等高齿铣刀.doc

克林贝尔制摆线等高齿弧齿锥齿轮铣刀产业化一、项目综述1国外相关产品与技术发展的概况，其代表产品、技术和公司克林贝尔格制摆线等高齿螺旋锥齿轮铣刀是当今世界上先进的三种加工螺旋锥齿轮的铣刀之一，国际上生产螺旋锥齿轮铣齿机及其刀具，最著名厂家是美国格里森公司和瑞士奥列康公司。格里森公司是以收缩齿为主，奥列康公司以等高齿为主。而德国的克林根铣刀主要用在矿山机械、工程机械、重型车主、被动螺旋锥齿轮及发电、扎钢设备上的重型齿轮。克林根贝尔格公司已发展了CBN超硬刀具复合片，超过了美国和瑞士刀具所用的硬质合金螺旋锥齿轮铣刀，在重型齿轮行业占主导和领先地位。2国内相关产品与技术现状，国内已取得的最新阶段成果和达到的技术水平我国目前生产螺旋锥齿轮铣刀的厂家有我公司、汉江工具厂和贵阳工具厂。其中我公司85年引进了生产格里森铣刀设备之后，可生产哈达克型、型精铣刀，雷捷克粗铣刀，单循环法及螺旋成形法园拉刀盘，全工序、公英制铣刀。贵阳工具厂生产老结构弧铣刀，正在试制哈一工引进的格里森铣刀。克林根制铣刀目前国内尚无专业生产厂家，我公司首家在工具行业试制克林根制摆线等高齿锥齿轮铣刀。到目前为止，我们已经揭译了该刀具的设计理论，推导出一系列刀盘结构参数的计算公式，重磨装夹中有关机床调整的参数计算公式以及检测公式。可以说掌握了刀具制造的核心技术。在刀具材料方面，德国克林贝尔格公司采用M35和M2两种材料，而我们采用M42钢和C03N高速钢。可见材料方面，我们与德国没有差距。产品质量、使用性能与国外同类产品相当。目前，生产能力仅年产30付左右，产值170多万元，仅满足市场17%，而国内尚无其他厂家能生产克制类锥齿轮铣刀，因此，我们开发的此项目具有很强的市场竞争力，近几年无市场风险。从德国进口1付刀需要10万元左右，而我们生产1付刀的市场价为6万元左右。该项目2004年达产后，年生产能力可达120付刀，可以替代进口，节约外汇，降低用户成本，为我国汽车工业的国产化做贡献，并赶超世界先进水平。 3取得的阶段性成果我们已完成先期调研、研制开发工作，并进入小批量生产阶段，年产值达500万。刀具使用寿命、加工质量接近或达到德国克林贝尔格公司水平。据初步调查，北京良乡电力设备总厂、南京高速齿轮厂、淮南机械厂等十多个厂家，年需铣刀100套，合人民币1000万元。该项目曾获厂科技进步特等奖、市科技进步二等奖、机械部科技进步三等奖。4该项目完成后市场需求前景、推广应用领域、达到的技术水平，以及在国民经济发展中的作用螺旋伞齿轮在我国汽车行业，发电设备，石油机械，矿山机械，轧钢设备，船舶等方面得到了广泛应用。这种齿轮具有传动平稳，承载能力大，齿轮寿命长等优点，在传递两个相交轴运动的元件中，螺旋伞齿轮占有主导地位，因而得到世界各国的重视。如美国的格里森公司，瑞士的奥列康公司和德国的克林根贝尔格公司，都是世界上著名的生产这种齿轮加工机床和刀具的公司。目前我国使用的GLEASON铣刀及OERLIKON铣刀，绝大多数是用在汽车行业。格里森铣刀以加工弧齿收缩齿锥齿轮为主，例如：二汽生产的东风140、一汽生产的解放141及一些轻型车；奥列康铣刀以加工摆线等高齿锥齿轮为主，例如：桑塔纳、奥迪轿车上的螺旋伞齿轮；而我国引进的克林根贝尔格铣齿机及刀具（klingelnberg）,主要用在发电设备、矿山机械，例如发电厂的磨煤机，钢厂轧钢机等。通过市场调查，在我国先后有南京高速齿轮箱厂、沈阳矿山机诫厂、北京发电设备总厂、首钢机械厂、西北煤机厂、唐山冶金机械厂、淮南煤矿机械厂等厂家引进了AMK系列克林根贝尔格公司生产的铣齿机和铣刀盘，随着刀具的不断消耗、不断补充，引进一套加工大、小轮的左右旋刀片，如：R=281,模数Mo=14,需人民币约13万元。每年我国需各种规格克制铣刀刀具近200付，合人民币1000多万元，用户强烈要求刀具国产化，在这种情况下，我公司结合市场需求，与哈尔滨第一工具厂技术中心的复杂刀具研究所合作试制了克制铣刀。通过三年多的样试到小批量生产，已为公司创造产值400多万元，近200万元的纯利润，这一方面达到了刀具国产化，满足了用户使用要求，同时也为加入WTO之后，参与国际市场竞争打下良好基础。