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    砂帶磨削領域的探索者與引領者——訪重慶大學黃云教授

    關鍵詞 砂帶 , 黃云|2022-12-09 09:57:42|人物專訪|來源 涂附磨具分會
    摘要 砂帶,作為一種典型的涂附磨具,其磨削技術研究是一個相對小眾的方向。除服務于傳統工業生產外,砂帶磨削對于航空航天、船舶海洋、能源交通等領域高端裝備制造的發展也具有至關重要的作用。重慶...

           砂帶,作為一種典型的涂附磨具,其磨削技術研究是一個相對小眾的方向。除服務于傳統工業生產外,砂帶磨削對于航空航天、船舶海洋、能源交通等領域高端裝備制造的發展也具有至關重要的作用。重慶大學黃云教授苦心孤詣近40年,率領團隊在砂帶磨削機理、方法、技術、工藝及裝備等方面持續攻關,為高端裝備制造產業關鍵零部件的高效、智能、精密磨削與拋光提供了“應用基礎研究——技術開發——裝備研制——工藝服務”的系統化解決方案,走在了世界的前列。

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           作為國內砂帶磨削技術的開拓與耕耘者,黃云教授長期關注并支持涂附磨具行業的發展、進步與創新。早在 1986 年他就與第二砂輪廠即今天的白鴿磨料磨具有限公司建立了密切聯系,親眼目睹和參與了第二砂輪廠全套涂附磨具生產線的引進與投產。2013 年他作為發起單位之一,與涂附磨具分會一道創建了《中國涂附磨具國際論壇》,擔任了首屆涂附磨具分會專家委員會副主任委員。此后,他多次在行業大會和涂附磨具國際論壇上作技術報告,為引領行業發展、助力企業創新,做出了重要的貢獻。

           在砂帶磨削技術已逐步進入智能制造的當下,傳統的涂附磨具如何適應時代的進步,滿足自動磨削、智能磨削的技術要求,助力中國制造的全面升級,值得深思。2020 年 12 月和今年 7 月,涂附磨具分會理事長、白鴿磨料磨具有限公司董事長李勇剛兩次率隊走訪重慶大學與重慶三磨海達磨床有限公司,就涂附磨具行業與白鴿的發展求賢問策,進行了深度溝通與探討。

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           在重慶三磨海達總經理辦公室,黃云教授熱情地迎接了來訪的新老朋友們,回憶起當年的相互合作與支持,大家談笑風生。他分享了與“砂帶磨”結緣的大半生和取得的成績,全面分析了國內涂附磨具存在的問題,與朋友一起探討了進入智能制造時代涂附磨具應當如何創新發展,企業加速自身轉型升級等諸多話題。

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           在交流結束后,這位一向低調、不好接受采訪的人,破例接受了《中國涂附磨具》記者的采訪。

           三磨海達在關鍵技術突破和應用基礎研究方面取得了顯著成果

           近十年來,黃云教授及團隊在砂帶磨削關鍵技術突破和應用基礎研究兩個方面取得了顯著成果。在關鍵技術突破方面,主要聚焦于復雜曲面自適應加工、機器人智能磨拋和高性能表面加工參數化調控 ;在應用基礎研究方面,主要聚焦于激光砂帶協同、超聲輔助加工和復合材料加工。

           當前,我們的砂帶磨削技術的能力與水平正朝著智能化發展方向提升,包括裝備的更新升級、砂帶結構的改進和使用方式的變化等。以前我們很少提到的自動換帶、長壽命砂帶、砂帶往復遞進等概念將會越來越多,公司的兩個國際專利正是關于砂帶自動更新的。

           三磨海達數控磨床已經達到了國際先進水平

           黃云教授介紹道:我們現在的數控砂帶磨床具備七軸聯動水平。數控機床最早是三軸,屬于入門技術;之后是四軸,加個A軸,實現工件旋;再后來是五軸,加了個 B 軸,用于加工復雜曲面。國外從五軸聯動機床開始,即列為禁運物資,不準出口給社會主義國家。

           三磨海達從 2006 年起開展多軸數控砂帶磨削技術與裝備的研究,先是增加了 C 軸,率先攻克了六軸聯動運動控制技術,并于 2008 年交付了國內第一臺六軸聯動磨拋產品 ;然后是增加了刀觸點法矢方向的 N 軸,進一步攻克了七軸聯動磨削運動控制技術,改變了過去的隨形恒壓拋光,可通過調整磨削壓力加工出零件真實形狀 ;再后來就是“自適應”,在七軸磨的基礎上,結合數據驅動,比如藍光、三坐標的數據導入,可實現根據零件表面的實際余量分布進行逐點自適應加工。

           黃云教授自豪地說 :三磨海達的七軸聯動數控磨削技術在國際上處于領先水平,國內外很多企業在相關招投標項目上,只要聽到重慶三磨海達參與,基本都不投標了。

           此外,黃云教授還介紹了近年來正在攻關的機器人智能磨拋技術與單元。他說,在這方面我們有獨特的工藝,將擬人化的制造理念融合到機器人作業模式中,可將涂附磨具的“十八般武藝”發揮得淋漓盡致。目標就是達到當前已成熟應用的數控砂帶磨床同等水平,實現兩條腿走路、雙賽道并行。

