顛覆高設備投入生產模式，誰能另辟蹊徑實現諧波減速器量產？

2019-04-29 08:50:40來源：高工機器人網關鍵詞：諧波減速器閱讀量：26454

導讀：GGII數據顯示，2018年中國工業機器人減速器需求總量47.40萬臺，同比增長8.91%。從減速器類型來看，諧波減速器與RV減速器需求比例為1.23:1。

　　GGII數據顯示，2018年中國工業機器人減速器需求總量47.40萬臺，同比增長8.91%。從減速器類型來看，諧波減速器與RV減速器需求比例為1.23:1。

　　GGII預計，2019年中國工業機器人減速器的需求總量約為70萬臺，同時，隨著工業機器人在一般工業領域的需求持續釋放，包括小六軸、SCARA、協作機器人在內的輕負載、小型化工業機器人等的銷量占比將同步上升，諧波減速器與RV減速器的需求比例將會繼續增大。

　　覺知這一需求空間，我國諧波減速器生產企業數量在近兩年快速增加，而實際上，大多企業還處于產品開發及試驗階段，在技術和品質沒有穩定的情況下不敢貿然的量產。我國諧波減速器行業的生命周期尚處于成長期階段。

　　事實上，實現量產并不是一件易事。因為國內生產高性能減速器的精密加工設備主要來自日本、瑞士等國外廠商，與此同時，更是牽扯出設計、材料、熱處理、加工工藝、齒輪、軸承、密封、裝配工藝、零件檢測、成品檢測等一系列瓶頸。

　　1、高設備投入，交付期長

　　業內人士算過這樣一筆賬，在有一定技術積累的情況下，諧波減速器生產企業的設備費用大概占整體投入的80%左右，換句話說，生產諧波減速器大概需要5000萬左右的設備投入才能實現小批量生產。

　　此外，設備的交付期同樣制約著減速器廠商的生產。目前通用設備的交付期約為8-12個月，購買一些特殊設備則需要等待14個月甚至更長時間才能拿到貨。

　　諧波減速器研發制造屬于典型的高精密制造業，零件精度及結構設計將影響減速器的高轉速、極限負載等參數，而精度提升又十分依賴于生產設備的質量，量產則依賴于產線的數量。因此，每增加一條符合要求的生產線，都需要大量的資金投入和漫長的等待。

　　2、溫升高，精度失效快

　　目前，國內外的諧波減速器柔輪材料基本為40Cr合金鋼，包括40CrMoNiA，40CrA，30CrMoNiA，38Cr2Mo2VA，其中40CrMoNiA與40CrA為常用。剛輪則由于要迎合慢走絲加工工藝的要求放棄了傳統的球墨鑄鐵，也采用了40Cr鋼材系列。

　　但是，球墨鑄鐵作為剛輪的材料是行業公認的佳拍檔，因此使用40Cr此類鋼材導致諧波減速器在實際應用中出現了一些問題，如鋼材磨損快，以致精度失效快，初始精度一般僅能維持5-8個月；材料導熱性能不足而導致溫升高，高溫下潤滑脂從粘稠狀變成液態，進而導致漏油現象；缺少了潤滑脂的減速器在運轉過程中摩擦力增大，這也成為了精度失效快的原因之一。

　　可以發現，HD幾十年來使用的材料均為球墨鑄鐵，其產品壽命已獲得長時間的驗證，可以說，球墨鑄鐵系列是保證減速器壽命的佳選擇。

　　3、加工工藝效率低，量產難

　　目前來看，HD運用其工藝已經可以實現一分鐘加工兩個工件，而國內的諧波減速器企業大部分還采用傳統的慢走絲或滾齒、插齒工藝。

　　從加工工藝的實際效果來看，慢走絲加工精度較高，但是因其多次切割技術的應用，導致生產效率低。故而慢走絲工藝更適合運用在產品的打樣階段，而非批量化生產階段。

　　這項工藝從初期看能夠有所盈利，但是隨著產能壓力加大，唯有通過加大設備投入來提升產能，加上國外設備供貨期太長阻力大，長此以往必將形成惡性循環，利潤空間被不斷壓縮。

　　此外，慢走絲由于其工作原理而只能切割鋼材，針對導電性能差的球墨鑄鐵則無法使用慢走絲加工，因此選擇慢走絲加工唯有放棄使用球墨鑄鐵材料。這就意味著，選擇慢走絲工藝加工出來的減速器埋下了壽命不長的隱患，這對于企業的長期發展是致命的。

