面向未来、勇于创新、满足市场需求——CIMT2017磨床展品评述

北京第二机床厂有限公司规划发展部 张秀兰

面向未来、勇于创新、满足市场需求
——CIMT2017磨床展品评述

北京第二机床厂有限公司规划发展部 张秀兰

第十五届中国国际机床展览会（CIMT2017）于 2017年4月17日～22日在北京中国国际展览中心（新馆）成功举办。数控磨床作为机床工具中的精加工设备，品种繁多，服务于各行各业；并且一直秉承经典风格，同时不断创新，加速转型升级，为展会增添了亮丽的风景。此次磨床展品主要以高速、高精、复合、随动、智能等为主。产品包括外圆磨床、内圆磨床、螺纹磨床、平面磨床、工具磨床、珩磨、无心磨床、成型磨床等。从中我们可以看到在复杂多变的国内外环境形势和中国经济结构调整的影响下，磨床行业的发展变化。

一、技术不断创新以适应用户的不同需求

当前，机器人、数字化制造、3D打印、大数据、物联网等技术的重大突破和广泛应用正在重构制造业技术体系。全球制造业正面临制造技术体系、制造模式、产业形态和价值链的巨大变革。今年是“十三五”的开局之年，为了有效应对新一轮技术竞争，我国提出发展智能制造，中国制造2025，通过提高生产制造过程的自动化、智能化、柔性化和绿色化水平，增强快速响应市场能力，促进制造业向产业价值链高端迈进的中国制造2025。从这次展会上我们也看到了各参展商都在已有的技术层面上不断创新，加强对用户需求的研究，真正以客户为中心，为用户提供具体的解决方案，把用户的体验做到极致。

哈挺中国有限公司（HARDINGE）这次按不同适用范围展出了4台磨床，分别是生产型万能磨床、多功能型内外圆磨床、高精度坐标磨床及高精度数控万能外圆磨床，彰显了公司的技术实力和市场应变能力。

HARDINGE HG-U1000高精度万能外圆磨床采用先进的结构设计，如图1所示。

图1 哈挺（HARDINGE ）HG-U1000高精度万能外圆磨床

通过有限元分析而设计的高强度、高刚性整体铸铁床身结构，具有优秀的散热和吸振能力，最大限度提高机床的精度保持性，稳定可靠，特别适合大批量生产时的复杂环境要求。特殊的钣金隔热设计，将来自冷却液的热量隔离开来，让热量快速离开机床本体；床身加强筋设计有效抑制因室温变化、部件温升、加工热量等因素造成的热变形的影响。人工刮研精密工作台V-平导轨辅以特开贴塑层，让机床在获得极高的承载刚性同时，消除了低速爬行的可能；进给轴采用预紧的高精密导轨设计，能够承受各个方向的载荷，突出了低摩擦因数的特性并消除了运动间隙，为实现0. 1μm的编程精度提供了实际的保障。为了获得更高的加工刚性，砂轮架基座采用固定结构设计，根据应用可以将砂轮配置在左侧（直切）或者右侧（斜切）。根据应用的需要，可以配置固定或者活动顶尖功能的高精密工件主轴，头架外部设计有冷却液喷淋口，内部采用空气密封，为工作主轴进行降温以确保其热稳定性，从而获得更高的加工精度。主轴轴承采用混合设计的高精圆锥滚子轴承，不但具有极高的回转精度，并且还获得了优秀的承载刚性。主轴电机通过同步皮带进行驱动，无极调速，对工件的转速可以编程已满足不同的应用需求。高刚性的尾座设计，可以有手动、气动、液压等多种选项，尾座上设计有锥度微调装置用以微量修正工件的圆柱度。而且机床拥有丰富多样的选项配置，以适应不同应用的需求，为用户提供了更多的选择。

