王 嘉
(無錫機(jī)床股份有限公司 無錫214135)
第十六屆中國國際機(jī)床展覽會(CIMT2019)于2019年4月15~20日在北京中國國際展覽中心(新館)成功舉辦。本屆展會主題“融合共贏·智造未來”,這一主題準(zhǔn)確、鮮明的反映了我國機(jī)床工具產(chǎn)品市場和產(chǎn)品發(fā)展的時(shí)代特征,昭示著行業(yè)未來的發(fā)展趨勢。
本屆展會共有來自中國、德國、日本、美國、瑞士等28個(gè)國家和地區(qū)的1700多家機(jī)床工具行業(yè)制造商參展,其中境外展商874家,境內(nèi)展商838家,展出面積各占50%左右,全球范圍內(nèi)的知名機(jī)床工具制造商攜手最新技術(shù)與產(chǎn)品悉數(shù)登場。在內(nèi)圓磨床領(lǐng)域,國內(nèi)外新品層出不窮,以下為本屆展會內(nèi)圓磨床的簡要評述。
本次展會國內(nèi)內(nèi)圓磨床參展商主要有無錫機(jī)床股份有限公司、無錫明鑫機(jī)床有限公司、無錫昌億機(jī)床制造有限公司、北京廣宇大成數(shù)控機(jī)床有限公司、南京康尼精密機(jī)械有限公司以及濟(jì)南四機(jī)數(shù)控機(jī)床有限公司等。
無錫機(jī)床股份有限公司本次共展出內(nèi)圓磨床有MK2110數(shù)控內(nèi)圓磨床以及WX_034D數(shù)控立式內(nèi)圓磨床。
MK2110型(如圖1所示)機(jī)床是針對壓縮機(jī)缸體內(nèi)孔磨削加工研發(fā)的3軸控制高精度數(shù)控內(nèi)圓磨床,由于加工零件徑向有切開的槽和圓周方向上的孔使得該零件夾持定心和磨削時(shí)易變形,針對該零件機(jī)床開發(fā)了專用的夾具系統(tǒng),確保了加工精度。砂輪采用了 CBN砂輪恒線速度磨削,金剛滾輪修整。由于加工零件為異型零件,該機(jī)床配備了主軸伺服軸(C軸)精確定位,對于此零件可配有自動上下料機(jī)構(gòu),實(shí)現(xiàn)全自動生產(chǎn)。
該機(jī)床工作精度:
內(nèi)孔圓柱度 0.003 mm
內(nèi)孔尺寸分散 ±0.006 mm
粗糙度Ra 0.4 μm
圖1 MK2110數(shù)控內(nèi)圓磨床
WX_034D型(如圖2所示)機(jī)床是針對機(jī)器人的關(guān)鍵零件:針齒殼的內(nèi)孔、內(nèi)端面、內(nèi)孔反端面、外圓、外圓端面、外圓反端面、內(nèi)齒齒廓的磨削加工研發(fā)的產(chǎn)品,機(jī)床立式布局易于安裝工件,并且該零件需一次裝夾多表面磨削,且夾持定心時(shí)易變形,針對加工零件機(jī)床開發(fā)了專用的夾具系統(tǒng),確保了加工精度。砂輪修整采用了三只金剛筆分別修整砂輪的外圓、端面及反端面。
圖2 WX_034D數(shù)控立式內(nèi)圓磨床
該機(jī)床由磨架橫向進(jìn)給(X軸)、上下往復(fù)(Z軸)以及伺服回轉(zhuǎn)軸(C軸)構(gòu)成,磨頭采用左右雙磨頭結(jié)構(gòu)形式,Z1磨頭加工工件的內(nèi)、外表面及正、反端面,Z2磨頭用于針齒殼的內(nèi)齒加工,能夠較好地保證加工零件的內(nèi)外圓圓度、內(nèi)孔對端面的垂直度、內(nèi)齒齒形的輪廓度及位置度。節(jié)約加工時(shí)間,提高加工效率,同時(shí)減少設(shè)備投入,節(jié)約成本。
無錫明鑫機(jī)床有限公司主要展出了一臺MX600數(shù)控立式磨床和一臺MX-2018數(shù)控內(nèi)外圓中孔端面復(fù)合磨床。
