数字化助磨床提高精度

磨床的自动化 

　　磨床制造企业开始将关注焦点从产量、品种转向磨床制造技术与自动化加工的融合，以及如何采用数字化手段进一步提高磨床的精度。

　　哈挺中国有限公司磨床产品经理王晓晖先生：目前，磨床的自动化程度越来越高，自动化也成为了磨床未来发展的一个热点。但在追求自动化的过程中，首先应该清楚的一点是，实现自动化要达到的目的是什么？答案无非是在保证质量的同时，最大化的降低生产成本。主要应考虑两个因素，首先是机床本身，其次是加工工艺。

　　自动化的实现程度对机床本身的要求是非常高的，不是所有的设备都具有这些功能。机床需要具有一个模块化的设计，可以满足不同用户的需求，来进行柔性化的加工。除此之外，机床还需要具有非常高的运算速度，以及非常广泛的接口以增强与自动化系统之间的匹配。

　　另外，加工工艺对自动化系统来说也同样重要。自动化要实现的是一种无人化的操作，从送料到加工完成，其间的各个步骤都需要借助人工去实时检测。如果没有达到预期目标，如何干预机床做出调整呢？我们将这个过程分为pre-process、in-process和post-process，即磨前、磨中和磨后，目的就是能够进行稳定、可靠的生产，任何一个环节出现问题，都不能实现机床自动化的加工。

　　目前，对大批量生产要求最高的是汽车行业，因此对自动化程度的要求也非常高，如国内最大的汽车动力转向器的生产厂荆州恒隆公司，每年生产约10几万到20几万件的产品，他们选用的是哈挺公司旗下的 TSCHUDIN 3合1磨床，此机床配备走刀上下料装置，配备MARPOSS磨前测量装置、在线测量装置及磨后测量装置，整个生产过程的控制实现真正的自动化生产，将原来需要3次装夹的加工合成为一次装夹完成，同时加工节拍缩短了5倍以上。

　　Wolfgang Haarer先生：我们一直关注着自动化磨床的强劲需求。在全球市场，特别是中国市场，我们的客户对这类机床的兴趣一直在增强。对任何一台全自动化磨床来说，一个重要的基本特征就是拥有一个数字控制系统。数字控制系统是自动化磨床的前提，我们目前也只制造带数控系统的磨床。当然有了数控系统之后还需要别的部件，如优化的软件，一些附件，如测量系统、修整系统、冷却系统等。虽然有些部件是可以在市面上买到的，但我们却要对整个磨床的正常工作负责。

　　我们有一台完全自动化的磨床 Starline2000 CNC是用来磨削冲头的。由机床本身和自动上下料系统组成，可进行无人化操作。它的高自动化体现在几个方面：全自动无人化操作；自动上下料系统，机器人自动存放工件的仓库一次可存放一个星期的工件；自动测量系统，工件在磨削前后可进行测量；高精度，高效率，低损耗的伺服电机驱动的自动修整系统。具有自动补偿功能。

　　舒智勇先生：一般来说，磨削加工是机械加工中保证最终工艺尺寸和精度的精密加工，这就要求磨床具有很高的制造和装配精度。但现代制造业对磨床的要求还不仅限于此，还要求磨床有很高的自动化程度，但是如果有人问磨床具备什么样的功能才能称得上是自动化的磨床，因为磨削工艺千差万别。我认为回答这个问题不能以机床的功能或装备入手，而应该从自动化目的入手，其目的无非四种：首先，自动化以达到人工（或者说非熟练技工）不能达到的精度；其次，自动化以达到人工不能达到的产品精度一致性；第三，自动化以达到人工所难以达到的效率；第四，自动化以缩短人工所带来的设置、调整和装卡的时间。

　　自动化不是目的，数字控制系统，自动检测装置，自动补偿系统，自动上下料等，要根据产品的加工工艺、制造精度和生产效率而定。由于精密铸造和锻造工艺的发展，民用产品规模生产，社会化分工越来越细等因素，人们对磨床自动化的要求将会越来越高。

