淺析我國金屬砂帶磨床生產的現狀

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淺析我國金屬砂帶磨床生產的現狀簡介
      早在上世紀七十年代末開始就可從雜誌中不斷看到有關推薦砂帶磨削這項新工藝的文章,到九十年代更見到「美國砂帶磨床與砂輪磨床的產值比已達到49:51」的報……
淺析我國金屬砂帶磨床生產的現狀正文
    


早在上世紀七十年代末開始就可從雜誌中不斷看到有關推薦砂帶磨削這項新工藝的文章,到九十年代更見到「美國砂帶磨床與砂輪磨床的產值比已達到49:51」的報道。這些文章和數字反映了砂帶磨削技術進步的迅猛態勢,確實對我國砂帶磨削事業的發展樹立了美好遠景,激發了工程技術方面仁人志士對新技術追求的熱情,紛紛投身這項事業的研究和開發。在上世紀80年代初到90年代我國一度出現砂帶磨削研究熱潮,國內許多研究機構,大專院校和大型工礦企業都立項從事砂帶磨削技術的推廣和開發。


30年前,由於我國塗附磨具行業尚屬發展起步階段,砂帶磨床更處研發試驗過程,還無從談起在機床業界的地位問題。當2009年磨料行業的產值統計結果顯示塗附磨具年產值占磨料磨具行業總產值的比重已達23.1%,而同期固結磨具的比重為8.9%,超硬材料製品為13.9%。 表明塗附磨具在我國應用已取得相當大的發展。此時對我國金屬砂帶磨床發展現狀作一評估就具備了基礎。評估的目的是為進一步推動塗附磨具在高技術領域方面應 用的發展。為此筆者通過網路檢索方式,從收集金屬砂帶磨床生產企業的名錄著手,再通過各企業的網頁資料來進一步了解具體情況,由此對我國金屬砂帶磨床生產 的現狀作一淺析,具體歸結如下。


1、生產企業數量有所增加


此次通過Google和Baidu兩搜索引擎,以及阿里巴巴網站收集到我國生產金屬加工用砂帶磨床的企業共66 家 (具體見附件)。統計中未將生產手持攜帶型電動砂磨機具的企業列入本次統計的考慮範疇。儘管筆者以為砂帶機也不應作為「機床」考慮,因為顧名思義,「機 床」是將工件放在其上進行加工的機械,它不但必須具有切削工具的動力頭,同時也應具有控制工具和工件相對運動關係的傳動機構,由此來保證工件獲得要求的形 狀和尺寸精度;砂帶機是手持工件進行打磨的機械,缺少的正是後者;可是在GB/T15375-1994《金屬切削機床型號編製方法》國家標準中仍將砂輪機和砂帶機均歸入機床的範疇加以考慮,所以統計中也包含有生產固定式砂帶機的廠家。


進一步分析可見,這66家企業中以生產砂帶磨床和砂帶機為主營業務的企業僅25家,佔38%;其餘為兼產企業。以生產砂帶機為主的企業有29家,佔44%;砂帶磨床生產企業中包括上海機床廠、杭州機床廠和北京第二機床廠等3家我國的著名砂輪磨床生產企業,除這3家外,其餘均屬中小規模企業,而且小型居多。需要指出上述3家著名企業的經營發展重點仍放在砂輪磨床的開發上,砂帶磨床在其產品目錄中僅是鳳毛麟角(參見表1)。




砂帶磨床生產企業分佈於12個直轄市和省區,以江蘇、山東、廣東和浙江為多,佔總數的82%。由於調查僅限於網上建有網頁的企業,所以應該說實際數量估計將比此數值要大,一般來說如今未建網頁的企業規模都較小。總的看來,金屬砂帶磨床企業的數量雖相對木工寬頻砂光機有72家企業的數量為少,但相比上世紀八十年代僅5-6家的數量也確實有了很大發展。再說,據1985年大連鐵道學院鄧恩同先生編譯的文章中介紹,當時「美國大約有55家公司提供砂帶磨削機,大約有20家公司主要製造砂帶磨床」;因此單純從企業數量上比較似乎我國砂帶磨床如今的生產規模也接近於30年前美國的水平;又據中國機床工具工業協會磨床分會公布的成員數量也是55家;可是這並不意味我國當前砂帶和砂輪磨床生產規模已相差無幾。


