为“中国制造2025”战略而努力

张秀兰

（北京第二机床厂有限公司 规划发展部 北京102444）

第十届中国数控机床展览会（CCMT 2018）于2018年4月9日～13日在上海新国际展览中心成功举办。本届展会使用了上海新国际博览中心10个展馆，展出总面积达12万平方米。共有来自中国、德国、美国、日本、意大利、中国台湾地区等23个国家和地区的1230余家机床工具行业制造厂商参展，其中境外展商500余家，占总展出面积的40%，比CCMT 2016展会增长近5%。此次展会不仅让我们看到了主机、功能部件、控制系统、量具量仪、机床电器以及刀具、附件等产品，同时也看到了将工艺、工序、机床结构与功能、工作方式有机融合与集成，从而获得高性能和高效率产品的成功案例，既是技术创新发展的一个趋势，也是市场发展的必然需求。

据展会不完全统计，磨削类机床展商有58家，展品约100余台。主要展商有哈挺中国、斯来福临机械（上海）有限公司、北京广宇大成、无锡市明鑫、武汉机床、科德、台州北平、荣光机械、北京第二床厂有限公司、上海机床厂有限公司、宇环数控等。展品有五轴工具磨削中心、高精度数控立式磨床、数控平面磨床、数控内圆磨床、数控珩磨机、数控磨削中心等。品种繁多，服务于各行各业，为展会增添了亮丽的风景。

1 磨削技术的深厚积淀，成为机床制造的引领者

虽然CCMT是中国数控机床展览，但每次我们都能够看到很多国外的展品，他们会带来新产品、新的技术、用高质量的产品展现他们在磨削领域多年的深厚积淀，他们是机床设备制造的引领者，是我们学习和努力的方向。

哈挺是一家在全球享有盛誉的机床设备制造引领者，能够为客户提供广泛而可靠的车削、铣削、磨削与工装夹具应用解决方案。此次磨床类产品除了已经展出过的HG-U1000高精密万能内外圆磨床外，还展出了瑞士KELLENBERGER-VARIA 1600高精度数控万能外圆磨床（见图1）。

图1 瑞士KELLENBERGER-VARIA 1600高精度数控万能外圆磨床

来自克林伯格的新款VARIA，是既能满足高精度磨削需求又具备强大功能的工业设计智慧结晶的产品。该机床采用静压导轨和分离式结构设计，从而阻断了振动和热量传递给床身，为机床提供了高精度和产能的保障。X、Z轴的所有运动在任何运动速度下都几乎没有摩擦，实现0.1μm的微进给。静压B轴：成熟而稳定的数控轴配备了静压导轨和直驱电机。预紧的静压导轨是高精度和高表面质量的基石，能轻松实现0.1μm的进给精度，使用静压轴承代替高精度回转滚动轴承，全面提高使用寿命及回转精度。B轴直驱系统：驱动系统以水冷式高扭矩电机为基础，确保了高水平的扭矩。高精度的圆光栅直接集成于绝对测量系统中，不需要回参考点，分辨率可达0.00002°，可在锁紧及非锁紧状态下正常工作，实现X/Z/B的三轴联动(需配备KELLENBERGER专利技术的砂轮自动测量系统KEL-SET)。独特的大空间加工工作台设计：工作台的扩展，既可优化砂轮分布位置并提供更大的行程，又能满足多种加工选项和特殊应用配置的加工需求。新型机床外围护罩：全方位增加的钣金厚度意味着更多的工艺可靠性，允许使用大直径砂轮，最大砂轮宽度可达Φ120 mm以上。通过防护门上巨大的观察窗及宽大的防护门，在工作过程中实现最佳监控，另外在操作时也提供了更多的便利性。真正的层叠式安全防护玻璃几乎不需要特意维护。紧凑且便于维护：所有诸如电源、电气柜、冷却润滑、独立水冷系统和压缩空气等部件全部集中，整合于机床外围护罩，置于机床各面的服务维护门可确保维护及维修时操作的畅通无阻。最佳热控制：性能优化的中央冷却系统，实现全自动过程控制。节能高效的低压式静压系统，整体运输概念：可整体运输，大大缩短了机床安装、调整及设定周期。节能及环境保护：满足欧盟电机生态设计新指令ECNo.640/2009，所有额定输出功率在0.75kW以上电机效率水平 E2以上，轻量化设计的铸铁床身可循环使用。工件头架：坚固、高刚性设计，宽大的安装基座；强劲驱动，无级调速；气密防护确保污物、液体无法进入，同时防止形成冷凝水。同步尾座：同步尾座是新增加的部件；尾座为大型、重载设计；配备覆有超硬氮化涂层的套筒及稳固的线性轴承。模块化设计，配有不同的砂轮头架。通用型砂轮头架：能够满足用户的不同需求；除内外圆、端面磨削外，还可配置2～3根内磨主轴，螺纹磨削或非圆磨削选项；可一次装夹完成磨削，使得零件加工时间缩短，同时提升了零件的加工精度。对角型砂轮头架：提供了一次装夹完成粗磨和精磨的选项；通过附加高频内磨主轴，使得外圆、内圆、端面磨削均成为了可能。前后排列型砂轮头架：一次装夹就能在没有任何干涉的情况下实现各种直接或角度切入磨削；通过附加内磨主轴，能够加工孔；最多可配4个砂轮。另外还有灵活多样的修整系统：灵活优化的修整工艺过程实现工件、修整工具和材料规格相协调；锋利的砂轮是高质量的根本；减少安装设置的新理念。采用海德汉最新的GRINDplus640/KEL-SOFT完美的3维KEL-SOFT辅助编程软件与硬件间的相互协调产生了最优的非圆磨削效果从而工件实现X/Z/C的三轴联动，适用于各种规格的工件，可进行高效且高精度非圆磨削。机床主要规格及参数见表1。

