颠覆高设备投入生产模式，谁能另辟蹊径实现谐波减速器量产？
- 来源：高工机器人网
- 2019/4/29 8:50:40
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GGII数据显示，2018年中国工业机器人减速器需求总量47.40万台，同比增长8.91%。从减速器类型来看，谐波减速器与RV减速器需求比例为1.23:1。
GGII预计，2019年中国工业机器人减速器的需求总量约为70万台，同时，随着工业机器人在一般工业领域的需求持续释放，包括小六轴、SCARA、协作机器人在内的轻负载、小型化工业机器人等的销量占比将同步上升，谐波减速器与RV减速器的需求比例将会继续增大。
觉知这一需求空间，我国谐波减速器生产企业数量在近两年快速增加，而实际上，大多企业还处于产品开发及试验阶段，在技术和品质没有稳定的情况下不敢贸然的量产。我国谐波减速器行业的生命周期尚处于成长期阶段。
事实上，实现量产并不是一件易事。因为国内生产高性能减速器的精密加工设备主要来自日本、瑞士等国外厂商，与此同时，更是牵扯出设计、材料、热处理、加工工艺、齿轮、轴承、密封、装配工艺、零件检测、成品检测等一系列瓶颈。
1、高设备投入，交付期长
业内人士算过这样一笔账，在有一定技术积累的情况下，谐波减速器生产企业的设备费用大概占整体投入的80%左右，换句话说，生产谐波减速器大概需要5000万左右的设备投入才能实现小批量生产。
此外，设备的交付期同样制约着减速器厂商的生产。目前通用设备的交付期约为8-12个月，购买一些特殊设备则需要等待14个月甚至更长时间才能拿到货。
谐波减速器研发制造属于典型的高精密制造业，零件精度及结构设计将影响减速器的高转速、极限负载等参数，而精度提升又十分依赖于生产设备的质量，量产则依赖于产线的数量。因此，每增加一条符合要求的生产线，都需要大量的资金投入和漫长的等待。
2、温升高，精度失效快
目前，国内外的谐波减速器柔轮材料基本为40Cr合金钢，包括40CrMoNiA，40CrA，30CrMoNiA，38Cr2Mo2VA，其中40CrMoNiA与40CrA为常用。刚轮则由于要迎合慢走丝加工工艺的要求放弃了传统的球墨铸铁，也采用了40Cr钢材系列。
但是，球墨铸铁作为刚轮的材料是行业公认的佳拍档，因此使用40Cr此类钢材导致谐波减速器在实际应用中出现了一些问题，如钢材磨损快，以致精度失效快，初始精度一般仅能维持5-8个月；材料导热性能不足而导致温升高，高温下润滑脂从粘稠状变成液态，进而导致漏油现象；缺少了润滑脂的减速器在运转过程中摩擦力增大，这也成为了精度失效快的原因之一。
可以发现，HD几十年来使用的材料均为球墨铸铁，其产品寿命已获得长时间的验证，可以说，球墨铸铁系列是保证减速器寿命的佳选择。
3、加工工艺效率低，量产难
目前来看，HD运用其工艺已经可以实现一分钟加工两个工件，而国内的谐波减速器企业大部分还采用传统的慢走丝或滚齿、插齿工艺。
从加工工艺的实际效果来看，慢走丝加工精度较高，但是因其多次切割技术的应用，导致生产效率低。故而慢走丝工艺更适合运用在产品的打样阶段，而非批量化生产阶段。
这项工艺从初期看能够有所盈利，但是随着产能压力加大，唯有通过加大设备投入来提升产能，加上国外设备供货期太长阻力大，长此以往必将形成恶性循环，利润空间被不断压缩。
此外，慢走丝由于其工作原理而只能切割钢材，针对导电性能差的球墨铸铁则无法使用慢走丝加工，因此选择慢走丝加工唯有放弃使用球墨铸铁材料。这就意味着，选择慢走丝工艺加工出来的减速器埋下了寿命不长的隐患，这对于企业的长期发展是致命的。
