北京第二機床廠有限公司規(guī)劃發(fā)展部 張秀蘭

面向未來、勇于創(chuàng)新、滿足市場需求
——CIMT2017磨床展品評述

北京第二機床廠有限公司規(guī)劃發(fā)展部 張秀蘭

第十五屆中國國際機床展覽會（CIMT2017）于 2017年4月17日～22日在北京中國國際展覽中心（新館）成功舉辦。數(shù)控磨床作為機床工具中的精加工設備，品種繁多，服務于各行各業(yè)；并且一直秉承經(jīng)典風格，同時不斷創(chuàng)新，加速轉型升級，為展會增添了亮麗的風景。此次磨床展品主要以高速、高精、復合、隨動、智能等為主。產(chǎn)品包括外圓磨床、內(nèi)圓磨床、螺紋磨床、平面磨床、工具磨床、珩磨、無心磨床、成型磨床等。從中我們可以看到在復雜多變的國內(nèi)外環(huán)境形勢和中國經(jīng)濟結構調(diào)整的影響下，磨床行業(yè)的發(fā)展變化。

一、技術不斷創(chuàng)新以適應用戶的不同需求

當前，機器人、數(shù)字化制造、3D打印、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術的重大突破和廣泛應用正在重構制造業(yè)技術體系。全球制造業(yè)正面臨制造技術體系、制造模式、產(chǎn)業(yè)形態(tài)和價值鏈的巨大變革。今年是“十三五”的開局之年，為了有效應對新一輪技術競爭，我國提出發(fā)展智能制造，中國制造2025，通過提高生產(chǎn)制造過程的自動化、智能化、柔性化和綠色化水平，增強快速響應市場能力，促進制造業(yè)向產(chǎn)業(yè)價值鏈高端邁進的中國制造2025。從這次展會上我們也看到了各參展商都在已有的技術層面上不斷創(chuàng)新，加強對用戶需求的研究，真正以客戶為中心，為用戶提供具體的解決方案，把用戶的體驗做到極致。

哈挺中國有限公司（HARDINGE）這次按不同適用范圍展出了4臺磨床，分別是生產(chǎn)型萬能磨床、多功能型內(nèi)外圓磨床、高精度坐標磨床及高精度數(shù)控萬能外圓磨床，彰顯了公司的技術實力和市場應變能力。

HARDINGE HG-U1000高精度萬能外圓磨床采用先進的結構設計，如圖1所示。

圖1 哈挺（HARDINGE ）HG-U1000高精度萬能外圓磨床

通過有限元分析而設計的高強度、高剛性整體鑄鐵床身結構，具有優(yōu)秀的散熱和吸振能力，最大限度提高機床的精度保持性，穩(wěn)定可靠，特別適合大批量生產(chǎn)時的復雜環(huán)境要求。特殊的鈑金隔熱設計，將來自冷卻液的熱量隔離開來，讓熱量快速離開機床本體；床身加強筋設計有效抑制因室溫變化、部件溫升、加工熱量等因素造成的熱變形的影響。人工刮研精密工作臺V-平導軌輔以特開貼塑層，讓機床在獲得極高的承載剛性同時，消除了低速爬行的可能；進給軸采用預緊的高精密導軌設計，能夠承受各個方向的載荷，突出了低摩擦因數(shù)的特性并消除了運動間隙，為實現(xiàn)0. 1μm的編程精度提供了實際的保障。為了獲得更高的加工剛性，砂輪架基座采用固定結構設計，根據(jù)應用可以將砂輪配置在左側（直切）或者右側（斜切）。根據(jù)應用的需要，可以配置固定或者活動頂尖功能的高精密工件主軸，頭架外部設計有冷卻液噴淋口，內(nèi)部采用空氣密封，為工作主軸進行降溫以確保其熱穩(wěn)定性，從而獲得更高的加工精度。主軸軸承采用混合設計的高精圓錐滾子軸承，不但具有極高的回轉精度，并且還獲得了優(yōu)秀的承載剛性。主軸電機通過同步皮帶進行驅動，無極調(diào)速，對工件的轉速可以編程已滿足不同的應用需求。高剛性的尾座設計，可以有手動、氣動、液壓等多種選項，尾座上設計有錐度微調(diào)裝置用以微量修正工件的圓柱度。而且機床擁有豐富多樣的選項配置，以適應不同應用的需求，為用戶提供了更多的選擇。