           對國內砂帶制造技術發展與創新的建議

           作為砂帶磨削技術與裝備發展的兩個方面 :既要大力促進砂帶磨床水平的提升,又必須要有砂帶制造技術的進步。黃云教授感慨道 :目前,國內砂帶產品與國外品牌相比還存在不小的差距。

           在三磨海達的生產現場,可以看到,世界知名品牌 3M、VSM、赫美斯、圣戈班、金世博等,都爭先自費在這里設立了展示專柜,作為國際第三方平臺展示其最新的砂帶及其它涂附磨具。但目前還沒有一家國內企業,這也可以看出國內與國外企業思維與理念的差距、產品技術的差距。

           黃云教授認為,國內外砂帶產品質量的差距,主要體現在磨料、粘結劑、涂層三大基礎材料和構造形式上,包括植砂方式、磨粒成型方式、3等企業的 Cubitron Ⅱ磨料、空心球、堆積磨料等等。如果國內砂帶制造技術想要創新就應當圍繞上面提到的基礎材料和構造形式兩大要素進行。

           數控磨床需要什么樣的“砂帶”

           黃云教授說 :現在尼龍砂帶用量比較大,主要以 3M 為主 ;細粒度砂帶用的是 VSM 的 ;空心球磨料砂帶以赫美斯為主 ;堆積磨料砂帶以 VSM 為主,這種砂帶在葉片和液壓桿的半精磨方面應用較多。

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           談到尼龍砂帶的應用,黃云教授談到,下一步可以探索尼龍帶的改性。發動機葉片和液壓桿的磨削在最后一道工序大多用的都是尼龍帶。但現在有個情況是,發動機、葉輪的表面完整性要求很嚴,現在磨出來總是有些許線紋,叫做“微紋”,可能影響疲勞強度,如果在尼龍帶的制造工藝中結合我們研究的磨削機理,改進它的微觀狀況,效果會更好。

           黃云教授說 :機器人智能磨削對涂附磨具的需求將會更多,不僅僅是傳統砂帶,還包括金剛石的,如電鍍金剛石、堆積金剛石砂帶以及頁輪等多樣化涂附磨具產品。

           針對“磨料”在砂帶中的關鍵作用,黃云教授期待白鴿作為國有企業,應該更有責任感,有些基礎性的產品盡管不賺錢,但它作為產品線、產業鏈上的關鍵一環,卻不能斷檔。他強調說,磨料非常重要,不應該放棄。國外知名品牌企業所用的磨料,大多都是自主研發生產。

           研磨拋光新技術的發展是對砂帶磨削的補充與促進

           對于國內外研磨拋光新技術、新工藝,如激光復合磨拋、磨料流拋光、金剛石軟輪拋光等的不斷發展與進步,會擠壓傳統磨料磨具磨削應用領域,砂帶磨削領域也會遇到新的挑戰。黃云教授說,新技術、新工藝只是對傳統磨料磨具磨削應用領域、砂帶磨削的補充,兩者之間是相互促進,砂帶磨削具有不可替代的優勢,還有很大的發展前景 ;它與新工藝結合之后,將會有更好的應用領域。砂帶磨削未來發展要面向智能化,就是說,砂帶磨削可以更多地去適應“五自”(自診斷、自檢測、自校正、自適應、自決策)。這就要求砂帶磨削性能更穩定、一致性更好、壽命更長。同時,在這個領域里,相應的裝備、檢測和軟件都要不斷提高與之相適應。

           加強重慶三磨海達與我國涂附磨具行業、涂附磨具協會的合作

           對于記者提到的如何加強重慶三磨海達公司與涂附磨具行業、涂附磨具協會的合作,以及對《中國涂附磨具國際論壇》的舉辦與發展有什么好的建議,黃云教授回應說,一方面全國金屬切削機床標準化技術委員會砂帶磨削裝備標準創新工作組的組長單位設立在我們這里。為加強合作,涂附磨具標委會的部分人員也加入了這個工作組,一是可以在項目標準制定上合作,進一步取長補短 ;再一個就是在標準貫徹和產品應用中多溝通、多交流。另一方面,《中國涂附磨具國際論壇》我也參與了多期、并做了報告,希望今后在磨削應用方面再有所加強,加強合作,不能割裂開來,我們團隊的其他人員也會積極參與論壇,增進交流、相互學習、共同提高。

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           黃云教授還提到,除了重慶大學與三磨海達公司,國內從事砂帶磨削技術與裝備的研究的高校和科研院所、企業有很多,可以說是數不勝數、方興未艾。如山東大學、東北大學、廣東工大、大連理工、西工大、上海交大、蘇州大學、南航、北航等等。

           大家逐漸發現了砂帶磨削有它獨特的優勢,結合現有的先進制造技術理念,包括機器人、數控機床,可進一步發揮它的優勢和作用。另外一個就是復合加工,如激光復合,還有增材制造,把它們結合起來,想做的人越來越多,還可以申報國家基金、國家重大專項。另外,投身砂帶磨削領域的青年人才越來越多,也促進了砂帶磨削技術與裝備的研究和發展。

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