齒輪制造行業(yè)作為一個(gè)相對(duì)專業(yè)的機(jī)械行業(yè)門類，其精度的提升和質(zhì)量的穩(wěn)定性很大程度上取決于所選用的工藝裝備及工藝輔料。總的來說，主要包括刀具、機(jī)加工工裝、檢測設(shè)備、清洗設(shè)備等。
國內(nèi)滾齒刀具、插齒刀具已經(jīng)基本全部實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化，原有的高速鋼材料刀具用量在逐漸下降，粉末冶金和整體硬質(zhì)合金刀具推廣越來越普遍。著名的刀具廠商有漢江刀具、太原工具、哈工具等老牌廠商，以及專注于拉削的恒鋒刀具，專注于小模數(shù)的江陰賽特，性價(jià)比較高的上優(yōu)、泰諾等，都是國內(nèi)一線品牌。他們各自擁有一批獨(dú)立的知識(shí)產(chǎn)權(quán)和研發(fā)制造體系，成為支撐行業(yè)技術(shù)進(jìn)步的中堅(jiān)力量。車齒刀具雖然看似和插齒類似，但是其設(shè)計(jì)必須要依據(jù)具體的產(chǎn)品、工裝尺寸和零部件進(jìn)行，國內(nèi)在引進(jìn)格里森、Pittler等進(jìn)口廠商技術(shù)的基礎(chǔ)上，以江蘇大學(xué)、重慶大學(xué)、西安交大等高校為依托，已經(jīng)全面掌握了齒形設(shè)計(jì)、修磨工藝以及齒面精確修型技術(shù)。并且，國產(chǎn)的恒鋒刀具、漢江刀具、江陰賽特，也已經(jīng)大批量穩(wěn)定應(yīng)用，為行業(yè)內(nèi)提供了更好的選擇。
要不要自己進(jìn)行刀具修磨和涂層?這個(gè)問題，個(gè)人以為，可以根據(jù)企業(yè)性質(zhì)和企業(yè)規(guī)模來考慮。如果是規(guī)模較大的齒輪制造企業(yè)，或者齒形有特殊要求的產(chǎn)品制造企業(yè)，以及新產(chǎn)品種類較多的試制型車間，刀具費(fèi)用每年在300萬以上的，或者是周邊無太多齒輪行業(yè)企業(yè)的相關(guān)企業(yè)，建議自己采購一兩臺(tái)修磨設(shè)備，可以降低刀具輪轉(zhuǎn)帶來的物流費(fèi)用、刀具更換的效率損失。國外品牌中修磨設(shè)備，高端以薩克、昂科、施利博格等為主，中高端設(shè)備可以選擇津上、清和、陸聯(lián)、小笠原等。最近幾年，以北平機(jī)床、武漢機(jī)床等為代表的國內(nèi)廠商逐步替代了國外中高端設(shè)備，是中小規(guī)模公司的優(yōu)選對(duì)象。如果每年刀具用量在300萬以下，產(chǎn)品種類在20種以內(nèi)，設(shè)備型號(hào)較為單一，通過增加刀具數(shù)量，在周邊有齒輪制造業(yè)集群，如浙江溫嶺、成渝、西安、寶雞、長三角等區(qū)域，建議可以先不自行采購設(shè)備，充分利用社會(huì)化修磨資源進(jìn)行修磨。
刀具涂層行業(yè)，由于靶材種類較為貴重，以及設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)技術(shù)含量較高，隨著巴爾查斯、賽利等國外巨頭的本地化生產(chǎn)，以及國內(nèi)材料專業(yè)的高校、軍工技術(shù)的下放，培養(yǎng)了一批具有顯著特色的刀具涂層廠商，目前主要集中于西安、溫嶺、蘇錫常、廣深莞、成渝等地區(qū)，可以利用他們的規(guī)模化優(yōu)勢進(jìn)行降本。巴爾查斯目前在蘇州、長春、濟(jì)南、溫嶺、重慶、天津等各地區(qū)廣泛布局，蘇州、深圳、東莞、常州等各地區(qū)，均有發(fā)展不錯(cuò)的民營廠商。所以，不建議齒輪制造企業(yè)現(xiàn)在就投資刀具涂層設(shè)備。
