機(jī)床制造商不斷地推進(jìn)新產(chǎn)品，來(lái)幫助工具制造商和修磨工廠提高工作效率和降低成本。為了提高機(jī)床的利用率和降低勞動(dòng)成本，自動(dòng)化日益受到重視。同時(shí)通過(guò)開(kāi)發(fā)軟件使機(jī)床拓寬操作的功能，并能在生產(chǎn)批量小和交貨周期短的情況下，經(jīng)濟(jì)地安排生產(chǎn)進(jìn)度。此外，加大機(jī)床功率，使之能適應(yīng)多樣化的需求和拓寬磨制刀具的規(guī)格范圍。

為了掌握工具磨床發(fā)展趨勢(shì)的第一手材料，部分機(jī)床制造商對(duì)其產(chǎn)品的最新開(kāi)發(fā)動(dòng)向進(jìn)行了一次討論。

自動(dòng)化的目的

工具制造廠生產(chǎn)新刀具時(shí)，由于批量大，所以效率高。但刀具修磨廠就沒(méi)有這種條件，只有通過(guò)自動(dòng)化來(lái)解決效率問(wèn)題。

Schuette公司的副總裁Brigham指出，刀具修磨商并不要求機(jī)床實(shí)現(xiàn)無(wú)人操作，但希望一名操作者能夠看管多臺(tái)機(jī)床以控制成本。該公司的WU305萬(wàn)能生產(chǎn)型工具磨床就能實(shí)現(xiàn)這一要求。該機(jī)床的特點(diǎn)是：（1）其軟件和裝載系統(tǒng)允許在一次安裝下對(duì)不同型式、不同柄部尺寸的刀具實(shí)現(xiàn)自動(dòng)重磨，包括圓柱形和錐形立銑刀、倒圓角和球頭立銑刀、階梯鉆，以及其它不同外徑、形狀和幾何參數(shù)的階梯形刀具；（2）采用該公司整合的SIGS磨削軟件，操作者首先輸入被磨削刀具的數(shù)量、尺寸和型式；其次，選取要執(zhí)行的操作工序；然后，對(duì)裝在托盤(pán)上的刀具啟動(dòng)自動(dòng)磨削程序。工件的自動(dòng)裝卸系統(tǒng)帶有內(nèi)置式裝夾器，不占用工作場(chǎng)地；CNC控制的氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)對(duì)裝夾器運(yùn)動(dòng)的操縱；可換式夾持爪和套筒的尺寸適配不同直徑的刀具，從而實(shí)現(xiàn)很寬范圍工件尺寸的裝卸。

精確度控制

許多制造商把減少操作時(shí)間作為首要目標(biāo)，但另外一些廠商卻把零件質(zhì)量放在最重要的位置（如高精度刀具和醫(yī)用零部件制造商）。

Rollomatic公司的應(yīng)用和服務(wù)工程師McKahan指出，隨著磨床生產(chǎn)技術(shù)的改進(jìn)，新近開(kāi)發(fā)的機(jī)床能夠保證非常嚴(yán)格的公差和超常的光潔度。其六軸GrindSmart 620XS型磨床，適用于中小尺寸(直徑φ15.875～φ0.10mm)的旋轉(zhuǎn)式刀具。該公司稱：620XS加工直徑為1mm的球頭立銑刀，同軸度能保證在1～2μm范圍內(nèi)。McKahan說(shuō)，機(jī)床較高的剛性和先進(jìn)的軟件實(shí)現(xiàn)了對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)的精確控制，從而達(dá)到高精度。機(jī)床的X、Y和Z軸都裝有長(zhǎng)光柵，而磨頭A軸則裝有圓光柵。光柵的分辯率達(dá)到100nm。光柵的使用消除了滾珠絲杠、線性導(dǎo)軌及其它傳動(dòng)元件的溫度效應(yīng)。聯(lián)接在滾珠絲杠上的直驅(qū)交流電機(jī)提高了其動(dòng)態(tài)特性，旋轉(zhuǎn)軸上裝有消除間隙的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。另外，該機(jī)床帶有一個(gè)液壓式可移動(dòng)并且可編程的穩(wěn)定支架，支架獨(dú)特的微調(diào)功能可以更好地支承工件、使撓曲減少?gòu)亩岣哔|(zhì)量。該機(jī)床的這種獨(dú)特的工件定心和夾持功能使它能磨削特別長(zhǎng)的刀具，長(zhǎng)徑比可達(dá)100∶1。

