三秦大地孕育著我國品類最全的裝備制造業(yè),如今陜西省繼續(xù)發(fā)揮裝備制造優(yōu)勢,通過核心技術創(chuàng)新推進產業(yè)基礎高級化和產業(yè)鏈現(xiàn)代化。
在制造業(yè)智能化轉型過程中,工業(yè)機器人必不可少。關節(jié)減速器是工業(yè)機器人的核心零部件之一,曾經這個零部件長期依賴進口,如今國產的減速器正在突破技術壁壘實現(xiàn)快速增長。

記者來到陜西省寶雞市機器人關節(jié)減速器的生產車間。胳膊在運動的時候,關節(jié)起到了非常重要的牽引作用。在機械臂中也是同樣的原理。記者身后的機械臂正在進行測試,它們做的動作很復雜、很精準,起到關鍵作用的就是機器人的關節(jié)。

機器人的關節(jié)長什么樣子呢?記者在現(xiàn)場給大家拆機了一個六軸機器人,這個型號的關節(jié)是工業(yè)機器人當中使用類型最廣泛的。

記者模擬了它在機械臂當中的運轉。把它當成一個電機的軸,電機軸在轉動的時候會帶動表面兩個齒輪的轉動。齒輪轉動帶動的是它最核心的三個零部件的轉動,這個叫做偏心軸。

齒輪轉動一圈,偏心軸轉動一圈,就能帶動外面整個殼體轉動一個齒,通過這樣的方式,就把整個電機的高速運轉給降下來了。同時也把這個電機小小的一個軸給帶到了很大的一個范圍,那它究竟是怎么運行的呢?
拿得起 行得穩(wěn) 放得準 國產減速器出“手”不凡
機械臂把一個金屬塊拿起來,平穩(wěn)移動放在底座上,兩個金屬塊相遇,“智造中國”幾個字就出現(xiàn)了。

這個動作看起來簡單,其實剛才機械臂在平移過程中,它的第三個軸,電機的運轉速度最快達到了每分鐘3000轉。正是關節(jié)的轉化,把這3000轉的高度轉速給轉化成了一整套行云流水的動作。
這個機械臂使用的關節(jié)全部都是國產產品,在這里可以看到全國品類最全的工業(yè)機器人的關節(jié)減速器,小到一個茶杯,大到800公斤的裝備部件,通過減速器的轉化,機械臂都可以拿起來,并且把它放到指定的位置。
誤差小于0.001毫米 國產工業(yè)母機打造高精度齒輪
關節(jié)究竟有多精確呢?
所有準備出廠的關節(jié)都要經過一場考試??碱}就是電機轉動1815轉,減速器轉動15圈。要測的就是每一圈是否剛好是360度,從讀數(shù)可以看出,它的誤差小于60個角秒,也就是小于一度的1/60。

精準的運行依賴的是內部的每一個零部件的精準制作。減速器內部是由形狀各異的齒輪構成的。在廠房的正中間,一臺臺高端數(shù)控機床正在制作的就是減速器內部要使用的齒輪。隨著磨砂輪磨削,一個偏心軸的軸承就制作完成了。

偏心軸是整個零件當中最脆弱的部分,它的精準程度也決定了整個零件的使用壽命。從這里走出去的由國產機床磨削出來的偏心軸零部件,它的誤差半徑小于0.001mm,正是這樣的精準磨削讓關節(jié)的使用壽命非常長。
磨削結束后,就來到了預裝配環(huán)節(jié),每個工廠都有自己的配方。在這里左右行星架會率先被裝配在一起,它就像是給整個減速器搭好了一個框架,等待著填充內容。

填充內容在總裝車間完成,長得像一個U字形,非常緊湊。雖然只能裝下兩三個人,但是卻可以完成幾十個零件的14道工序的裝配。
國產減速器為中國智造加速
每年從這里走出去的關節(jié)減速器達5萬套,2021年,國產工業(yè)機器人關節(jié)減速器的銷量增速超過了70%,也打破了這個零部件長期以來依賴進口的局面。

未來,隨著核心技術不斷突破,國產的減速器必將助力中國“智造”走出加速度。
十年磨一“件”:全自動數(shù)控機床重塑齒輪制造工藝流程
齒輪是工業(yè)生產中必不可少的零部件,制作工藝已經有兩千多年的歷史。如今,智能制造如何改造齒輪的制作工藝呢?可以從一位齒輪工藝工程師梅雪豐的十年歷程中尋找答案。

梅雪豐是一名齒輪工藝工程師,他做這份工作已經十年了。十年前,國外的數(shù)控磨齒機床和他一起進廠,這也是工廠進行數(shù)字化升級的開始。

陜西省法士特汽車傳動有限公司工程師 梅雪豐:加工的齒面像鏡子一樣。我們采用了國標六級。齒形齒向的誤差,不超過0.01毫米。這是近10年來我們公司的齒輪的最高水平。

200萬元解鎖新功能 設備進口不是一勞永逸

陜西省法士特汽車傳動有限公司工程師 梅雪豐:這臺機床實際上是一個單機自動化的東西,這是它的加工區(qū),通過在操作面板上進行相應參數(shù)的輸入,就可以完成加工。
這個機器1200萬元。當時有一個功能需要開通,我們聯(lián)系國外的廠家,發(fā)現(xiàn)開通功能的報價是60萬元。給了一串密碼,就把功能就打開了,開通了三臺這樣的設備,花了近200萬元。

使用成本大幅增加只是一個開始,這件事情讓梅雪豐意識到,未來每一次產品更新迭代的“關節(jié)”都掌握在了對方手中。更重要的是,這些機器沒有開放數(shù)據(jù)共享,每一臺機器都成為孤島,很長一段時間工廠在單機自動化的階段止步不前。國產化數(shù)控磨齒機成為梅雪豐的重要目標。梅雪豐的解決方案是,與機床生產廠家共同研發(fā)。
十年磨一“間”:打破信息孤島 數(shù)字化工廠改造整裝待發(fā)

2017年,梅雪豐的新伙伴——首批國產高端數(shù)控磨齒機進廠了。這批機床加載著更簡潔的操作界面和完全開放的生產數(shù)據(jù)共享系統(tǒng)。


一個個磨齒機很快織成了生產網絡,給整間工廠的數(shù)字化改造提供了基礎:生產效率提升70%以上;能源消耗降低14%;人均產值提高5倍。