　　相比于慢走絲，插齒工藝可以應對任何材料，包括鋼材和球墨鑄鐵。在效率上提高了近10倍，在插齒工藝上添加附加裝置，也可達到與慢走絲一樣的精度。但受制于機床與刀具依賴進口、貨期拉長等因素，已成為該類加工工藝的一大掣肘。哪家企業若能尋求到穩定的供應鏈或實現自給，將有望實現諧波減速器質與量的飛躍。

　　如何顛覆？

　　目前，國產諧波減速器的市場認可度在提升，但是材料、設備、工藝三者相輔相成的問題無法解決，必將促使機器人企業對國產諧波減速器熱情的消退。市場急需一個周全的方法，提高加工工藝水平，從而提高生產效率，同時保證精度，降低設備投入門檻，終解決量產問題。

　　通過產學研結合，旭展精密持續進行技術迭代，利用3年時間研究球墨鑄鐵材料，并已實現國產化，也花了3年時間去改善熱處理工藝，在彈性和耐磨性之間尋找平衡點。近期，旭展精密創新了加工工藝流程，在拉削和輥壓的基礎上，將整光+模切合二為一，終顛覆了諧波減速器設備高投入模式。

　　旭展精密總經理鄒贊成把諧波減速器的齒形理解為一種花紋，只需切削出形狀。“如果把它們當成齒輪，就只能繞進齒輪的科學里了，非插齒機、滾齒機不能做。所以我們跳出這種思維，不一定要依賴于進口設備，用其它設備也一樣可以做成功。”

　　鄒贊成表示，其本人于2013年就開始研究這種工藝，并申請了發明，歷經六年，終于在去年年底試驗成功并產品化。現在新產品已在自有機器人品牌上試用了幾個月。

　　他進一步介紹，目前90%的設備投入在齒形加工這一道工序上，采用模切的方式，取決于模具的精度，而不需要考慮刀具的磨損。模切不需要慢走絲設備，也不需要插齒機和插齒刀，一步成型，效率高，設備投入低。

　　鄒贊成透露，此前旭展精密多年來進行減速器研發生產，實際上只買了一臺插齒機、一臺滾齒機。“此為權宜之計，以在新工藝完善之前生產諧波減速器，在自有機器人品牌上陸續驗證材料、精度、結構、齒形等。以前用國產的滾齒機和插齒機，加工出來的齒形精度不足，成品率只有70%，產品一致性不夠，加工出來后需要甄選。”

　　如今，旭展精密自主研發了模切的模具，根據一套模具的拿貨價低為4000元來計算，只需幾十萬的設備投入就可以完成一套產品的生產。并且，由此生產出的產品精度為齒輪的5-6級，比以前用插齒機和滾齒機加工的精度還要高一到兩個等級。

　　此外，以制作成本很高的刀具為突破口，旭展精密也已實現刀具的自主研發，產能主要取決于刀具，從而可以根據業務量來實現彈性生產，不受限于設備的進貨周期。這種加工工藝在一分鐘的時間就能完成加工兩件產品，解決了批量生產的難題，同時保證了加工精度，提高了產品一致性。

　　鄒贊成指出，這一加工方式的原理也許大家都懂，但產品化至少需要五年的時間才能實現。“從表面看，原理是拉削，但一開始拉削出來的產品坑坑洼洼，需要對速度、切削量、冷卻、排渣等放方面反復測試和調整，才能使廢渣得以順利排放。”

　　采用新工藝后，旭展精密諧波減速器的產能已從去年的2萬套，躍升為今年滿產可年產10萬套，出貨量會以高產能為目標。目前除了東莞工廠為技術研發和生產中心外，已在松山湖設立了品牌銷售中心，進一步開拓市場。

　　在鄒贊成看來，產品好比“子彈”，營銷好比“槍”，子彈既要好用又要實惠，擁有了制造物美價廉子彈的技術后，在訂單沒有大量涌入之前解決量產品質、效率的問題，積蓄了子彈批量化生產的能力后也就是真正擁有了核心競爭力，這時只需要選擇一把好槍，蟄伏在自建的壁壘里，伺機出動。

　　鄒贊成透露，解決了減速器的諸多顧慮之后，旭展精密終于可以“輕裝上陣”了。如今已有120家意向客戶，其中90家在試用。“中國的諧波減器市場將迎來一場持久戰，走彎路不可怕，厚積才能薄發。面對諧波減速器行業的大洗牌，旭展精密不走低價和燒錢的路線，不會再選擇下沉，但也不會太冒頭，求穩生存。”