02.27 磨床行業大盤點,磨削技術到底哪家強?

  對於大多數產品來說,當工藝進入到磨削階段就證明產品零件前期已完成加工工序的90%以上,磨削是產品零件最後的加工工序,在目前的磨削領域中對高端產品都採用先進的手段來完成最終的加工。先進的磨削技術是一門綜合技術,涉及到磨削加工的設備狀況、磨削工藝的科學性、磨具磨料的合理性及工件在整個加工過程中的在線檢測等多項技術的集成,技術難度較大。金屬加工微信特別策劃高端磨削技術主題內容,為廣大讀者呈現高端磨削技術的需求和國內磨床行業的現狀。

1.高端磨削技術的需求

  各個行業在磨削加工時,都會結合本行業的不同技術要求,制定出符合產品的加工工藝並有針對性地選擇能夠加工出完全達到產品圖樣精度的設備。但是在我國的汽車製造、航空航天、裝備製造、船舶製造、軌道交通製造及功能部件製造等領域裡所應用的設備,因最終加工技術要求嚴格,尺寸精度和形位公差要求高,所以高集成磨削加工時採用的設備都被國外機床所壟斷,造成磨削裝備大量進口,特別是具有高速、高精、智能與柔性功能的磨床幾乎全靠進口,國產的磨削裝備大部分只能做一些半精加工之前的工序。金屬加工微信,內容不錯,值得關注。我國是世界機床第一生產大國、第一消費大國,大批磨削機床的進口說明國產的磨削裝備還不能滿足高端產品磨削工藝的要求。

  在汽車製造領域,具有代表性的發動機關鍵零件如曲軸、凸輪軸、連桿等需要高精度數控磨床(見圖1),變速器關鍵零件需要齒形精加工磨床等,並且針汽車製造領域零件相對小但要求機床精度高、生產節拍短的特點,能上線的機床要求質量穩定可靠,故障率要小。

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    圖1

  國內外一流汽車製造企業的精密成形對磨削技術有進一步的需求,對發動機凸輪軸、連桿製造已經完成從切削向成形的戰略轉移,向著綠色、輕量化製造技術發展。目前英國LANDIS公司生產的曲軸磨床,用“扒皮法”一次裝夾從毛坯到精磨完畢,耗時僅幾分鐘,磨削速度高達120 m/s。

  在航空航天製造領域,製造技術將向高性能、精密化、數字化等方向發展。隨著製造技術的發展與進步,航空航天工業對高速、精密、複雜形狀構件如飛機起落架需要數控內外圓複合磨床以及數控精密磨削和多軸聯動的磨削裝備,同時將涉及重型、超重型裝備等。在軌道交通領域裡,需要大批軌道交通中型專用數控車軸外圓磨床以及加工柴油機曲軸需要的數控曲軸(見圖2)磨床。

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   圖2

  船舶製造業更加需要大型的數控曲軸磨床(見圖3)。

  在高端曲軸磨床中,具體反映在汽車製造企業是精度和生產節拍,在軌道交通領域裡精度是首要,在造船領域裡首先要考慮機床的載重。

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   圖3

2.國外磨床生產商

  目前國外各類型的磨床具有代表性的生產商如附表所示。

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  在以上的設備中,包含有較高水平能加工工作母機關鍵零件以及功能部件配件的機形。金屬加工微信,內容不錯,值得關注。如:機床主軸、機床導軌、精密分度盤、精密軸承及齒輪齒條、滾動導軌配件等零配件(如圖4、圖5)的加工機床。

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   圖4

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   圖5

3.國產磨床技術現狀

  在計劃經濟時代,我國設備製造業基本有明確專業的分工,像上海機床廠生產外圓磨床系列,杭州機床廠生產平面磨床系列,無錫機床廠生產內圓磨床系列,天津機床廠以生產齒輪磨床系列,還有北京二機床、陝西機床、秦川機床、桂北機床、威海華東等廠生產製造出了一批代表我國較高水平的磨床,為我國的高端製造業作出了巨大貢獻。目前這些老企業仍在拼搏,在奮鬥。

  在機床製造的行列中,目前到處可見拼裝製造的那些小型數控車床、數控銑床和加工中心,但少見大量生產的磨床設備系列。這說明在這個製造領域裡技術含量是難以突破的,也說明我國在機床工具行業存在很大不足,如主機多而不強不精,產品雜而不穩定,數控系統和功能部件產業小且落後,高檔數控機床關鍵技術存在較大的差距,工藝服務和售後服務的體系還沒有真正的形成。金屬加工微信,內容不錯,值得關注。國內眾多企業在選購設備的招標書中明確表明,要求製造企業具備有“交鑰匙”工程和工藝服務以及售後服務的體系,有些企業則在最終加工關鍵零部件時明確說明要選用國外著名品牌的設備。

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   圖6

  圖6是某國外企業製造的大型數控曲軸磨床在精加工柴油機曲軸,它採用了隨動的跟蹤磨削工藝,一次裝夾完成全部磨削工序。在機床上還配有全套在線測量裝置、中心架自動補償功能等高配製。

