CCMT2024展品評述 | 部分雙端面磨床展品

　　編者按：CCMT2024(第十三屆中國數(shù)控機床展覽會)已于4月12日圓滿落幕。展會期間，主辦方中國機床工具工業(yè)協(xié)會有關(guān)分會組織人員針對本專業(yè)領(lǐng)域展品及展商情況進行評述，現(xiàn)編發(fā)部分文章，供業(yè)界參考。文章觀點僅代表作者本人。
 

　　CCMT2024相隔6年后再次在上海新國際博覽中心舉辦，展會總面積達20萬平方米，是迄今為止國內(nèi)乃至亞洲舉辦的規(guī)模最大的機床工具專業(yè)展覽會。來自28個國家和地區(qū)的近2000家機床工具企業(yè)同臺競技，展示了各自最前沿的新產(chǎn)品、新技術(shù)、新工藝，為12萬余專業(yè)觀眾呈現(xiàn)了高效加工技術(shù)解決方案以及數(shù)智融合的最新進展。
 

　　一、概述
 

　　雙端面磨床是在加工過程中將工件放入到工件載盤中，由載盤帶動著在兩個磨板之間做自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)運動，實現(xiàn)對工件的兩面同時進行加工，載盤開孔只需要滿足各種復(fù)雜形狀工件的靈活旋轉(zhuǎn)即可。由此，這種磨削方式可以對各種形狀和材質(zhì)的工件的兩個平行平面進行高效率連續(xù)磨削或高精度批量研磨，滿足大規(guī)模生產(chǎn)的需求。適用于鋼鐵、鑄鐵、銅、硬質(zhì)合金、玻璃、陶瓷、單晶硅、磁性材料等金屬與非金屬硬脆材料的加工，廣泛應(yīng)用于液壓氣動元件、汽車零部件、制冷壓縮機零部件、油泵油嘴零部件、發(fā)動機零部件、軸承零件、密封件、量刃具、儀表、硬質(zhì)合金刀片、陶瓷閥芯等領(lǐng)域。
 

　　本次展會上共有12家企業(yè)展出了此類雙端面磨床，全部為國內(nèi)企業(yè)，其中既有專業(yè)機床制造廠家如新鄉(xiāng)日升、宇環(huán)數(shù)控、洛陽潤智、廣東科瑞、東莞金研、北京特思迪、東莞圣高、湖南金嶺、上海致領(lǐng)等公司，也有從事超硬材料磨具制品的新秀如北京榮鋒、捷利達、寧波斯瑞得等公司。
 

　　本次雙端面磨床展品均為立式結(jié)構(gòu)，分為兩種形式。一種是行星式結(jié)構(gòu)的高精度雙端面研磨機，加工精度可達到1µm以內(nèi)，展品多為此類；一種是通過式磨削的雙端面磨床，加工精度可達2µm，由宇環(huán)數(shù)控展出。
 

　　展出的雙端面研磨機目前基本都是采用超硬材料砂輪進行磨削，高效環(huán)保，因砂輪消耗極慢，利用分辨率為0.1-0.5µm尺寸傳感器通過間接測量方式，實現(xiàn)了對工件加工尺寸的控制。該類型磨床主要運動為上盤、下盤和內(nèi)環(huán)的旋轉(zhuǎn)以及上盤的擺動和升降。上盤、下盤及內(nèi)環(huán)均由電機直聯(lián)減速電機，無極調(diào)速，方便調(diào)整研磨各種材料和各種形狀工件所需的工藝轉(zhuǎn)速。這類機床上盤一般為自由浮動結(jié)構(gòu)，可以快速地去掉工件尺寸高點后轉(zhuǎn)入研磨，磨板與工件的相對運動可使磨料層負載均衡，確保雙面研磨的效果。在加工時，可以通過切換上盤、下盤和內(nèi)環(huán)的轉(zhuǎn)向，使磨料層保持自銳性和平整度，減少修磨次數(shù)和輔助時間。
 

　　一般來說，雙端面磨床是雙端面研磨機的前道序，對需要去掉大余量的工件可以先采用雙端面磨床進行高速精密磨削，再由雙端面研磨機提高精度，保證工件兩面所需的平面度、平行度以及批量工件之間的尺寸差。實際工件量產(chǎn)過程中可以根據(jù)加工余量及精度來考慮選型問題。
 