機床的主要技術規(guī)格和參數(shù)見表1。

表1 HG-U1000高精度萬能外圓磨床主要規(guī)格和技術參數(shù)

圖2 瑞士STUDER S41 數(shù)控萬能內(nèi)外圓磨床

瑞士STUDER本次展出的S41是用于各種復雜磨削應用的數(shù)控萬能內(nèi)外圓磨床。S41代表了內(nèi)圓及圓弧球面的磨削機床，而KC33代表了極具性價比、適用于各種需求的萬能內(nèi)外圓磨床。其中S41融合新技術的發(fā)展，確保了靈活性、高精度和短輔助時間。STUDER專有的導軌系統(tǒng)與高精度線性驅動相結合是S41的優(yōu)勢之一。它還擁有其他技術特點：用戶可以在多款砂輪頭架規(guī)格中進行選擇。S41可裝配多達四個磨削砂輪，幾乎可滿足全面完整加工的所有要求，如圖2所示。

S41是一款新一代的數(shù)控萬能內(nèi)外圓磨床。在該款磨床上擁有多項值得引以為豪的技術優(yōu)勢，如具有專有革命性技術的斯圖特導軌系統(tǒng)，配有直線電機的高精度軸驅動系統(tǒng)，超快速度的B-軸直接驅動，以及比以往更多選擇的砂輪頭架配置形式。

S41磨床可以滿足每一種可能的需求。由于該款磨床的中心高為225 mm或275 mm，頂尖距為1 000 mm或1 600 mm，在這臺磨床上可以高效地完成大部分日常的磨削加工。當然，S41也可以配置成專門應用的，大批量的生產(chǎn)性磨床。特別在對于輔助時間短，有嚴格要求的加工應用中，S41可以充分發(fā)揮其速度優(yōu)勢。

該款機床的高精度來自于大量的不同因素之間完美協(xié)調(diào)配合。其高精度的基礎是擁有卓越的吸振性和優(yōu)異的熱穩(wěn)定性的人造花崗巖床身。機床各個部分之間配合完美，相得益彰，共同打造出斯圖特傳統(tǒng)的高精度。大跨距導軌和剛性極高的滑板成為該款磨床高精度和高生產(chǎn)力的保障。所有與精度相關的部件都具有優(yōu)秀的熱穩(wěn)定性。以StuderWIN作為用戶界面并采用StuderGRIND軟件模塊，創(chuàng)造了一個穩(wěn)定的編程環(huán)境，可以保證該款磨床的有效應用。機床數(shù)控系統(tǒng)中還內(nèi)置了個人電腦。雖然類似的機床曾經(jīng)參展，但這次參展機床在機床的控制系統(tǒng)中增加了內(nèi)置加工監(jiān)測和接觸感應的在線測量和傳感技術，自動動平衡系統(tǒng)，這些細小的變化可以保證在不同系統(tǒng)中的標準化編程。參展機床的控制系統(tǒng)中還內(nèi)置了內(nèi)部自動上下料系統(tǒng)軟件，其驅動元件能夠優(yōu)化地適配于機床控制系統(tǒng)。