MX600(如圖3所示)為六軸控制高精度數(shù)控立式磨床,主要用于RV減速器針齒殼類零件的內(nèi)孔、內(nèi)齒R面及內(nèi)齒R上下端面的精密磨削,同時(shí)也可以加工其他零件的內(nèi)孔、外圓、端面、分段圓弧面及橢圓等異性面。該機(jī)床由磨架橫向進(jìn)給(X1、X2軸)、上下往復(fù)(Z1、Z2軸)、圓弧金剛滾輪修整軸(A軸)以及回轉(zhuǎn)工作臺(C軸)構(gòu)成,其中C軸采用高精度電主軸結(jié)構(gòu),由力矩電機(jī)及系統(tǒng)模塊驅(qū)動,并加裝角度編碼器進(jìn)行閉環(huán)控制。
該機(jī)床工作精度:
內(nèi)孔圓度 0.002 mm
內(nèi)孔圓柱度 0.004 mm
粗糙度Ra 0.4 μm
圖3 MX600數(shù)控立式磨床
MX-2018(如圖4所示)數(shù)控內(nèi)外圓中孔端面復(fù)合磨床采用鑲鋼人造大理石床身,工件軸往復(fù)進(jìn)給、磨頭固定結(jié)構(gòu)形式,X、Z軸均采用直線電機(jī)驅(qū)動、進(jìn)口高精度靜壓導(dǎo)軌,減少了傳動鏈誤差,極大地提高了座面插補(bǔ)修整,插補(bǔ)磨削的精度。磨削采用了 CBN砂輪保證了小孔磨削中砂輪的使用效率,機(jī)器人的配備一定程度上提高了其加工效率。
該機(jī)床工作精度:
內(nèi)孔圓度 0.0005 mm
內(nèi)孔圓柱度 0.001 mm
粗糙度Ra 0.1 μm
圖4 MX-2018數(shù)控內(nèi)外圓中孔端面復(fù)合磨床
無錫昌億機(jī)床制造有限公司本次展出了MK2110數(shù)控內(nèi)圓磨床和 MKF2120數(shù)控多功能復(fù)合磨床。
MK2110(如圖5所示)數(shù)控內(nèi)圓磨床采用常規(guī)布局,整體結(jié)構(gòu)中規(guī)中矩,配備一個(gè)機(jī)械手實(shí)現(xiàn)自動上下料功能。
圖5 MK2110數(shù)控內(nèi)圓磨床
MKF2120(如圖6所示)整體布局采用兩橫一豎三軸數(shù)控,其中X軸為進(jìn)給系統(tǒng),Z1、Z2均為往復(fù)系統(tǒng)。
圖6 MKF2120數(shù)控多功能復(fù)合磨床
該機(jī)床能在一次裝夾下,磨削工件的外圓、內(nèi)孔、內(nèi)錐孔及臺階孔內(nèi)外端面。能在較好的保證加工零件的內(nèi)外圓的同軸度、內(nèi)圓對端面的跳動、外圓對端面的跳動的同時(shí),也能保證一定的加工效率,節(jié)約加工時(shí)間,減少設(shè)備的投入,節(jié)約成本。
該機(jī)床工作精度:
內(nèi)孔圓度 0.002 mm
內(nèi)孔圓柱度 0.003 mm
粗糙度Ra 0.4 μm
北京廣宇大成數(shù)控機(jī)床有限公司本次展出的機(jī)床有RV減速器擺線針輪專用機(jī)床GY-008-400和高精度數(shù)控立式磨床MGK2835。
GY-008-400(如圖7所示)是針對機(jī)器人關(guān)節(jié)RV減速器典型零件擺線針輪而設(shè)計(jì)的一款專用機(jī)床,該機(jī)床采用三面靜壓閉式導(dǎo)軌數(shù)控靜壓工作臺,立式布局:立柱和橫梁為一體式結(jié)構(gòu)固定在床身上,單滑鞍、雙滑板、雙磨頭的結(jié)構(gòu)樣式,具有良好的動靜熱態(tài)剛度及精度,另配備金剛滾輪修整器,實(shí)現(xiàn)精密圓弧面磨削。
該機(jī)床工作精度:
齒向 0.003 mm
周節(jié)累計(jì)誤差 0.009 mm
粗糙度Ra 0.4 μm
圖7 GY-008-400擺線針輪專用機(jī)床
MGK2835(如圖8所示)高精度數(shù)控立式齒輪端面內(nèi)孔專用磨床是一種高精度、高剛度數(shù)控立式磨床,該機(jī)床是為汽車齒輪內(nèi)孔極端面的多工序復(fù)合磨削加工而專門設(shè)計(jì)的。