齒輪制造工裝作為較為精密的部件，對(duì)于生產(chǎn)效率的提升、質(zhì)量一致性的保證具有重要意義。工裝的主要技術(shù)要求，就在于精度的穩(wěn)定性，這就需要比較好的材料選型、工裝與齒輪零部件本身夾緊位置設(shè)計(jì)公差、產(chǎn)品模塊化換型的便捷性等方面需要詳細(xì)論證。格里森、克林貝格、利勃海爾等均采用了模塊化的快換方案，通過直接更換相關(guān)的定位套、定位銷、自動(dòng)鎖緊等，甚至可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)產(chǎn)品切換。國內(nèi)的百分百夾具、林州精密、神舟機(jī)電、愛必西，國外品牌瀚柏格、雄克等，都是值得考慮的廠商。另外，行業(yè)內(nèi)人士普遍不重視夾具的設(shè)計(jì)和改進(jìn)，認(rèn)為只是一個(gè)無關(guān)緊要的環(huán)節(jié)，一定要破除單獨(dú)憑借價(jià)格來選擇廠商的思路。
齒輪產(chǎn)品的精度等級(jí)，有其特殊的一個(gè)特點(diǎn)，許多精度數(shù)據(jù)，是靠檢測設(shè)備才能得出結(jié)論的。通用檢測設(shè)備像數(shù)顯游標(biāo)卡尺、在線量儀、公法線千分尺、外徑千分尺等，最好選擇通用大品牌，如成量、哈量、漢川、貴州航天等，實(shí)現(xiàn)規(guī)模化降本。
對(duì)于新能源電驅(qū)齒輪來說，單個(gè)齒輪的具體齒面精確修型，精度的提升，要放在整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)中去進(jìn)行評(píng)價(jià)。傳統(tǒng)的雙嚙儀檢測手段需要擴(kuò)展。最近行業(yè)內(nèi)不少廠家，已經(jīng)將雙嚙儀的功能，通過增加傳感器、基于實(shí)際總成工況的路譜，增加波紋度評(píng)價(jià)、NVH性能參數(shù)等，國外的克林貝格、格里森、利勃海爾等，國內(nèi)的靈思泰格、秦川思源等都可以選擇。
至于專業(yè)的齒輪檢測中心，硬件結(jié)構(gòu)都大差不差，主要包括氣浮導(dǎo)軌、3D測頭、運(yùn)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)、大理石底座等，各家差異主要體現(xiàn)在功能的擴(kuò)展性、軟件的豐富性、評(píng)價(jià)結(jié)果的精確性、整機(jī)的可靠性等。截至目前，克林貝格在傳統(tǒng)齒輪檢測中心的基礎(chǔ)上，擴(kuò)展了粗糙度檢測、藍(lán)光檢測、波紋度檢測等軟硬件模塊，同時(shí)可兼容刀具、蝸輪蝸桿、機(jī)器人減速機(jī)用剛輪、柔輪、擺線輪等，如果要采購具有以上功能的P65設(shè)備，預(yù)算單臺(tái)需要500萬以上。格里森、利勃海爾設(shè)備，對(duì)于注重大批量生產(chǎn)穩(wěn)定性的企業(yè)來說，也是具備較高的性價(jià)比。國內(nèi)齒輪檢測中心廠商，主要集中在哈爾濱、西安兩個(gè)傳統(tǒng)工業(yè)重鎮(zhèn)，價(jià)格戰(zhàn)比較慘烈，數(shù)得上名字的就有哈量、秦川思源、智達(dá)、精達(dá)、創(chuàng)博等等，650mm規(guī)格的檢測中心，個(gè)人感覺國產(chǎn)設(shè)備，報(bào)價(jià)超過300萬的就沒必要選擇了。我們?cè)谶x型時(shí)，需要基于實(shí)際，詳細(xì)了解各家的技術(shù)優(yōu)勢、市場優(yōu)勢、服務(wù)差異。
