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文献综述 数控立式复合磨床的兴起与发展趋势 在 2008年 4月第五届中国数控机床展览会上和 10月举行的第九届中国国际机床工具展览会上，展出了不少数控立式复合磨床。数控复合磨床成为这两个展会的亮点，不仅展品较多，而且水平普遍较高，显示了国内各专业厂对该类机床的重视。该类机床顺应了当今世界机床工业“高速、复合、智能、环保”的发展潮流，适合了多品种小批量、变品种变批量的生产方式。机床可广泛地应用于对圆柱、圆锥、球轴承内、外套圈、滚道及端面各表面的多批量、多品种、多规格的精加工磨削 ;也适用于齿轮类、套筒类 等零件的高精度磨削加工。 数控立式复合磨床是近年来兴起并发展迅速的一种机床品种，主要针对中大型圆柱、圆锥类工件不能一次装夹在卧式外圆磨床上完成磨削的难题而专门开发的。数控复合磨床是目前在国际上流行的高新技术机床产品，具有较高的技术含量。在市场调研中发现，许多用户反映目前在端面和外圆磨削 360上工件时，没有适合的加工设备。近年来，要贯彻新的国际标准，对齿轮的精度提出更高的技术要求，急需采用磨削的工艺手段来贯标。 数控立轴复合磨床针对了用户的需求，顺应了当今世界机床工业 “高速、复合、智能、环保”的发展潮流，适合了多品种小批量、变品种变批量的生立方式。数控复合磨床可以通过一次装夹就完成零件的内圆、外圆、端面、锥面等的复合磨削加工，具有高效率、高精度、操作方便等特点，机床的组合性强，可以安装 轮库、 换工作台、 动测量系统及机械手等功能部件，易实现自动化生产。同时还由于立式布置夹紧力小，夹具比较简单，占地面积小，节约设备的购置费用。该机床适合于磨削加工盘类、智囊轴类、套筒类等长径比比较小的零件，特别适用于汽车配件、齿轮加工、轴承以及其它行业多品种、小批量的零 件加工。 1）复合磨床的特点 立式磨床具有磨削精度高、加工效率高、占地面积小、自动化程度高等优点。特别在大工件的装夹方面具有卧式磨床没有的优点。用立式磨床可利用重力固定工件，主轴 不会变形。此外，与卧式磨床相比，用于固定工件的夹力较小，工件本身几乎不会发生变形。通过利用工件本身的质量，可与固定侧端面紧密相贴，而使工件的落座位置保持稳定。 2）复合磨床的主要结构： 以圆工作台为中心，周围分布不同的磨头。主要结构有转塔式立柱，可 360 度旋转，磨头安装在转塔不同的面上。这种结构比 较紧凑，制造难度较大。另有采用整体铸造的和横梁连成一体的立柱，具有较好的刚性，有利于提高加工精度，适用于中型机床使用。还有采用立轴圆台双立柱龙门结构，横梁上装有拖板及磨床，一般适用于大型机床使用。 复合磨床的加工对象是大型的圆工件，这类工件的加工长期以来是采用立式磨床。立式磨床是以立式车床为基础设计制造的，其布局形式和总体结构都与立式车床相似。机床一般具有较高的刚性和抗振性，加工精度高于立式车床。生产厂家也多为重型机床制造厂家。主要的生产厂家均为国际上著名的重型机床生产 厂，如法国 型机床集团下属的贝蒂公司、德国的 列士）公司、日本的 司、美国的莫奇（ 司等等。 近年来，随着用户需求的增加，工件的规格扩展到中小尺寸，立式磨床的生产也随之扩展到一些著名的磨专业厂，产品的技术含量也得到较大的提升，在机床的结构、总体布局、控制技术以及先进的配置方面都有很大的发展，逐步形成了较完整的数控复合磨床系列产品。同时，复合磨床配置了自动砂轮交换系统、自动测量等，逐步演变为磨削加工中心，有些厂家还与其它的金属加工手段如铣削、铰削等相结合，形成效率 更高、加工范围更广、加工集成度更高的加工中心。 目前，国外主要的生产厂家有日本太阳工机、意大利法力图、国际斯来福临集团下属的 司、德国 司、西班牙的达诺巴特公司、台湾的大光长荣等生产厂家。这些厂长大多生产中大型的复合磨床，其中日本的太阳工机从 1991 年起生产和销售数控复合磨床，形成了能磨削大中小型工件的 列，其中小型立轴转塔式复合磨床 ，能磨削的外圆直径为 10型转塔式立柱机床在世界上独具一格。 司生产的能进行其它金属切削的 复合磨床，该公司批量生产以 列机床为基型的多用途机床，不但可以承担成形磨削、平面磨削和外圆磨削以及内圆磨削，还可以承担车削、铣削、螺纹磨削、精密钻削和铰削以及内孔的精密镗削。 