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砂带磨削领域的探索者与引领者——访重庆大学黄云教授

关键词 砂带 , 黄云|2022-12-09 09:57:42|人物专访|来源 涂附磨具分会
摘要 砂带,作为一种典型的涂附磨具,其磨削技术研究是一个相对小众的方向。除服务于传统工业生产外,砂带磨削对于航空航天、船舶海洋、能源交通等领域高端装备制造的发展也具有至关重要的作用。重庆...

       砂带,作为一种典型的涂附磨具,其磨削技术研究是一个相对小众的方向。除服务于传统工业生产外,砂带磨削对于航空航天、船舶海洋、能源交通等领域高端装备制造的发展也具有至关重要的作用。重庆大学黄云教授苦心孤诣近40年,率领团队在砂带磨削机理、方法、技术、工艺及装备等方面持续攻关,为高端装备制造产业关键零部件的高效、智能、精密磨削与抛光提供了“应用基础研究——技术开发——装备研制——工艺服务”的系统化解决方案,走在了世界的前列。

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       作为国内砂带磨削技术的开拓与耕耘者,黄云教授长期关注并支持涂附磨具行业的发展、进步与创新。早在 1986 年他就与第二砂轮厂即今天的白鸽磨料磨具有限公司建立了密切联系,亲眼目睹和参与了第二砂轮厂全套涂附磨具生产线的引进与投产。2013 年他作为发起单位之一,与涂附磨具分会一道创建了《中国涂附磨具国际论坛》,担任了首届涂附磨具分会专家委员会副主任委员。此后,他多次在行业大会和涂附磨具国际论坛上作技术报告,为引领行业发展、助力企业创新,做出了重要的贡献。

       在砂带磨削技术已逐步进入智能制造的当下,传统的涂附磨具如何适应时代的进步,满足自动磨削、智能磨削的技术要求,助力中国制造的全面升级,值得深思。2020 年 12 月和今年 7 月,涂附磨具分会理事长、白鸽磨料磨具有限公司董事长李勇刚两次率队走访重庆大学与重庆三磨海达磨床有限公司,就涂附磨具行业与白鸽的发展求贤问策,进行了深度沟通与探讨。

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       在重庆三磨海达总经理办公室,黄云教授热情地迎接了来访的新老朋友们,回忆起当年的相互合作与支持,大家谈笑风生。他分享了与“砂带磨”结缘的大半生和取得的成绩,全面分析了国内涂附磨具存在的问题,与朋友一起探讨了进入智能制造时代涂附磨具应当如何创新发展,企业加速自身转型升级等诸多话题。

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       在交流结束后,这位一向低调、不好接受采访的人,破例接受了《中国涂附磨具》记者的采访。

       三磨海达在关键技术突破和应用基础研究方面取得了显著成果

       近十年来,黄云教授及团队在砂带磨削关键技术突破和应用基础研究两个方面取得了显著成果。在关键技术突破方面,主要聚焦于复杂曲面自适应加工、机器人智能磨抛和高性能表面加工参数化调控 ;在应用基础研究方面,主要聚焦于激光砂带协同、超声辅助加工和复合材料加工。

       当前,我们的砂带磨削技术的能力与水平正朝着智能化发展方向提升,包括装备的更新升级、砂带结构的改进和使用方式的变化等。以前我们很少提到的自动换带、长寿命砂带、砂带往复递进等概念将会越来越多,公司的两个国际专利正是关于砂带自动更新的。

       三磨海达数控磨床已经达到了国际先进水平

       黄云教授介绍道:我们现在的数控砂带磨床具备七轴联动水平。数控机床最早是三轴,属于入门技术;之后是四轴,加个A轴,实现工件旋;再后来是五轴,加了个 B 轴,用于加工复杂曲面。国外从五轴联动机床开始,即列为禁运物资,不准出口给社会主义国家。

       三磨海达从 2006 年起开展多轴数控砂带磨削技术与装备的研究,先是增加了 C 轴,率先攻克了六轴联动运动控制技术,并于 2008 年交付了国内第一台六轴联动磨抛产品 ;然后是增加了刀触点法矢方向的 N 轴,进一步攻克了七轴联动磨削运动控制技术,改变了过去的随形恒压抛光,可通过调整磨削压力加工出零件真实形状 ;再后来就是“自适应”,在七轴磨的基础上,结合数据驱动,比如蓝光、三坐标的数据导入,可实现根据零件表面的实际余量分布进行逐点自适应加工。

       黄云教授自豪地说 :三磨海达的七轴联动数控磨削技术在国际上处于领先水平,国内外很多企业在相关招投标项目上,只要听到重庆三磨海达参与,基本都不投标了。

       此外,黄云教授还介绍了近年来正在攻关的机器人智能磨抛技术与单元。他说,在这方面我们有独特的工艺,将拟人化的制造理念融合到机器人作业模式中,可将涂附磨具的“十八般武艺”发挥得淋漓尽致。目标就是达到当前已成熟应用的数控砂带磨床同等水平,实现两条腿走路、双赛道并行。

