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具有高柔性和高剛性的萬能外圓磨床
日期: 2009-01-13
 
      按照通常的劃分,外圓磨床可分為圓柱體工件在外徑和表面上的外圓磨削和鑽孔或柱形部件在內徑表面上的內圓磨削。能夠同時滿足兩種磨削工藝的設備,由於加工的產品範圍很廣,因此需要很好的柔性化和很多的技術訣竅(圖1)。應用於外圓磨削的典型工件便是電機的軸、泵齒輪、各類注塑模具、導向塊和刀架。如果能夠在一次夾緊中完成加工任務,則經濟性會更強。
 
     Studer公司的S31型磨床便是萬能型外圓磨床設備的一例(圖2)。所設計的緊湊型CNC磨床用於在一次夾緊工序中,對中型工件進行內外圓的磨削。應用場合可以從單件加工到小批量加工,直至大批量加工;產品範圍也從委託加工,延伸至汽車零部件的加工供應。
 
     設備通過一種模組化的結構,達到所需的柔性化。這種模組化的結構可以與各種加工的工藝要求相匹配。多年來能夠確保高精度的基礎是設備的床身——這種機座比其他類型的機床更適合於磨削作業。
 
圖1 外圓磨床可以對精度要求很高的工件進行加工。如果工件需要在一台設備中一次夾緊就完成加工的話,則設備需要具備良好的柔性化
 
圖2 所研發的Studer S31型萬能外圓磨床實現了在一次夾緊中對中型工件進行內外磨削
 
      S31 型機床採用了堅固的Granitan材料作為床身,這是一種由Studer公司自行研發的礦物鑄體,其性能已經在其他設備上得到了良好的驗證。據廠家介紹,這種材料具有極好的阻尼特性,因此能夠確保磨削工件達到很高的表面品質。由於設備床身具備良好的阻尼特性,因此砂輪的使用壽命也得到延長,生產的輔助時間得到縮短。通過採用Granitan材料的優良的導熱特性,加工中所出現的瞬間溫度波動可以得到極大的均衡,從而確保了很高的加工尺寸精度。    
 
      針對縱向和橫向滑動,使用了V型和扁平導軌,這種裝置直接做在機座上,並採用耐磨的滑軌襯層材料S200 Granitan進行襯層。這種已申報專利的表面結構可以避免滑靴浮起和常規導向容易出現的蠕動效應。
 
      縱向和橫向滑靴在整個行走範圍內,完全置於導軌之上,因此襯層線平直度在最大為650mm的長度上確保達到了0.0025mm的誤差值。如果長度達到1000mm,則偏差最大為0.003mm。
 
      滑靴的前行通過直徑為40mm的直線往復運動球心軸來實現。心軸通過扭轉剛性的耦合器,與交流伺服電機相連接。由此,心軸一方面可以實現很高的運行速度(同時降低了輔助時間),另一方面則達到極小的0.0001mm的橫向進給動作,確保很高的加工精度。根據不同的要求,心軸裝配有旋轉或線性測量系統。
 
      為了實現一次性夾緊的加工作業,使用了一種適用於內外磨削和平整磨削的可回轉磨削軸座。根據需要,可對磨削軸座進行2.5刻度的手動調節或1刻度的自動調節。
 
      對模具和螺紋的磨削,可通過調位和調速的C軸進行。標準型的螺紋磨削設備可以把測量系統設置在驅動電機上;如果所要求的形狀精度較高,則可把測量系統直接安裝在工件的心軸上。在採用S31型設備時,通過軸並列的方式,對從固定螺紋直至各式螺紋的高品質磨削均可實現。多邊形、偏心輪、控制曲軌和凸輪均可採用高速加工工藝(HSM)進行加工。
 
       針對外圓磨床,還有一些與設備和加工流程相匹配的作業系統可供使用。裝載裝置(如Studer Easy Load)可把自動化部件與設備及控制系統進行完美的連接,對此有標準型的裝載介面可供採用。
 
      對磨床的操作應通過Studer Grind軟體加以優化。通過此類軟體,工件程式可在設備的控制系統上,或在一個週邊的編程工位元上得到編制。一種磨削技術支援可以在尋找被動的磨削參數過程中提供支援。此外,該系統還可以對工件的各種磨削方案提供成本比較並模擬出整個磨削過程。
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