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CIMT2021部分数控工具磨床展品评述
2021年是中国共产党建党100周年，是我国现代化建设进程中具有特殊重要意义的一年。4月12-17日，继续以“融合共赢智造未来”为主题的CIMT2021在北京隆重举行。CIMT一直坚持走国际化、专业化的道路，着力展现全球最先进的制造技术及装备，吸引了全世界机床工具企业和广大用户企业的积极参与，为中国装备制造业创新和升级做出了极大贡献。 下面，笔者就此次出展的部分工具磨床展品进行简述，主要涉及优科（上海）智能装备有限公司、台州北平机床、广东东莞千岛、德国WALTER、澳大利亚ANCA、日本MAKINO等境内外企业展出的数控工具磨床。 一、部分工具磨床展品情况 1. 优科（上海）智能装备有限公司 首次发布最新设计的五轴工具磨床THE-2，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、带圆角半径的直柄端铣刀、球头铣刀和阶梯钻的理想机型。
机床整体布局采用独特的磨头座靠背结构，更佳的主轴刚性，各轴分布合理紧凑，整体刚性强，精度高，抗振性好；设计上最大限度地利用空间，使机床占地面积较小；配置3个伺服直线轴+2个旋转轴，全闭环控制；先进的直线电机、直驱电机驱动，使运动更平稳精确。稳定可靠的双工位转塔，实现更快的砂轮更换速度，平均砂轮更换时间小于3s，可一次性完成工件的粗精磨削加工；采用NUMROTO刀具磨削软件及其控制系统，具有3D模拟、碰撞检查、在线检测功能，图形操作界面友好，一次装夹可完成全部工序的加工，保证磨削加工的高效率；配置双托架系统，6轴机器人可选两种不同的自动上下料处理方式，能实现无人化生产。 2. 台州北平机床 BPX5B五联动工具磨床，是性价比较高、适合大批量自动化生产的机型，可以加工金属切削刀具、木工刀具、刀片、医用器械工具、多晶体CBN等多种刀具。专用内涨式砂轮法兰，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，可进行3D模拟，图形操作界面友好，成型工件轮廓精度≤0.01mm；配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。
3. 东莞千岛 新一代五轴联动数控工具磨床QD580，具有外观简约、时尚、友好，床身结构稳定，磨削效率高等特点，适用于生产铣削类、钻削类和成型刀具等。 可选配智能机械手，实现自动上下料加工，精度高，可大幅提高工作效率。 高刚性床身，经应力消除处理，为高效磨削建立基础；可完成多种刀具磨削，实现平滑的磨削曲线；磨削工件圆跳动≦0.005mm；采用高精度、直驱变频电机主轴，两组砂轮法兰可分别同时安装2-4片砂轮。根据磨削工艺，砂轮组换位快捷，充分满足各种刀具磨削需求。 4. 德国WALTER 德国WALTER展出了HELITRONIC G 200磨床，该机型主要用于生产制造小型刀具。
HELITRONICG 200以其较高的磨削质量和不足2.3m2的占地面积使人印象深刻，是空间有限时的理想可选机型，适用于生产和重磨直径范围从Φ1-125mm的旋转对称刀具，可加工长度最大235mm、单件重量不超过12kg的刀具。操作简单方便。 在一次装夹下可完成金属或木材加工行业中小直径旋转刀具的生产或重磨，加工材料包括高速钢、硬质合金、金属陶瓷、陶瓷等。整机符合人体工程学设计，可摆动的集成式多功能触摸板，方便操作。 磨床采用稳定的低振动矿物铸件基础结构，保证了磨削精度；旋转轴A、C装备了高扭矩力矩电机；砂轮主轴采用皮带传动，具有两个主轴端，每个主轴端可安装多达三片砂轮；装备FANUC控制系统。 可选顶置装料机。节约空间且性价比高，直径3mm刀具最多可装500支。 用于设计、编程、模拟和生产的CAD/CAM软件HELITRONICTOOL STUDIO，具有大量的可扩展性能和提高效率的选项，编程简单，具有极大的灵活性和可靠性。 5. 澳大利亚ANCA 五轴数控磨床 GCX Linear，专门为滚插刀和插齿刀量身定制，可在一次设置中完成全部操作。 X、Y、Z轴采用LinX直线电机驱动，配备BigPlus砂轮杆和37kW（49HP）峰值功率的直驱主轴；专用齿轮刀具软件包；磨削前可在设计站进行全过程模拟：设计、优化、3D仿真、材料去除率（MRR）估算等；采用音频检测系统（AEMS）和监督式机器学习算法实现在线砂轮修整；电机恒定温度控制功能，最小化磨床预热时间，可在磨削过程中提供最佳的热稳定性。