二、实施方案1技术特点、关键技术和关键工艺克林根铣刀简称克制铣刀，用于加工齿线为延伸外摆线的等高齿螺旋锥齿轮。这种铣刀除了具有奥列康铣刀的连续分齿、生产效率高、机床调整简单、加工出的大、小齿轮啮合噪音小于格里森铣刀等优点外，它的最大特点也是和奥列康铣刀最大不同点是采用一个万能双层刀盘，上下层的内外刀盘旋转中心可以调整，从而形成内切及外切刀的曲率差来控制接触区，所以鼓形量的控制更灵活于奥列康铣刀。 哈一工首家在工具行业试制克林根制摆线等高齿锥齿轮铣刀。到目前为止，我们已经揭译了该刀具的设计理论，推导出一系列刀盘结构参数的计算公式，重磨装夹中有关机床调整的参数计算公式以及检测公式。可以说掌握了刀具制造的核心技术。在刀具材料方面，德国克林贝尔格公司采用M35和M2两种材料，而我们采用M42钢和C03N高速钢。可见材料方面，我们与德国没有差距。产品质量、使用性能与国外同类产品相当。 关键技术及技术创新点：A、试制中关键：国外及国内用户尚无刀具图纸，需根据样品测绘分析、消化。特别是搞清开刃卡中的各项调整数据，破解刀具设计的理论及设计原则。齿形修形部位及修形量控制及齿形一致性达到35 m。保证内、外刀及内中、外中刀开刃后的径向角度和4种刀的节点直径，需设计合理的工装及检具。B、技术创新点：自行推导出了在SM20-5刃磨机上，刃磨铣刀时的调整计算公式。自行推导出了在PM260检查仪上，检测铣刀刃口的调整计算公式。自行推导出了绘制修磨曲线的来源公式，这是我国引进这种加工设备以来，首次揭示了这种复杂刀具修磨卡的来源。 给出摆线等高齿锥齿轮数据及AMK机床型号时，可自行设计制造和检测铣刀，并自行掌握了设计修磨卡等全套关键技术。根据铣刀规格（直径、模数）不同，探索出一套铣刀齿形中凹量及中凹位置数据，在实践中已得到了良好验证。2产品外观形状图、结构和原理图（1）产品外观形状图（2）结构及原理图3实施的具体内容和技术路线该项目实施的具体内容是调研、测绘、分析进口的刀齿，吸收、消化德国克林根贝尔格公司的螺旋伞齿轮铣刀的制造技术。需要增添计算机及先进的万能工具显微镜和设计、制造性能优良的检查仪等设备，进行刀齿切削参数的理论推导与计算，采用CAD技术，进行刀齿结构的优化设计，同时优化产品设计与工艺、工装设计，扩展系列化规模，满足各种规格产品的需求。需增添新型高效的数控设备及补充大量的二类工装，尤其是设计、制造性能优良、准确的装夹、量具，保证加工出合格的产品。在保证已有的小规模化生产的前提下，扩大生产规模，逐步向大型系列规模化、产业化方向发展。扩大市场占有率，取代进口，满足用户的使用要求。主要工艺技术路线为：取料锻造铣四面粗磨四面平头、切断铣各部粗磨柄部铣齿顶钻孔铣齿形铣前刃面铣背角热处理精磨两宽面精磨柄部精磨凸肩精铲磨齿形面磨前刃面打标志包装4实施方式（自主开发、消化吸收、国际合作）采用自主开发与消化引进相结合的实施方式。三、技术经济指标1与现有产品、技术、装备的对比分析我国目前生产螺旋锥齿轮铣刀的厂家有哈一工、汉江工具厂和贵阳工具厂。其中哈一工85年引进了生产格里森铣刀设备之后，可生产哈达克型、型精铣刀，雷捷克粗铣刀，单循环法及螺旋成形法园拉刀盘，全工序、公英制铣刀。贵阳工具厂生产老结构弧铣刀，正在试制哈一工引进的格里森铣刀。克林根制铣刀目前国内尚无批量生产厂家。国外生产螺旋伞齿轮铣刀，最著名的厂家有美国格里森公司，瑞士奥列康公司和德国克林根贝尔格公司。克制铣刀的最大特点是采用双层刀盘，在同一台机床上不卸刀盘，经过一次加工，就可以把一对左、右旋的大、小齿轮加工出来，并保证接触区要求。因此加工一对齿轮只需一台机床，一个双层刀盘；而格里森铣刀，通常情况下采用固定安装法加工，需五台机床，五把铣刀，如果采用两台机床，两把铣刀加工一对齿轮，机床调整非常麻烦；奥列康铣刀，虽然加工原理和克制铣刀相同，但它需两台机床，两把铣刀加工一对齿轮。克制铣刀采用平面齿轮做产形轮，和格里森铣刀不同，不存在刀号问题，也无刀倾机构。接触区调整，靠上下层刀盘偏心来保证，机床调整方便，刚性好。