CIMT2011外园磨床复合磨床展品评述.doc

CIMT2011外圆磨床展品评述 刘传金 威海华东数控股份有限公司第十二届中国国际机床展览会于2011年4月11-16日，在北京中国国际展览中心隆重举行。有28个国家和地区1400余家参展商参加展览，展区面积达12万平方米，是历届展览会之最。本届机床展览会以“以科技创新迎接后危机时代”为主题，国内外参展商的展品争奇斗艳，都以其最好的产品及技术向观众进行展示。本次展会的另一大亮点，是集中展示了十一五期间“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项课题产品。在十一五期间，数控机床专项实施方案中确定了七大领域项目，共268项研究课题，对航空航天、汽车、船舶、发电设备等领域，用户急需的高档数控机床与基础制造装备、数控系统、功能部件、共性技术进行全面部署，其成果主要体现为：十大标志性设备、十项重大技术。其中十大标志性设备为：数控双柱移动立式铣车床；数控桥式龙门五轴联动车铣复合机床；超重型数控卧式镗车床；超重型数控落地铣镗床；精密卧式加工中心；大型快速高效数控全自动冲压生产线；8万吨模锻压力机；3.6万吨黑色金属垂直挤压机；大型复合材料构件铺带机；开合式大型热处理设备。十大重大技术为：全数字化高速高精运动控制技术；高精度直接驱动技术；重型、超重型数控机床与锻压设备数字化仿真与优化设计技术；在线智能检测技术；动态综合补偿技术；高速切削技术；难加工材料超高速磨削技术；大型构件制造技术；轻金属精密成型技术；热加工过程微观组织演化预测技术。纵观十一五期间科技重大专项取得的成果，其精度及性能指标接近国际先进水平，基本掌握高档数控机床系统和关键功能部件的核心技术及批量制造技术。展品的技术含量及档次让国内外观众耳目一新，充分体现国内机床制造业赶超世界先进水平的信心和势力。在数控外圆磨床系列展品方面，上海机床厂有限公司、北京第二机床厂等企业均拿出其十一五期间所承担的科技重大专项课题产品，中国台湾地区及国外主要外圆磨床生产商也纷纷展出各自独特的机床产品。下面根据参观重点外圆磨床部分厂家展品，写一点感想与大家交流。一、展会重点机床介绍1、 上海机床厂有限公司该公司展出一台H450-BE型数控复合磨床。该机床是09年国家重大专项课题产品，其产品的研究目标是针对高精度轴套类零件的复合磨削加工需求，研究开发可在一次装夹中实现外圆、端面及内孔的高效、高精度连续磨削的复合磨削加工机床。机床最大磨削直径320毫米、最大磨削长度1000毫米、磨削孔径范围25-150毫米、最大磨削孔径深度100毫米、最大磨削工件重量150公斤，其磨削外圆圆度0.4m、内圆圆度0.5m、表面粗糙度Ra0.01m。机床砂轮架采用数控转塔多主轴复合结构形式，砂轮架转台回转采用交流伺服电机驱动回转及分度定位，砂轮架转塔上配置外圆磨头、端面磨头及内圆磨头，三套磨头均采用内置电主轴结构。头架主轴采用大扭矩交流伺服电机直接驱动，工作台纵向及砂轮架横向采用交流伺服电机驱动，机床配置美国SBS公司的无空程和过载保护装置及砂轮动平衡仪，意大利马波斯公司的外径测量仪及轴向定位仪。采用德国西门子数控系统控制，可在工件一次装夹工件的条件下，完成内外圆和端面的自动循环磨削，并具有非圆磨削及螺纹磨削功能，实现多工序的柔性加工。同时展出一台MGKS1332/1000-H型高效超高速数控外圆磨床。该机床是09年国家重大专项课题产品，其产品的研究目标是针对工程陶瓷、微晶玻璃、硬质合金、人造宝石晶体等超硬材料、钛合金、不锈钢、镍基铁氧体材料等耐热合金材料以及复合涂层材料等难加工轴类零件的精密加工需求，研究开发适应不同类型难加工材料的超高速、高效率的精密外园磨床。机床最大磨削直径320毫米、最大磨削长度1000毫米、最大工件重量150公斤、砂轮最大直径600毫米、砂轮线速度200米/秒、适宜磨削IT2至IT1级精度圆柱形回转零件。机床床身采用整体铸铁制造，具有良好的抗振性能和热稳定性。主轴采用高精度高刚性的动静压轴承支撑，驱动电机为内装式电主轴结构形式，电机转子预先进行高标准的动平衡，电机定子采用冷却油套并使用独立的温控油冷机进行控制，有效避免电机高速运转时产生的热量对主轴回转精度造成的影响。头架、尾架采用高精度进口滚动轴承做为其回转的承载支撑。砂轮架进给采用闭式静压导轨加高精度滚珠丝杠组成传动结构，传动效率高、导轨抗振性及精度保持性好。由头架+工件+尾架+床身构成的工件系统，具有良好的刚度，保证高精度、高效率的磨削加工。