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首頁(yè)/AMD娛樂(lè )平臺/首頁(yè)雖然不計成本研發(fā)生產(chǎn)出了樣品，達到了863計劃項目要求的工藝指標，但離大批量生產(chǎn)要求的低成本、一致性、穩定性等還有技術(shù)方面的短板
“RV減速機占據工業(yè)機器人成本的30%。我們之前從日本進(jìn)口減速機價(jià)格昂貴，現在用秦川機床制造的減速機，性能指標差不多，價(jià)格能降低三分之一，這就將國外公司的同類(lèi)型減速機產(chǎn)品從暴利打成了薄利。”
秦川機床聯(lián)合上下游單位，計劃兩年內攻克高端RV減速機規?；圃礻P(guān)鍵難題，加速?lài)a(chǎn)替代進(jìn)程。目前這一項目已完成圖紙和工藝設計，確定了結構、零件尺寸、精度要求，后續進(jìn)行新品試制，將圖紙轉化為實(shí)物
“在汽車(chē)整車(chē)制造廠(chǎng)房里，什么時(shí)候才能看到自主品牌國產(chǎn)工業(yè)機器人？”這是廣州數控設備有限公司（下稱(chēng)廣州數控）機械研發(fā)一室常務(wù)副主任江文明近期常與同行討論的話(huà)題。
中國是年使用機器人數量最多的國家，但高端工業(yè)機器人應用的主要場(chǎng)景——整車(chē)廠(chǎng)里，以往卻鮮見(jiàn)國產(chǎn)高端工業(yè)機器人身影。沖壓、焊接、噴涂等高端工業(yè)機器人，基本依賴(lài)進(jìn)口。
擺脫進(jìn)口依賴(lài)的關(guān)鍵，是要實(shí)現高端工業(yè)機器人核心零部件國產(chǎn)化，例如RV減速機。減速機的功能是將電機的高轉速轉換為機械臂運動(dòng)需要的低轉速，越是高精度、高可靠性、大負載多關(guān)節的高端工業(yè)機器人，對減速機精度的要求越高。當前，我國已經(jīng)實(shí)現中低端RV減速機國產(chǎn)化，但高端RV減速機仍需進(jìn)口。
瞄準提高國產(chǎn)核心零部件質(zhì)量穩定性、可靠性，2021年以來(lái)，工業(yè)和信息化部等部門(mén)力推上下游聯(lián)合攻關(guān)，推動(dòng)補齊核心元器件、加工工藝等短板。
2022年底，工業(yè)和信息化部將攻克高端工業(yè)機器人RV減速機列入16個(gè)重點(diǎn)產(chǎn)品、工藝“一條龍”應用示范項目目錄中，張榜求賢。
秦川機床工具集團股份公司（下稱(chēng)秦川機床）聯(lián)合上下游單位揭榜，合作攻關(guān)高端工業(yè)機器人RV減速機。“我們計劃兩年內攻克規?；圃礻P(guān)鍵難題，加速?lài)a(chǎn)替代進(jìn)程。”秦川機床全資子公司陜西秦川高精傳動(dòng)科技有限公司總經(jīng)理賀民安告訴《瞭望》新聞周刊記者，目前這一項目已經(jīng)完成RV減速機的圖紙和工藝設計，確定了結構、零件尺寸、精度要求，后續進(jìn)行新品試制，將圖紙轉化成為實(shí)物。
記者采訪(fǎng)了解到，因為承擔國家863計劃項目——機器人用RV減速機研發(fā)，秦川機床聯(lián)合相關(guān)院?？蒲袌F隊在20年前就實(shí)現了RV減速機的技術(shù)突破，2014年開(kāi)啟產(chǎn)業(yè)化，2020年實(shí)現中低端減速機的規?；a(chǎn)。在前期技術(shù)和工藝積累下，要在兩年時(shí)間完成高端RV減速機從圖紙到制造的突破，需要破解哪些難題？在機制上需要做哪些新的突破？
在秦川機床的機器人RV減速機制造車(chē)間，一個(gè)被拆解開(kāi)的RV減速機陳列在展柜內，十多個(gè)零部件展示了其復雜的工藝。“每個(gè)零部件都能按原樣造出來(lái)，但因為存在誤差很難組裝到一起，即使組裝到一起也很難達到精度要求。”秦川機床RV減速機研發(fā)團隊負責人陳華平介紹。
在減速機家族的上百種不同類(lèi)型中，RV減速機是一種有五大類(lèi)關(guān)鍵零件的復雜齒輪傳動(dòng)部件。為突破日本納博特斯克等企業(yè)對RV減速機的技術(shù)壟斷，上世紀末，秦川機床與大連交通大學(xué)聯(lián)合承擔了國家863計劃項目——機器人用RV減速機研發(fā)，研制出了我國第一臺RV250AⅡ減速機，并于1999年通過(guò)了國家863計劃智能機器人主題專(zhuān)家組的鑒定。
