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鄭州華晶金剛石股份有限公司

CIMT2019部分數控工具磨床展品評述

關鍵詞 磨床 , 刀具 , 砂輪|2019-09-16 09:07:24|來源 中國機床工具工業協會
摘要 2019年4月14日,以“融合共贏智造未來”為主題的CIMT2019國際機床展覽會如約在北京中國國際展覽中心(新館)隆重開幕。現代智能制造是基于工業互聯網的應用,將科學與工業進行融...

2019年4月14日,以“融合共贏 智造未來”為主題的CIMT2019國際機床展覽會如約在北京中國國際展覽中心(新館)隆重開幕。現代智能制造是基于工業互聯網的應用,將科學與工業進行融合,統籌合理利用各種資源,不斷將機床精度、加工效率、機床穩定性、智能化無人生產等各項指標推向一個新的高峰。本屆展會主題符合當下世界經濟發展的時代大背景,體現了中國乃至世界制造業現階段發展特征及未來發展趨勢。

本文就此次參展的部分數控工具磨進行簡要評述。

一、境外典型數控工具磨床

本屆展會上,筆者重點關注的境外知名數控工具磨床制造商有:德國WALTER、SCHUTTE、VOLLMER、SAACKE,澳大利亞ANCA、瑞士STRAUAK等,他們代表著世界上最先進的數控工具磨床制造技術。

1. 德國WALTER

WALTER作為以市場為導向的全球一流技術服務企業,在刀具加工方面全球領先,是家刀具加工領域設備和解決方案的國際供應商,所有機床在整個使用周期內的可用性達到較高水準,從而穩固其在市場的領導地位。這次德國WALTER展出的磨床是HELITRONIC MICRO,該機型主要用于生產制造小型刀具。

WALTER憑借HELITRONIC MICRO,使其用于小直徑刀具生產和修磨的產品品種得以擴充。HELITRONIC MICRO可用于直徑范圍在0.01-12.7mm刀具的生產,也可用于直徑范圍在3-12.7 mm刀具的修磨,用于新興行業磨削微型和小型直徑的旋轉對稱工具的生產和修磨,如:醫療器械、精密機械、汽車、航空電子等,且磨削質量達到精密的水準。

HELITRONIC MICRO是一款全自動7軸CNC機床,特別適用于在一次裝卡情況下完成高要求微型刀具幾何形狀的全部加工。全部七根軸都配備了線性驅動裝置或力矩驅動裝置,通過一體化高分辨率測量系統對軸進行控制。它不僅確保運動精準,同時還提供強勁的動力。工件軸A旋轉快速,最高轉速達1000 r/min,這使HELITRONIC MICRO具有高精度內外圓磨削能力,尤其針對階梯刀具。WALTER采用龍門式結構、礦物鑄件床身的HELITRONICMICRO是專門設計,CNC機床在減震能力、溫度敏感性、驅動動力以及磨削精度方面達到了目前領先水準。在一次裝夾的情況下全自動完成全部加工操作,可加工材料包括高速鋼、硬質合金、金屬陶瓷、陶瓷,直線軸X、Y、Z為線性電機驅動,旋轉軸A、C裝備了力矩電機;直驅主軸具有三個主軸端,每個主軸端最多裝備四片砂輪;配備FANUC控制系統,采用全球標準控制技術,一體化的FANUC機器人裝載機。

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驅動系統:X軸和Y軸由直線電機直接驅動,Z軸由滾柱絲杠直接驅動;主軸功率3×6.5kW;砂輪組 2×φ150 mm(最大直徑);上壓式支撐-選項;彈出式托架-選項;手動尾架 -選項;運動軸 X軸:400 mm,Y軸:320 mm,Z軸:320 mm,C軸:±140°,A軸:360°;刀具最大長度300 mm;最大刀具直徑φ200 mm;主軸類型:三個電主軸周向均布。

2.澳大利亞ANCA

ANCA-LINER系列,融合了當今眾多最新的技術成就以及整體重新設計,技術特點鮮明。該系列適合所有輕型工具制造、修磨以及大批量生產。該系列屬于緊湊型機床,但內部具備足夠富余磨削空間。設計繼承了40多年的經驗,開發了用戶友好、能用性強的磨削軟件。

