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文獻綜述
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數(shù)控立式復(fù)合磨床的興起與發(fā)展趨勢
在2008年4月第五屆中國數(shù)控機床展覽會上和10月舉行的第九屆中國國際機床工具展覽會上，展出了不少數(shù)控立式復(fù)合磨床。數(shù)控復(fù)合磨床成為這兩個展會的亮點，不僅展品較多，而且水平普遍較高，顯示了國內(nèi)各專業(yè)廠對該類機床的重視。該類機床順應(yīng)了當(dāng)今世界機床工業(yè)“高速、復(fù)合、智能、環(huán)?！钡陌l(fā)展潮流，適合了多品種小批量、變品種變批量的生產(chǎn)方式。機床可廣泛地應(yīng)用于對圓柱、圓錐、球軸承內(nèi)、外套圈、滾道及端面各表面的多批量、多品種、多規(guī)格的精加工磨削;也適用于齒輪類、套筒類等零件的高精度磨削加工。
1. 數(shù)控立式復(fù)合磨床的興起
數(shù)控立式復(fù)合磨床是近年來興起并發(fā)展迅速的一種機床品種，主要針對中大型圓柱、圓錐類工件不能一次裝夾在臥式外圓磨床上完成磨削的難題而專門開發(fā)的。數(shù)控復(fù)合磨床是目前在國際上流行的高新技術(shù)機床產(chǎn)品，具有較高的技術(shù)含量。在市場調(diào)研中發(fā)現(xiàn)，許多用戶反映目前在端面和外圓磨削360mm以上工件時，沒有適合的加工設(shè)備。近年來，要貫徹新的國際標(biāo)準(zhǔn)，對齒輪的精度提出更高的技術(shù)要求，急需采用磨削的工藝手段來貫標(biāo)。
數(shù)控立軸復(fù)合磨床針對了用戶的需求，順應(yīng)了當(dāng)今世界機床工業(yè)“高速、復(fù)合、智能、環(huán)保”的發(fā)展潮流，適合了多品種小批量、變品種變批量的生立方式。數(shù)控復(fù)合磨床可以通過一次裝夾就完成零件的內(nèi)圓、外圓、端面、錐面等的復(fù)合磨削加工，具有高效率、高精度、操作方便等特點，機床的組合性強，可以安裝ATC砂輪庫、APC交換工作臺、AMS自動測量系統(tǒng)及機械手等功能部件，易實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。同時還由于立式布置夾緊力小，夾具比較簡單，占地面積小，節(jié)約設(shè)備的購置費用。該機床適合于磨削加工盤類、智囊軸類、套筒類等長徑比比較小的零件，特別適用于汽車配件、齒輪加工、軸承以及其它行業(yè)多品種、小批量的零件加工。
2. 復(fù)合磨床的特點與主要結(jié)構(gòu)
1）復(fù)合磨床的特點
立式磨床具有磨削精度高、加工效率高、占地面積小、自動化程度高等優(yōu)點。特別在大工件的裝夾方面具有臥式磨床沒有的優(yōu)點。用立式磨床可利用重力固定工件，主軸不會變形。此外，與臥式磨床相比，用于固定工件的夾力較小，工件本身幾乎不會發(fā)生變形。通過利用工件本身的質(zhì)量，可與固定側(cè)端面緊密相貼，而使工件的落座位置保持穩(wěn)定。
2）復(fù)合磨床的主要結(jié)構(gòu)：
以圓工作臺為中心，周圍分布不同的磨頭。主要結(jié)構(gòu)有轉(zhuǎn)塔式立柱，可360度旋轉(zhuǎn)，磨頭安裝在轉(zhuǎn)塔不同的面上。這種結(jié)構(gòu)比較緊湊，制造難度較大。另有采用整體鑄造的和橫梁連成一體的立柱，具有較好的剛性，有利于提高加工精度，適用于中型機床使用。還有采用立軸圓臺雙立柱龍門結(jié)構(gòu)，橫梁上裝有拖板及磨床，一般適用于大型機床使用。
3. 國內(nèi)外數(shù)控復(fù)合磨床的生產(chǎn)概況