從產值方面分析,據中國機床工具工業協會在《2009年機床工具行業經濟運行情況分析》報告中報道,「2009年我國金切機床總產值為1004億元人民幣。」按以往的經驗,磨床產值比重一般是金切機床的10-15%,所以筆者主觀估計磨床的總產值可能在100-150億元的規模。再據《中國塗附磨具》雜誌2010年第二期中有記者報道,「我國目前砂帶磨床和砂輪磨床的產量比大約為1:10。」以筆者瀏覽上述66家企業的網頁后的主觀判斷,目前金屬砂帶磨床、手工打磨用砂帶機和各種作為機床附件的砂帶磨削頭年總產值也基本在15-20億元這個水平,與上述報道的產量比基本相符。2010年我國金切機床的產值增加到1306億元,砂帶磨床的產值有無相應同比例增長呢?對此未檢索到有關信息。


2、產品技術水平進步明顯


我國金屬用砂帶磨床技術水平的進步明顯。目前一批高技術含量的砂帶磨床相繼問世,如:數控六軸聯動大型汽輪機葉片砂帶磨床(參見圖1)加工一根57英寸的大型核電汽輪機葉片的工效比過去提高了5倍,表面粗糙度≤0.2μm;再如:凸輪軸數控砂帶磨床,(參見圖2)採用了共軛磨削技術,若加工一根有八個凸輪的凸輪軸,單面加工余量為0.2mm,耗時僅需1分鐘;在不鏽鋼板表面加工領域,已能提供幅寬1600mm卷材和板材的砂帶油磨成套生產線(參見圖3);據有的公司介紹,也有能力提供不鏽鋼板卷材冷軋過程所需的砂帶修磨成套生產線;國產多頭砂帶無心外圓磨床(參見圖4)已廣泛應用於石油行業大長徑比的抽油桿加工,解決了長期以來存在的細長軸工藝難題;大直徑鋼管管端砂帶修磨機(參見圖5)已在我國「西氣東輸」工程中作出了貢獻;加工寬度達1300mm的硅鋼片砂帶去毛刺機(參見圖6)可保證在不划傷硅鋼片基底面的前提下,使毛刺殘留量小於0.003mm;具有高效磨削能力的重型容器強力砂帶磨銼機(參見圖7)已成功應用於核電站中的蒸發器、穩壓器和安注箱等高壓關鍵部件的製造中,解決了以往工藝方法存在的效率低、成本高、勞動強度大和加工質量難以保證等問題;幅寬達3500mm的寬砂帶平面磨床(參見圖8)如今已穩定地應用於各種人造板壓機用壓板的表面加工中;大型汽輪機葉輪葉頂圓加工用數控砂磨床(參見圖9)最大可加工直徑為Φ2700mm的葉輪,儘管葉片處於懸臂式支承狀態,剛性較弱,但採用壓磨板砂帶磨削方式加工時,可在100分鐘內就在半徑方向切除6.5mm的余量;最近一種九軸六聯動的汽輪機葉片砂帶磨床(參見圖10)也已小批投入生產使用。凡此種種充分顯示了我國砂帶磨床的顯著進步。





3、標準化工作開始起步


經國家標準化管理委員會批准,全國金屬切削機床標準化委員會磨床分技術委員會砂帶磨削機床工作組已於2008年11月 正式成立。砂帶磨床標準化工作組的成立固然是為順應標準化體系與國際接軌的需要,也標誌著對砂帶磨床作為機床不可或缺的新興品種地位的肯定,是砂帶磨削機 床在磨床領域內發展的新里程碑。筆者在瀏覽網頁資料的過程也深感在金屬砂帶磨床行業存在的標準化問題確實不少,首先是對「砂帶磨床」概念的界定,結構簡單 的砂帶機能否被列為是砂帶磨床的範疇?如果這也算是機床,那砂帶磨床的技術檔次豈不太低了嗎?再如:同一種平面砂帶磨床竟被授予「磨光機」、「研磨機」、 「磨砂機」、「拉絲機」、「油磨機」、「拋磨機」等等,不一而足,反映了業界人士專業知識和標準化意識的薄弱。又如:砂帶磨床主參數中工作寬度的選定非常 任意,這對為其提供砂帶的轉換行業提高砂卷的材料利用率造成了許多困難。所以非常期望砂帶磨床相關標準儘早頒布,這必將推動砂帶磨削機床健康有序的發展。