展品中ANCA的MX5產品定位是批量生產用戶,MX5 Linear靈活實現混合批量產品制造。MX5Linear具有MX平臺的突出優點,例如,床身ANCAcrete(人造花崗巖),龍門結構,支撐砂輪架。龍門架橫跨刀具中心線,它的高剛性為保持刀具精度穩定提供了保障。新型的MX5 Linear機床,具有剛性好,穩定性強,精度的特點,與MX7 Linear相同,適合眾多用戶的高性價比機床。MX5 Linear機床的X、Y軸使用ANCA LinX直線電機;C、A軸采用力矩電機;磨削主軸功率26 kW(峰值);光柵尺,標準配置;結構緊湊,剛性好,功率高,通用性強;可以選裝RoboMate或者Fastload-MX自動上料機;2-工位砂輪組,每組最多裝4片砂輪;可選集成式修整器MX5 Linear機床適合整體磨削最大直徑16mm的刀具。

驅動系統:X軸和Y軸由直線電機直接驅動,Z軸由滾柱絲杠直接驅動;主軸功率26 kW(35hp);砂輪組:2×φ203mm最大直徑;上壓式支撐-選項,彈出式托架-選項,手動尾架 -選項;運動軸:X軸540mm,Y軸510mm,Z軸215mm,C軸264°,A軸360°,Q軸360°;刀具最大長度300 mm;最大刀具直徑φ200 mm;主軸類型:單端永磁電機磨頭。

3 .德國SCHUTTE

隨著產品外形復雜程度和尺寸精度要求的不斷提高,德國SCHUTTE335linear系列磨床以應磨削加工領域未來市場的挑戰,其核心之一是強勁的高精驅動技術,與軟件及控制系統完美的配合。所有旋轉軸均采用數字式直接驅動,并配置高精直接測量反饋系統。展位上所展示的SCHUTTE335linear系列高精度5軸數控磨床具有高柔性,可以滿足生產和修磨各種刀具的所有要求,可以粗磨和精磨醫用零件,比如人造膝關節。

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335linear的重要特點是極高的剛性和結構的緊湊。主軸內傾30°的結構設計,使機床具有更強的剛性結構,使其具有更大的加工空間和更小的占地面積,使操作人員更易操作和觀察產品的加工,通過自主研發的軟件SIGSpro確保機床操作和編程方便簡潔。在高精度產品的磨削加工中,機床的熱穩定性是至關重要的因素之一。機床的床身與內置油箱融為一體,內置油箱可容納400多升的恒溫冷卻液。機床的各個熱源,如強勁的主軸磨頭,工件軸及砂輪擺動軸均有專門的油冷系統進行冷卻,從而保證整個機床保持溫度梯度小而穩定的溫度場。優化的外罩設計,操作方便,設置簡單;剛性布局與強勁的扭矩,傾斜的旋轉軸極小的回轉誤差,磨削軸磨削點優化設計;雙數控滑臺用于支撐頂尖;不同配置的精巧自動換砂輪庫;方便友好的操作界面軟件SIGSpro;SCHUTTE335linear機床適合整體磨削最大直徑16 mm的刀具。

驅動系統:X軸、Y軸和Z軸直接驅動,A、C軸力矩電機直接驅動;主軸功率8 kW;標配砂輪組5×Φ150 mm最大直徑;上壓式支撐-選項,彈出式托架-選項,手動尾架 -選項;運動軸:X軸480mm,Y軸300mm,Z軸330mm,C軸225°,A軸360°;刀具最大長度300 mm;最大刀具直徑φ200 mm;主軸類型單端永磁電機磨頭。

4. 德國VOLLMER

德國VOLLMER憑借100多年的企業發展歷史和經驗,在刀具生產和磨床維修方面成為世界領先的專家,并確立其全球增長戰略,即圍繞咨詢、維護、融資和培訓提供卓越的刃磨技術解決方案和服務。德國VOLLMER展出的機型是VGrind360工具磨床,實現完整加工直徑Φ100 mm以下硬質合金刀具。

