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CIMT2019展品评述|部分数控工具磨床

 

 

2019414日,以“融合共赢 智造未来”为主题的CIMT2019国际机床展览会如约在北京中国国际展览中心(新馆)隆重开幕。现代智能制造是基于工业互联网的应用,将科学与工业进行融合,统筹合理利用各种资源,不断将机床精度、加工效率、机床稳定性、智能化无人生产等各项指标推向一个新的高峰。本届展会主题符合当下世界经济发展的时代大背景,体现了中国乃至世界制造业现阶段发展特征及未来发展趋势。

本文就此次参展的部分数控工具磨进行简要评述。

一、境外典型数控工具磨床

本届展会上,笔者重点关注的境外知名数控工具磨床制造商有:德国WALTERSCHUTTEVOLLMERSAACKE,澳大利亚ANCA、瑞士STRAUAK等,他们代表着世界上最先进的数控工具磨床制造技术。

1.  德国WALTER

WALTER作为以市场为导向的全球一流技术服务企业,在刀具加工方面全球领先,是家刀具加工领域设备和解决方案的国际供应商,所有机床在整个使用周期内的可用性达到较高水准,从而稳固其在市场的领导地位。这次德国WALTER展出的磨床是HELITRONIC MICRO,该机型主要用于生产制造小型刀具。

WALTER凭借HELITRONIC MICRO,使其用于小直径刀具生产和修磨的产品品种得以扩充。HELITRONIC MICRO可用于直径范围在0.01-12.7 mm刀具的生产,也可用于直径范围在3-12.7 mm刀具的修磨,用于新兴行业磨削微型和小型直径的旋转对称工具的生产和修磨,如:医疗器械、精密机械、汽车、航空电子等,且磨削质量达到精密的水准。

HELITRONIC MICRO是一款全自动7CNC机床,特别适用于在一次装卡情况下完成高要求微型刀具几何形状的全部加工。全部七根轴都配备了线性驱动装置或力矩驱动装置,通过一体化高分辨率测量系统对轴进行控制。它不仅确保运动精准,同时还提供强劲的动力。工件轴A旋转快速,最高转速达1000 r/min,这使HELITRONIC MICRO具有高精度内外圆磨削能力,尤其针对阶梯刀具。WALTER采用龙门式结构、矿物铸件床身的HELITRONIC MICRO是专门设计,CNC机床在减震能力、温度敏感性、驱动动力以及磨削精度方面达到了目前领先水准。在一次装夹的情况下全自动完成全部加工操作,可加工材料包括高速钢、硬质合金、金属陶瓷、陶瓷,直线轴XYZ为线性电机驱动,旋转轴AC装备了力矩电机;直驱主轴具有三个主轴端,每个主轴端最多装备四片砂轮;配备FANUC控制系统,采用全球标准控制技术,一体化的FANUC机器人装载机。

驱动系统:X轴和Y轴由直线电机直接驱动,Z轴由滚柱丝杠直接驱动;主轴功率                       3×6.5kW;砂轮组 2×φ150 mm(最大直径);上压式支撑-选项;弹出式托架-选项;手动尾架 -选项;运动轴 X轴:400 mmY轴:320 mmZ轴:320 mmC轴:±140°,A轴:360°;刀具最大长度300 mm;最大刀具直径φ200 mm;主轴类型 :三个电主轴周向均布。

2.澳大利亚ANCA

ANCA-LINER系列,融合了当今众多最新的技术成就以及整体重新设计,技术特点鲜明。该系列适合所有轻型工具制造、修磨以及大批量生产。该系列属于紧凑型机床,但内部具备足够富余磨削空间。设计继承了40多年的经验,开发了用户友好、能用性强的磨削软件。

