智造中国丨陕西精密制造为智能制造“强筋健骨”

发稿时间: 2022-09-05 14:51 来源:央视财经 作者: 2022-09-05
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由中央广播电视总台和工信部共同打造,财经节目中心推出的大型融媒体报道《智造中国》,今天走进陕西省。

三秦大地孕育着我国品类最全的装备制造业,如今陕西省继续发挥装备制造优势,通过核心技术创新推进产业基础高级化和产业链现代化。

在制造业智能化转型过程中,工业机器人必不可少。关节减速器是工业机器人的核心零部件之一,曾经这个零部件长期依赖进口,如今国产的减速器正在突破技术壁垒实现快速增长。

记者来到陕西省宝鸡市机器人关节减速器的生产车间。胳膊在运动的时候,关节起到了非常重要的牵引作用。在机械臂中也是同样的原理。记者身后的机械臂正在进行测试,它们做的动作很复杂、很精准,起到关键作用的就是机器人的关节。

机器人的关节长什么样子呢?记者在现场给大家拆机了一个六轴机器人,这个型号的关节是工业机器人当中使用类型最广泛的。

记者模拟了它在机械臂当中的运转。把它当成一个电机的轴,电机轴在转动的时候会带动表面两个齿轮的转动。齿轮转动带动的是它最核心的三个零部件的转动,这个叫作偏心轴。

齿轮转动一圈,偏心轴转动一圈,就能带动外面整个壳体转动一个齿,通过这样的方式,就把整个电机的高速运转给降下来了。同时也把这个电机小小的一个轴给带到了很大的一个范围,那它究竟是怎么运行的呢?

拿得起 行得稳 放得准 国产减速器出“手”不凡

机械臂把一个金属块拿起来,平稳移动放在底座上,两个金属块相遇,“智造中国”几个字就出现了。

这个动作看起来简单,其实刚才机械臂在平移过程中,它的第三个轴,电机的运转速度最快达到了每分钟3000转。正是关节的转化,把这3000转的高度转速给转化成了一整套行云流水的动作。

这个机械臂使用的关节全部都是国产产品,在这里可以看到全国品类最全的工业机器人的关节减速器,小到一个茶杯,大到800公斤的装备部件,通过减速器的转化,机械臂都可以拿起来,并且把它放到指定的位置。

误差小于0.001毫米 国产工业母机打造高精度齿轮

关节究竟有多精确呢?

所有准备出厂的关节都要经过一场考试。考题就是电机转动1815转,减速器转动15圈。要测的就是每一圈是否刚好是360度,从读数可以看出,它的误差小于60个角秒,也就是小于一度的1/60。

精准的运行依赖的是内部的每一个零部件的精准制作。减速器内部是由形状各异的齿轮构成的。在厂房的正中间,一台台高端数控机床正在制作的就是减速器内部要使用的齿轮。随着磨砂轮磨削,一个偏心轴的轴承就制作完成了。

偏心轴是整个零件当中最脆弱的部分,它的精准程度也决定了整个零件的使用寿命。从这里走出去的由国产机床磨削出来的偏心轴零部件,它的误差半径小于0.001mm,正是这样的精准磨削让关节的使用寿命非常长。

磨削结束后,就来到了预装配环节,每个工厂都有自己的配方。在这里左右行星架会率先被装配在一起,它就像是给整个减速器搭好了一个框架,等待着填充内容。

填充内容在总装车间完成,长得像一个U字形,非常紧凑。虽然只能装下两三个人,但是却可以完成几十个零件的14道工序的装配。

国产减速器为中国智造加速

每年从这里走出去的关节减速器达5万套,2021年,国产工业机器人关节减速器的销量增速超过了70%,也打破了这个零部件长期以来依赖进口的局面。

未来,随着核心技术不断突破,国产的减速器必将助力中国“智造”走出加速度。

梅雪丰:一个齿轮工艺工程师的十年

十年磨一“件”:全自动数控机床重塑齿轮制造工艺流程

齿轮是工业生产中必不可少的零部件,制作工艺已经有两千多年的历史。如今,智能制造如何改造齿轮的制作工艺呢?可以从一位齿轮工艺工程师梅雪丰的十年历程中寻找答案。 

梅雪丰是一名齿轮工艺工程师,他做这份工作已经十年了。十年前,国外的数控磨齿机床和他一起进厂,这也是工厂进行数字化升级的开始。

陕西省法士特汽车传动有限公司工程师 梅雪丰:加工的齿面像镜子一样。我们采用了国标六级。齿形齿向的误差,不超过0.01毫米。这是近10年来我们公司的齿轮的最高水平。

200万元解锁新功能 设备进口不是一劳永逸

陕西省法士特汽车传动有限公司工程师 梅雪丰:这台机床实际上是一个单机自动化的东西,这是它的加工区,通过在操作面板上进行相应参数的输入,就可以完成加工。

这个机器1200万元。当时有一个功能需要开通,我们联系国外的厂家,发现开通功能的报价是60万元。给了一串密码,就把功能就打开了,开通了三台这样的设备,花了近200万元。

使用成本大幅增加只是一个开始,这件事情让梅雪丰意识到,未来每一次产品更新迭代的“关节”都掌握在了对方手中。更重要的是,这些机器没有开放数据共享,每一台机器都成为孤岛,很长一段时间工厂在单机自动化的阶段止步不前。国产化数控磨齿机成为梅雪丰的重要目标。梅雪丰的解决方案是,与机床生产厂家共同研发。

十年磨一“间”:打破信息孤岛 数字化工厂改造整装待发

2017年,梅雪丰的新伙伴——首批国产高端数控磨齿机进厂了。这批机床加载着更简洁的操作界面和完全开放的生产数据共享系统。

一个个磨齿机很快织成了生产网络,给整间工厂的数字化改造提供了基础:生产效率提升70%以上;能源消耗降低14%;人均产值提高5倍。

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