4、產品品種和規格發展迅速


根據當今各企業在網頁上公布的砂帶磨床產品信息,筆者選擇了35家企業對砂帶磨床的品種作了統計,這些企業可提供的砂帶磨床品種和規格共233種,其中未包括作為機床附件的砂帶磨削頭和簡易的砂帶磨削機具。請參見表2。




a、由於在上述35家砂帶磨床企業中約有40%的廠家都是在取得木工用寬頻砂光機製造經驗的基礎上,再將產品擴展和延伸到金屬磨削行業的;所以用於加工平板類工件,工作寬度≥600mm的平面砂帶磨床共有128種,佔總品種數的55%; 這些產品在結構特徵方面與木工寬頻砂光機具有明顯的親緣關係,主要應用於不鏽鋼等金屬板材的表面加工。其實國外部分金屬砂帶磨床企業也同樣是採取這種發展 的方式。應該說利用寬幅砂帶進行金屬磨削正是充分發揮砂帶磨削高效率工藝特點的場合,今後仍需要加強這方面的經驗總結,繼續努力推廣寬幅砂帶在金屬磨削方 面的應用。


b、 在工藝上,以去毛刺,拋光,表面拉絲等輕切削的砂帶磨床居多。理研泰山塗附磨具公司總經理翟建昌先生將當前塗附磨具的應用精闢地概括為「錦上添花」,形象 地描述了砂帶磨削是在其他工藝加工的基礎上,利用其更換不同粒度砂帶的方便性,使工件表面質量進一步得到精細改善的特點。目前以切除余量為主的強力磨削砂 帶磨床也有廠家生產,如:轉檯式平面強力砂帶磨床、重型容器磨銼機、螺旋焊管內外焊縫砂帶磨削機等。主要受砂帶質量和成本的制約,市場上的應用還相對為 少,從統計中看品種數不到5%。此外有資料介紹「砂帶磨床的加工精度可達到普通砂輪磨床的精度等級,有的甚至可達0.1微米。」筆者對此持保留態度,以為這尚不能成為如今砂帶磨削技術在實際生產應用中的主流,鑒於軟磨削的特點,砂帶磨削在我國如今的加工精度普遍低於普通級砂輪磨床±0.01mm的精度等級,一般處於±0.02-0.05毫米級的水平。應避免過高宣傳砂帶磨削的加工精度,以防對用戶產生誤導。


c、 砂帶磨床產品中有不少是為特定的用戶需求專門開發的,帶有專機類的色彩,例如:汽輪機葉輪葉頂圓砂帶磨床,各種不鏽鋼容器拋光機等。通常專機技術投入大, 而總體產出小,不少企業都持冷淡態度;對此中國機床工具工業協會名譽理事長梁訓?先生在著文論及機床工業今後發展方向時,首先提到的是「機床行業是為機械 製造業提供裝備的行業,機械製造業的個性需求是不斷發展的,機床行業如何適應製造業個性需求的發展,就成為一個永恆的課題。」這同樣為砂帶磨床製造業指明 了方向,重視和迎合用戶的個性需求應是今後的主流動態。重慶三磨海達公司這幾十年也就是在大量為個性服務的過程中,不斷總結經驗,逐步發展起來的。指望靠 一兩個通用品種吃一輩子的想法在當前是行不通的。實際上專機往往是個探索者,在為開闢新的應用領域過程中當開路先鋒,隨著而來的將是無限的商機。


d、2010年金切機床行業中數控機床台數達22.4萬台,占金切機床總數的30%,表明今天的機床業已普遍進入了數控的年代。雖砂帶磨床近期也有近10款 數控產品問世。但是總體上評價砂帶磨床的控制技術多數仍停留在可編程式控制器的階段,屬中等技術檔次的產品。從最近義大利自動化設備展覽會中出展的許多砂帶磨 床來看,國外已廣泛採用了自動化的打磨和拋光設備。過去我國勞動力豐富,使用大量人工打磨的生產方式比比皆是,可如今我國東部地區勞動力緊張局面已開始顯 現,對砂帶磨削的自動化勢必會提出迫切需求,有必要未雨綢繆,加快砂帶磨床自動化的發展步伐。