2、 北京第二机床厂该公司展出一台B2-K1018型双砂轮架随动式数控曲轴磨床。机床是09年国家重大专项课题产品，其产品的研究目标是针对动力系统的发动机曲轴精密加工的迫切需求，开展切点跟综磨削等关键技术研究，研制开发的数控切点跟踪曲轴磨床，实现一次装夹完成曲轴连杆径、主轴径、止推面的高效、精密及批量磨削加工。机床最大回转直径520毫米、顶尖距600/1400、最大磨削直径320/400毫米、顶尖间最大重量300公斤、砂轮最大直径650毫米、砂轮线速度120米/秒。加工精度：连杆径圆度0.004毫米、连杆径园柱度0.005毫米、主轴径圆度0.003毫米、主轴径圆柱度0.004毫米。机床工作台固定、双砂轮架后置并采用十字滑台移动的结构形式，砂轮架进给采用直线伺服电机+闭式静压导轨直接驱动，减少中间环节的传递误差。砂轮架滑台移动采用伺服电机带动滚珠丝杠驱动，头架主轴采用伺服主轴电机直接驱动，配备角度编码器闭环控制，达到极高的回转精度及定位精度。砂轮主轴采用超高速静压轴瓦支撑的结构形式，回转精度及回转刚性高。该机床攻克并掌握了高响应砂轮架进给系统技术、切点跟踪磨削工艺专用控制软件、曲轴主轴颈和连杆径在线测量与误差补偿技术超高速静压主轴技术、后置静压直线伺服电机驱动双砂轮架磨削技术等多项关键核心技术。3、 济南四机数控机床有限公司 该公司展出一台J4K-320型数控复合磨床，该机床适用于各种中小零件内外圆、端面及圆锥体在一次安装工件下，自动循环磨削加工。机床最大磨削直径320毫米、最大磨削长度1000毫米、最大工件重量50公斤、砂轮最大直径500毫米、砂轮线速度45米/秒。加工精度：外圆圆度0.001毫米、外圆圆柱度0.002毫米、外圆粗糙度Ra0.16m。机床采用工作台固定，砂轮架采用转塔式结构形式，砂轮架转塔回转采用德国进口的数控转台直接驱动，转塔上设置一套内置电主轴结构形式的双伸出主轴的砂轮架，左端主轴安装外圆磨削砂轮，右端主轴安装端面外圆磨削砂轮，砂轮架电主轴总成为德国进口。砂轮架后置并采用十字滑台移动的结构形式，砂轮架进给采用伺服电机带动滚珠丝杠驱动，其导轨采用直线滚动导轨。砂轮架滑台移动采用伺服电机带动滚珠丝杠直接驱动，其导轨采用平-V注塑结构。4、 中国台湾建德工业股份有限公司 该公司展出一台KGC-2980CNC数控万能圆周磨床。该机床是其与德国勇克（JUNKER）公司合作生产的产品，采用德国勇克原厂提供的设计与制造工艺技术，可以实现磨削圆柱轴、台阶轴、端面、过度圆弧面、圆锥面、棱面及曲面等，也可以配置内圆主轴进行内圆面磨削。机床最大旋转直径290毫米、最大工件长度800毫米、工件最大重量80公斤、砂轮最大直径400毫米、砂轮线速度45米/秒。加工精度：圆度0.0005毫米、圆柱度0.001/100毫米。机床加工工件的CPK值1.67。机床机体采用高强度铸铁，床身内部经过特殊处理，并浇铸高稳定性矿物与特殊结合剂混合而成的复合材料，保证床身变形小、稳定性高、超低共振频率，为机床提供稳定的精度保证。砂轮架主轴采用超精密级封闭式斜角滚珠轴承，三点宽跨距支撑并采用气动密封和冷却，确保其高刚性、低温升、低振动。数控系统具有典型工件的人机对话界面，操作者只需根据对话式操作界面提示输入参数，即可自动完成加工，节省操作编程时间。机床外观设计美观、简洁明了，虽然已参加过几次机床展览会，目前在众多外圆磨床之中还是独具特色的。5、 中国台湾荣光机械股份有限公司该公司展出一台GA-2020CNC型斜进式外圆磨床。该机床主要是针对偏心园、多边形、曲轴、凸轮轴等外圆磨削加工。机床加工工件最大旋转直径200毫米、最大磨削直径160毫米、工件最大长度200毫米、工件最大重量150公斤、砂轮线速度45米/秒，机床定位精度达0.1m。机床床身采用大理石材料制造，运动导轨采用闭式静压矩形结构形式，由于使用静压导轨使得机床具有高的进给速度、高动态响应、定位精度高、可实现纳米级进给。砂轮架主轴采用动静压支撑结构形式，头架采用伺服主轴电机驱动高回转精度的主轴，尾架采用MT4斜锥顶尖并能调整顶尖压力达到小、细工件极精细的精度要求，尾架斜度微调装置可在磨削进行中与两顶尖调整到1m的斜度精度。机床配置日本三菱公司的机械手臂自动收送料装置，能组成无人化、大批量、自动化生产线。6、 瑞士斯图特机床公司（STUDER） 由柯尔柏-斯来福临集团率领其旗下的STUDER、BLOHM等公司组成展团一起参展。其中瑞士斯图特机床公司展出多台数控外圆磨床，其结构形式新颖性、先进性、丰富的功能模块组合及人性化的数控专用人机对话操作界面等，给人以耳目一新的感觉。