該機(jī)床為立式工件軸布局,工件主軸配置了單薄膜夾具(含軸向氣密檢測),同時(shí)配置了雙立式砂輪主軸Z1和Z2,分別用于齒輪零件的內(nèi)孔及端面的磨削,同時(shí)在內(nèi)孔磨頭的左側(cè)布置了Z3軸上下料抓料手用于工件的自動上下料,Z1、Z2及Z3軸均分布在X軸水平移動軸工作臺上,在機(jī)床的左側(cè)布置了齒輪輸送線,實(shí)現(xiàn)了齒輪類零件的自動上下料(如圖9所示)。另外,值得一提的是,該機(jī)床的工作臺的三面閉式靜壓自驅(qū)式回轉(zhuǎn)的專利技術(shù)和動靜壓液體滑動主軸的專利砂輪軸,其徑向和軸向跳動均可達(dá)到0.001 mm以內(nèi)。
圖8 MGK2835高精度數(shù)控立式齒輪端面內(nèi)孔專用磨床
圖9 MGK2835局部放大圖(軸系)
南京康尼精密機(jī)械有限公司本次展出的機(jī)床KN-GIV200(如圖10所示)數(shù)控內(nèi)齒成形磨床也是針對RV減速器針齒殼類零件的內(nèi)齒磨削而設(shè)計(jì)的。該機(jī)床共設(shè)有5個(gè)交流伺服軸和2個(gè)調(diào)速主軸,砂輪軸是伺服電機(jī)驅(qū)動皮帶傳動控制的。砂輪修整采用三軸聯(lián)動法向修整方式,使得金剛滾輪的磨損對齒形輪廓的影響較小,同時(shí)提高了金剛滾輪的利用率。
該機(jī)床如果結(jié)構(gòu)形式條件允許的話可添加一軸用于內(nèi)孔、外圓及端面磨削,可一次裝夾完成加工工序,減少系統(tǒng)誤差。
圖10 KN-GIV200數(shù)控內(nèi)齒成形磨床
濟(jì)南四機(jī)數(shù)控機(jī)床有限公司本次展出了一臺J4K-078型(如圖11所示)數(shù)控油針三座面專用磨床,該機(jī)床采用瑞士STUDER技術(shù)的人造花崗巖床身,在一定程度上增加了機(jī)床的整體抗振性,機(jī)床X軸及Z軸均加裝光柵尺閉環(huán)控制,砂輪架進(jìn)給導(dǎo)軌及工作臺均采用平-V貼塑形式,砂輪主軸軸承采用大錐度、多油楔動壓軸承,回轉(zhuǎn)精度高、剛性好。
該機(jī)床工作精度:
內(nèi)孔圓度 0.0006 mm
粗糙度Ra 0.15 μm
圖11 J4K-078數(shù)控油針三座面專用磨床
此次展會國外的內(nèi)圓磨床參展商主要有聯(lián)合磨削集團(tuán)的STUDER和EMAG集團(tuán)。從參展的機(jī)床來看,也都是復(fù)合式磨床,配置相對比較豐富,布局比較新穎,下面就各公司產(chǎn)品簡要介紹。
此次聯(lián)合磨削集團(tuán)旗下的品牌 STUDER斯圖特展出的是S131萬能內(nèi)圓磨床(如圖12所示),該機(jī)床的特點(diǎn)是在工件主軸側(cè)安裝了伺服B軸,使得機(jī)床的柔順性大為增強(qiáng),這樣伺服B軸與X軸及Z軸聯(lián)動可實(shí)現(xiàn)內(nèi)孔、內(nèi)錐孔、旋轉(zhuǎn)90度后可直接磨削工件端面,甚至采用極坐標(biāo)的方式可以以工件上的某一點(diǎn)為假想中心回轉(zhuǎn)工件頭架精確控制工件與砂輪的相對位置,直接磨削出各種型面。因此相應(yīng)的在右側(cè)的進(jìn)給軸上安置了一個(gè)砂輪轉(zhuǎn)臺,轉(zhuǎn)臺上安置了大小不同的三個(gè)砂輪電主軸以適應(yīng)不同的磨削要求,S131延續(xù)了STUDER公司產(chǎn)品優(yōu)點(diǎn)的一貫性:機(jī)床用于縱向和橫向的滑板的V-平導(dǎo)軌系統(tǒng)直接壓鑄在床身上,并覆以一種耐磨材料,同時(shí)導(dǎo)軌上專利設(shè)計(jì)的凸點(diǎn)機(jī)構(gòu)很大程度上消除了傳統(tǒng)導(dǎo)軌運(yùn)動產(chǎn)生的爬行和漂浮現(xiàn)象,在整個(gè)速度范圍內(nèi),導(dǎo)軌都能提供很高的精度并能永久保持,而且具有很高的承載力和強(qiáng)大的吸震功能。
圖12 S131萬能內(nèi)圓磨床