相比于慢走丝，插齿工艺可以应对任何材料，包括钢材和球墨铸铁。在效率上提高了近10倍，在插齿工艺上添加附加装置，也可达到与慢走丝一样的精度。但受制于机床与刀具依赖进口、货期拉长等因素，已成为该类加工工艺的一大掣肘。哪家企业若能寻求到稳定的供应链或实现自给，将有望实现谐波减速器质与量的飞跃。
如何颠覆？
目前，国产谐波减速器的市场认可度在提升，但是材料、设备、工艺三者相辅相成的问题无法解决，必将促使机器人企业对国产谐波减速器热情的消退。市场急需一个周全的方法，提高加工工艺水平，从而提高生产效率，同时保证精度，降低设备投入门槛，终解决量产问题。
通过产学研结合，旭展精密持续进行技术迭代，利用3年时间研究球墨铸铁材料，并已实现国产化，也花了3年时间去改善热处理工艺，在弹性和耐磨性之间寻找平衡点。近期，旭展精密创新了加工工艺流程，在拉削和辊压的基础上，将整光+模切合二为一，终颠覆了谐波减速器设备高投入模式。
旭展精密总经理邹赞成把谐波减速器的齿形理解为一种花纹，只需切削出形状。“如果把它们当成齿轮，就只能绕进齿轮的科学里了，非插齿机、滚齿机不能做。所以我们跳出这种思维，不一定要依赖于进口设备，用其它设备也一样可以做成功。”
邹赞成表示，其本人于2013年就开始研究这种工艺，并申请了发明，历经六年，终于在去年年底试验成功并产品化。现在新产品已在自有机器人品牌上试用了几个月。
他进一步介绍，目前90%的设备投入在齿形加工这一道工序上，采用模切的方式，取决于模具的精度，而不需要考虑刀具的磨损。模切不需要慢走丝设备，也不需要插齿机和插齿刀，一步成型，效率高，设备投入低。
邹赞成透露，此前旭展精密多年来进行减速器研发生产，实际上只买了一台插齿机、一台滚齿机。“此为权宜之计，以在新工艺完善之前生产谐波减速器，在自有机器人品牌上陆续验证材料、精度、结构、齿形等。以前用国产的滚齿机和插齿机，加工出来的齿形精度不足，成品率只有70%，产品一致性不够，加工出来后需要甄选。”
如今，旭展精密自主研发了模切的模具，根据一套模具的拿货价低为4000元来计算，只需几十万的设备投入就可以完成一套产品的生产。并且，由此生产出的产品精度为齿轮的5-6级，比以前用插齿机和滚齿机加工的精度还要高一到两个等级。
此外，以制作成本很高的刀具为突破口，旭展精密也已实现刀具的自主研发，产能主要取决于刀具，从而可以根据业务量来实现弹性生产，不受限于设备的进货周期。这种加工工艺在一分钟的时间就能完成加工两件产品，解决了批量生产的难题，同时保证了加工精度，提高了产品一致性。
邹赞成指出，这一加工方式的原理也许大家都懂，但产品化至少需要五年的时间才能实现。“从表面看，原理是拉削，但一开始拉削出来的产品坑坑洼洼，需要对速度、切削量、冷却、排渣等放方面反复测试和调整，才能使废渣得以顺利排放。”
采用新工艺后，旭展精密谐波减速器的产能已从去年的2万套，跃升为今年满产可年产10万套，出货量会以高产能为目标。目前除了东莞工厂为技术研发和生产中心外，已在松山湖设立了品牌销售中心，进一步开拓市场。
在邹赞成看来，产品好比“子弹”，营销好比“枪”，子弹既要好用又要实惠，拥有了制造物美价廉子弹的技术后，在订单没有大量涌入之前解决量产品质、效率的问题，积蓄了子弹批量化生产的能力后也就是真正拥有了核心竞争力，这时只需要选择一把好枪，蛰伏在自建的壁垒里，伺机出动。
邹赞成透露，解决了减速器的诸多顾虑之后，旭展精密终于可以“轻装上阵”了。如今已有120家意向客户，其中90家在试用。“中国的谐波减器市场将迎来一场持久战，走弯路不可怕，厚积才能薄发。面对谐波减速器行业的大洗牌，旭展精密不走低价和烧钱的路线，不会再选择下沉，但也不会太冒头，求稳生存。”
(原标题：颠覆高设备投入生产模式，谁能另辟蹊径实现谐波减速器量产？)
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