復(fù)合磨床的加工對象是大型的圓工件，這類工件的加工長期以來是采用立式磨床。立式磨床是以立式車床為基礎(chǔ)設(shè)計制造的，其布局形式和總體結(jié)構(gòu)都與立式車床相似。機床一般具有較高的剛性和抗振性，加工精度高于立式車床。生產(chǎn)廠家也多為重型機床制造廠家。主要的生產(chǎn)廠家均為國際上著名的重型機床生產(chǎn)廠，如法國MEL重型機床集團下屬的貝蒂公司、德國的DOERRIES（多列士）公司、日本的O-M公司、美國的莫奇（MOTCH）公司等等。
近年來，隨著用戶需求的增加，工件的規(guī)格擴展到中小尺寸，立式磨床的生產(chǎn)也隨之?dāng)U展到一些著名的磨專業(yè)廠，產(chǎn)品的技術(shù)含量也得到較大的提升，在機床的結(jié)構(gòu)、總體布局、控制技術(shù)以及先進的配置方面都有很大的發(fā)展，逐步形成了較完整的數(shù)控復(fù)合磨床系列產(chǎn)品。同時，復(fù)合磨床配置了自動砂輪交換系統(tǒng)、自動測量等，逐步演變?yōu)槟ハ骷庸ぶ行?，有些廠家還與其它的金屬加工手段如銑削、鉸削等相結(jié)合，形成效率更高、加工范圍更廣、加工集成度更高的加工中心。
目前，國外主要的生產(chǎn)廠家有日本太陽工機、意大利法力圖、國際斯來福臨集團下屬的MAEGERIE公司、德國ELB公司、西班牙的達諾巴特公司、臺灣的大光長榮等生產(chǎn)廠家。這些廠長大多生產(chǎn)中大型的復(fù)合磨床，其中日本的太陽工機從1991年起生產(chǎn)和銷售數(shù)控復(fù)合磨床，形成了能磨削大中小型工件的NVG系列，其中小型立軸轉(zhuǎn)塔式復(fù)合磨床IGV-INT、IGV-3NT型，能磨削的外圓直徑為10mm。小型轉(zhuǎn)塔式立柱機床在世界上獨具一格。Maegerle公司生產(chǎn)的能進行其它金屬切削的復(fù)合磨床，該公司批量生產(chǎn)以MGC和MFp系列機床為基型的多用途機床，不但可以承擔(dān)成形磨削、平面磨削和外圓磨削以及內(nèi)圓磨削，還可以承擔(dān)車削、銑削、螺紋磨削、精密鉆削和鉸削以及內(nèi)孔的精密鏜削。
與國外相比，國內(nèi)的數(shù)控立式復(fù)合磨床起步較晚，但目前生產(chǎn)這類機床的已有無錫機床有限公司、無錫明鑫、杭機集團、四川富臨集團成都機床有限責(zé)任公司、天津第二機床廠、北京廣宇大成數(shù)控機床有限公司等，已形成一定的生產(chǎn)批量，產(chǎn)品技術(shù)水平逐步提高，無錫明鑫機床公司還有部分機床出口。其中，無錫市明鑫機床有限公司是國內(nèi)最早生產(chǎn)立式復(fù)合磨床的企業(yè)，已形成較完整的產(chǎn)品系列。
近年來杭州機床集團通過國際合作而積極開發(fā)高精度數(shù)控立軸復(fù)合磨床系列，其中MGKF600高精度立軸復(fù)合磨床已研制成功，工作臺直徑為600mm，計劃根據(jù)市場的需求，機床最大規(guī)格將達到5000mm，目前正在研制的有5種規(guī)格。MGKF600高精度數(shù)控立軸復(fù)合磨床已試制成功并交付用戶使用，使該公司成為全球綜合磨床供應(yīng)服務(wù)商的戰(zhàn)略目標(biāo)大大邁進了一步。
四川富臨集團成都機床有限責(zé)任公司的前身是有50多年歷史的成都機床廠，主導(dǎo)產(chǎn)品是各類內(nèi)圓磨床。近年來，根據(jù)生產(chǎn)需求和自身產(chǎn)品發(fā)展的需要，發(fā)展并形成了數(shù)控立式磨床系列，已有MKD2850、MKD2880、MKD28125、MKD28160等，最大工作臺直徑達1600mm。
天津第二機床廠二年前研制成功的2MKM95250數(shù)控立式萬能磨床，彩了氣壓卸荷導(dǎo)軌和正反防護2項發(fā)明專利，具有較高的水平。該公司目前最大的規(guī)格是3150mm，目前正在研制加工直徑為4000mm的重型數(shù)控精密立式萬能磨床。此外，北京廣宇大成數(shù)控機床有限公司在2008中國數(shù)控機床展上展出了MKG28100數(shù)控高精度立式萬能磨床，尚未形成批量和產(chǎn)業(yè)化。中國齊重數(shù)控的BVG數(shù)控立式磨床制造水平較高，機床最大加工直徑達2500mm，加工精度達到0.003mm，機床主要用于風(fēng)電行業(yè)。遼寧朝陽博文機床有限公司也生產(chǎn)VGk110立式數(shù)控萬能磨床，還有一臺可以磨削曲線的立式磨床。