展品中ANCAMX5产品定位是批量生产用户,MX5 Linear灵活实现混合批量产品制造。MX5 Linear具有MX平台的突出优点,例如,床身ANCAcrete(人造花岗岩),龙门结构,支撑砂轮架。龙门架横跨刀具中心线,它的高刚性为保持刀具精度稳定提供了保障。新型的MX5 Linear机床,具有刚性好,稳定性强,精度的特点,与MX7 Linear相同,适合众多用户的高性价比机床。MX5 Linear机床的XY轴使用ANCA LinX直线电机;CA轴采用力矩电机;磨削主轴功率26 kW(峰值);光栅尺,标准配置;结构紧凑,刚性好,功率高,通用性强;可以选装RoboMate或者Fastload-MX自动上料机;2-工位砂轮组,每组最多装4片砂轮;可选集成式修整器MX5 Linear机床适合整体磨削最大直径16mm的刀具。

驱动系统:X轴和Y轴由直线电机直接驱动,Z轴由滚柱丝杠直接驱动;主轴功率                     26 kW35hp);砂轮组:2×φ203mm最大直径;上压式支撑-选项,弹出式托架-选项,手动尾架 -选项;运动轴:X540mmY510mmZ215mmC264°,A360°,Q360°;刀具最大长度300 mm;最大刀具直径φ200 mm;主轴类型:单端永磁电机磨头。

3 .德国SCHUTTE

随着产品外形复杂程度和尺寸精度要求的不断提高,德国SCHUTTE335linear系列磨床以应磨削加工领域未来市场的挑战,其核心之一是强劲的高精驱动技术,与软件及控制系统完美的配合。所有旋转轴均采用数字式直接驱动,并配置高精直接测量反馈系统。展位上所展示的SCHUTTE335linear系列高精度5轴数控磨床具有高柔性,可以满足生产和修磨各种刀具的所有要求,可以粗磨和精磨医用零件,比如人造膝关节。

335linear的重要特点是极高的刚性和结构的紧凑。主轴内倾30°的结构设计,使机床具有更强的刚性结构,使其具有更大的加工空间和更小的占地面积,使操作人员更易操作和观察产品的加工,通过自主研发的软件SIGSpro确保机床操作和编程方便简洁。在高精度产品的磨削加工中,机床的热稳定性是至关重要的因素之一。机床的床身与内置油箱融为一体,内置油箱可容纳400多升的恒温冷却液。机床的各个热源,如强劲的主轴磨头,工件轴及砂轮摆动轴均有专门的油冷系统进行冷却,从而保证整个机床保持温度梯度小而稳定的温度场。优化的外罩设计,操作方便,设置简单;刚性布局与强劲的扭矩,倾斜的旋转轴极小的回转误差,磨削轴磨削点优化设计;双数控滑台用于支撑顶尖;不同配置的精巧自动换砂轮库;方便友好的操作界面软件SIGSproSCHUTTE335linear机床适合整体磨削最大直径16 mm的刀具。

驱动系统:X轴、Y轴和Z轴直接驱动,AC轴力矩电机直接驱动;主轴功率                           8 kW;标配砂轮组5×Φ150 mm最大直径;上压式支撑-选项,弹出式托架-选项,手动尾架 -选项;运动轴:X480mmY300mmZ330mmC225°,A360°;刀具最大长度300 mm;最大刀具直径φ200 mm;主轴类型单端永磁电机磨头。

4. 德国VOLLMER

德国VOLLMER凭借100多年的企业发展历史和经验,在刀具生产和磨床维修方面成为世界领先的专家,并确立其全球增长战略,即围绕咨询、维护、融资和培训提供卓越的刃磨技术解决方案和服务。德国VOLLMER展出的机型是VGrind360工具磨床,实现完整加工直径Φ100 mm以下硬质合金刀具。

