国外数控工具磨床发展状况

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1、2008年第3期(总第175期)国外数控工具磨床发展状况陶杰1徐增豪1胡剑峰2符国建2上海理工大学1(200093)上海工具厂有限公司2(200093)摘要分析了国外数控工具磨床的发展现状和技术水平，提出在引进国外数控工具磨床先进技术，借鉴国外数控工具磨床的研发经验的同时，应依靠产学研合作攻关数控技术的尖端产品。浅析了我国今后数控技术的发展方向和研究重点。关键词数控工具磨床发展状况工具磨床的数控系统随着现代制造技术的发展，对高精度特型刀具的品种和数量的需求越来越大，刀具的刃形也越来越复杂。由于这类刀具刃形复杂，采用

2、普通工具磨床和传统工艺方法来制造很难实现【lJ。为了适应这些复杂的生产要求，工具磨床从机械结构的传动配合控制到当今的CNC技术的应用，从烦琐的刃形手工修磨到当今的五轴联动数控磨削。工具磨床自1889年美国辛辛那提公司开始制造以来，发展一直比较缓慢【2J。直至上世纪70一-．80年代，为了适应刀具、模具及切削加工的要求，以及全球制造业的发展，刀具刃磨才受到极大重视，工具磨床进入一个快速发展阶段。进入21世纪后，刀具的要求不仅在需求量上急剧上升，而且刃形复杂、精密度高的刃具要求也日益增多。高精度合金刀具的出现和广泛应用

3、，将数控工具磨床推到刀具制造的最前沿，也改变了传统的磨削工艺过程。1国内外工具磨床的发展现状1．1机床的模块化设计从最早的德国在1930年首先提出的“模块化构造”的设计方法到本世纪50年代欧美一些国家正式提出所谓“模块化设计”的概念，机床的模块化设计愈来愈受到重视【3】。并己形成较成熟的模块化系统，取得了很好的经济效益，因而采用模块化设计在世界各地得到了迅速发展。采用模块化设计产品有下列优点：(1)产品更新换代快；(2)可以缩短设计和制造周期；(3)可以降低成本；(4)维修方便；(5)产品性能可靠。机床的模块化设计

4、是一种根据广大用户提出的各种要求，在功能分析的基础上，划分并设计出一系列具有不同用途(或性能)、结构，而功能相同的、可互换的功能模块(包括组件、部件、装置或系统等)和一些专用独立部件，然后通过模块的选择和组合来组装成不同性能和规格的普通的或数控的单台机床、专用机床、柔性加工单元(或系统等)以满足市场不同需求的一种设计方法，这种方法可以提高机床设计的柔性和可变性。1．2新型砂轮材料的应用带来磨削技术的变革刀具磨削加工是高速、高精度的成形磨削，这也是生产中的关键问题。成形磨削有两个难题：一是砂轮质量，主要是砂轮必须同时

5、具有良好的自砺性和形廓保持性，而这两者往往是有矛盾的；二是砂轮修整技术，即高效、经济的获得所要求的砂轮形廓和锐度，国外现已采用高精度金刚石滚轮来修整砂轮，并开发了连续修整成形磨削新工艺，效果较好。磨削加工最基本的特点之一，是磨料粒度很小，由于磨料的内聚性，使用普通的方法，难以制造出均匀一致的细粒度砂轮。应用电泳沉积10--一20nm超细粒度磨料形成磨料粒，是值得注意的新技术。近年来低压化学气相沉积(CVD)金刚石膜，发展速度迅速。为了生产出质量更高的砂轮，各国都在积极改进传统的粘结剂，以便生产出适合不同要求的《精密

6、制造与自动化》CBN砂轮[41。1．3CNC工具磨床数控系统的发展计算机技术是现代工具磨床发展的重要基础。计算机技术开始应用于工具磨床大约在上世纪70年代中后期。在各类磨床中处于领先地位，这是由于刀具磨削运动轨迹的复杂性，决定了CNC技术对工具磨床比车、铣床具有更多的优越性。通过这几届的CIMT刀具、刃具磨床展，可以看到当前工具磨床的数控系统的发展趋势是追求特殊专用化，最早见到的系统是德国西门子8系列数控系统和日本FANUC数控系统，这一类控制系统通用性强【2】。而现在国外大的工具磨床厂家都自行开发了各种专用数控磨

7、削系统，如ANCA公司的ANCA系统，WALTER公司的WALTERHMC500和HMCl500／200系统，阿格顿公司的AG棚ON系统，温特尔公司的WENDT系统，斯特劳扎克公司的IBHmicroMODUS系统12一’6J。这一趋势表明，专用系统可随机床要求的复杂程度和计划完成的负荷灵活变换，由模块化的组件来增减加工功能，以实现它的万能性和经济性，工具磨床专用系统的CNC编程技术结合了各种数学方程表达式，因而可实现广泛范围的插补，有直线插补、圆弧插补、渐开线插补、指数函数插补、螺旋线插补、样条函数插补等插补功能，

8、因而能解决复杂形状刀具的高精度N-r[2

9、。1．4机床功能部件的发展机床新结构、新磨削方法的研究对工具磨床的发展起到了关键的作用，同时机床功能部件的研发对机床发展也起到重要推动作用。由于电主轴结构紧凑能实现变频调速，因此得到了广泛应用。动平衡量是磨床上电主轴需严格控制的技术指标，现在主要有离线调整和在线调整H{j。在数控工具磨床上使用的刀柄要求安装后径向跳动