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机床工具领域的尖端技术
发布时间:2010/11/25 9:16:30 | 点击次数:1005

    迎来纳米时代磨削、研磨加工

    随着IT关联产品、汽车、家电等工业制品不断发展,高性能磨削、研磨加工重要性日益增大。对于生产技术人员来说,高精度化、高效率化自动化永远主题。磨削、研磨技术研究开发成果推动着工业产品更新,正脚踏实地向前发展。

    (1)磨削、研磨技术重要性日益增大

    如今几乎已普及到所有家庭个人电脑(PC)所配备硬磁盘(HDD)过去超精密机床上用单晶金刚石刀具切削加工。近年来,磁盘面记录密度年增长率达到100%,实现了每1平方英寸达1G记录密度。这一技术经磨削加工后铝合金基盘上镀上无电解NIP薄膜,再通过研磨加工使其表面平滑而得以实现。而高性能加工技术进步,也使得基盘材料从铝合金更换为刚性比更高硅酸铝玻璃、晶化玻璃等,因此,磨削、研磨加工重要性也更大了。

    (2)高精度化

    直线电机刚开始开发时,因其能实现高速加工而备受瞩目。但近年来,使用直线电机目已逐渐转向高精度化。也就说,直线电机诸多优良特性,很高定位精度圆弧插补精度尤其令人刮目相看。其原因非接触式驱动系统没有传统伺服电机旋转减速用齿轮副、滚珠丝杠、耦合件等各种机械因素引起误差,以及直线电机必然采用闭路控制。

    今后,高精度化加工技术发展将日益加速。精密加工,最重要加工之一高精密平面加工。尤其精密测量仪器、光学仪器、硅片等超精密加工领域,要求加工出无限平滑表面。为此,机床制造商开发出了超精密平面磨床,采用独立可变静压滑板技术实现高刚性加工同时,又实现了即使存偏载荷,油膜厚度也不会发生变化(工作台不发生倾斜),磨削平面度达到lμm/m2。此外,加工表面通过抛光可以实现0.03μm/m2平面度。为了实现高精度加工,就必须克服热变形。具体来说,需要尽可能减少来自驱动电机轴承、导向面等加工发热。此外,为了不使加工工件发生热变形,还需要控制加工点产生热量来自工件表面汽化热。为此,该超精密平面磨床配置了既恒温又恒湿隔离罩,作为完整系统加以商品化。

    (3)高效率化

    加大砂轮进给量、降低工件进给速度间歇进给磨削技术与使用电沉积磨轮高圆周速度磨削技术相结合而形成HEDG(HighEfficientDeep-CutGrinding)磨削技术欧洲已经实用化了,但日本还几乎无人采用。另一方面,减小砂轮进给量、提高工件进给速度快走刀磨削(高速往复式磨削)金属模具加工等行业正逐渐成为成型磨削主流。这种磨削加工方法通过曲柄、液压伺服装置或直线电机增加单位时间工作台往返次数(对行程较短工件也可以采用砂轮连续进给),从而可以大幅度提高加工效率,也适用于金属模具穿孔等短行程磨削。该方法缺点工作台反转时高加/减速运动容易引起振动,需要设法加以抑制。为此,可以采用减轻工作台重量、加重底盘、进行加/减速控制以及进行平衡等方法。快走刀磨床已被许多平面磨床生产厂家看好,认为可以进行商品化开发,今后将成为金属成型磨床主流。

    (4)小型化环保(节能)化

    以前JIMTOF(日本国际机床展览会)上,各厂家展出小型机床很受瞩目,主要原因于:为了适应多品种、小批量生产,需要灵活改组生产线,因此迫切需要统一机床宽度。而且机床小型化可以带来许多预期利好,如缩短生产线长度、减少占用空间、容易变更生产线、提高工厂内部信息传递等。

    某家公司推出了“节省能源空间”概念机种。该磨床占地面积不到普通磨床40%,尤其宽度尺寸缩小至1200mm以下。一般来说,占地面积缩小不便于维修保养,但该磨床将维修保养部分集到机器前后,提高了维修便利性。此外,该公司将磨削液供给量削减了50%(加工有工件甚至可削减99%),减小了对环境影响。

    为了实现磨床小型化,需要减小砂轮直径。为了不降低砂轮速度,需要采用超高速主轴技术。该磨床减小了砂轮交换频度,也减薄了砂轮厚度,因此基本上用于轮廓加工。此外,为了节省空间,轴驱动系统采用了不需要齿轮箱直线电机驱动,而且通过程序更换按钮,一次操作即可自动调整心距。

    (5)复合化

    某厂家采用立轴磨削技术车床技术,开发出了融磨削与切削于一体小型复合磨床,通过一次装夹工件,就可以高精度、高效率地完成从车削加工到圆筒、内表面磨削精加工。由于立轴磨床比横轴磨床宽度更窄,因此更容易编入生产线。人们期待该复合磨床能尽快投入商业化生产。其他各种复合机床(如激光加工与磨削加工复合)也开发之。

    随着经济全球化不断发展,越来越多机床开始出口到语言与文化完全不同国家地区。作为耐用资产机床,其维修保养定期检查不可或缺。因此,用视频图像来表示报警位置及内容功能、利用互联网对机床进行自动监测等也成了重点技术之一。

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