編者按；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、結構最復雜的產品之一。產學研用結合振興國產齒輪機床。 [align=center] 圖為向汽車行業提供的國家重大技術裝備項目六軸四聯動數控高速滾齒機。 [/align] 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的齒輪并不是用在鐘表上，而是應用于汽車、摩托車、風力發電、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）開發的數控高效制齒機床成套技術研發及產業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。 　　 啟動產業化目標 　　 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、結構最復雜的產品之一。在上世紀90年代末期，我國齒輪機床行業處在一個十分尷尬的境地。當時我國機床生產企業在技術上相對落后，普遍缺乏自主創新能力及關鍵、核心技術支撐，其產品主要以生產低端產品為主，缺乏競爭力，在數控機床質量的穩定性、可靠性、耐用性上同國外先進產品相比存在明顯差距。可是國內市場上低端機床處于供應過剩的局面，而對于數控精密齒輪機床等高端產品的需求卻因缺少國產產品而主要靠進口。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。一方面是低端產品供給的過剩，另一方面是高端產品供給的不足。我國雖然是裝備制造業大國，也是全球機床消費第一大國，但大量機床主要依靠進口。 　　 國際上只有美國、日本、德國等少數發達國家能夠生產齒輪機床，我國的齒輪機床市場絕大部分被境外生產商所占有。據不完全統計，當時我國高端機床市場上的國產化占有率不足30%，國外生產商占據了70%的市場份額。而數控機床領域，國產化的占有率更是低于25%。 　　 供需失衡局面的出現正說明了彼時國內機床行業與市場需求的嚴重脫節，而重慶機床集團也在此列，甚至一度差點破產。針對這樣的局面，重慶機床集團在2000年提出要以“實現數控機床產業化”為目標，大力開發數控齒輪機床。 　　 內外兼修新思路 　　 數控高效制齒機床成套技術研發及產業化應用項目并不是完全獨立的，而是以“西部開發科技行動”重大項目課題———數控高速高精度滾齒/插齒/磨齒機床的成套技術開發為研究主線，由國家火炬計劃項目數控制齒裝備、國家重大技術裝備國產化創新研制項目YKS3120六軸四聯動數控高速滾齒機及其系列產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控高效制齒機床成套技術，旨在提高用戶的生產效率和精度，涉及到加工齒輪所需的所有設備，包括六軸四聯動數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的研制；制齒機床高速、高精度工作臺系統的研制；機床熱變形控制技術的研究；滾齒機零編程技術的開發；綠色制齒技術與裝備的研發；機床智能化及自動化系統的研發；高精度分度轉臺等機床功能部件的研發；高速、高精度復雜齒輪刀具的開發等子課題研究。 　　 另一部分則是針對重慶機床自身的技術產業化應用，旨在增強重慶機床集團的生產研發效率，主要是以模塊化設計為主，用一系列標準結構，實現快速開發和快速生產，主要指滾齒/插齒/磨齒機床模塊化可重構技術研究。高速數控機床首先要過的就是高速關，傳統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用戶的需求研發出了切削速度200米/分鐘的高速數控齒輪機床。雖然還和國外的高端機床有差距，但已經從原來的20～30年的差距縮小到了2～3年。 　　 數控高效制齒機床成套技術研發及產業化應用項目也體現出深刻的環保色彩。傳統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生，對環境和人沒有污染、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，我國齒輪機床工業的發展很大程度上得益于近年來我國汽車工業的飛速發展。這種飛速發展體現在：我國汽車年產量從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年我國汽車年產量達到了880萬輛，2008年這個數字還將繼續擴大。