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VGrind360作為世界上第一款在C軸上兩個垂直布置磨削主軸的工具刃磨機床,樹立了全新的業界標桿,精度和效率大幅提升。全新的結構設計:堅固緊湊的結構非常利于用戶操作和觀察;多重加工:在C軸的轉動電上垂直布置兩個明顯主軸,搭配砂輪套件。由于縮短了線性軸行程,減少了加工時間;現代化的操作臺設計方案:高度可調,帶19英寸觸摸屏,操作空間布局合理,一覽無余。NUMROTOplus備受好評、操作直觀的軟件搭配3D工件和機床模擬技術,同時帶有防碰撞監控。自動化砂輪庫:憑借八個用于裝載砂輪組的HSK-50庫位,讓生產過程具有更大的靈活性。兩個磨削主軸均可靈活裝載。刀具裝卸自動化:采用孚爾默雙托盤工件庫HP160、鏈式工件庫HC4或自由臂機械手,確保更多容量和更高靈活度。創新的床身設計采用聚合物混凝土,具有卓越的堅固性和出色的減震效果。電機和主軸的高效冷卻方案,進一步改善熱穩定性并長期保持效率和速度。垂直主軸結構解決了以往的固定和浮動軸承的定位問題。這兩個磨削主軸可裝載不同的砂輪組。砂輪自動化配置可確保砂輪組的高效更換。

驅動系統:X、Y和Z軸直接驅動,A、C軸力矩電機直接驅動;主軸功率21kW ;選配砂輪組 8×φ150 mm最大直徑;上壓式支撐-選項,彈出式托架-選項,手動尾架-選項;運動軸:X軸350 mm,Y軸450 mm,Z軸500 mm,C軸+15~-200°,A軸360°;刀具最大長度360 mm;最大刀具直徑φ100 mm;主軸類型為上下布置雙電主軸。

二、境內典型數控工具磨床

本屆展會上,筆者重點關注的境內知名的數控工具磨床制造商有:優科智能裝備有限公司JOERC、臺州北平機床、成都格奇、蕪湖沃爾特等。

1. 優科智能裝備有限公司JOERC

優科智能裝備有限公司JOERC,是與一家國內專業磨床制造商合作的新企業。該公司展出的是S-tech+4五軸聯運數控工具磨床。

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S-tech+4是五軸聯運數控工具磨床,采用德國設計理念,模塊化設計,代表了當今工具磨床最高水準的技術,是大批量制造和修磨φ0.8-16mm,鉆頭和倒角刀具、旋轉銼、醫療刀具,圓角半徑的直柄銑刀,球頭銑刀,鉆頭和階梯鉆的理想機型。機床床身和各軸固定座是具有良好抗振特性和熱穩定性能的天然大理石;整體布局采用垂直T形結構,各軸分布合理緊湊,整體剛性強,精度高,最大限度地利用機床空間,使機床具有最小的占地面積;磨床配置3個伺服直線軸和2個旋轉軸,全閉環控制;先進的直線電機、直驅DD馬達實現更精確分度及定位。垂直軸配備液壓重量平衡系統,確保升降軸運行的精確性;穩定可靠的四工位轉塔,更快的砂輪更換速度,平均砂輪更換時間小于3s,多組砂輪一次性完成工件的粗精磨削加工;采用國際知名的刀具磨削軟件NUMROYO及其控制系統,具有3D模擬、碰撞檢查、在線檢測和友好的圖形操作介面,一次裝夾就可完成全部工序,保證磨削加工的高效率;雙托架系統;可選配三軸桁架機械手與6軸機器人兩種不同的自動上下料處理系統,實現無人化生產。

驅動系統:X軸和Y軸由直線電機直接驅動;主軸功率:10 kW;回轉式砂輪組4×?150mm最大直徑;上壓式支撐-標配,彈出式托架-標配;工件直徑范圍:φ0.2~φ16 mm;工件柄部直徑夾持范圍3-16mm;運動軸:X軸285mm,Y軸340mm,Z軸185mm,C軸210°,A軸360°;刀具最大長度200mm;最大刀具直徑φ100 mm。

2. 科德數控股份有限公司(大連)

KToolG3515五軸工具磨削中心所采用的數控系統、智能電源和伺服驅動器、伺服電機、力矩電機、主軸電機以及電主軸全部自主研發。床身采用礦物鑄石材料,其阻尼系數是鑄鐵的6-10倍,熱膨脹系數是鑄鐵的1/20,用礦物鑄石材料整體澆鑄成形的床身結構具有很好的抑振性和抗熱變形能力。

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砂輪主軸采用專用同步主軸電機驅動,體積小,扭矩大,穩定性強。配備大連光洋科技集團自主研發的總線式數控系統GNC61和磨削工藝軟件系統G-TOOL,加工刀具種類齊全。配備氣動鎖刀缸,完成拉刀功能,自動調節鎖刀壓力。