与国外相比，国内的数控立 式复合磨床起步较晚，但目前生产这类机床的已有无锡机床有限公司、无锡明鑫、杭机集团、四川富临集团成都机床有限责任公司、天津第二 机床厂、北京广宇大成数控机床有限公司等，已形成一定的生产批量，产品技术水平逐步提高，无锡明鑫机床公司还有部分机床出口。其中，无锡市明鑫机床有限公司是国内最早生产立式复合磨床的企业，已形成较完整的产品系列。 近年来杭州机床集团通过国际合作而积极开发高精度数控立轴复合磨床系列，其中精度立轴复合磨床已研制成功，工作台直径为 600划根据市场的需求，机床最大规格将达到 5000前正在研制的有 5 种规格。 精度数控立轴复合磨床已试制成功并交付用户使用，使该公司成为全球综合磨床供应服务商的战略目标大大迈进了一步。 四川富临集团成都机床有限责任公司的前身是有 50 多年历史的成都机床厂，主导产品是各类内圆磨床。近年来，根据生产需求和自身产品发展的需要，发展并形成了数控立式磨床系列，已有 ，最大工作台直径达 1600 天津第二机床厂二年前研制成功的 2控立式万能磨床，彩了 气压卸荷导轨和正反防护 2 项发明专利，具有较高的水平。该公司目前最大的规格是 3150前正在研制加工直径为 4000重型数控精密立式万能磨床。此外，北京广宇大成数控机床有限公司在 2008 中国数控机床展上展出了 控高精度立式万能磨床，尚未形成批量和产业化。中国齐重数控的 控立式磨床制造水平较高，机床最大加工直径达 2500工精度达到 床主要用于风电行业。辽宁朝阳博文机床有限公司也生产 式数控万能磨床，还有一台可以磨削曲线的立式磨床。 的发展趋势以及应注意的几个问题 与国外同类技术相比，国内的复合磨床起步较晚，在加工精度、自动化程度、加工的集约性方面尚有一定差距，而且符合机床的发展趋势是把不同机床加工结合在同一台机床上，如在磨床上结合铣削、车削，形成效率更高、操作更方便的复合机床新品种，在这一方面，我们还有很长的路程要走。 （ 1)根据用户的要求，立式复合磨床的规格向大小两头发展，逐步发展工作台直径达 、 3 米、 4 米甚至 5 米的机床。小规格机床的发展受到市场因素的制约，用户对小规格的复合磨床的需求并不紧迫，用立式复合磨床替代卧式端面的 内圆磨床有一定的难度。从国外立式复合磨床来看，除了日本太阳工机有小规格机床外，其它的厂家基本上都是大规格的机床。但是，从发展的观点看，小型立式复合磨会有潜在的市场需求，一旦现有加工设备不能达到标准的要求，就会急需用新设备来替代老设备。如果能实现替代，市场潜力就不可估量。如果新设备能大幅度提高磨削效率，即使价格比较高，也会有很大竞争力。 （ 2）复合的手段将呈现多样化，机床采用模块化设计原理，可把不同种类的磨头 以及采用其它金属加工手段的装置结合在一起，形成各种复合机床。 （ 3）采用先进的部件，向磨削中心和加 工中心的方向发展。机床将采用砂轮交换装置、刀具交换装置、机械手、自动测量装置，形成集成程度更高的复合机床。 （ 4）立式复合磨床将在风能电行业发挥重要的作用，我国风能资源丰富，近海和海上可开发利用的风能储量约 2010 年，风机电装机容量达到 500 万千瓦，风机需使用大型的轴承、如洛阳轴承最大转盘轴承 右，风力发电的主轴、风机轮毂等的需求量很大，这些大型零件的磨削加工必须采用复合磨床。 5、 在发展数控立式复合磨床时应当引起注意的几个问题： （ 1）应避免生产厂一哄而上，造成剧烈的市场竞争 和资源浪费。目前，该种机床的制造厂增加很大，大家都想吃头口水，但由于市场的容量还不能预计，具有较大的风险。生产量应与需求量相适应，否则会造成经济效益低下的结果。 （ 2）机床的配置应当与用户的实际生产需求相适应，并不是机床的配置越好销路就越好。在我们社会主义初级阶段的国情下，有些高技术含量的机床品种如高档的复合磨床、磨加工中心尚缺乏销售动力。先进技术的前瞻性与现实往往存在一定的距离，因价格等原因造成“叫好不叫座”的局面。 （ 3）应加强行业工作，以标准为纽带，适时组织制定相关的行业标准和国家标准，以规范 复合磨床的制造。