5、發展歷程有起有落


當追溯上世紀80年代就開始生產砂帶磨床企業的情況時,發現如今仍堅持生產,並取得較大發展的僅剩重慶三磨海達磨床有限公司一家企業,據介紹該公司已先後開發了十大系列砂帶磨床設備。值得注意的是,早在1980年就開始引進日本砂帶磨床製造技術的河南新鄉機床廠,曾成功開發過兩種系列的砂帶磨床,當時被機械工業部確定為我國砂帶磨床的定點生產企業,卻因上世紀90年 代市場經營上的困難,企業改制後放棄了原定砂帶磨床的開發方向,改為生產軸承設備。還有曾為我國航空工業做過貢獻,生產了一批航空發動機葉片仿形砂帶磨床 的瀋陽磨床廠如今也基本不把砂帶磨床作為經營重點。這一定程度上反映砂帶磨削在我國推廣步履維艱的態勢。不過在第十二屆中國國際機床展上,也有讓人高興的 信息,本次參展的杭州祥生砂光機製造有限公司是1993年後才開始進入木工砂光機行業的民營企業,經過十餘年的不懈努力,如今在金屬砂帶磨削工藝的開發方面已取得顯著成績,年生產量達到600台的規模,並成功地開發了海外市場;還有北京勝為弘技數控裝備公司在本次展會上以影像方式展出了該公司與武漢華中數控股份有限公司於2008年聯合研發成功的TX-6型九軸六聯動數控砂帶磨削拋光機床,如今已小批量投放汽輪機葉片製造市場。這表明我國砂帶磨床行業仍具勃勃生機。


新鄉機床廠的孫海林先生在1999年 曾撰文《金屬件砂帶磨削工藝發展遲緩的探源》,值得一讀。該文作者認為,「砂帶磨削確是一種新興的高效加工工藝,並不過譽;可是浮誇的宣傳誤導了市場,在 某種程度上導致應用和研究由「熱」到「冷」的驟變。對砂帶磨削的應用仍需加大宣傳力度,但必需是揚其長,也需揭其短,正確引導市場。」對此論點筆者頗為贊 同。


6、機床展上表現不佳


1990年新鄉機床廠的呂振安先生曾撰文《從歷屆國際機床博覽會看砂帶磨床的發展方向》,從文中可以看出,1979年砂帶磨床尚處試驗階段,在義大利米蘭舉行的第三屆歐洲國際機床展中,沒有像樣的砂帶磨床展出,只有一些作微量切削的砂帶拋光機展出;1981年第四屆歐洲國際機床展中參展的砂帶磨床企業有10家,開始出現與砂輪磨床挑戰的勢頭;1983年第五屆歐洲國際機床展中參展的砂帶磨床企業有35家,明顯看出砂帶磨削加工領域正在擴大;1987年第七屆歐洲國際機床展中參展的砂帶磨床企業發展到了53家;由上可見,在上世紀八十年代砂帶磨床在國際機床業界中的表現頗為興旺。然而近幾年的國際機床展覽會上所揭示的信息,砂帶磨床有被旁落之感。2006年北京第二機床廠的王波先生參觀了當年在美國芝加哥舉行的國際機床展,后撰文《從IMTS2006看磨床技術的發展》,文中隻字未見有關砂帶磨床的情況。在查閱2009年歐洲國際機床展EMO的有關報道中也未見關於砂帶磨床的報道。在2011年4月11日於北京開幕的第十二屆中國國際機床展CIMT上,有砂帶磨床實際展品的我國企業僅只有北京第二機床廠和杭州祥生砂光機製造有限公司2家,上海機床廠有限公司和杭州機床集團有限公司雖曾有過開發數控砂帶磨床的成功經驗,但都未在此展會上進行宣傳,連樣本也沒作準備。國外廠商展出的砂帶磨削設備也只有西班牙Autopulit公司展出的一台汽車輪轂拋光機和德國BUTFERING公司展出的一台金屬平板件砂帶去毛刺機,未見更多砂帶磨床新產品出展。與此鮮明對比的是砂輪磨床的展品到處可見,數量遠比砂帶磨床要多上不知多少倍。另外本屆機床展上,出展的塗附磨具企業也僅有5家, 數量遠少於固結磨具和超硬磨具的展位;當問某外資磨料磨具公司為何沒展出塗附磨具時,答曰:「因為是機床展,所以就沒作這方面的準備。」似乎砂帶磨削在機 床業界是很不受重視的。不知是否正是因為砂帶磨削在加工精度上的不足,才使其在機床行業不斷追求高精度的今天,被逐漸撤下了展台?