此機床實現(xiàn)完整磨削加工最重要的部件是內(nèi)置B軸砂輪頭架。該砂輪架自動回轉，可應用多達4個砂輪加工。這意味著工件可在一次裝夾中進行完整磨削加工，可將輔助時間降至最低，同時具有超級加工精度。B軸配有直接驅動系統(tǒng)，其定位非常迅捷且定位精度極高。高精度直接測量系統(tǒng)可以保證B軸的高精度定位范圍＜1″。多達4個外圓磨削砂輪或3個內(nèi)圓磨削主軸的組合可提供30多種基本配置選擇。在S41上面配置自動旋轉A軸，可以進行高效精確的螺紋磨削。機床采用模塊化設計，不同的模塊配置方案，可以滿足不同的用戶加工需要，如有些方案可實現(xiàn)高速磨削、有些方案可實現(xiàn)內(nèi)圓磨削等，最多可配置兩個A軸。另外此磨床可磨削與中心線平行的傳統(tǒng)螺紋，也可進行高精度螺紋的磨削加工。采用高速非圓磨削功能HSM，能以優(yōu)異的性價比實現(xiàn)低成本高效率，并且以最高的精度磨削多邊型面，偏心型面，控制凸輪和其他凸輪等。

STUDER磨床采用模塊化的設計理念，機床各個部分的完美設計、高精制造，以及各部件之間的完美配合，可實現(xiàn)多項靈活多樣的選項配置，為用戶提供了更多可能的選擇。這款機床讓我們對磨床有了新的理解。

二、機床的成線配套、智能化迅猛發(fā)展

在科技日新月異的今天，特別是互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟不斷顛覆傳統(tǒng)行業(yè)的時代背景下，制造技術領域確是一個難以實現(xiàn)彎道超車的領域，每一項關鍵技術從研發(fā)立項到被市場認可接受，最后成功產(chǎn)業(yè)化，都需要一步一個腳印的去完成。北二機床近年來先后得到了國家“863計劃”、國家科技重大專項、北京市科委“精機工程”、京城機電戰(zhàn)略新產(chǎn)品等項目的支持。這些為公司的技術創(chuàng)新和突破提供了有力的支撐和保障。

公司承擔的“曲軸、柔性、精密、高效磨削加工關鍵技術和成套裝備”項目榮獲2014年度國家機械工業(yè)科學技術獎特等獎。此項目成功研發(fā)出非圓磨削原理的雙砂輪架隨動式磨削技術、六軸同步插補聯(lián)動磨削技術、具有敏捷柔性特征的曲軸磨削生產(chǎn)線總體布局技術、智能化無編程專家系統(tǒng)、連桿頸相位數(shù)字化自動測量識別技術、曲軸隨動同步切磨+縱磨技術、曲軸品種的智能識別和敏捷換型技術、超精密拋光、機床幾何誤差及磨削圓度與尺寸誤差補償、微進給傳動與高響應驅動等關鍵技術。更可喜的是這一系列高端技術在工作中實現(xiàn)了技術的派生和延伸，把公司其他產(chǎn)品的技術研發(fā)都帶動起來了。如：項目創(chuàng)新的技術體系可以推廣到汽車凸輪軸、機器人偏心軸等領域的非圓精密高效磨削加工。在此基礎上，公司還成功開發(fā)了數(shù)控凸輪軸磨床、帶有非圓磨削功能的數(shù)控柔性復合磨床和面向工業(yè)機器人RV減速器的數(shù)控偏心軸磨床，這次參展的高精度數(shù)控精密偶件外圓磨床也是其中之一，這些成果已經(jīng)成功應用于汽車、內(nèi)燃機車、空調(diào)冰箱壓縮機、工業(yè)機器人等不同的行業(yè)。

B2-K2012 高精度數(shù)控精密偶件外圓磨床是“高檔數(shù)控機床與基礎制造裝備”科技重大專項成果產(chǎn)品，如圖3所示。主要用于汽車油嘴油泵行業(yè)精密偶件加工，實現(xiàn)一次裝卡進行針閥密封外圓配磨、密封錐面的磨削加工。機床配置精密數(shù)控轉臺，實現(xiàn)不同砂輪的交換磨削，磨削精度達到國際同行先進水平。機床配置三軸數(shù)控系統(tǒng)，全部數(shù)控軸都實現(xiàn)絕對測量閉環(huán)控制。砂輪主軸采用北二自主開發(fā)的高精度動靜壓砂輪主軸系統(tǒng)，配置砂輪在線自動平衡系統(tǒng)。機床配置在線測量系統(tǒng)，可實現(xiàn)工件軸向和徑向的在線自動測量，同時可實現(xiàn)工件——針閥外徑對針閥體中孔的間隙配磨，配磨精度高，機床安全可靠。機床配置機內(nèi)自動上下料系統(tǒng)，實現(xiàn)了小型工件的自動快速換裝，砂輪的自動加工與砂輪修整自動循環(huán)切換。結合工件加工精度的自動測量，實現(xiàn)了在自動循環(huán)加工條件下無人值守的自動化加工。