但這只解決了國產(chǎn)RV減速機的有無(wú)。陳華平介紹，“通過(guò)參加863計劃進(jìn)行前瞻性研究，秦川機床利用自身機床在高精度加工和高精度裝配的優(yōu)勢，采用精密定制精密工裝，打通了RV減速機單件零件加工、測量、整機裝配的技術(shù)瓶頸。”此次研發(fā)生產(chǎn)出的樣品，達到了863計劃項目要求的工藝指標，但離大批量生產(chǎn)要求的低成本、一致性、穩定性等還有技術(shù)方面的短板。
賀民安說(shuō)，由于缺乏高可靠性、高精度、高效率的工藝裝備，缺少批量化生產(chǎn)用的工裝和測量設備等，RV減速機在從圖紙變成實(shí)物后就一直被塵封在倉庫之中。
“當時(shí)國內也缺少高端工業(yè)機器人的應用環(huán)境，減速機沒(méi)有進(jìn)一步的研發(fā)需求。日本、德國等較早實(shí)現工業(yè)化升級的國家因其豐富的工業(yè)應用場(chǎng)景，先于我國在工業(yè)機器人領(lǐng)域有了原始積累，RV減速機技術(shù)專(zhuān)利也多由日、德等公司壟斷。”賀民安說(shuō)。
2010年前后，國內一些工廠(chǎng)逐漸出現了工業(yè)機器人應用場(chǎng)景，開(kāi)始從國外進(jìn)口機器人產(chǎn)品。國內一些工業(yè)機器人企業(yè)看到商機，針對減速機高精度要求及批量化生產(chǎn)的難點(diǎn)，加足馬力攻關(guān)減速機產(chǎn)業(yè)化難題。
2009年，秦川機床從產(chǎn)品性能、可靠性等方面對RV250AⅡ減速機做了新的設計和改進(jìn)，開(kāi)發(fā)了加工需要的關(guān)鍵設備，尤其完善了相應的工裝夾具，設計、制造了特殊的刀具，開(kāi)始為一些公司提供試驗樣機。
2014年開(kāi)始，秦川機床加速推進(jìn)對五大類(lèi)關(guān)鍵零件的加工工藝優(yōu)化，研制了包括偏心軸磨床、針齒殼磨床、擺線(xiàn)齒精加工機床、擺線(xiàn)輪等分孔精加工裝備，達到了生產(chǎn)中低端RV減速機的需求；為提高減速機零件的生產(chǎn)效率，秦川機床不斷改進(jìn)工裝夾具性能以確保加工精度，由最初手動(dòng)裝夾夾具升級為液壓或氣動(dòng)自動(dòng)裝夾夾具，部分工裝夾具還采用了電磁夾具，利用電磁吸力將金屬零件固定，有效控制零件的裝夾變形，與普通工裝夾具相比，效率與精度大幅提高。
2017年，秦川機床已經(jīng)能夠批量產(chǎn)出小規格低負載為主的減速機，并于2020年底開(kāi)始量產(chǎn)，產(chǎn)品主要應用于碼垛、搬運、石材切割等中低端工業(yè)機器人領(lǐng)域。
走進(jìn)秦川機床的機器人RV減速機制造車(chē)間，記者看到組裝好的減速機正在等待測試，內容包含傳動(dòng)鏈誤差、回差、齒隙、扭轉剛性、彎矩剛性、無(wú)負載啟動(dòng)力矩、效率、噪音等影響機器人作業(yè)效能的多項指標。在一臺臺測試設備上，“西安交通大學(xué)”的校名、?；涨逦梢?jiàn)，表明了檢測設備的來(lái)源。
“核心基礎零部件的研發(fā)，從來(lái)不是一家企業(yè)單打獨斗就能成功的，而是需要上下游單位聯(lián)合攻關(guān)。”賀民安說(shuō)。
2013年開(kāi)始，西交大科研團隊就與秦川機床合作研發(fā)減速機檢測裝備。“以前小批量制造RV減速機是送到檢驗部門(mén)抽檢，但是規?；a(chǎn)需要全檢，要求速度快，就需要進(jìn)行現場(chǎng)檢測。我們根據秦川機床的需求，研發(fā)了系列在線(xiàn)在位檢測設備。”西交大機械工程學(xué)院教授李兵告訴記者。
下游企業(yè)提供的豐富應用場(chǎng)景以及使用信息反饋，不斷推動(dòng)產(chǎn)品性能改進(jìn)。“沒(méi)有應用場(chǎng)景就難以發(fā)現問(wèn)題，要實(shí)現進(jìn)口替代必須要有用戶(hù)驗證。”賀民安說(shuō)。
“我們機器人制造企業(yè)有強烈的國產(chǎn)替代需求。”江文明告訴記者，當2014年秦川機床開(kāi)發(fā)出小規格低負載RV減速機樣機時(shí)，廣州數控助力其做了樣機的應用驗證，并進(jìn)行了為期兩三年的測試。2017年秦川機床的部分減速機產(chǎn)品成熟面市，廣州數控每年采購近千臺，實(shí)現了國產(chǎn)中低端工業(yè)機器人核心零部件的進(jìn)口替代。