清洗設(shè)備雖然不起眼，但是對(duì)于齒輪產(chǎn)品來說非常重要，看似技術(shù)含量不高，仍需要引起足夠重視。一般進(jìn)熱處理爐前，都需要進(jìn)行清洗，避免鐵屑、油污、雜質(zhì)、灰塵等，影響熱處理后產(chǎn)品的一致性。清洗機(jī)熱前一般采用通過式，要具備清洗、脫脂、漂洗、烘干等功能，室體一般要采用不銹鋼，噴淋泵、制水設(shè)備、過濾設(shè)備、等選型非常關(guān)鍵。無錫作為清洗機(jī)的生產(chǎn)重要基地，廠家眾多，需要認(rèn)真考察他們的科研能力、制造能力、服務(wù)能力以及對(duì)清潔度的認(rèn)識(shí)程度。行業(yè)內(nèi)用的比較多的有無錫杰瑞德、港威超聲、巴克超聲、哈爾濱島田、中船雙威、上海展諧等等。
五、車間及廠房規(guī)劃布局
一般的齒輪制造車間，需要有比較明確的產(chǎn)線規(guī)劃原則，通用的規(guī)則有幾條，可以總結(jié)為一個(gè)流、可擴(kuò)展、集約化、功能化。
首先說一下一個(gè)流，我們?cè)谝?guī)劃時(shí)，必須要遵守原材料不走回頭路、設(shè)備盡量按工序排列、物流重去空回原則。如果是自己能夠鍛造和熱處理毛坯，一般毛坯的粗加工可以緊跟在物料接收區(qū)域，與精車區(qū)域適當(dāng)拉開距離。如果種類較多，一般需要設(shè)置大概2個(gè)班的粗加工毛坯庫存區(qū)域，不宜太多，太多就會(huì)造成先進(jìn)先出存在問題。另外，毛坯原材料的進(jìn)貨檢驗(yàn)設(shè)備，如金相設(shè)備、布氏硬度計(jì)、毛坯檢驗(yàn)用高度規(guī)、游標(biāo)卡尺、千分尺等必須放在這個(gè)區(qū)域，便于制樣、同時(shí)便于供應(yīng)商退貨，提前發(fā)現(xiàn)問題。現(xiàn)在部分企業(yè)采取了電子化庫存管控手段，如MES、質(zhì)量云等，要做到賬實(shí)相符、賬務(wù)一致，盡量實(shí)現(xiàn)日清日結(jié)。
廠房區(qū)域規(guī)劃的大原則，是熱處理需要單獨(dú)一個(gè)車間和廠房，由于熱處理設(shè)備存在高溫、空氣渾濁、油霧較大、環(huán)保設(shè)施、消防通道等，盡量不要將一些過于精密的設(shè)備，如磨齒機(jī)、齒輪測量中心、三坐標(biāo)測量中心等在這個(gè)區(qū)域布置。但是，熱處理檢驗(yàn)的設(shè)備，如硬度計(jì)、金相顯微鏡、制樣設(shè)備等，必須要緊跟生產(chǎn)現(xiàn)場，實(shí)現(xiàn)隨爐檢測的需要。
機(jī)加工設(shè)備通用的有兩種布局方式，集群式和產(chǎn)線式，兩種布局沒有優(yōu)劣之分。試制車間、多品種小批量車間以及新市場培育車間，適合于集群式;大批量規(guī)模化生產(chǎn)方式，最好采用產(chǎn)線式，同時(shí)采用自動(dòng)上下料系統(tǒng)，可以盡量減少物流周轉(zhuǎn)次數(shù)，降低庫存和在制數(shù)量，產(chǎn)能擴(kuò)充時(shí)可以快速規(guī)模化低成本復(fù)制。