7、情報收集和試驗研究投入不足


在砂帶磨削理論和應用研究方面,2009年重慶大學黃雲和黃智兩位教授編著的《現代砂帶磨削技術及工程應用》一書正式出版,對促進金屬砂帶磨削技術的進步和推廣起到了重要的作用;但是在砂帶磨削研究論文方面,本次僅檢索到自2000年以來8所高等院校發表的博士論文和優秀碩士論文共25篇,其中重慶大學有14篇,佔總數的56%;可是與同期砂輪磨削的76篇研究論文相比,反映在砂帶磨削研究上的投入顯然存在差距。近期與有關科研院所和高等院校聯繫后,除重慶大學外,如今其他大學基本未見有砂帶磨削研究項目的立題計劃。另外檢索到在國內期刊上自1979年到2010年底發表的砂帶磨削文章共282篇,從圖11中可見專題研究類文章數量不斷增長,表明對砂帶磨削的認識正在深化;但文章數量和應用實例類文章有下降態勢;而且與1989年至2010年國內期刊上刊登的砂輪磨削文章總數7406篇相比,更是差距巨大,由此擔心社會上對砂帶磨削的關注度有被冷落的傾向。




此外在檢索過程發現本文開頭所引用的「49:51」這個數據,最早出現在1980年第三期《機床》雜誌上周興文先生的文章中,原文為「砂帶與砂輪生產量之比為49:51」,可是到1997年第10期《機械製造》雜誌上某篇文章中此值被篡改成「砂帶磨床與砂輪磨床的產值比」,從此就被不斷錯誤引用;再如1985年有文章介紹「美國大約有55家公司提供砂帶磨削機,大約有20家主要製造砂帶磨床。」可到2008年某專家論文中就演變成「55家 公司生產砂帶磨削機床」了。在世界技術經濟日新月異的今天仍在引用時隔幾十年前的數據,甚至以訛傳訛,這明顯反映了目前砂帶磨削情報工作方面的缺失,勢必 對市場產生誤導。筆者對如今在雜誌上出現的不少數據懷疑之心油然而生,真不知這些報道是否數出有據?據了解,自從「三磨所」由事業單位改製為企業后,其原 承擔的情報收集和分析工作就基本被擱置了,應如何來填補這個缺失,值得塗附磨具業界共同考慮解決。


結語


砂帶磨削具有許多工藝特點和優勢,應用領域廣闊,這在國外的成熟經驗中已得到證實。隨著「十二五」規劃序幕的開啟,在我國由「製造大國」向「製造強國」進步 的過程中,預計航空航天、汽車、核電、新能源、船舶、鐵路、特殊鋼種和戰略性新興產業中的特殊材料和異形曲面加工都將對砂帶磨削提供大量的市場需求,將是 砂帶磨床發展不可多得的機遇。問題是如今製造業中不少人對砂帶磨削還了解甚少。筆者近期就遇到製造帶鋸條的廠商至今仍在使用40年 前落後的布輪澆砂拋光工藝,工作環境條件極差;當向他們介紹砂帶拋磨工藝時都感到很新鮮。在機床展上也遇到軍工企業人士,正在為製造過程存在的不少難題尋 求解決途徑,從交流中感覺正是砂帶磨削可以大顯身手之處。再有某重型機械製造企業的老總正在為降低成本,探討自己生產砂帶的可行性,這反映砂帶磨削在大型 工件加工中已成為他們不可缺少的工藝方式。凡此種種都表明有必要進一步加大砂帶磨削的宣傳力度,希望作為砂帶磨床發展「紅色根據地」的重慶大學和重慶三磨 海達公司繼續發揮「星星之火,可以燎原」的影響作用,把我國的砂帶磨床事業進一步推向更高的水平。

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