       对国内砂带制造技术发展与创新的建议

       作为砂带磨削技术与装备发展的两个方面 :既要大力促进砂带磨床水平的提升,又必须要有砂带制造技术的进步。黄云教授感慨道 :目前,国内砂带产品与国外品牌相比还存在不小的差距。

       在三磨海达的生产现场,可以看到,世界知名品牌 3M、VSM、赫美斯、圣戈班、金世博等,都争先自费在这里设立了展示专柜,作为国际第三方平台展示其最新的砂带及其它涂附磨具。但目前还没有一家国内企业,这也可以看出国内与国外企业思维与理念的差距、产品技术的差距。

       黄云教授认为,国内外砂带产品质量的差距,主要体现在磨料、粘结剂、涂层三大基础材料和构造形式上,包括植砂方式、磨粒成型方式、3等企业的 Cubitron Ⅱ磨料、空心球、堆积磨料等等。如果国内砂带制造技术想要创新就应当围绕上面提到的基础材料和构造形式两大要素进行。

       数控磨床需要什么样的“砂带”

       黄云教授说 :现在尼龙砂带用量比较大,主要以 3M 为主 ;细粒度砂带用的是 VSM 的 ;空心球磨料砂带以赫美斯为主 ;堆积磨料砂带以 VSM 为主,这种砂带在叶片和液压杆的半精磨方面应用较多。

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       谈到尼龙砂带的应用,黄云教授谈到,下一步可以探索尼龙带的改性。发动机叶片和液压杆的磨削在最后一道工序大多用的都是尼龙带。但现在有个情况是,发动机、叶轮的表面完整性要求很严,现在磨出来总是有些许线纹,叫做“微纹”,可能影响疲劳强度,如果在尼龙带的制造工艺中结合我们研究的磨削机理,改进它的微观状况,效果会更好。

       黄云教授说 :机器人智能磨削对涂附磨具的需求将会更多,不仅仅是传统砂带,还包括金刚石的,如电镀金刚石、堆积金刚石砂带以及页轮等多样化涂附磨具产品。

       针对“磨料”在砂带中的关键作用,黄云教授期待白鸽作为国有企业,应该更有责任感,有些基础性的产品尽管不赚钱,但它作为产品线、产业链上的关键一环,却不能断档。他强调说,磨料非常重要,不应该放弃。国外知名品牌企业所用的磨料,大多都是自主研发生产。

       研磨抛光新技术的发展是对砂带磨削的补充与促进

       对于国内外研磨抛光新技术、新工艺,如激光复合磨抛、磨料流抛光、金刚石软轮抛光等的不断发展与进步,会挤压传统磨料磨具磨削应用领域,砂带磨削领域也会遇到新的挑战。黄云教授说,新技术、新工艺只是对传统磨料磨具磨削应用领域、砂带磨削的补充,两者之间是相互促进,砂带磨削具有不可替代的优势,还有很大的发展前景 ;它与新工艺结合之后,将会有更好的应用领域。砂带磨削未来发展要面向智能化,就是说,砂带磨削可以更多地去适应“五自”(自诊断、自检测、自校正、自适应、自决策)。这就要求砂带磨削性能更稳定、一致性更好、寿命更长。同时,在这个领域里,相应的装备、检测和软件都要不断提高与之相适应。

       加强重庆三磨海达与我国涂附磨具行业、涂附磨具协会的合作

       对于记者提到的如何加强重庆三磨海达公司与涂附磨具行业、涂附磨具协会的合作,以及对《中国涂附磨具国际论坛》的举办与发展有什么好的建议,黄云教授回应说,一方面全国金属切削机床标准化技术委员会砂带磨削装备标准创新工作组的组长单位设立在我们这里。为加强合作,涂附磨具标委会的部分人员也加入了这个工作组,一是可以在项目标准制定上合作,进一步取长补短 ;再一个就是在标准贯彻和产品应用中多沟通、多交流。另一方面,《中国涂附磨具国际论坛》我也参与了多期、并做了报告,希望今后在磨削应用方面再有所加强,加强合作,不能割裂开来,我们团队的其他人员也会积极参与论坛,增进交流、相互学习、共同提高。

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       黄云教授还提到,除了重庆大学与三磨海达公司,国内从事砂带磨削技术与装备的研究的高校和科研院所、企业有很多,可以说是数不胜数、方兴未艾。如山东大学、东北大学、广东工大、大连理工、西工大、上海交大、苏州大学、南航、北航等等。

       大家逐渐发现了砂带磨削有它独特的优势,结合现有的先进制造技术理念,包括机器人、数控机床,可进一步发挥它的优势和作用。另外一个就是复合加工,如激光复合,还有增材制造,把它们结合起来,想做的人越来越多,还可以申报国家基金、国家重大专项。另外,投身砂带磨削领域的青年人才越来越多,也促进了砂带磨削技术与装备的研究和发展。

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