關(guān)于齒輪制造工藝的可擴(kuò)展性，通常包括兩個(gè)方面，一個(gè)是現(xiàn)有產(chǎn)品的規(guī)模化擴(kuò)展，如單類產(chǎn)品訂單需求量擴(kuò)張，新增相同規(guī)格產(chǎn)品兩種情況。這種情況下，為了保證毛坯、刀具、量檢具等資源的通用性，以及人員的操作熟練程度，一般5年以內(nèi)的產(chǎn)線直接簡單復(fù)制即可，但是需要進(jìn)行適當(dāng)升級(jí)，將現(xiàn)在使用設(shè)備經(jīng)常發(fā)生的故障進(jìn)行收集整理，在新產(chǎn)線招標(biāo)時(shí)，提醒設(shè)備供應(yīng)商進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注。另外一種產(chǎn)線需要擴(kuò)展的情況，即為產(chǎn)品差異較大情況下，需要擴(kuò)展，像模數(shù)由2mm變到5mm，盤形齒輪擴(kuò)展到軸齒類輪等。這種情況下，我們必須要考慮產(chǎn)品差異，采用不同規(guī)格的車削設(shè)備、滾齒設(shè)備、磨齒設(shè)備等，但是盡量不要對(duì)現(xiàn)有熱處理設(shè)備進(jìn)行變動(dòng)。當(dāng)然，現(xiàn)在有的中高頻設(shè)備如果密封性較好，也可以進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化。
集約化也是產(chǎn)線規(guī)劃的另外一個(gè)重要原則，除非是革命性的工藝變革，一般不需要將相關(guān)設(shè)備進(jìn)行全部替換，為了節(jié)約成本，盡量采用現(xiàn)有設(shè)備升級(jí)或者部分設(shè)備補(bǔ)充填平補(bǔ)齊的方案。作為決策者，必須要詳細(xì)落實(shí)實(shí)際產(chǎn)品差異，明確現(xiàn)有設(shè)備的產(chǎn)能、技術(shù)狀態(tài)、整條線的節(jié)拍瓶頸等因素，避免被供應(yīng)商忽悠，也避免考慮不周，存在缺項(xiàng)。
集約化和功能化的原則，就是要明確某個(gè)廠房是以機(jī)加工為主，還是以熱處理為主，還是以倉儲(chǔ)物流區(qū)域?yàn)橹鳌?duì)于不同用途的廠房，設(shè)計(jì)要求略有差異。機(jī)加工廠房一般要求內(nèi)部明亮、水電氣齊全，必要時(shí)可以設(shè)置集中排屑結(jié)構(gòu)和鐵屑?jí)簤K設(shè)備。
熱處理廠房最主要的注意點(diǎn)是相關(guān)消防、安全、尾氣收集處理設(shè)備設(shè)施的運(yùn)行情況，一般要選擇較好的供應(yīng)商來進(jìn)行制作，另外，由于熱處理爐一般用到天然氣、氮?dú)廨^多，淬火液等介質(zhì)也較多，存在較大安全隱患，安全設(shè)施必須請(qǐng)專業(yè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行評(píng)審后方可改造，維修改造的動(dòng)火、登高、有限空間等場景較多，管理人員必須具備相關(guān)的應(yīng)急處置能力，以及相關(guān)安全應(yīng)急機(jī)構(gòu)的培訓(xùn)。
此外，工藝規(guī)劃中還需要考慮到當(dāng)?shù)卣沫h(huán)保法規(guī)要求，原則上電鍍、磷化等重金屬排放風(fēng)險(xiǎn)較高的工藝盡量不要安排，可以通過外協(xié)外包給相關(guān)資質(zhì)齊全的專業(yè)公司。基本上都要先在廠區(qū)內(nèi)建立一個(gè)危化品倉庫、固廢倉庫以及沉淀法或者生化法的污水處理站。屋頂光伏、余熱利用、中水再利用等相關(guān)節(jié)能減排措施，要主動(dòng)響應(yīng)需求，踐行社會(huì)環(huán)境責(zé)任。