EMAG集團(tuán)此次參展的機(jī)床是 VLC200GT車磨中心(如圖13所示)。VLC200GT車磨中心采用立式布局,床頭箱倒置,該創(chuàng)新性的結(jié)構(gòu)在國際上來看基本沒有同類結(jié)構(gòu)的機(jī)床。該機(jī)床工件軸C1放置在Z1軸上,整個(gè)Z1軸又跟隨X1軸作水平方向的進(jìn)給。(如圖14所示)機(jī)床的下部固定有三大部分:配備了大砂輪的外圓磨架(SP4)、內(nèi)圓磨架(SP4)和帶12個(gè)硬車刀位的刀塔(A1)。同時(shí)在整個(gè)機(jī)床的左側(cè)設(shè)有用于工件上下料的自動穿梭裝置。其中X1軸的行程達(dá)到了1700 mm,如此大的行程使得一次裝夾下完成內(nèi)外圓及各端面的車削和磨削成為可能。
圖13 VLC200GT車磨中心
該機(jī)床主要有以下優(yōu)點(diǎn):倒立式加工,車屑及磨削灰向下,比較理想。車磨一體,預(yù)車和磨削組合減少了加工時(shí)間,工件表面也沒有了車削紋路;在一次裝夾中工件預(yù)車后只留給后續(xù)磨削很小的加工余量,提高了生產(chǎn)效率,同時(shí),因?yàn)槟ハ鞯募庸び嗔可倭?,砂輪的損耗也小了,相應(yīng)的修整頻次降低,即降低了刀具成本。
圖14 VLC200GT整體布局示意圖
本次機(jī)床展,抗振、熱穩(wěn)定性材料在機(jī)床上的應(yīng)用越來越廣泛,各種直驅(qū)、直聯(lián)技術(shù)也廣為應(yīng)用,不同種類專用型機(jī)床應(yīng)運(yùn)而生,不斷彰顯其專業(yè)本色,隨著自動化技術(shù)水平的不斷提升,自動上下料、在線自動測量、自動修整與補(bǔ)償、工件位置的自動檢測、在線探傷等自動化功能逐步趨向成熟。智能控制技術(shù)也取得了新的進(jìn)展,在提供精良裝備的同時(shí)通過軟件和專家系統(tǒng)提供工藝、編程與操作技能等方面的支持。
內(nèi)圓磨床的發(fā)展,伴隨著機(jī)遇與挑戰(zhàn)??v觀國內(nèi)機(jī)床,與國外機(jī)床相比還存在不小的差距,國內(nèi)機(jī)床的發(fā)展,仍以傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)布局為主,從功能上看,還是多以單一的磨削為主。精度保持性及機(jī)床自身的穩(wěn)定性仍具有很大的提高空間,本次國外機(jī)床所展出的各品種的內(nèi)圓磨床,復(fù)合式的機(jī)床是主流,均為滿足工件一次裝夾多表面磨削,這不僅提高了加工效率,更是提高零件加工精度的必然保證。其機(jī)床的整體布局、新結(jié)構(gòu)、磨削工藝、高精的專利技術(shù)值得我們國內(nèi)機(jī)床行業(yè)學(xué)習(xí)。
磨削精度是機(jī)床的靈魂,如何提高機(jī)床本身的精度,任重而道遠(yuǎn),這需要我們一起努力,研究新的材料,研究新的加工工藝提高核心零件的加工精度,研究新的裝配工藝方法,提高機(jī)床核心部件的運(yùn)行精度,在這些方面,國外機(jī)床已經(jīng)走在了我們的前面。隨著我們國家經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型,各行業(yè)產(chǎn)能升級是必然趨勢,因此對于高精加工的磨床功能性結(jié)構(gòu)必須考慮,更重要的是要有自己真正有內(nèi)涵的東西,特別是在能提升機(jī)床性能核心元素上的突破是關(guān)鍵。
本屆機(jī)床展,充分詮釋出機(jī)床制造業(yè)智能化發(fā)展的最新技術(shù)和研究成果,從數(shù)字化到智能化,讓我們攜手世界制造業(yè)的同行們一起努力,進(jìn)一步推進(jìn)新一代智能制造的發(fā)展進(jìn)程,使其能夠更好的為人類服務(wù),一起迎接美好的未來。