　　二、部分代表展商及展品特點
 

　　1.雙端面研磨機
 

　　新鄉(xiāng)日升數(shù)控軸承裝備股份有限公司展出的2M84100C雙端面研磨機，砂輪Φ970×380×56mm(CBN厚度為6mm)，最大加工直徑Φ325mm，加工厚度為0.4-100mm。床身和擺臂采用高強度鑄鐵鑄造，下主軸采用大規(guī)格圓錐滾子軸承結(jié)構(gòu)，整機剛性強，穩(wěn)定性好；搖臂擺入擺出采用伺服電機+減速機驅(qū)動，便于上盤和下盤同心的調(diào)整；設(shè)置特殊定位機構(gòu)實現(xiàn)上下磨板錯位對研，得到更高精度的磨板平面度，提高加工精度；采用電氣比例閥精準調(diào)節(jié)壓力，實現(xiàn)上盤快下、慢下、初磨、研磨、超精研磨的功能；人機界面操控，預(yù)設(shè)六段壓力和轉(zhuǎn)速，磨削時可自動轉(zhuǎn)換；可存儲30種不同零件磨削參數(shù)，調(diào)用方便；中心部位的測量壓塊上下位置可調(diào)，增大測量范圍，相較調(diào)整上盤上的測量頭更加便捷；具有磨削前預(yù)監(jiān)測功能，零件擺放異常自動退出循環(huán)并警示；實時監(jiān)測工件厚度尺寸及磨削余量；具有故障自診斷系統(tǒng)，方便快速解決異常問題。
 

　　宇環(huán)數(shù)控機床股份有限公司展出的YH2M84120雙面研磨機，砂輪Φ1250×450×60mm，加工件最大尺寸370 mm(矩形對角線長度)，加工厚度為0.4-40mm。該機型的行星輪和下盤驅(qū)動采用電機+減速機直聯(lián)驅(qū)動，雙軸套筒式結(jié)構(gòu)布置，剛性好、精度高；上盤采用減速機直聯(lián)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，通過鼓形齒輪傳動保證柔性加載；采用氣囊控制上盤的升降及加壓，由精密電氣比例閥+壓力傳感器保證上盤加載壓力的精確性；采用氣缸+齒輪齒條裝置，驅(qū)動上研磨盤擺入及擺出，便于機床操作和維護；采用進口測量傳感器保證加工尺寸一致性，壓力模式與定位模式數(shù)據(jù)共享；可選配半自動上下料裝置，使上下料便捷。
 

　　東莞金研精密研磨機械制造有限公司展出3臺機床，分別為KS25D高精密雙面研磨機、KS700Y高精密雙端面研磨機和KD24QX高精密單面研磨拋光機。KS700Y高精密雙端面研磨機與新鄉(xiāng)日升的2M8470C類似，不再贅述。
 

　　KS25D高精密雙面研磨機與眾不同，采用日本NSK主軸軸系，確保機床的精密性及耐用性；采用日本SMC氣動元件，分段精密加壓控制，完成粗磨、中磨、精磨、拋光等工藝；設(shè)置安全鎖緊機構(gòu)，防止意外斷氣、斷電而“掉盤”傷人的意外發(fā)生；上盤快升、快降、緩升、緩降集中于一個手柄，操作方便；上盤設(shè)置有自動浮動定位裝置，減少了錯盤、對盤的麻煩；齒圈及擋水盤半自動升降系統(tǒng)，方便取放工件；大齒圈與中心齒輪同時升降，隨下盤轉(zhuǎn)動，使行星輪平穩(wěn)運轉(zhuǎn)。該機型適合雙面研磨及拋光各種密封件、密封閥板、金屬元件、氧化鋁、氧化鋯陶瓷件、光學(xué)玻璃、藍寶石玻璃、石英晶片、半導(dǎo)體元件等金屬、非金屬產(chǎn)品，可應(yīng)用于通訊、光學(xué)晶體、汽車零部件、半導(dǎo)體、液壓等行業(yè)。
 

　　2.雙端面磨床
 

　　本次展品為宇環(huán)數(shù)控的YHDM580H，砂輪Φ585×75×Φ195mm，加工工件外徑為Φ10mm-Φ120mm、厚度為0.8-40mm。該機型采用C型磨削方式，可高效完成工件兩端面的磨削，也可選擺動磨削或雙工位行星磨削方式完成較大的去除量；上下磨頭采用雙螺母大直徑滾珠絲桿+蝸輪蝸桿+伺服電機驅(qū)動結(jié)構(gòu)實現(xiàn)微米級進給，主軸剛性及進給精度高；上磨頭通過上箱體四點角度調(diào)節(jié)機構(gòu)實現(xiàn)進出料口的傾斜角度調(diào)節(jié)，角度保持穩(wěn)定性高；修整機構(gòu)采用球面副支撐結(jié)構(gòu)，與箱體固聯(lián)安裝，剛性高；出口位置擺臂式修整，效率及精度極高，也可選配雙滾輪行星式修整機構(gòu)；后門出砂輪的方式，配置專門拆卸砂輪裝置更便于砂輪更換；固定式的送料臺，可搭載自動化上下料裝置，避免送料臺經(jīng)常開合導(dǎo)致精度變化而需要重新調(diào)整；采用西門子808D數(shù)控系統(tǒng)，HMI人機界面操作簡單，功能強大而完善。
 