机床的主要技术规格和参数见表1。

表1 HG-U1000高精度万能外圆磨床主要规格和技术参数

图2 瑞士STUDER S41 数控万能内外圆磨床

瑞士STUDER本次展出的S41是用于各种复杂磨削应用的数控万能内外圆磨床。S41代表了内圆及圆弧球面的磨削机床，而KC33代表了极具性价比、适用于各种需求的万能内外圆磨床。其中S41融合新技术的发展，确保了灵活性、高精度和短辅助时间。STUDER专有的导轨系统与高精度线性驱动相结合是S41的优势之一。它还拥有其他技术特点：用户可以在多款砂轮头架规格中进行选择。S41可装配多达四个磨削砂轮，几乎可满足全面完整加工的所有要求，如图2所示。

S41是一款新一代的数控万能内外圆磨床。在该款磨床上拥有多项值得引以为豪的技术优势，如具有专有革命性技术的斯图特导轨系统，配有直线电机的高精度轴驱动系统，超快速度的B-轴直接驱动，以及比以往更多选择的砂轮头架配置形式。

S41磨床可以满足每一种可能的需求。由于该款磨床的中心高为225 mm或275 mm，顶尖距为1 000 mm或1 600 mm，在这台磨床上可以高效地完成大部分日常的磨削加工。当然，S41也可以配置成专门应用的，大批量的生产性磨床。特别在对于辅助时间短，有严格要求的加工应用中，S41可以充分发挥其速度优势。

该款机床的高精度来自于大量的不同因素之间完美协调配合。其高精度的基础是拥有卓越的吸振性和优异的热稳定性的人造花岗岩床身。机床各个部分之间配合完美，相得益彰，共同打造出斯图特传统的高精度。大跨距导轨和刚性极高的滑板成为该款磨床高精度和高生产力的保障。所有与精度相关的部件都具有优秀的热稳定性。以StuderWIN作为用户界面并采用StuderGRIND软件模块，创造了一个稳定的编程环境，可以保证该款磨床的有效应用。机床数控系统中还内置了个人电脑。虽然类似的机床曾经参展，但这次参展机床在机床的控制系统中增加了内置加工监测和接触感应的在线测量和传感技术，自动动平衡系统，这些细小的变化可以保证在不同系统中的标准化编程。参展机床的控制系统中还内置了内部自动上下料系统软件，其驱动元件能够优化地适配于机床控制系统。

此机床实现完整磨削加工最重要的部件是内置B轴砂轮头架。该砂轮架自动回转，可应用多达4个砂轮加工。这意味着工件可在一次装夹中进行完整磨削加工，可将辅助时间降至最低，同时具有超级加工精度。B轴配有直接驱动系统，其定位非常迅捷且定位精度极高。高精度直接测量系统可以保证B轴的高精度定位范围＜1″。多达4个外圆磨削砂轮或3个内圆磨削主轴的组合可提供30多种基本配置选择。在S41上面配置自动旋转A轴，可以进行高效精确的螺纹磨削。机床采用模块化设计，不同的模块配置方案，可以满足不同的用户加工需要，如有些方案可实现高速磨削、有些方案可实现内圆磨削等，最多可配置两个A轴。另外此磨床可磨削与中心线平行的传统螺纹，也可进行高精度螺纹的磨削加工。采用高速非圆磨削功能HSM，能以优异的性价比实现低成本高效率，并且以最高的精度磨削多边型面，偏心型面，控制凸轮和其他凸轮等。

STUDER磨床采用模块化的设计理念，机床各个部分的完美设计、高精制造，以及各部件之间的完美配合，可实现多项灵活多样的选项配置，为用户提供了更多可能的选择。这款机床让我们对磨床有了新的理解。

二、机床的成线配套、智能化迅猛发展

在科技日新月异的今天，特别是互联网经济不断颠覆传统行业的时代背景下，制造技术领域确是一个难以实现弯道超车的领域，每一项关键技术从研发立项到被市场认可接受，最后成功产业化，都需要一步一个脚印的去完成。北二机床近年来先后得到了国家“863计划”、国家科技重大专项、北京市科委“精机工程”、京城机电战略新产品等项目的支持。这些为公司的技术创新和突破提供了有力的支撑和保障。