“RV減速機占據工業(yè)機器人成本的30%。我們之前從日本進(jìn)口減速機價(jià)格昂貴，現在用秦川機床制造的減速機，性能指標差不多，價(jià)格能降低三分之一，這就將國外公司的同類(lèi)型減速機產(chǎn)品從暴利打成了薄利。”江文明說(shuō)。
秦川機床生產(chǎn)的工業(yè)機器人RV減速機（2023年4月19日攝） 受訪(fǎng)者供圖
高端工業(yè)機器人RV減速機攻關(guān)項目是要解決國產(chǎn)大負載減速機普遍存在的精度保持性不足、可靠性低、運行平穩性和批量一致性差等問(wèn)題?？蒲?、生產(chǎn)、應用“鐵三角”再度攜手，產(chǎn)業(yè)鏈上下游協(xié)同攻關(guān)。
秦川機床在突破中低端工業(yè)機器人量產(chǎn)瓶頸過(guò)程中，優(yōu)化了加工工藝、研發(fā)了專(zhuān)用設備、積累了產(chǎn)業(yè)化經(jīng)驗，為加速突破高端減速機產(chǎn)業(yè)化難題提供了基礎，此次作為工信部“一條龍”項目推進(jìn)機構負責產(chǎn)品規劃、設計、試驗開(kāi)發(fā)與改進(jìn)等；其他參與單位例如寧夏大學(xué)、西交大等高?？蒲袌F隊負責理論研究、檢測設備研發(fā)；廣州數控、新松機器人自動(dòng)化股份有限公司等負責示范應用。
高端減速機對精度要求極高，為達到減速機的傳動(dòng)精度，需要克服兩個(gè)難點(diǎn)，一是對擺線(xiàn)輪齒廓精確修形，二是高精度加工五大核心零件以減少誤差。
記者采訪(fǎng)了解到，為完成攻關(guān)，項目設立了三大主要目標：建立RV減速機主動(dòng)修形的理論及方法；攻克規?；圃礻P(guān)鍵難題，形成批量化制造工藝技術(shù)規范；降低高端RV減速機傳動(dòng)誤差，在保持高精度輸出情況下平均額定壽命達到6000小時(shí)，達到國際標準。
擺線(xiàn)輪齒廓修形方法直接影響減速機的傳動(dòng)精度、承載能力、使用壽命等性能指標，關(guān)于這部分內容沒(méi)有公開(kāi)的論文、專(zhuān)利等資料，寧夏大學(xué)機械工程學(xué)院副教授任重義自主創(chuàng )新提出了一種擺線(xiàn)輪齒廓主動(dòng)修形方法，能同時(shí)提高減速機的傳動(dòng)精度和承載能力。“減速機的每個(gè)零件加工出來(lái)都會(huì )有誤差，如果擺線(xiàn)輪齒廓不修形，將導致減速機無(wú)法裝配。通過(guò)齒廓修形，可保證零件存在誤差時(shí)仍能裝配組成減速機。我們自主創(chuàng )新編寫(xiě)了一套軟件，針對不同型號減速機，只要輸入基本參數，就能輸出擺線(xiàn)輪齒廓修形曲線(xiàn)、齒面接觸應力曲線(xiàn)、回差及傳動(dòng)精度曲線(xiàn)，供用戶(hù)查看及校核。”任重義告訴記者。
對秦川機床來(lái)說(shuō)，要實(shí)現高精度加工五大核心零件，“首先要提高機床性能和工藝設備的穩定性，實(shí)現高精度擺線(xiàn)輪等零件的制造；其次針對各零件特點(diǎn)研制快速、可靠的工裝夾具，例如高自動(dòng)化和高智能化的工裝夾具。”賀民安說(shuō)。
作為參與產(chǎn)業(yè)鏈“一條龍”的下游機器人應用企業(yè)，江文明說(shuō)，會(huì )將樣機安裝在重載機器人上試用并反饋使用數據，在減速機的質(zhì)量?jì)?yōu)化提升中提出具體需求。在后續研發(fā)對標國外的減速機新產(chǎn)品時(shí)，雙方也將一同把需求分解到減速機研發(fā)的具體技術(shù)點(diǎn)中。
加速高端裝備制造的國產(chǎn)化，還應在更長(cháng)的鏈條中進(jìn)行“一條龍”示范，將更下游的汽車(chē)整車(chē)廠(chǎng)納入到產(chǎn)業(yè)鏈條中。江文明說(shuō)，“當前汽車(chē)整車(chē)廠(chǎng)的焊裝、沖壓、噴涂工業(yè)機器人基本都是用進(jìn)口品牌。純粹的市場(chǎng)驅動(dòng)，對于整車(chē)廠(chǎng)使用自主品牌國產(chǎn)機器人并沒(méi)有很大的動(dòng)力。希望政府能夠提供平臺，加強雙方認知、產(chǎn)業(yè)鏈互動(dòng)，共同推動(dòng)自主品牌國產(chǎn)工業(yè)機器人在汽車(chē)整車(chē)廠(chǎng)的應用。”■
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