最大刀具直徑32mm;最小刀具直徑6mm;最大工件回轉直徑Φ350;最大棒料工件長度350mm;最大圓盤工件長度280mm;最大砂輪直徑200mm;X/Y/Z軸移動量530/580/320mm;A軸回轉范圍無限制,C軸回轉范圍±180°,工件主接口形式:SK50/肖柏林,定位精度:X軸/Y軸/Z軸0.005mm,A軸/C軸:5″,重復定位精度:X軸/Y軸/Z軸0.003mm, A 軸/C軸:3″。

3. 臺州北平機床

北平機床一直致力于工具磨床的研究與制造,不斷優化結構,推陳出新,始終與國際工具磨床的發展方向保持一致,保持國內領先。基于多年經驗,經過反復驗證的BPX工具磨床系列,具有較高的性價比,在國內市場占有率較高。

本次展會北平機床展出的是BPX6多功能九軸五聯動工具磨床,是大批量自動化生產刀具的理想機型,可以加工金屬切削刀具、綜合刀具、木工刀具、刀片、醫用器械工具、多晶體CBN等多種刀具。先進的直線電機驅動+高精度直線光柵應用于直線軸,實現良好的快速響應及精確定位;直驅DD馬達+高精度圓光柵應用于回轉軸,更精確分度及定位,亦可進行500 r/min以下的旋轉,用于外圓的在線精密加工。雙端面砂輪組,一次性完成工件的粗精磨削加工;專用彈性砂輪法蘭,磨軸內孔彈性連接及端面同時定位,保證砂輪的磨削剛性及精度;雙托架系統。托架為一托一壓,用于調整裝夾精度,提高工件磨削剛性,保證高效率及理想的磨削同心度;采用先進的刀具磨削軟件,3D模擬,友好的圖形操作介面,保證工具磨削加工的高效率,成型工件輪廓精度可達≤0.01;內置工業機器人自動上下料,最大限度減少輔助時間,可靠的機械手防撞系統,保證機械手安全運行;天然大理石基礎大件,可有效提高機床抗振性、精度及熱穩定性。

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北平機床BPX6適合整體磨削最大直徑25mm的刀具。

驅動系統:X軸和Y軸,直線電機,直接驅動;Z軸,滾柱絲杠,直接驅動;主軸功率20 kW;雙端砂輪組:2×φ150mm最大直徑;上壓式支撐-標配,彈出式托架-標配,手動尾架-選項;運動軸 : X軸450mm,Y軸300mm,Z軸280mm,C軸240°,B軸360°,A軸360°;刀具最大長度300mm;最大刀具直徑200 mm;主軸類型:雙端永磁電機磨頭;自動上下料機:標配。

三、結語

從此次展會可以看出,工具磨床正在向著以下幾方面快速發展:

(1)抗振、熱穩定材料應用日漸廣泛。由于天然花崗巖或人造大理石具備的優異的抗振、熱穩定性,已被越來越多的磨床制造企業用作磨床的基礎件制造;

(2)直驅、直聯技術廣為應用,為提升機床傳動精度、剛度、工作平穩性及動態特性,直驅、直聯技術被廣泛應用于主軸驅動和進給驅動;

(3)自動化水平不斷提升,實現24小時無人值守自動生產,展示的自動化功能主要包括機器人自動上下料、工件在線自動測量、主動量儀測量、砂輪自動修整與補償、砂輪修正與磨削程序自動轉換、砂輪自動平衡、磨頭重量和磨削力自然平衡、自動工件卡壓、自動磨削循環、自動監視等。

(4)各種類型工具磨床向著多元化方向發展,并不局限于刀具類加工,向著刀片、醫用器械工具、多晶體CBN等高精度小型零件方向延伸發展。

(5)國內機床與境外知名企業還存在著一定的差距,在精度、可靠性、穩定性、集成自動化、智能軟件方面還需進一步提高和完善。

如上所述,國外先進工具磨床無論是技術成熟度、加工精度、產品檔次及外觀設計等相對于國內機床有著明顯的優勢。今后國內企業還需結合實際,不斷學習、進步、總結、突破,才能不斷拉近與國外先進水平的差距,爭世界一流,創中國智造。

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