公司承担的“曲轴、柔性、精密、高效磨削加工关键技术和成套装备”项目荣获2014年度国家机械工业科学技术奖特等奖。此项目成功研发出非圆磨削原理的双砂轮架随动式磨削技术、六轴同步插补联动磨削技术、具有敏捷柔性特征的曲轴磨削生产线总体布局技术、智能化无编程专家系统、连杆颈相位数字化自动测量识别技术、曲轴随动同步切磨+纵磨技术、曲轴品种的智能识别和敏捷换型技术、超精密抛光、机床几何误差及磨削圆度与尺寸误差补偿、微进给传动与高响应驱动等关键技术。更可喜的是这一系列高端技术在工作中实现了技术的派生和延伸，把公司其他产品的技术研发都带动起来了。如：项目创新的技术体系可以推广到汽车凸轮轴、机器人偏心轴等领域的非圆精密高效磨削加工。在此基础上，公司还成功开发了数控凸轮轴磨床、带有非圆磨削功能的数控柔性复合磨床和面向工业机器人RV减速器的数控偏心轴磨床，这次参展的高精度数控精密偶件外圆磨床也是其中之一，这些成果已经成功应用于汽车、内燃机车、空调冰箱压缩机、工业机器人等不同的行业。

B2-K2012 高精度数控精密偶件外圆磨床是“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项成果产品，如图3所示。主要用于汽车油嘴油泵行业精密偶件加工，实现一次装卡进行针阀密封外圆配磨、密封锥面的磨削加工。机床配置精密数控转台，实现不同砂轮的交换磨削，磨削精度达到国际同行先进水平。机床配置三轴数控系统，全部数控轴都实现绝对测量闭环控制。砂轮主轴采用北二自主开发的高精度动静压砂轮主轴系统，配置砂轮在线自动平衡系统。机床配置在线测量系统，可实现工件轴向和径向的在线自动测量，同时可实现工件——针阀外径对针阀体中孔的间隙配磨，配磨精度高，机床安全可靠。机床配置机内自动上下料系统，实现了小型工件的自动快速换装，砂轮的自动加工与砂轮修整自动循环切换。结合工件加工精度的自动测量，实现了在自动循环加工条件下无人值守的自动化加工。

图 3 北二的B2-K2012 高精度数控精密偶件外圆磨床

上海机床厂有限公司本次共展出三台磨床，分别是H405-BE数控复合磨床、H367数控随动高精度偏心轴磨床及H405-AJ数控曲轴磨床，如图4所示。数控曲轴磨床是一台数控切点跟踪曲轴磨床，此机床采用卧式布局，砂轮架移动数控切点跟踪磨削方式，一次装夹可实现曲轴主轴颈和连杆颈的外圆磨削。床身采用一体式铸造结构；工作台位于操作位之前，固定于床身前部；头架（C轴）布置在工作台左侧，采用滚动轴承和内装式力矩电机结构；尾架布置在工作台右侧，采用固定式顶尖，由液压油缸驱动；尾架后侧为固定位置金刚滚轮修整器；工件支撑采用液压中心架。砂轮架X轴导轨采用闭式静压导轨，采用Hyprostatik公司的PM流量控制器，直线电机驱动。砂轮架主轴系统采用滚动轴承，内装式电机驱动。机床最大回转直径200 mm，最大磨削长度750 mm，最大砂轮线速度150 m/s，最大工件重量30 kg，中心架上最大可磨削直径60 mm。加工精度：圆度0.005 mm，直线度0.004 mm，表面粗糙度Ra 0.8 μm。

图 4 上海机床厂的H405-AJ数控曲轴磨床

H367数控随动高精度偏心轴磨床主要用于偏心轴类零件大批量加工。机床采用FANUC数控系统，控制砂轮架的横向进给、工作台的纵向移动以及头架的回转，能在一次安装工件的情况下，完成多档偏心轴外圆表面的自动循环磨削。机床床身为整体式结构；头架由伺服电机驱动，带有C轴功能；尾架主轴由密集滚珠轴承支承、尾架套筒采用弹簧顶紧、液压后退；工作台采用双层结构，由伺服电机直接驱动高精度滚珠丝杠实现在纵向的移动；砂轮架采用直线电机驱动，配置高精度线性光栅尺保证进给精度；砂轮主轴系统采用高精度动静压轴承保证磨削时主轴的回转精度、刚度和工作稳定性。机床可完成工件的自动对刀，并且可根据用户需要配备高精度偏心轴磨削量仪。机床最大工件回转直径200 mm，最大工件安装长度500 mm，工件最大偏心距5mm，CBN砂轮线速度80 m/s，最大工件重量30 kg。加工精度：圆度：≤0.002 mm（偏心圆档）、≤0.0015（非偏心圆档），纵截面直径一致性（偏心圆档）：≤0.0025 mm，偏心距误差：±0.0025 mm，表面粗糙度Ra0.32 μm。

