)公認的工作母機中技術含量最高、零部件最多、結構最復雜的產(chǎn)品之一。在上世紀90年代末期，我國齒輪機床行業(yè)處在一個十分尷尬的境地。當時我國機床生產(chǎn)企業(yè)在技術上相對落后，普遍缺乏自主創(chuàng)新能力及關鍵、核心技術支撐，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)控機床質(zhì)量的穩(wěn)定性、可靠性、耐用性上同國外先進產(chǎn)品相比存在明顯差距。可是國內(nèi)市場上低端機床處于供應過剩的局面，而對于數(shù)控精密齒輪機床等高端產(chǎn)品的需求卻因缺少國產(chǎn)產(chǎn)品而主要靠進口。由于進口機床價格較高，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，也是全球機床消費第一大國，但大量機床主要依靠進口。 中國塑料模具網(wǎng)

　　國際上只有美國、日本、德國等少數(shù)發(fā)達國家能夠生產(chǎn)齒輪機床，我國的齒輪機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，當時我國高端機床市場上的國產(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)控機床領域，國產(chǎn)化的占有率更是低于25%。

　　供需失衡局面的出現(xiàn)正說明了彼時國內(nèi)機床行業(yè)與市場需求的嚴重脫節(jié)，而重慶機床集團也在此列，甚至一度差點破產(chǎn)。針對這樣的局面，重慶機床集團在2000年提出要以“實現(xiàn)數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)化”為目標，大力開發(fā)數(shù)控齒輪機床。

　　內(nèi)外兼修新思路

　　數(shù)控高效制齒機床成套技術研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化應用項目并不是完全獨立的，而是以“西部開發(fā)科技行動”重大項目課題———數(shù)控高速高精度滾齒/插齒/磨齒機床的成套技術開發(fā)為研究主線，由國家火炬計劃項目數(shù)控制齒裝備、國家重大技術裝備國產(chǎn)化創(chuàng)新研制項目YKS3120六軸四聯(lián)動數(shù)控高速滾齒機及其系列產(chǎn)品模塊化等科技項目支撐。

　　該項目總體上可以分成兩個部分：一部分是針對機床用戶的數(shù)控高效制齒機床成套技術，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備，包括六軸四聯(lián)動數(shù)控高效制齒機床控制技術研究；制齒機床高速高精度主軸系統(tǒng)的研制；制齒機床高速、高精度工作臺系統(tǒng)的研制；機床熱變形控制技術的研究；滾齒機零編程技術的開發(fā)；綠色制齒技術與裝備的研發(fā)；機床智能化及自動化系統(tǒng)的研發(fā)；高精度分度轉臺等機床功能部件的研發(fā)；高速、高精度復雜齒輪刀具的開發(fā)等子課題研究。 中國塑料模具網(wǎng)

　　另一部分則是針對重慶機床自身的技術產(chǎn)業(yè)化應用，旨在增強重慶機床集團的生產(chǎn)研發(fā)效率，主要是以模塊化設計為主，用一系列標準結構，實現(xiàn)快速開發(fā)和快速生產(chǎn)，主要指滾齒/插齒/磨齒機床模塊化可重構技術研究。

　　高速數(shù)控機床首先要過的就是高速關，傳統(tǒng)齒輪機床切削速度通常不足30米/分鐘，而重慶機床集團按照國內(nèi)用戶的需求研發(fā)出了切削速度200米/分鐘的高速數(shù)控齒輪機床。雖然還和國外的高端機床有差距，但已經(jīng)從原來的20~30年的差距縮小到了2~3年。

　　數(shù)控高效制齒機床成套技術研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化應用項目也體現(xiàn)出深刻的環(huán)保色彩。傳統(tǒng)機床所用的切削液對水、土地和空氣造成污染，治理難度較大。而該項目成功研發(fā)出干式高速切削技術，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，機床由過去的敞開型改為全密封，增加了多重安全防護，護罩防護結構使排屑器能從床身中部迅速將炙熱的切屑排除，增強了用戶在操作時的安全性，保證了干式高速切削的需要。

　　擴張中的市場規(guī)模

　　應用于汽車變速箱當中的齒輪是其市場的重要組成部分，我國齒輪機床工業(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)量達到了880萬輛，2008年這個數(shù)字還將繼續(xù)擴大。通常每輛汽車需要30~50個齒輪，汽車產(chǎn)量的增長直接導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)控高效制齒機床的市場前景隨之更為廣闊。 中國塑料模具網(wǎng)

　　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多個齒輪；年產(chǎn)2500輛摩托車，每輛需20~30個齒輪。這給齒輪機床企業(yè)帶來了另一個巨大的市場。

　　國產(chǎn)化帶動經(jīng)濟發(fā)展

　　數(shù)控高效制齒機床成套技術研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化應用項目最重要的意義在于其產(chǎn)業(yè)化為我國鐵路大提速，風力設備井噴式的增長，高速發(fā)展的汽車、摩托車、工程機械以及冶金設備提供了巨大的技術支持。由于性價比優(yōu)勢明顯，重慶機床集團的產(chǎn)品逐步收復了原來被境外企業(yè)占據(jù)的齒輪機床市場，部分產(chǎn)品完全能夠替代進口產(chǎn)品，使我國進口齒輪機床數(shù)開始下降。據(jù)重慶機床集團董事長廖紹華介紹，目前，我國國產(chǎn)機床國內(nèi)市場占有率突破了50%，國產(chǎn)數(shù)控機床占有率則達到40%。而在齒輪機床領域，重慶機床集團的齒輪機床綜合市場份額已近50%，滾齒機床市場份額達到70%~80%。除此之外，該項目的相關產(chǎn)品相繼出口日、韓、印及歐洲國家，高端產(chǎn)品實現(xiàn)了批量出口。

　　數(shù)控高效制齒機床的加工效率比傳統(tǒng)機床提高了3~5倍，性能達到了國際一流水平，而價格只是國外同類產(chǎn)品的二分之一到三分之一，表現(xiàn)出了相當高的性價比。在占領國內(nèi)市場之后，這一產(chǎn)品帶動齒輪機床的市場價格整體下降，尤其是國外機床產(chǎn)品，價格降低了三分之一到二分之一。這樣，機床用戶在使用到了性能更好、精度更高的機床的同時，也節(jié)約了購買設備的成本，從而提高了效益和發(fā)展速度。