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淺析立式磨削的優點
日期: 2009-01-08
 
      每一種排列軸或定位切削刀具和工件的新方式都促使我們重新思考金屬切削的基本原理,發現新的選擇來更高效地生產零件。
  立式磨削正是一個佐證。如同其名字所蘊涵的意思那樣,立式磨削將工件固定在機床底座內的一個旋轉卡盤上,與立式車床上的工件定位方式相似。磨削主軸從工件上方開始作上、下運動,從一端至另一端(還可能旋轉)。
  最近幾年,立式磨削的主要提倡者之一是Taiyo;Koki,它是一家磨床製造商,總部位於日本的長岡。該公司現在是Mori;Seiki的一個成員,因此,它在北美磨床市場中具有更加積極的地位。
  Taiyo;Koki生產許多類型的磨床,但是值得注意的是,它的眾多機型都是基於立式磨削的原理。從結構的角度來看,這些磨床區別於其他磨床的特點在於,磨削主軸和工件二者均豎直安裝,而非水準安裝,以便磨削圓柱形零件的內徑、外徑和表面。在水準軸(工件直徑的方向)和豎直軸(工件的縱向)上同時控制磨頭。這些機床擅長磨削圓形。
 
  以下介紹立式磨削有其特殊價值的原因。
  變形更少,圓度更好
  在立式磨床上,工件直立安裝在卡盤中。在臥式磨床上,夾緊力必須保證工件不會落在卡盤的外面。豎直夾緊的工件只要求有足夠的夾緊力來抵抗磨削力。重力有利於磨削過程,而不是阻礙磨削。
由於固定在立式磨床上只需要較小的夾緊力,所以工件變形可能較少。這減小了圓度誤差的幾率。據製造商介紹,根據從標準試驗工件得到的結果來看,立式磨床可以達到小於±1µ;m(小於±0.000039英寸)的圓度誤差。
  拋棄傳統磨床,你得到一幅立式磨床所呈現的景象圖片。這兩副插圖中顯示的軸向運動和主軸旋轉闡明了不同尋常的定位。
 
  一次裝卡完成加工
  立式磨床可以從事外徑、內徑和表面磨削。根據工件的形狀,這三項工作全都可以在一次裝卡內實施。當這種情況可能時,就避免了由於多次裝卡而引起的誤差。可以更精確地保持內徑和外徑之間的圓度,以及內徑、外徑與表面的垂直度。因為工件和磨削主軸是豎直的,所以實際上沒有下彎的問題要解決。機床結構本來就是剛性的。
  在一步安裝中合併操作帶來了明顯的經濟效益。較少的安裝次數意味著零件處理更少,準備時間更短,機床更少,勞動力成本更低。
 
  人機工程學
  立式磨床更易裝載和卸載。手工裝載和卸載無需在起動卡盤的同時支撐工件。操作者只需簡單地將工件向下安裝到卡盤中即可。使工件對中也發生得更加自然,因為當卡爪閉合時沒有不均勻的重力。
用起重機或機械手裝載和卸載也可能變得更加簡單,因為卡盤內的工件在回轉車或傳輸盤上具有相同的穩定定位。例如,像齒輪這樣的碟形零件可以水準向下傳送,以便拾取安裝。同樣地將它水準向下放置在磨床的卡盤內。
  立式磨床通常還比與其相當的臥式磨床更加小巧。立式磨床佔用更多高度空間,而占地面積較少。這就在機床旁邊為自動裝載機或機械手留出了空間,使自動化成為一項更具吸引力的選擇。
這副圖畫顯示了當磨削主軸安裝在一個旋轉的六角刀架上時,如何在一次安裝中實施內徑和表面磨削。
 
  沒有粉塵
  在臥式磨床上,X和Z軸的滑動面比磨削作用的點低。像Taiyo;Koki機床上所構造的那樣,立式磨床將這些軸的導軌置於磨削作用點之上。磨削粉塵不會落入這些運動表面上。這減小了磨損,延長了機床的使用壽命,而保持了它的精度。
 
  應用
  從該探討中,我們可以清楚地發現具有相對較大直徑和較短長度的工件從立式磨削中受益最大。許多汽車零件具有適合於立式磨削的幾何特點。加工汽車零件是立式磨床最普遍的應用。典型的非汽車應用是立式磨削機床的軸套。這些工件可以在大型立式磨床高效地進行加工。
  該應用還表明什麼類型的立式磨床最合適。當內徑磨削的最佳結果至關重要時,這種磨削主軸被鎖定在豎直位置上的機型工作得最好。除了內徑磨削,該構造還適合於表面磨削。據製造商介紹,這是立式磨床最普遍的一種形式。
  當外徑磨削的最佳結果至關重要時,這種磨削主軸以30°角固定並且採用斜磨輪的機型工作得最好。在這些機型上也可以從事表面磨削。
  磨削主軸安裝在六角刀架上的這種機型最靈活,最適合於在單步安裝加工中取得最佳結果。這些機型能夠自動切換磨削角度,以便在同一台機床上從事內徑、外徑和表面磨削。典型的情況是,六角刀架上配備有一個內徑磨頭和一個外徑磨頭。另一種選擇是在六角刀架上配備兩個內徑磨頭或者兩個內徑磨頭加一個外徑磨頭。
  對於磨削主軸豎直安裝的某些機型,可以實現自動換刀。主軸在X和Z軸方向上運動,以接近急降和拾取站,這些站被一扇自動開啟和關閉的門所保護。該系統允許更換磨削刀具,增強了立式磨削加工的靈活性和生產率。
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