克制铣刀是采用等高齿制，齿线为延伸外摆线，按平面产形轮原理加工齿轮，因此生产效率高，精度高。加工出一对齿轮啮合时，噪音明显好于格里森收缩制铣刀。目前国内还没有一家工具厂生产这种刀具，并作为商品出售，我公司生产的克制铣刀，在结构上基本采用了克林根铣刀结构。但我们生产的刀具齿形是中凹齿形，根据用户使用效果很好。同时克制铣刀的两层刀盘相对曲率差可以调整，这给制造铣刀时半径的控制带来方便条件。单位：mm 德国标准克林根实测哈一工标准克林根铣刀美国标准格里森铣刀瑞士标准奥列康铣刀齿形公差0.010.010.0040.01齿形形状直刃中凹直刃直刃半径公差0.030.030.0350.01齿形角0.0050.00250.00250.0025一致性公差2要达到的技术性能指标和参数（1）技术成熟性：有关部门对本项目技术成果的技术鉴定克制铣刀新产品99年开始研制，并于2001年4月2日通过了哈尔滨市科技局组织的新产品专家会议鉴定。鉴定结论肯定了该新产品的技术成熟性，认为该新产品设计合理、工艺可靠，经生产使用达到了国际上德国克林根贝尔格（Klingelnberg）公司同类刀具的加工水平。该产品填补了国内空白，具有国内领先水平，达到世界一流技术水平。该产品科技成果登记号为：20010085。见附件科技成果鉴定证书。（2）产品的技术检测：克林贝尔格制摆线等高齿锥齿轮铣刀新产品加工技术检测准确、可靠。该新产品于2000年8月20日进行了R170 m10 R旋刀齿的各项技术检测，见附件质量检验报告，各项技术检测数据均符合规定公差范围，并达到或超过了国外进口产品的技术参数水平，检测合格。（3）小批量试生产的稳定性及成品率：克制铣刀从新产品样试成功，到小批量生产，已形成稳定的工艺路线。通过加工、检测方式的多次尝试，使小批量生产的稳定性及成品合格率得到了一定的提高，成品率保持在99.5%以上，基本保证了各序生产加工的稳定性，向大批量生产迈进了一步。（4）产品在实际使用条件下的可靠性、安全性：克制铣刀从样试到小批生产，经用户的实际使用，经过工业运行试验，取得了成功。见附件 工业运行实验报告和用户使用意见。通过多次试切，用户对我公司生产的该刀具给予很高的评价和充分的认可，加工出的锥齿轮各项指标符合标准规范和图纸技术要求，并达到了实际使用条件下的可靠性、安全性，认为完全可以取代进口。加工精度指标：（1）内、外精刀刀齿一致性公差：0.01mm。（2）内、外精刀齿节点半径公差：0.03mm，一套刀齿之同名半径一致性公差：0.02mm。（3）修形的齿形公差：0.01mm，齿形一致性公差：0.0025mm。3采用的技术标准克制铣刀属于德国克林根贝尔格（Klingelnberg）公司技术专利，在国际上没有公开发布此刀具标准，它属大公司内部标准，对外不公开，国内也没有行标和企标。克制铣刀产品图样、工艺规程、工装等技术文件，基本上贯彻了机械制图、公差与配合、形状和位置公差、表面粗糙度等国家标准，产品图样、工艺规程、工艺装备等技术条件统一、正确、完整、清晰、齐全。4国产化程度据初步调查，仅北京良乡电力设备总厂、南京高速齿轮厂、淮南机械厂等十多个厂家，年需该铣刀200余套，每套平均5-6万元，合人民币1000多万元，再考虑全国其它用户，市场前景十分广阔。由于此类刀具是目前我国重点发展行业配套产品加工刀具，属双高一优产品，符合国家产业政策和结构调整方向，行业关联度较大，市场需求前景好，因此寿命周期（至少2010年内）会很长。我们已完成先期调研、研制开发工作，并进入小批量生产阶段，总计产值达400多万元。5经济效益（形成生产能力、成本、市场销售额、利税、创汇、节汇克林贝尔弧齿锥齿轮铣刀齿平均每付生产成本为1.55万元，市场均价为6万元，平均净利润率为43%。该项目达产后，可实现年产120付左右刀齿，按实际发生额计算，可实现年销售收入700（含税）万元，生产成本187万元，实现净利润260万元，税金102万元，年创汇30万美元，市场占有率70%。项目的经济效益非常可观。6社会效益克林贝尔格制摆线等高齿锥齿轮铣刀，主要用于重型汽车、矿山机械、工程机械等行业加工重型螺旋锥齿轮，特别是重型汽车、机械设备上用