根据在其展台了解的情况，综合叙述一下其机床特点：1） 拥有专利技术的Granitan人造花岗岩床身，具有优异的吸振性能和热稳定性。2） 机床直线运动设置磁预紧力的静压导轨系统，该静压导轨系统在展台上展出一台试验机，通过观众亲手试验来感觉其既具有普通静压导轨的灵敏性，又具有适当的阻尼效果，具了解其静压导轨技术有专利。进给驱动采用直线电机，再配合带阻尼的静压导轨，使得直线运动轴移动能以1/10微米为进给单位并且没有背隙。3） 该公司砂轮架配置形式有100多种选项，模块化的设计技术能为用户提供最优化的磨削工艺方案。4） 砂轮架转塔回转采用专有高精度回转技术（Nanospin），无级分度的精密回转轴，其重复精度达到纳米级且无背隙现象，能实现从磨削外圆转换到磨削锥度无需修整砂轮成型。5） 工件头架能够实现自动识别功能（自动轮廓误差修正），精密的头架回转轴（C轴）的分辨率达到0.0001度，实现非圆磨削的高精度控制。6） 具有专用磨削软件包（Sttuder GRIND），其软件能够在线和离线快速编制磨削程序，它可以在个人电脑上以及与Windows兼容的机床数控系统中运行。每个工件均指定了计算机数据存储区，可以防止数据管理混乱，并可以快速检索所有的数据。7） 具有专用的人机对话操作界面（Studer WIN）软件，其软件是基于Windows的操作界面，工件加工程序具有清晰易懂的图形显示，每种磨削循环都具特有容易辨别的独特图标，通过简单的人机对话即可完成工艺参数的程序编制工作。二、结束语通过对CIMT2011展览会上国内外重点厂家数控外圆磨床展品的参观，感触颇深。本届机床展览会在数控外圆磨床方面，以上海机床厂有限公司及北京第二机床厂为代表的磨床制造厂家，展示了我国外圆磨床制造行业十一五期间，在国家“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项方面取得的辉煌成绩，令国人振奋。但通过展览会也看到中国机床制造企业的差距，我们应积极学习展览会中中国台湾地区及国外机床制造企业的先进技术和经验，取长补短，积极进行自主科技创新工作。以下是个人体会：1、本次展览会外圆磨床重大科技专项的展品，充分体现数控外圆磨床向“高效、高速、精密、复合”方向的发展趋势，例如：上海机床厂有限公司MGKS1332/1000-H型高效超高速数控外圆磨床，其砂轮线速度已达200米/秒，可以满足难加工材料轴类零件的精密加工需求；上海机床厂有限公司H450-BE型数控复合磨床，其采用多砂轮主轴伺服控制的转塔砂轮架，通过转台的精密自动分度功能，实现在一次装夹中多工序复合磨削加工，保证零件的加工精度；北京第二机床厂B2-K1018型双砂轮架随动式数控曲轴磨床，采用先进的跟随摆动磨削技术、双砂轮架复合磨削技术、专用磨削软件及专用人机对话界面技术。相对欧美等先进国家和地区的数控外圆磨床技术，我国数控外圆磨床从整体制造水平看，在外观设计、机床功能的丰富性、模块化设计的灵活性、磨削软件及典型人机对话界面技术对用户的适应性、机床可靠性及精度保持性等方面还有一定的差距。2、中国台湾地区展出的数控外圆磨床方面，以建德工业股份有限公司、荣光机械股份有限公司及大光长荣机械股份有限公司等厂家为代表，展示出其具有独特的机床配置、市场定位理念及营销策略的机床产品。台湾建德公司展出的KGC-2980CNC数控万能圆周磨床，以其适宜的功能配置，高的精度指标及较高的CPK值，以适应大批量生产线作业机床的要求。台湾荣光机械股份有限公司展出的GA-2020CNC型斜进式外圆磨床，主要以优越的磨削性能并特别展现在客制化的小工件上。设计上采用大量世界先进的精密制造技术，例如：砂轮架动静压主轴、直线运动的闭式静压导轨等，同时展会现场机床配置机械手臂自动收送料装置，充分向用户展示其产品适应生产线的需求。台湾企业所展出的数控外圆磨床其主要倾向是，展示其能为汽车、摩托车及模具等大批量生产行业提供精密、多样化及高可靠性的机床的势力。台湾机床制造业的经验值得我国机床制造业学习，其能紧跟市场发展潮流，主攻量大面广的中高档数控机床，在机床设计上仿创结合，避开专利，制造上力求优质，处处讲“实用、实效、实惠”，机床性能上略低于日本，但价格上要比同类日本机床低的多，从而以较高性价比在世界市场上成为适销对路的产品。3、国外数控外圆磨床以瑞士斯图特机床公司（STUDER）、美国哈挺克林贝格（KELLENBERGER）公司等为代表，展示具有世界领先水平的数控外圆磨床，体现目前世界机床领先的设计与制造技术。在数控外