用高端CNC装备磨床

　　王晓晖先生：磨床对数控系统的要求非常特殊，在专业的数控生产厂几乎找不到一款数控系统是针对磨床开发的。磨床要求数控系统是开放式的，或者说是基于PC的数控系统。在实际磨削过程中，磨削的参数是需要不断的进行修正的，这就需要磨床的数控系统具有高速运算的特性。

　　目前我们所配海德汉GRINDplusIT的控制系统都是双处理器的，其中一个处理器是专门用来做高速运算的，这样才能保证磨削时数据的高速运算。

　　另外，磨削中还有很多磨削循环，相当于一个个的宏指令。如果依据图形编程的话非常困难，且耗时，因此我们在专用的磨床系统里面采用了“图形编程”功能，操作者只需画出图形，程序就会自动生成。但有时这个程序不是在所有的控制系统中都生效的，还需要设计一套匹配的后置处理程序。我们采用的这个特殊的后置处理程序是由哈挺的全资子公司——瑞士克林伯格公司（KELLENBERGER）与海德汉公司联合开发的。

　　硬件基于海德汉的iTNC530，软件中所有的要求和功能都是KELLENBERGER为匹配海德汉的这款数控系统自行开发研制的，开发后的系统称之为“GRINDplusIT”，是目前现有控制系统中惟一一款针对磨床开发的数控系统，也是我们现在主配的数控系统。

　　数控系统中内置了特殊的后置处理程序及优化的磨削参数，做出的图形就可以生成这个海德汉系统可以识别的程序。GRINDplusIT控制系统还可直接识别 DXF格式的图形文件，这些文件可直接由AUTO-CAD等软件生成。操作界面为Windows XP Professional，具有初步电脑操作经验的人员既可熟练的使用。为了适应不同的优化需要，KELLENBERGER的全系列产品都可选配GE FANUC 310is控制系统，此系统硬件是基于FANUC,软件也是由KELLENBERGER针对磨床专门开发的。

　　舒智勇先生：切削工艺和磨削工艺在以下几个方面是存在区别的：①伺服系统加减速运动和工进运动。②加工工具（砂轮或刀具）形状的几何描述及磨损补偿。③很难用固定循环（fixed cycle）的方式将典型的磨削工艺包装起来，以用于各类磨床。因为磨床的工艺不是去余量，而是保证最终的千变万化的工艺要求。

　　所以对于专用磨床制造，需要的是只包含核心功能的简约型数控系统，再需要一个了解机床了解磨削工艺的专业软件开发商，在数控系统的平台上，进行二次开发以满足其需要。

磨料磨具保驾护航

　　沈阳中科超硬模具磨削研究所：磨料磨具行业是一个基础行业，但在机械加工中始终占据着极其重要的地位。就磨料磨具而言，有三方面的改进与突破意义非凡。第一，磨具物理结构的改进，如使单位时间内作用工件的磨粒数增多、使磨削平均长度增长、使磨削接触面增大，这些都改变了单位时间的磨除量，有效的提升了效率；第二，超硬磨具的应用，主要指以金属粉末、金属氧化物或CBN等超硬材料作为填充物，以树脂、陶瓷或金属结合剂制成的磨具的应用。目前，由超硬磨具带来的高精度、高效率的磨削效果已被广泛认可；第三，新型磨料磨具的出现，如微米级多晶组成的陶瓷微晶磨料、含微细金刚石磨粒的球壳磨料、超精抛光用聚酯薄膜带等。这些新型磨料磨具所具有的特点，使其在磨削加工中的优势得到淋漓尽致的展现。

　　纵观磨削领域的发展，未来的磨削加工将对磨料磨具提出更高的要求，从目前的现状来判断，超硬制品恰恰满足这些新的磨削需要。如CBN磨料具有良好的热稳定性、硬度高、耐磨性好等特性，故其磨具在磨削加工时的线速度高、磨削效率高、磨具寿命也高，特别适宜加工高速钢、轴承钢、不锈钢、冷激铸铁等黑色金属材料。此外，满足各种需要的陶瓷结合剂砂轮、大气孔高速砂轮以及不同加工面不同磨粒的砂轮、金刚石锯片等都将随着技术的进步而扩大应用范围，成为磨削加工中的主流产品。

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