在现代制造工业中磨削技术不断取得新的发展。磨床的制造企业已经把目标放在金属加工工艺的整合上。磨床的成套加工和自动化加工实现了轴类零件的车削和磨削,提高了工件的加工质量和加工效率。
CNC 435型组合机床可以在一次夹紧后对轴类零件进行同步整体加工
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Studer公司采用S 42型组合机床第一次实现了轴类零件的车削和磨削 |
近一个时期,磨床制造厂家也拿出了一些引人注目的东西，以便继续提高磨床的性能和加工精度。就像传感器对过程进行监控以及经过调整的编程系统和控制模块那样，通用机床和自动化磨削系统上的特殊组件可以对磨削过程进行优化，由直线电动机负责定位时的速度和精度。为了尽量缩短零件的加工时间，磨床制造商也把目标放在加工工艺的整合上。
为了在大批量生产中跟上整体加工的发展趋势，位于Stuttgart市的Studer Schaudt 公司在Zeus M型外圆磨床上配备了一根B轴。该公司总经理Ingolf Lammich博士说，“目前，单滑架磨床最多只能装配2根直线磨轴，同这种磨床相比， Zeus M2新型双滑架磨床最多可以装4根磨轴。”在225°的回转范围内，可以转动到任意角度，定位精度为±0.001°。采用电动机驱动，当回转角度为180°时，电动机从切削至切削所需要的时间可以达到4s。加工轴颈时，采用切断磨削，“这样，可以对任意宽度的轴径进行研磨”。Lammich在解释这种方法的优点时这样说。
通过可靠的编程提高效益
不久前推出的另一种新研制的产品是用于对减速轴进行车削和磨削的Kairos磨床。在这台磨床上除了安装一个外圆磨削单元和一个内圆磨削轴之外，还安装了一台8工位的旋转磨具转塔。“由于几何形状灵活，主要用于加工轴和轴槽车削，这是一种极为有利的方法”， Lammich认为。此外，在加工轴和轴槽时，有短暂的主加工时间和副加工时间。“但在加工轴承座时，磨削则比车削更为适合”，Lammich又说。采用CBN模片进行多重径向进给磨削时，可以对不同宽度的轴承座进行极快的磨削。在加工节拍时间上，组合法可以在一台机器上用3个磨片和B轴进行成套加工或分级加工，在加工几何形状工件时的灵活性很高。
Fritz Studer AG公司首次研制了一台组合加工机床。这家瑞士生产外圆磨床的专业厂家提供的S 42型机床不但可以进行磨削加工,也可以进行车削加工，还可以对轴和轴套零件进行精细加工。刀架上有两个相互独立控制的横向滑架，采用这种滑架的纵向滑架具有极强的刚性，可以缩短运行路径。左侧的十字滑架支撑磨轴座，右侧的装有1台8个刀具位置的旋转刀具转塔。动态性能极高的前置直线导轨和线性测量系统，保证机床达到极高的精度。过程内测量控制装置以及用于监控的传感技术，保证加工质量的一致性。磨削软件Studerwin和Studergrind可以实现快速而可靠的编程，从而达到对磨床的有效利用。
在提高过程稳定性的同时增加磨削速度
“我们利用S 12型外圆磨床打入了一个新的领域”，Studer公司总经理Fred W. Gaegauf在介绍一种新研制产品的性能时这样说。“我们在X轴和Z轴上的线性比例信号分辨率达10nm，加工精度在过程稳定情况下可达100nm”，Gaegauf强调说。为了达到这些尖端值，研发工程师想出了许多好主意。“为了尽量减少直线电动机的磁力线对滑座的影响，每个轴在同一角度上安装了两台直线电动机，而且长度测量系统在过程上安装得尽可能贴近”，Gaegauf解释说。内置的驱动系统、液压系统、主轴以及电子元器件的冷却系统保证了热稳定性。1套测量控制装置、自动活塞校正装置、1套锥形校正系统以及一种用于磨芯电动弯曲补偿的装置，确保机床达到较高加工精度。高性能的研磨软件简化了编程，同时也简化了磨床的操作。
Asslar市Buderus Schleiftechnik 公司CNC 435型组合磨床的研发工程师把加工方法的整合推向了“极致”。该公司是在国家资助的项目上发展起来的。除了对轴进行磨削和车削之外，该机床还可以进行硬辊削。除了将这些方法组合以外，还可以进行其他过程的整合，比如粗加工——车削加工，随后，通过研磨进行极精密的精加工。研磨加工采用的速度达180m/s。同时，研磨的加工余量也可大幅度减少，因而只需要将车削加工的粗糙毛刺磨掉而已。此外，由于工件和磨具采用特殊安排，还可以进行同步加工。
外圆磨所适用的快速、精确而可靠地加工的工件，可以放心地交给工具磨来做。瑞士Etziken市Ewag AG公司新研制的产品，就可以在磨制PKB和PKD刀具时采用多种速度，同时保证加工过程的安全性。由于在加工超硬材料如PKB和PKD时，砂轮的清洗以及金刚砂间隙的自由位置等对加工过程极为重要，Ewag公司为这种Easygrind刀具磨床配备了过程内再生机。“这种机器可以使磨具和砂轮永久接触，因而可以采用渐进性的研磨战略。”销售部经理Beat Oderbolz解释说。比如在粗加工时经常可以再生，同时砂轮始终是“开放”的，而且单位时间的材料磨削量也相对较高。磨床配备有3D测量系统、压力控制的砂轮进给以及用于装备和测量的视频摄像系统。“与传统的加工相比，采用我们的Easygrind磨床，磨削时间可以缩短约30%”，Oderbolz保证说。
适用于小型零件五轴加工的带内置快速换刀装置的袖珍型深磨中心 |
接触面较小，工件受荷也小
实现高精度和高可靠性的自动化过程，是Weilheim市Michael Deckel公司的研发目标。在S22型刀具磨床基础上，Deckel公司的工程师们研制了一种带自动后顶尖和中心架的磨床，用于自动而高效地研磨细长刀具。样机不久前在公司自办展销会上展出。“在EMO博览会上，我们将系列推出这种刀具磨床”，总经理Bernd Woehr保证说。今后，凡涉及到加工难切削的材料如钛铝合金和镍基合金制成的工件时，都可以进行高速加工。为了高效率加工这类材料，汉堡Blohm Maschinenbau公司在Profimat 607平面磨床和立体成形磨床上配备了线性快速提升工作台，工作台可以120m/min的速度来回摆动，加速度达5g。同深磨相比，快速提升摆动磨具有决定性的优势。销售部主管Ralf Bleich强调说：“由于接触面较小，摩擦和变形减小了，工件受热负荷显然也变小了。”陶瓷粘合的金刚砂轮保证磨削功率高，而砂轮磨损则较少。快速提升往复磨削尤其适合于加工难以研磨而又对热敏感的材料，汽轮机和刀具制造工业中以及机器制造和医药技术中经常使用这类材料。装有12把刀具换刀系统的这种磨床也可用于铣和钻。
据瑞士Fehraltorf市Maegerle AG公司称，用户采用了公司自行研制的内置快速换刀装置的袖珍型深磨中心，使公司在专用工件的加工中树立了新形象。这种磨床是专门为小型零件的五轴加工而设计的。同时可以灵活地使用多种磨具，主要是采用最大直径为300mm，宽60mm的砂轮。同时考虑到了磨、铣和钻的各种过程参数，可以采用二轴滚压机，运行速度达20 m/min的二轴式水喷头，主驱动轴的转数视过程种类的不同最大可达10000r/min。 |
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作者：Bernhard Kuttkat |
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