圖 3 北二的B2-K2012 高精度數(shù)控精密偶件外圓磨床

上海機床廠有限公司本次共展出三臺磨床，分別是H405-BE數(shù)控復合磨床、H367數(shù)控隨動高精度偏心軸磨床及H405-AJ數(shù)控曲軸磨床，如圖4所示。數(shù)控曲軸磨床是一臺數(shù)控切點跟蹤曲軸磨床，此機床采用臥式布局，砂輪架移動數(shù)控切點跟蹤磨削方式，一次裝夾可實現(xiàn)曲軸主軸頸和連桿頸的外圓磨削。床身采用一體式鑄造結構；工作臺位于操作位之前，固定于床身前部；頭架（C軸）布置在工作臺左側，采用滾動軸承和內(nèi)裝式力矩電機結構；尾架布置在工作臺右側，采用固定式頂尖，由液壓油缸驅動；尾架后側為固定位置金剛滾輪修整器；工件支撐采用液壓中心架。砂輪架X軸導軌采用閉式靜壓導軌，采用Hyprostatik公司的PM流量控制器，直線電機驅動。砂輪架主軸系統(tǒng)采用滾動軸承，內(nèi)裝式電機驅動。機床最大回轉直徑200 mm，最大磨削長度750 mm，最大砂輪線速度150 m/s，最大工件重量30 kg，中心架上最大可磨削直徑60 mm。加工精度：圓度0.005 mm，直線度0.004 mm，表面粗糙度Ra 0.8 μm。

圖 4 上海機床廠的H405-AJ數(shù)控曲軸磨床

H367數(shù)控隨動高精度偏心軸磨床主要用于偏心軸類零件大批量加工。機床采用FANUC數(shù)控系統(tǒng)，控制砂輪架的橫向進給、工作臺的縱向移動以及頭架的回轉，能在一次安裝工件的情況下，完成多檔偏心軸外圓表面的自動循環(huán)磨削。機床床身為整體式結構；頭架由伺服電機驅動，帶有C軸功能；尾架主軸由密集滾珠軸承支承、尾架套筒采用彈簧頂緊、液壓后退；工作臺采用雙層結構，由伺服電機直接驅動高精度滾珠絲杠實現(xiàn)在縱向的移動；砂輪架采用直線電機驅動，配置高精度線性光柵尺保證進給精度；砂輪主軸系統(tǒng)采用高精度動靜壓軸承保證磨削時主軸的回轉精度、剛度和工作穩(wěn)定性。機床可完成工件的自動對刀，并且可根據(jù)用戶需要配備高精度偏心軸磨削量儀。機床最大工件回轉直徑200 mm，最大工件安裝長度500 mm，工件最大偏心距5mm，CBN砂輪線速度80 m/s，最大工件重量30 kg。加工精度：圓度：≤0.002 mm（偏心圓檔）、≤0.0015（非偏心圓檔），縱截面直徑一致性（偏心圓檔）：≤0.0025 mm，偏心距誤差：±0.0025 mm，表面粗糙度Ra0.32 μm。

三、高效與自動化、專業(yè)化的融合

高效與自動化緊密相連，高效的機型設計與自動化機器人以及現(xiàn)代信息與自控技術的完美結合，成就了現(xiàn)代高性能裝備的高速發(fā)展。而面對個性化和多變的市場需求，專業(yè)化定制產(chǎn)品與服務得到了快速發(fā)展。各企業(yè)在設計上優(yōu)化結構，采用模塊化設計的方式以達到快速響應客戶需求的目的。