VGrind360作为世界上第一款在C轴上两个垂直布置磨削主轴的工具刃磨机床,树立了全新的业界标杆,精度和效率大幅提升。全新的结构设计:坚固紧凑的结构非常利于用户操作和观察;多重加工:在C轴的转动电上垂直布置两个明显主轴,搭配砂轮套件。由于缩短了线性轴行程,减少了加工时间;现代化的操作台设计方案:高度可调,带19英寸触摸屏,操作空间布局合理,一览无余。NUMROTOplus备受好评、操作直观的软件搭配3D工件和机床模拟技术,同时带有防碰撞监控。自动化砂轮库:凭借八个用于装载砂轮组的HSK-50库位,让生产过程具有更大的灵活性。两个磨削主轴均可灵活装载。刀具装卸自动化:采用孚尔默双托盘工件库HP160、链式工件库HC4或自由臂机械手,确保更多容量和更高灵活度。创新的床身设计采用聚合物混凝土,具有卓越的坚固性和出色的减震效果。电机和主轴的高效冷却方案,进一步改善热稳定性并长期保持效率和速度。垂直主轴结构解决了以往的固定和浮动轴承的定位问题。这两个磨削主轴可装载不同的砂轮组。砂轮自动化配置可确保砂轮组的高效更换。

驱动系统:XYZ轴直接驱动,AC轴力矩电机直接驱动;主轴功率                           21kW ;选配砂轮组 8×φ150 mm最大直径;上压式支撑-选项,弹出式托架-选项,手动尾架-选项;运动轴:X350 mmY450 mmZ500 mmC+15-200°,A360°;刀具最大长度360 mm;最大刀具直径φ100 mm;主轴类型为上下布置双电主轴。

二、境内典型数控工具磨床

本届展会上,笔者重点关注的境内知名的数控工具磨床制造商有:优科智能装备有限公司JOERC、台州北平机床、成都格奇、芜湖沃尔特等。

1. 优科智能装备有限公司JOERC

优科智能装备有限公司JOERC,是与一家国内专业磨床制造商合作的新企业。该公司展出的是S-tech+4五轴联运数控工具磨床。

S-tech+4是五轴联运数控工具磨床,采用德国设计理念,模块化设计,代表了当今工具磨床最高水准的技术,是大批量制造和修磨φ0.8-16mm,钻头和倒角刀具、旋转锉、医疗刀具,圆角半径的直柄铣刀,球头铣刀,钻头和阶梯钻的理想机型。机床床身和各轴固定座是具有良好抗振特性和热稳定性能的天然大理石;整体布局采用垂直T形结构,各轴分布合理紧凑,整体刚性强,精度高,最大限度地利用机床空间,使机床具有最小的占地面积;磨床配置3个伺服直线轴和2个旋转轴,全闭环控制;先进的直线电机、直驱DD马达实现更精确分度及定位。垂直轴配备液压重量平衡系统,确保升降轴运行的精确性;稳定可靠的四工位转塔,更快的砂轮更换速度,平均砂轮更换时间小于3s,多组砂轮一次性完成工件的粗精磨削加工;采用国际知名的刀具磨削软件NUMROYO及其控制系统,具有3D模拟、碰撞检查、在线检测和友好的图形操作介面,一次装夹就可完成全部工序,保证磨削加工的高效率;双托架系统;可选配三轴桁架机械手与6轴机器人两种不同的自动上下料处理系统,实现无人化生产。

驱动系统:X轴和Y轴由直线电机直接驱动;主轴功率:10 kW;回转式砂轮组150mm最大直径;上压式支撑-标配,弹出式托架-标配;工件直径范围:φ0.2~φ16 mm;工件柄部直径夹持范围3-16 mm;运动轴:X285mmY340mmZ185mmC210°A360°;刀具最大长度200mm;最大刀具直径φ100 mm

2. 科德数控股份有限公司(大连)

KToolG3515五轴工具磨削中心所采用的数控系统、智能电源和伺服驱动器、伺服电机、力矩电机、主轴电机以及电主轴全部自主研发。床身采用矿物铸石材料,其阻尼系数是铸铁的6-10倍,热膨胀系数是铸铁的1/20,用矿物铸石材料整体浇铸成形的床身结构具有很好的抑振性和抗热变形能力。

砂轮主轴采用专用同步主轴电机驱动,体积小,扭矩大,稳定性强。配备大连光洋科技集团自主研发的总线式数控系统GNC61和磨削工艺软件系统G-TOOL,加工刀具种类齐全。配备气动锁刀缸,完成拉刀功能,自动调节锁刀压力。