通常每輛汽車需要30～50個齒輪，汽車產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量要求越來越高，數控高效制齒機床的市場前景隨之更為廣闊。 　　 另外，在重型汽車和摩托車的變速箱中也大量使用齒輪。我國現在年產50萬輛重型汽車，每輛需60多個齒輪；年產2500輛摩托車，每輛需20～30個齒輪。這給齒輪機床企業帶來了另一個巨大的市場。 國產化帶動經濟發展 　　 數控高效制齒機床成套技術研發及產業化應用項目最重要的意義在于其產業化為我國鐵路大提速，風力設備井噴式的增長，高速發展的汽車、摩托車、工程機械以及冶金設備提供了巨大的技術支持。由于性價比優勢明顯，重慶機床集團的產品逐步收復了原來被境外企業占據的齒輪機床市場，部分產品完全能夠替代進口產品，使我國進口齒輪機床數開始下降。據重慶機床集團董事長廖紹華介紹，目前，我國國產機床國內市場占有率突破了50%，國產數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，該項目的相關產品相繼出口日、韓、印及歐洲國家，高端產品實現了批量出口。 　　 數控高效制齒機床的加工效率比傳統機床提高了3～5倍，性能達到了國際一流水平，而價格只是國外同類產品的二分之一到三分之一，表現出了相當高的性價比。在占領國內市場之后，這一產品帶動齒輪機床的市場價格整體下降，尤其是國外機床產品，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，也節約了購買設備的成本，從而提高了效益和發展速度。 　　 作為國內齒輪機床行業的排頭兵，重慶機床集團負責了國內齒輪機床行業多項國家級標準的制定，對國內其他機床企業有著重要的帶動作用。重慶機床集團推出的數控高效制齒機床在競標中的出色表現也增強了企業對國產機床的信心，促進了本土機床企業的發展壯大。“我們在和國外企業同臺比試的過程中，沒有給國人丟臉。”廖紹華說，“現在越來越多的客戶開始選用國產機床，事實會證明他們的選擇沒有錯。” 尊重市場產研結合 　　 面向客戶的真正需求是數控高效制齒機床成套技術研發及產業化應用項目開發的基本前提。以重慶機床集團為代表的研發隊伍以“滿足客戶需求，為客戶創造增值服務”為經營服務理念，以市場需求為導向，按照中國機床市場客戶群結構的豐富性，開發出高、中、低三個層次的機床產品，適應了中國機床市場的發展需要。 　　 數控高效制齒機床成套技術研發及產業化應用項目背后的開發團隊除了重慶機床集團之外，重慶大學、重慶工學院也參與其中，組成了產學研相結合的研發隊伍。重慶機床集團正是通過聯合重慶大學、重慶工學院實現了雙方優勢資源的整合，縮短了研發周期。高校擁有企業所不具備的人才結構及研發能力，能夠幫助企業實現技術領域的理念，由企業將這些技術產業化，推向市場。 　　 在項目開展之初，分析研究市場發展趨勢是項目最終在國內外市場上取得成功的重要原因。正是因為看到了中國齒輪機床市場的復雜性及發展趨勢，重慶機床集團開始探索模塊化道路，將生產組織活動與模塊化思路相結合，極大地提高了企業生產研發的效率，能夠快速對市場變化做出反應，滿足不同層次客戶的需求。據介紹，應用模塊化思路以來，重慶機床集團的員工已經精簡到原來的一半，但年產機床量則由1998年的104臺增加到2007年的近1500臺。 　　 數控高效制齒機床成套技術研發及產業化應用可以說是在我國機床行業產業升級大環境的催生下，由企業和科研機構合力打造、迎合客戶的真正需求、符合市場發展趨勢的項目技術。事實也同樣證明，重慶機床集團這一系列的決策是沒錯的。 　　 中國機床工具工業協會點評 　　 由重慶機床（集團）有限責任公司牽頭完成的數控高效制齒機床成套技術研發及產業化應用項目是近年來國家振興裝備制造業，大力推行企業自主創新，實施產學研用相結合的一個成功案例。 　　 該項目立題之初便瞄準國際先進水平，堅持以市場為導向，走產業化道路，通過攻克齒輪機床數字控制、切削力、剛性、振動、噪聲、熱變形和結構模態分析與測試等一系列技術難關，積極采用模塊化技術、信息化技術，以及設計開發、工藝試制、生產調試并行工程和價值工程，開展集成創新和原始創新，大力推進技術創新能力平臺建設和產品開發平臺建設，促成了該項目的成功。 　　 該項目在數控高效制齒機床系列產品模塊化研制的關鍵技術上取得了重大突破，代表了國內最高水平并保持著國際領先水平，在國際市場產生了重要影響。不僅為企業帶來了巨大的經濟效益，也為汽車、工程機械、風力發電等行業齒輪制造技術水平的提高起到了重要的推動作用，實現了“中國裝備、裝備中國”的示范效應。