此次展會臺灣大光長榮機械股份有限公司、上一工業(yè)股份有限公司、鉅陞精機股份有限公司、榮光機械股份有限公司、程泰機械（吳江）有限公司、福裕事業(yè)有限公司等悉數(shù)參展，并紛紛亮出自己特長的產(chǎn)品。臺灣機床的總體特點是規(guī)模偏中小型、結構緊湊、采用模塊化設計，提供很多模塊供選擇，以適應不同的用戶需求，且性價比相對較高。

鉅陞精機股份有限公司此次展出了數(shù)控復合式內(nèi)外圓磨床，如圖5所示。此機床設計有雙砂輪軸，可以同時進行內(nèi)/外圓、內(nèi)/外端面、正/反斜度等一次性磨削加工，提高同心精度及生產(chǎn)效率。機床床身使用振動特性及熱傳導表現(xiàn)都非常優(yōu)異的人造花崗巖材料，提高磨削精度的穩(wěn)定性。除了定尺寸磨削之外，專利設計的自動測量裝置，可進行內(nèi)圓、外圓、外端面及內(nèi)端面等快速微量的磨削加工，大幅度節(jié)省了加工時間，提高了工作效率。針對不同工件的加工需求，提供不同轉速的皮帶傳動結構主軸，每個主軸都經(jīng)過嚴格的動平衡校正及組裝檢測，以確保出廠后的高性能。主軸有防水氣專利設計，可大大延長主軸的使用壽命。內(nèi)孔圓度及外徑圓度均達到0.001mm，表面粗糙度達到Ra0.2～0.3μm。

圖5 臺灣鉅陞精機股份有限公司數(shù)控復合式內(nèi)外圓磨床

另外，德國的威爾海姆巴米勒精密機械（北京）有限公司展出的高精密數(shù)控內(nèi)外圓磨床、臺州北平機床有限公司展出的五軸數(shù)控工具磨床、武漢機床有限公司展出的五軸數(shù)控工具磨床、天津第一機床總廠展出的數(shù)控高精度立式復合磨削中心、日本岡本工機（常州）有限公司的CNC復合外圓磨床機成型磨床、豐田工機（大連）展出的CBN凸輪軸復合磨床，以及宇環(huán)數(shù)控機床股份有限公司展出三臺設備：全數(shù)控精密雙端面磨床、全自動曲面拋光機及高精度立式雙面研磨拋光機。這些展品也各有特色，從不同側面展示了公司的技術特點和實力，給展會增添了亮點。

四、結語

歷時一周的CIMT2017展會結束了，通過展會我們看到了當今最新的數(shù)字化制造和解決方案。隨著數(shù)字化時代的到來，全球機床工具行業(yè)順應時代的發(fā)展，推出了一系列新技術和新產(chǎn)品。這些技術和產(chǎn)品具備鮮明的數(shù)字化生產(chǎn)裝備的特點，磨床著名企業(yè)利用長期從事數(shù)控磨床技術研發(fā)的積淀和特有的技術優(yōu)勢，推出數(shù)字化工廠智能解決方案。機床的智能技術在此次展會上得到了充分的展現(xiàn)。

我們看到了高效與自動化產(chǎn)品具有極佳的性價比，眾多各具特色的專業(yè)化展品，具有明確的市場定位和精深的專業(yè)特長，可應用服務于多行業(yè)、多領域的細分市場。很多展品還配有專業(yè)的應用軟件，進一步提升了產(chǎn)品的技術底蘊并助推機床效能的充分發(fā)揮。我們看到了具有高精度、高柔性、高效率特點的隨動磨削技術得到了廣泛的應用。看到了我們產(chǎn)品的功能配置、外觀設計和制造水平方面進步顯著。

面向未來，在機遇與挑戰(zhàn)并行中，磨床行業(yè)要不懈努力，不急功近利，一步一個腳印，踏踏實實的把創(chuàng)新當作使命，更好地滿足市場需求，為打造制造強國、邁向創(chuàng)新強國做出我們的貢獻。 □