最大刀具直径32mm;最小刀具直径6mm;最大工件回转直径Φ350;最大棒料工件长度350mm;最大圆盘工件长度280mm;最大砂轮直径200mmX/Y/Z轴移动量530/580/320mmA轴回转范围无限制,C轴回转范围±180°,工件主接口形式:SK50/肖柏林,定位精度:X/Y/Z0.005mmA/C轴:5″,重复定位精度:X/Y/Z0.003mm A /C轴:3″。

3. 台州北平机床

北平机床一直致力于工具磨床的研究与制造,不断优化结构,推陈出新,始终与国际工具磨床的发展方向保持一致,保持国内领先。基于多年经验,经过反复验证的BPX工具磨床系列,具有较高的性价比,在国内市场占有率较高。 

本次展会北平机床展出的是BPX6多功能九轴五联动工具磨床,是大批量自动化生产刀具的理想机型,可以加工金属切削刀具、综合刀具、木工刀具、刀片、医用器械工具、多晶体CBN等多种刀具。先进的直线电机驱动+高精度直线光栅应用于直线轴,实现良好的快速响应及精确定位;直驱DD马达+高精度圆光栅应用于回转轴,更精确分度及定位,亦可进行500 r/min以下的旋转,用于外圆的在线精密加工。双端面砂轮组,一次性完成工件的粗精磨削加工;专用弹性砂轮法兰,磨轴内孔弹性连接及端面同时定位,保证砂轮的磨削刚性及精度;双托架系统。托架为一托一压,用于调整装夹精度,提高工件磨削刚性,保证高效率及理想的磨削同心度;采用先进的刀具磨削软件,3D模拟,友好的图形操作介面,保证工具磨削加工的高效率,成型工件轮廓精度可达≤0.01;内置工业机器人自动上下料,最大限度减少辅助时间,可靠的机械手防撞系统,保证机械手安全运行;天然大理石基础大件,可有效提高机床抗振性、精度及热稳定性。

北平机床BPX6适合整体磨削最大直径25mm的刀具。

驱动系统:X轴和Y轴,直线电机,直接驱动;Z轴,滚柱丝杠,直接驱动;主轴功率                           20 kW;双端砂轮组:2×φ150mm最大直径;上压式支撑-标配,弹出式托架-标配,手动尾架-选项;运动轴 X450mmY300mmZ280mmC240°,B360°,A360°;刀具最大长度300mm;最大刀具直径200 mm;主轴类型:双端永磁电机磨头;自动上下料机:标配。

三、结语

从此次展会可以看出,工具磨床正在向着以下几方面快速发展:

1)抗振、热稳定材料应用日渐广泛。由于天然花岗岩或人造大理石具备的优异的抗振、热稳定性,已被越来越多的磨床制造企业用作磨床的基础件制造;

2)直驱、直联技术广为应用,为提升机床传动精度、刚度、工作平稳性及动态特性,直驱、直联技术被广泛应用于主轴驱动和进给驱动;

3)自动化水平不断提升,实现24小时无人值守自动生产,展示的自动化功能主要包括机器人自动上下料、工件在线自动测量、主动量仪测量、砂轮自动修整与补偿、砂轮修正与磨削程序自动转换、砂轮自动平衡、磨头重量和磨削力自然平衡、自动工件卡压、自动磨削循环、自动监视等。

4)各种类型工具磨床向着多元化方向发展,并不局限于刀具类加工,向着刀片、医用器械工具、多晶体CBN等高精度小型零件方向延伸发展。

5)国内机床与境外知名企业还存在着一定的差距,在精度、可靠性、稳定性、集成自动化、智能软件方面还需进一步提高和完善。

如上所述,国外先进工具磨床无论是技术成熟度、加工精度、产品档次及外观设计等相对于国内机床有着明显的优势。今后国内企业还需结合实际,不断学习、进步、总结、突破,才能不断拉近与国外先进水平的差距,争世界一流,创中国智造。

(磨床分会 虞荣华 台州北平机床有限公司


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