　　3.自動化生產(chǎn)線
 

　　廣東科瑞精密研磨技術(shù)有限公司展出一條自動化生產(chǎn)線，由DDV585C立式雙端面磨床+自動上下料裝置+DSM700S研磨機組成。該生產(chǎn)線中DDV 585C雙端面磨床，床身采用整體樹脂砂鑄造，鑄件結(jié)構(gòu)經(jīng)ANSYS有限元分析并優(yōu)化，鑄件材料HT300經(jīng)二次時效處理，具有高剛性和高穩(wěn)定性；上下磨削進給由伺服電機通過消隙蝸輪蝸桿副驅(qū)動空心絲杠，內(nèi)藏式主軸，軸向運動可實現(xiàn)0.001mm進給，保證磨削精度。DSM700S雙端面研磨機，采用高強度鑄造框架設(shè)計，獨立可調(diào)整的高強度驅(qū)動性能，研磨加壓配置電控比例閥，壓力閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)加上接觸式µm級位移傳感器，可實現(xiàn)1µm的精度控制。
 

　　以空調(diào)壓縮活塞(合金鑄鐵材質(zhì)，硬度HRC48-52)加工為例，采用DDV 585C貫穿式雙面磨削作為第一道粗磨工藝，磨削后產(chǎn)品平面、平行度≤0.003mm，粗糙度≤Ra0.3；加工后工件經(jīng)傳輸帶傳送到物料裝載裝置區(qū)域，由機械手抓取至載盤上，再推送至DSM700S進行雙平面精磨研磨，研磨后等高差≤0.002mm、平面平行度≤0.0015mm、粗糙度≤Ra0.1，達到空調(diào)壓縮活塞的精度需求后，再將載盤抓回取出工件放至傳輸帶上運轉(zhuǎn)到清洗包裝區(qū)域。
 

 

　　本次展會雙端面磨床參展商數(shù)量達到了歷年來最多，且均為國內(nèi)展商。由此可以看出，境內(nèi)相關(guān)產(chǎn)品發(fā)展迅速，替代進口機床效果明顯，但同質(zhì)化較為嚴重，結(jié)構(gòu)基本類似，亟待企業(yè)提高產(chǎn)品性能，開拓新的加工領(lǐng)域，尋找新的增長點。如據(jù)筆者了解Peter Wolters和Lapmaster Wolters目前主要做研磨板為1.5米及以上的設(shè)備，應(yīng)用于表面質(zhì)量、平面度、平行度和尺寸精度要求更高的場合，是半導(dǎo)體、藍寶石、碳化硅和太陽能行業(yè)的領(lǐng)先供應(yīng)商，單臺價值一般在1000萬以上，而國產(chǎn)機床基本是在1.2米及以下，單臺價值基本在70萬元以下。
 

　　雙端面磨床是復(fù)雜磨削設(shè)備，對國內(nèi)企業(yè)來說，仍需要更高的加工精度、更快的磨削效率和更優(yōu)的磨削工藝，這要求磨床和磨具產(chǎn)業(yè)鏈深度融合，協(xié)同創(chuàng)新發(fā)展，聯(lián)合研發(fā)解決一些“卡脖子”問題。目前磨料磨具企業(yè)加入機床制造，可以實現(xiàn)研磨機和磨盤一體化，具有為客戶提供全套解決方案的優(yōu)勢，但生產(chǎn)制造過程工藝及研磨工藝欠缺，也達不到理想的狀態(tài)。磨床和磨具企業(yè)協(xié)同良好發(fā)展仍是重要方向。
 

　　比較可喜的是，本次展會看到各企業(yè)對智能化的重視，如廣東科瑞的自動線，北京榮峰的自動上下料裝置。此前宇環(huán)數(shù)控曾展出雙端面加工智能化生產(chǎn)線，實現(xiàn)產(chǎn)品從粗磨、精磨、研磨的全自動智能化磨削研磨加工。新鄉(xiāng)日升曾展出六軸關(guān)節(jié)運動機器人+堆棧式自動理料機+視覺系統(tǒng)引導(dǎo)完成自動上下料。但從市場銷售來看，還需要各企業(yè)進一步提高運行的穩(wěn)定性，使技術(shù)早日成熟，加快商用化進程。同樣，本次展品對外觀都比較重視，尤其是宇環(huán)數(shù)控，外形及色彩搭配都使人耳目一新。
 

　　來源：協(xié)會磨床分會(新鄉(xiāng)日升 孔艷)