三、高效与自动化、专业化的融合

高效与自动化紧密相连，高效的机型设计与自动化机器人以及现代信息与自控技术的完美结合，成就了现代高性能装备的高速发展。而面对个性化和多变的市场需求，专业化定制产品与服务得到了快速发展。各企业在设计上优化结构，采用模块化设计的方式以达到快速响应客户需求的目的。

此次展会台湾大光长荣机械股份有限公司、上一工业股份有限公司、钜陞精机股份有限公司、荣光机械股份有限公司、程泰机械（吴江）有限公司、福裕事业有限公司等悉数参展，并纷纷亮出自己特长的产品。台湾机床的总体特点是规模偏中小型、结构紧凑、采用模块化设计，提供很多模块供选择，以适应不同的用户需求，且性价比相对较高。

钜陞精机股份有限公司此次展出了数控复合式内外圆磨床，如图5所示。此机床设计有双砂轮轴，可以同时进行内/外圆、内/外端面、正/反斜度等一次性磨削加工，提高同心精度及生产效率。机床床身使用振动特性及热传导表现都非常优异的人造花岗岩材料，提高磨削精度的稳定性。除了定尺寸磨削之外，专利设计的自动测量装置，可进行内圆、外圆、外端面及内端面等快速微量的磨削加工，大幅度节省了加工时间，提高了工作效率。针对不同工件的加工需求，提供不同转速的皮带传动结构主轴，每个主轴都经过严格的动平衡校正及组装检测，以确保出厂后的高性能。主轴有防水气专利设计，可大大延长主轴的使用寿命。内孔圆度及外径圆度均达到0.001mm，表面粗糙度达到Ra0.2～0.3μm。

图5 台湾钜陞精机股份有限公司数控复合式内外圆磨床

另外，德国的威尔海姆巴米勒精密机械（北京）有限公司展出的高精密数控内外圆磨床、台州北平机床有限公司展出的五轴数控工具磨床、武汉机床有限公司展出的五轴数控工具磨床、天津第一机床总厂展出的数控高精度立式复合磨削中心、日本冈本工机（常州）有限公司的CNC复合外圆磨床机成型磨床、丰田工机（大连）展出的CBN凸轮轴复合磨床，以及宇环数控机床股份有限公司展出三台设备：全数控精密双端面磨床、全自动曲面抛光机及高精度立式双面研磨抛光机。这些展品也各有特色，从不同侧面展示了公司的技术特点和实力，给展会增添了亮点。

四、结语

历时一周的CIMT2017展会结束了，通过展会我们看到了当今最新的数字化制造和解决方案。随着数字化时代的到来，全球机床工具行业顺应时代的发展，推出了一系列新技术和新产品。这些技术和产品具备鲜明的数字化生产装备的特点，磨床著名企业利用长期从事数控磨床技术研发的积淀和特有的技术优势，推出数字化工厂智能解决方案。机床的智能技术在此次展会上得到了充分的展现。

我们看到了高效与自动化产品具有极佳的性价比，众多各具特色的专业化展品，具有明确的市场定位和精深的专业特长，可应用服务于多行业、多领域的细分市场。很多展品还配有专业的应用软件，进一步提升了产品的技术底蕴并助推机床效能的充分发挥。我们看到了具有高精度、高柔性、高效率特点的随动磨削技术得到了广泛的应用。看到了我们产品的功能配置、外观设计和制造水平方面进步显著。

面向未来，在机遇与挑战并行中，磨床行业要不懈努力，不急功近利，一步一个脚印，踏踏实实的把创新当作使命，更好地满足市场需求，为打造制造强国、迈向创新强国做出我们的贡献。 □