柔性加工時(shí)代

Saacke公司的首席營(yíng)運(yùn)官Hallman指出，現(xiàn)在工廠希望磨削加工的自動(dòng)化程度越高越好，不管生產(chǎn)批量大小，問(wèn)題的關(guān)鍵是實(shí)現(xiàn)柔性化。他近年的工作致力于建立一套刀具和砂輪的自動(dòng)裝卸系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)磨削過(guò)程無(wú)人看管或盡量減少看管。

Saccke公司最近推出的UWID數(shù)控磨削中心就是圍繞幾個(gè)關(guān)鍵的自動(dòng)化單元設(shè)計(jì)的。該機(jī)床的標(biāo)準(zhǔn)配置包含一個(gè)四工位的砂輪更換裝置。當(dāng)砂輪更換時(shí)，冷卻液噴咀也同時(shí)自動(dòng)更換。

Saacke公司認(rèn)為UWID機(jī)床的高度自動(dòng)化主要在于有一個(gè)集成化的刀具自動(dòng)更換系統(tǒng)，其裝卸器能容納30至168把刀（隨刀具尺寸而定）。該機(jī)床的選購(gòu)附件包括：隨刀具需要更換彈簧套筒的裝置，以及附加的刀具托盤(pán)。該托盤(pán)系統(tǒng)可擴(kuò)展到每次安裝增加1000把刀的能力。機(jī)床采用NUM公司的Numroto軟件，控制全部自動(dòng)化系統(tǒng)。軟件的“虛擬加工”功能允許機(jī)外編程，從而極大地減少了調(diào)整時(shí)間。

適應(yīng)用戶需求

ANCA公司的副總裁Riddiford指出，現(xiàn)在主要的磨床制造商都能生產(chǎn)出好的機(jī)床。而區(qū)分出頂級(jí)水平和一般水平的主要標(biāo)志是重要性與日俱增的兩大特性——機(jī)床的軟件功能和多樣性。

軟件的重要性日益增加的原因是：有能力手工操作磨制復(fù)雜刀具的高水平工人數(shù)量在減少。另外，手工制作的刀具也難于滿足現(xiàn)代機(jī)床對(duì)切削速度和精度的要求。與CNC磨削相比，手工磨削會(huì)降低切削刃的質(zhì)量和一致性。因?yàn)槭止つハ鲿r(shí)，刀具要靠在支承片上，砂輪磨削方向指向切削刃，這就會(huì)產(chǎn)生刃口毛刺。而CNC磨削則相反，工作時(shí)不用支承片，磨削方向背離切削刃，就不會(huì)產(chǎn)生刃口毛刺。

ANCA公司最近推出一種應(yīng)用軟件iGrind，它即具備足夠精確性，又兼顧高水平操作者和初入門(mén)操作者的需要。這種基于Windows平臺(tái)的軟件系統(tǒng)可以做到既適應(yīng)操作者熟練程度又滿足使用需求。系統(tǒng)即能讓操作者進(jìn)入預(yù)先設(shè)定的刀具幾何參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)，也能讓操作者建立自己的數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)，在三維模型上還可即時(shí)實(shí)現(xiàn)任意參數(shù)的改變。通過(guò)簡(jiǎn)單地拖放鼠標(biāo)編輯命令，就能依次改變各種操作指令并執(zhí)行。為避免混淆，系統(tǒng)對(duì)任何參數(shù)改變的記錄都保持其色標(biāo)。專門(mén)設(shè)定的循環(huán)可以命名、儲(chǔ)存或變換。

獲得更多訂單的措施

Schneeberger公司總經(jīng)理Herrmann指出，工具磨正在向多樣性和多能化(生產(chǎn)盡量多的刀具品種的能力)方向發(fā)展，80%的用戶要求加工很大范圍的刀具品種。做到這一點(diǎn)就要求機(jī)床更重，剛性更高，功率更大。

這種趨勢(shì)正在從大型機(jī)床向小型機(jī)床發(fā)展。Schneeberger公司的Norma CFG機(jī)床是為工具車間設(shè)計(jì)的，盡管底座尺寸較小(1625.6mm×1981.2mm)，但重量達(dá)5443.2kg，HSK-50主軸的功率達(dá)10馬力，并備有六種砂輪?？杉庸さ膱A形刀具直徑至19.05mm，也可用于成型磨削和加工刀片。