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   圖7

  圖7是兩種國外強力平面蠕動磨床,是加工柴油機連桿結合面齒形的專用磨削機床,每次成對加工,分粗細兩刀成形,砂輪採用先進的CD修整工藝即連續修整法,提高了工作效率。

  圖8是同一家國外凸輪軸磨床製造企業三個不同時期所生產的產品,在磨削工藝上有了質的區別,對凸輪曲面形狀磨削時分別採用凸輪靠磨板改變工件與砂輪磨削切點、砂輪磨頭前後運動與凸輪軸工件磨削切點數控控制和機床全數控功能的磨削工藝。

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  圖8

  圖9是一條柴油機氣伐生產線,它由外圓磨、面磨及無心磨等多臺機床組建而成,完成對導杆外圓、閥面等工藝的磨削。

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  圖9

4.平面磨床技術的發展趨勢

 

 (1)高速化潮流

  砂輪線速度和工作臺運動速度高速化已成普遍潮流。由於採用了直線導軌、直線電機、靜壓絲槓等先進的功能部件技術,運動速度有很大提高,而且提高的幅度是以前很難想象的。高速、高效、高精度和高柔性確實是當今國際機床發展的方向。隨著技術的進步,高速化越來越向普及的方向發展。

  (2)採用先進的功能部件提高磨床性能

  應用日益普及的直線電機、直線滾動導軌,大大提升了平磨的運動性能。新的驅動技術除了現有的靜壓導軌以外,還在X軸上首次採用靜壓絲槓。這個新部件確保把通常採用絲槓產生的振動降低到最小,提供比用直線驅動高15倍之多的動態剛性。其優點是:最大的阻尼特性和進給力,加上在絲槓軸和螺母之間無磨損的運行。此外,與直線驅動相比,能量消耗要低10倍以上,不會產生任何熱。

  (3)磨加工中心的小型化、實用化和複合化

  磨加工中心的發展已有20多年的歷史,隨著磨削加工技術和計算機技術的不斷進步,磨加工中心的製造水平不斷提高。磨加工中心是一種柔性的磨削加工系統,它的技術基礎是機電一體化和計算機技術。複合化加工成為方向,機床從原來單純的磨頭交換髮展到砂輪和銑、鑽等刀具混合型交換,以便在工件一次裝夾後就完成所有工序的加工。金屬加工微信,內容不錯,值得關注。因此,磨削加工中心的發展趨勢是小型化、實用化和複合化。磨床從總體上增強了與硬切削技術競爭的能力。

  (4)機電一體化

  隨著數控技術的發展,機電一體化的平面磨床越來越普遍,三向運動均採用了機電傳動,其中縱向運動採用了直線電機或滾珠絲槓-伺服電機結構,用以替代傳統液壓傳動。

  (5)不斷提高和完善砂輪修整技術

  砂輪的修整是磨床的重要功能,因此,各公司都十分注重對砂輪修整的研究和創新。修整裝置可裝在工作臺上或直接裝在磨頭上。當成形修整時,可選擇多頭金剛石修整器,也可用驅動的金剛輪 。

  (6)數控技術普及化,水平不斷提高

  各公司研究實用性的數控系統,能更貼近用戶、貼近操作者,成為用戶友好型的控制裝置。許多公司以自己的優勢技術為基礎,與著名的數控裝置生產廠如FANUC、西門子等一起研究適合平面、成形面磨削的數控系統,大大提高了磨床的數控化率。

5.國產磨削機床發展建議

  我們已經認識到要提高國產數控磨床的競爭力,關鍵在於提高技術含量。在消化吸收國外先進技術的基礎上要有開發創新,同時要提高服務質量,要讓國內企業有信任度。

  在提高機床精度上下功夫,要對機床的穩定性加以攻關,這是我國機床行業急需解決的問題。

  現階段在用的國產普通磨床還是存在許多問題,例如同樣是大型龍門導軌磨床,國產的最大磨削量在0.08mm,而國外的磨削量就大大超過這個數值。原因是磨頭在磨削時有反向作用力,而設計時沒有很好地加以克服。同時還反映出工作臺運動速度低於5m/min時就會有明顯的爬行現象,嚴重地影響加工質量。

  又如一臺國產龍門導軌磨床在連續工作了8小時後,發現磨削的工件平行度超差,這種現象和問題一般因為工作臺檯面材質穩定性差和兩端液壓缸活塞桿連接裝配工藝有問題。

  不管是高端和低端的磨床,首先要求要有一個好的磨頭主軸,在加工中雖然只進行切入磨削,但也要對磨頭運動進行嚴格的考核。如果進行軸類加工要嚴格考核工作臺的運動精度;對於高端數控磨床要進行全面的精度及功能性的考核。希望國產磨床製造廠的設計部門在設計時,加強對機床結構的分析設計、選用確鑿可靠的功能部件,具有先進的複合磨削技術,在磨削工藝及磨削參數上有合理的優化技術並具有良好的CPK值,使生產製造的國產磨床具有高可靠性的砂輪自動更換系統,工作臺在低速穩定無爬行現象的驅動功能以及先進的在線測量與誤差補償功能。

  好了,說了這麼多,我們標題裡提出的問題好像還沒有解決啊,磨削技術到底哪家強?金粉們,還是你們來回答吧!

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