4. 立式復(fù)合磨床的發(fā)展趨勢以及應(yīng)注意的幾個問題
與國外同類技術(shù)相比，國內(nèi)的復(fù)合磨床起步較晚，在加工精度、自動化程度、加工的集約性方面尚有一定差距，而且符合機床的發(fā)展趨勢是把不同機床加工結(jié)合在同一臺機床上，如在磨床上結(jié)合銑削、車削，形成效率更高、操作更方便的復(fù)合機床新品種，在這一方面，我們還有很長的路程要走。
（1)根據(jù)用戶的要求，立式復(fù)合磨床的規(guī)格向大小兩頭發(fā)展，逐步發(fā)展工作臺直徑達2.5米、3米、4米甚至5米的機床。小規(guī)格機床的發(fā)展受到市場因素的制約，用戶對小規(guī)格的復(fù)合磨床的需求并不緊迫，用立式復(fù)合磨床替代臥式端面的內(nèi)圓磨床有一定的難度。從國外立式復(fù)合磨床來看，除了日本太陽工機有小規(guī)格機床外，其它的廠家基本上都是大規(guī)格的機床。但是，從發(fā)展的觀點看，小型立式復(fù)合磨會有潛在的市場需求，一旦現(xiàn)有加工設(shè)備不能達到標(biāo)準(zhǔn)的要求，就會急需用新設(shè)備來替代老設(shè)備。如果能實現(xiàn)替代，市場潛力就不可估量。如果新設(shè)備能大幅度提高磨削效率，即使價格比較高，也會有很大競爭力。
（2）復(fù)合的手段將呈現(xiàn)多樣化，機床采用模塊化設(shè)計原理，可把不同種類的磨頭以及采用其它金屬加工手段的裝置結(jié)合在一起，形成各種復(fù)合機床。
（3）采用先進的部件，向磨削中心和加工中心的方向發(fā)展。機床將采用砂輪交換裝置、刀具交換裝置、機械手、自動測量裝置，形成集成程度更高的復(fù)合機床。
?。?）立式復(fù)合磨床將在風(fēng)能電行業(yè)發(fā)揮重要的作用，我國風(fēng)能資源豐富，近海和海上可開發(fā)利用的風(fēng)能儲量約7.5億kw。2010年，風(fēng)機電裝機容量達到500萬千瓦，風(fēng)機需使用大型的軸承、如洛陽軸承最大轉(zhuǎn)盤軸承5.5m左右，風(fēng)力發(fā)電的主軸、風(fēng)機輪轂等的需求量很大，這些大型零件的磨削加工必須采用復(fù)合磨床。
5、 在發(fā)展數(shù)控立式復(fù)合磨床時應(yīng)當(dāng)引起注意的幾個問題：
（1）應(yīng)避免生產(chǎn)廠一哄而上，造成劇烈的市場競爭和資源浪費。目前，該種機床的制造廠增加很大，大家都想吃頭口水，但由于市場的容量還不能預(yù)計，具有較大的風(fēng)險。生產(chǎn)量應(yīng)與需求量相適應(yīng)，否則會造成經(jīng)濟效益低下的結(jié)果。
（2）機床的配置應(yīng)當(dāng)與用戶的實際生產(chǎn)需求相適應(yīng)，并不是機床的配置越好銷路就越好。在我們社會主義初級階段的國情下，有些高技術(shù)含量的機床品種如高檔的復(fù)合磨床、磨加工中心尚缺乏銷售動力。先進技術(shù)的前瞻性與現(xiàn)實往往存在一定的距離，因價格等原因造成“叫好不叫座”的局面。
?。?）應(yīng)加強行業(yè)工作，以標(biāo)準(zhǔn)為紐帶，適時組織制定相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn)，以規(guī)范復(fù)合磨床的制造。
?。?）在條件成熟時，由機床協(xié)會牽頭召開制造廠經(jīng)驗交流會，推進數(shù)控復(fù)合磨生產(chǎn)。
?。?）目前，復(fù)合磨床的型號名稱較多，有的叫立式萬能磨床、有的叫立式磨床，給用戶選帶來一定的困難。
參考文獻
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