Schneeberger公司的一種最大型機(jī)床，稱為Corvus系列，重量超過(guò)20噸，直接驅(qū)動(dòng)的主軸電機(jī)功率達(dá)13、20或34馬力。選配的X軸行程可達(dá)2997.2mm，可用于磨削超長(zhǎng)尺寸的零件。用戶也可要求增加第六根軸，這樣，機(jī)床就可在一個(gè)夾頭上完成拉刀磨削的所有工序。

精明的主意

磨削時(shí)，修整砂輪的工時(shí)損失是一項(xiàng)較大的費(fèi)用。Agathon機(jī)床公司提供了一種砂輪在線磨銳法，用以降低這項(xiàng)費(fèi)用。該公司的機(jī)械銷售經(jīng)理Merk介紹：該公司開(kāi)發(fā)的電化學(xué)磨銳法稱為EcoDress，主要用于磨削硬材料，如硬質(zhì)合金等。在Ecodress磨銳中，電流通過(guò)金屬結(jié)合劑的砂輪傳送，并在磨削液作用下啟動(dòng)電化學(xué)反應(yīng)，從而溶化砂輪的結(jié)合劑，使新的磨粒不斷暴露出來(lái)。

常規(guī)的方法是用碳化硅砂輪修整，能使磨粒的伸出量達(dá)到其直徑的15%～25%。用在線電腐蝕或電解法修整，能使磨粒伸出量達(dá)到其直徑的45%～60%。而EcoDress法可使近乎100%的磨粒暴露出來(lái)。這就使磨粒間形成較大的空隙，強(qiáng)化了冷卻液的穿透作用，結(jié)果使砂輪在較冷的狀態(tài)下運(yùn)行，并獲得較大的金屬切除率。

Agathon公司稱，EcoDress法可以減少磨削循環(huán)時(shí)間66%，提高砂輪壽命30%。這種方法還能使各種硬工具材料(從硬質(zhì)合金到聚晶金剛石)采用同一砂輪磨削。

EcoDress法目前僅用于Agathon公司的350 COMBI數(shù)控刀片周邊磨床。但該公司正在考慮將這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用在其它磨削中并申請(qǐng)專利許可。

適應(yīng)性控制特性

在加工復(fù)雜刀具形狀、優(yōu)化磨削參數(shù)時(shí)，通常要作一些折衷的選擇。例如，重切削時(shí)進(jìn)給量要受到限制，其進(jìn)給量和切削速度要比輕切削小一些。砂輪在磨削工件過(guò)程中，有一段“磨削空氣”的時(shí)間，情況就更不一樣了。

為了更大限度地提高機(jī)床利用率和砂輪壽命，Walter磨床公司在其Helitronic Power數(shù)控工具磨床上使用了適應(yīng)控制的功能。該系統(tǒng)讀取砂輪的載荷大小，并據(jù)此調(diào)節(jié)進(jìn)給量，使整個(gè)磨削過(guò)程都保持在最大載荷狀態(tài)。由于砂輪承受恒定的載荷并且沒(méi)有超出允許的最大值，所以，延長(zhǎng)了砂輪壽命，擴(kuò)大了無(wú)人看管的范圍。采用這套系統(tǒng)還可使刀具上的過(guò)渡痕跡大大減小。因?yàn)樵谀ハ鬟M(jìn)行過(guò)程中工序的轉(zhuǎn)換是在進(jìn)給量逐漸變化中實(shí)現(xiàn)的。

Walter公司稱，在加工直徑為φ25.4mm的立銑刀時(shí)，采用適應(yīng)控制可使加工時(shí)間從11分鐘減至9分鐘。Walter公司的Helitronic Power + Diamond是一種按被磨削材料進(jìn)行適應(yīng)控制的機(jī)床，它既可磨削硬質(zhì)合金和高速鋼刀具，也可用電火花磨削法加工聚晶金剛石刀具。機(jī)床配備雙主軸，用戶可以迅速地從磨削硬質(zhì)合金和高速鋼刀具轉(zhuǎn)換到用電火花磨削聚晶金剛石刀具?；蛘?，兩種工序在一次安裝下進(jìn)行。此時(shí)，先用電火花加工刀具聚晶金剛石部分的第一后角，然后磨削硬質(zhì)合金刀體的第二后角。配備該機(jī)床可以無(wú)需購(gòu)置專用機(jī)床而進(jìn)入聚晶金剛石刀具的市場(chǎng)領(lǐng)域。