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全自动一体化蜗杆轴加工设备的研发及其产业化

成果类型:: 新技术

发布时间: 2023-10-27 16:32:01

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:成果发布人| 用户405659 | 2023-10-27 16:32:01

随着社会的自动化设备的普及,马达被广泛应用,在高端和高精度应用情景中,往往会采用马达轴与蜗杆一体化的设计,即需要直接在电机轴上加工出蜗杆。针对该类蜗杆进行加工会有超过20步工艺,传统加工过程中会采用多种机床多种工艺来结合处理,因而在加工该类蜗杆往往会出现成本高、精度难保证、加工效率低的行业问题。项目为解决该问题,独创性地提出车、滚、铣结合的方式来实现一体化处理,其核心要点有: 1.工艺集成思路:首先利用专用夹具夹持轴毛坯,进行外表尺寸与结构的高速车削加工;然后将轴的夹持装置自动切还为低速旋转,配合滚刀或铣刀进行低速铣削或滚齿加工蜗杆,从而达到工艺集成的效果。 2.数控系统的研究与设计:本项目在法拉克数控系统的基础上进行二次开发,将开发嵌入该系统中,实现了加工工艺参数的简化。采用定制系统中的参数化设定模式,同时配合可调节主轴和刀具等硬件配置,实现设备的灵 活调节和智能生产能力,可快速满足各类精密零部件的兼容生产。

一、技术创新 1.创新结构设计,实现全工序一体化的同时,保证整机结构的紧凑、稳定。项目采用创新的箱体和机床结构,把精密零部件加工的全部工序集成在一台装备上,一次完成4-6道工序。机床采用标准的油浴式送料器,实现了全自动生产。此外,项目将伺服电机集成于主轴机构内,减小伺服电机到主轴机构的输出损耗,提高主轴机构的响应效率,使机床结构更加紧凑、运行更加稳定。项目装备的创新结构设计使之能够高速稳定地加工渐开线蜗杆。 2.全面兼容设计,满足不同规格的小模数、高精密零部件的车滚铣加工,提高加工质量和生产效率。项目采用全方位的车滚铣复合主轴装置,并结合多工位排刀和单工位动力头组合的刀具配置,把车削工艺、滚齿工艺、铣齿工艺等关键技术复合在同一机床,实现不同规格加工部件的全面兼容。该设计改变传统的蜗杆和齿轮加工方式,解决设备投资大,加工效率低,成本高的问题,可以节约大量的人力和材料成本。与传统的加工工艺相比,项目装备的加工效率提高了30%,成本降低了20%。 3.自动化控制,实现设备全自动运作,保证产品质量稳定性。项目采用智能软件控制技术,实现全工序、全自动生产。并与设备硬件的可调节功能相互匹配,灵活调节生产参数,转换生产模式。该装备易于操作,1名作业人员便可操作5~10台机器,很好地解决了人力及劳动效率的问题。

本项目所研发设备属于金属切削机床的一种分类,是专门针对蜗杆、蜗轮开发的车滚铣一体化高端数控机床,随着机械产品精密化、小型化、自动化的发展趋势,蜗杆轴制造业成长性良好。目前蜗杆被广泛应用于汽车核心部件、高端医疗器械、智能家居等领域,这几个行业近几年无论是十三五规划,还是十四五规划均为国家大力发展的趋势领域,尤其小模数、高精度的蜗杆轴,其未来市场规模更大,将大有可为。 以往小模数、高精度的蜗杆轴加工领域,技术较为先进的是国外的数控机床品牌,如瑞士MZ(瑞士兰博特瓦里)公司的外旋风铣床,日本长谷川株式会社的内旋风铣床等,近年来国内技术也在不断发展,加上价格优势明显,受到国内厂家欢迎,如佛山云峰机械和佛山国强道生,这两家合计年销售800余台,在全国市场上占较大市场份额。但是这些加工设备,都是针对蜗杆加工的,业内习惯上称之为“蜗杆专机”——即这类机床只做蜗杆的铣削加工的单一工序,对蜗杆加工的整个过程仍需多道工序,多台设备进行全环节的配合。因此,对于传统蜗杆轴制造业而言,其厂房面积、设备投入、人力成本投入高,以及对人员专业能力要求高等因素,导致蜗杆轴生产成本一直居高不下。 因此,本项目首创将车、铣、滚工艺整合成一台设备,实现多个突破:1.小模数、高精度、多头蜗杆加工领域实现国外设备替代;2.多工序整合,使得加工流程得以简化,设备占地面积降低2/3,人员成本大幅降低,加工时间大幅减少;3.设备具备多规格、多类型(蜗杆等轴状五金件、齿轮等盘状五金件)的生产适配,提高企业生产灵活性。这些因素的叠加,将会大幅降低企业整体生产成本,提高生产效率,使得应用该设备的企业更具强的竞争力。根据行业内数据分析,目前全国蜗杆/齿轮类加工企业至少有900多家,分别分布在广东、江苏、浙江、福建,本项目产品适用于这部分企业未来产品升级、产线扩展用途,具备广阔的发展空间。

广东万博是由深圳市万博蜗杆制品有限公司整体搬迁到江门市,目前落地于蓬江区,2020年10月成立,并于2022年4月完成了搬迁工作,并进行投产。广东万博的团队具备10年以上丰富的轴芯制作经验,采用目前国内最先进的蜗杆、涡轮工艺技术和按IATF.16949的质量管理,全部采用自动化生产,生产工艺设计、测试、质量管理和生产效率均达到国际先进水平。 本次项目由广东万博技术总监陶涛牵头,组织公司内核心骨干团队,联合深职院的技术专家共同组成。项目总负责人陶涛,曾在多家大型加工厂担任总经理职务,具备丰富的蜗杆轴研发和生产经验,还在国内知名实验设备公司担任软件工程师,不但能攻关研发和生产上的难题,更能利用电子信息技术解决算法上的难题。项目研发团队超过5人,均具备行业10年以上从业经验,具备中级和高级工程师资格。

经营模式: (1)目前该项目自研设备已应用在企业内部进行生产,其生产效率提高及降低成本的特点,使得企业利润率大幅提高; (2)向蜗杆制造加工企业出售设备; (2)在不同地区投资、培育部分优质五金加工企业,以低价提供一体化加工设备,为核心团队提供专业能力培训,逐步形成辐射全国的生产联盟,为行业提供优质的产品解决方案; 市场营销策略: 主要采取自营业务团队+自营售后团队,借助人脉、行业协会、商会等平台渠道获取客户资源,或通过设备代理商、设备租赁商进行批量设备销售,快速形成第一批用户积累,打造示范性的标杆案例;后期在全国搭建分销公司,通过快速裂变,扩大市场占有率。

 获利模式: (1) 直接通过设备销售结转获取利润; (2) 通过为企业提供技术设计、技术支持、技术培训服务获取相应的服务费; 销售渠道建立: (1) 通过圈内人脉资源或客户关系介绍; (2) 参加相关行业或展会、论坛 (3) 参加行业前沿技术研讨会或路演 (4) 通过代理商、设备租赁商销售。 市场激励措施: (1) 对于销售人员,在完成一定的销售业绩的前提下,超出部分享受项目利润分成作为激励。