LinX直线电机技术用于轴运动（X、Y和Z轴），结合线性标尺反馈，可确保良好的精度和性能，支持在恶劣的磨削环境中持续使用。由于没有温度变化（意味着不需要单独的冷却器），并且密封等级达到IP67，磨损很小，因而在整个使用寿命中都可以保持良好的精度。LinX直线电机具有更高的移动速度和加速度，缩短了循环时间，同时保持了平稳的轴向运动。 该机床主要有以下特点： 电机稳定温度控制器（MTC）：内置于电机主轴的驱动器固件；智能控制算法可主动管理和维护GCX Linear中主轴的温度。此功能的好处在于：大大减少磨床的预热时间，确保磨床尽快达到热稳定，从而更快地开始磨削，提高了生产率和磨床利用率；无论主轴负载或速度的变化或者主轴冷却液温度如何变化，主轴始终保持热稳定性，这将大大提高磨削尺寸的稳定性。 双对称龙门架：经过验证的超高精度研磨机结构设计，使磨削主轴的旋转中心（C轴）保持在机器中心线上，使磨床具有很好的刚性并使温度的影响降到最低。 砂轮组交换器：最多可选配24个砂轮组，冷却液歧管也随轮组而变化。 人工聚合物混凝土：具有优异的热稳定性和减振性能，可提供稳定的研磨过程和出色的刀具表面粗糙度。 紧凑型机身设计：与拥有多台专用磨床相比，一台可用于多种研磨操作的磨床为工厂节省占地面积。 齿轮刀具，尤其是滚插刀和插齿刀，有复杂的几何形状。GCX Linear软件包有多个用于制造和修磨齿轮刀具的软件，包括设计、模拟、磨削编程、砂轮编辑和砂轮修整等，支持全制造过程的模拟。还可以对滚插运动进行仿真模拟，验证刀具设计和修正潜在的碰撞。 6. 日本MAKINO 刀具磨床SG10专注于中小直径刀具精密高效磨削，是全球小规格刀具精密生产的标杆。
该机具有以下主要特点和技术优势： 本体构造：实现了小径到中径高精度稳定生产的本体设计。 防止热变形对策：机器本体左右对称的结构设计，能将热变形造成的影响最低化，实现长时间连续加工时的稳定性和刀具的高精度生产。此外，搭载开机后机床自动冷却液循环流动功能，即使在没有进行研磨的情况下冷却液也会循环流动，保证机体的温度均衡，使加工精度更加稳定。 节省空间：紧凑型设计，同时机床内标配自动上下料装置和自动砂轮更换装置。 高精度刀柄和筒夹：采用了自主研发的超高跳动精度和重复精度的刀柄Neoflat和筒夹D2，在进行工件自动更换时也能够维持稳定的跳动精度。此外，可以安装具有刀具倾斜调节机制的Neoflat+刀柄。 工作主轴：工作主轴的旋转采用直驱电机，消除了间隙带来的影响，保证精确的分度精度。 砂轮轴：HSK-A40自动装夹砂轮轴，实现砂轮轴装夹时的高精度定位及重复定位精度。 砂轮轴标配主轴温度自动冷却装置，使冷却油循环于主轴内，抑制主轴发热。 二、结语 从CIMT2021展会可以看出，工具磨床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。天然花岗岩或人造大理石具备优异的抗振和热稳定性，已被越来越多的磨床制造企业用于制造磨床的基础件。 2. 直驱、直联技术广为应用，可提升机床传动精度、刚度、工作平稳性及动态特性。 3. 电解刀具磨床，已有多家境外企业生产，可以灵活地电解加工PCD刀具、磨削硬质合金及高速钢，适合刀具的制造和修磨。 4. 自动化水平不断提升，无人化生产已成为现实。 5. 各种类型工具磨床向着多元化方向发展，并不局限于普通刀具类加工，而逐步向着滚插刀、刀片、医用器械工具、多晶体CBN等高精度小型刀具方向延伸发展。 如上所述，境内工具磨床在技术成熟度、加工精度、产品档次及外观设计等方面，均有了很大提升，已经逐渐缩小了与境外工具磨床的差距。但在精度稳定性、可靠性、集成自动化、智能软件方面还需进一步提高和完善，要结合实际，不断学习、进步、突破，不断拉近与境外先进机床的距离，为实现核心技术自主可控贡献力量。 展会基本信息： 名称：第十二届中国数控机床展览会（CCMT2022） 展期：2022年4月11-15日 地点：上海浦东 上海新国际博览中心 主办：中国机床工具工业协会 承办：中国机床工具工业协会 上海市国际展览有限公司 作者：陈宝华（台州北平机床有限公司） 来源：协会磨床分会 责编：黄韶娟 |
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