表1 VARIA高精度数控万能外圆磨床主要规格和技术参数

瑞士 STUDER公司在精密内外圆磨削研发与生产领域有着100多年的深厚积淀。此次展出的设备无论是在宏观领域、还是在微观领域都是名列前茅的全自动测量机，有用于加工可转位刀片和硬质合金回转类刀具的激光加工机床，有内圆及圆弧球面的磨削机床和用于各种复杂磨削应用的全能磨床等不同类型的6类产品。虽然这次没有新品，但仍从不同侧面展示了公司的实力。

S41数控万能内外圆磨床（如图2）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，比以往更多选择的砂轮头架配置形式。

图2 瑞士STUDER S41数控万能内外圆磨床

针对S41磨床的整体优势及上述提到的部分结构的特点我们以前给大家做过介绍，这次我们从它的基础及控制系统等方面进一步说明。

这种由斯图特研发的床身材料并在其本土工厂采用现代化工业技术生产的床身结构具有非常高的功效，在多年的成功应用中得以验证。机床床身卓越的吸震性可以确保磨削工件很好的表面质量，砂轮的使用寿命也得以延长，从而缩短了停工时间。Granitan人造花岗岩床身优异的热稳定性能，使得阶段性的温度波动可以得到全面的补偿，从而保证全天工作时间内加工高稳定性。用于纵向和横向滑板的导轨系统Studerguide直接压铸在床身上，并覆以一种拥有专利技术的耐磨材料 Granitan S200，导轨可保证在全部运行速度范围内可能的很高精度，并且具有高载荷能力和优异的吸震性。得益于这种坚固的结构和免维护设计，使导轨出色性能得以完全保留。

纵向和横向滑板的 Studerguide导轨：纵向和横向滑板由高质量的铸铁制造而成，带有高精度，经过磨削加工的导轨。滑板在全部运行范围内始终完全帖服在床身的导轨上，从而为确保在超过950mm的可测量长度上获得0.003mm的优异的直线精度奠定了坚实基础。滑板顶部的表面在全长上经过磨削，用于支承工件头架、尾架以及其他装置和附件。在工作台上配有刻度尺，便于机床部件及装置在机床工作台上的设置。工作台上有一个附加的表面经过磨削的下T-型槽，用以实现对修整装置的优化利用。最新研发的 Studerguideo导轨系统以其所拥有的专利技术的表面结构，使静压导轨系统的优势得以发扬。 Studerguide导轨系统超越静压导轨的一个巨大优势是在运动方向上的阻尼功能。滑板由直线电机驱动，并配置分辨率可达10nm的直接测量系统。两轴的最大运行速度均为20m/min。从而保证了以最少的辅助时间进行高效、高精度磨削。由 Studer Guideo导轨系统、直线电机和直接测量系统的完美结合确保了插补精度。

尺寸规格宽大的尾架套筒设计，采用配合度为莫氏4号的顶尖，在尾架机座中滑动。顶尖的压力可根据所磨削的高精度工件的特定精度进行调整。尾架可配置液压驱动套筒伸缩，便于更换工件。圆柱度精密微调装置保证了对圆柱度进行 1μm 范围内的修正。配有气垫抬升机构，便于机床设置调整中尾架的移动。冷却液流经尾架并完全覆盖尾架套筒和金刚石修整器支架区域，以保证优秀的热稳定性。通过弹簧尾架套筒进行夹紧。这款尾架适于承载最大质量达150 kg的工件。液压操作尾架可以増加顶尖的压力，使得两顶尖承载工件质量为250 kg。同步尾架：在磨削系列工件时，对工件的全长面进行磨削时，或不能采用常规的尾架驱动方式情况下，选用同步尾架则会特别经济高效。

砂轮修整：要保证经济、高效和高质量的磨削，使砂轮的修整方便易行是重要因素。为了使修整程序与工件，工具或材料的特性能够灵活，优化地协调配合，斯图特提供了宽泛的可选择的砂轮修整装置。磨削砂轮的成形和修整参数可以通过宏程序轻松地定义。斯图特磨床的另一个特点是砂轮的参考点(T-参数)。由于这特性，可以用公称尺寸编程，从而大大简化了磨削程序的编程工作。可以通过一个软件包对修整过程进行精调，该软件包还包括附加的修整功能。

斯图特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。同时模块化的设计也使得斯图特S41可以选配自动上下料系统以适应现代化机床的使用和磨削加工。对应的外围配件使生产过程更加完整。机床和上下料系统通过标准化的装载界面实现通讯交流，能够解决十分复杂的自动上下料任务。在磨削过程中可以实现全面的质量控制。这里面包括：加工中、加工后、记录、评估和校正。这样的质量控制对于磨削加工尤其是批量生产至关重要。

2 机床的成线配套、智能化迅猛发展

聚焦数字化、聚焦互联、聚焦智能化制造不仅是中国市场需求反映出的最新趋势，也代表着国际机床工具产业发展方向。顺势而为，最大限度地满足市场需求和客户要求。北京第二机床厂有限公司近年来得到重大专项、国资委及地方等科研项目的支持，使公司在科技创新、重点技术突破及智能制造方面取得累累硕果。

这些成果的应用大大提高了产品的技术水准和智能化；为使不同需求的客户提供交钥匙产品及成线配套产品和服务得以实现，同时也得到了用户的肯定和认可。

这次展出的数控端面外圆磨床柔性制造单元（如图 3）就是根据用户需求定制的产品之一。主机为 MKS1620型数控(端面)外圆磨床，是北京第二机床厂有限公司引进日本丰田工机先进技术，经消化吸收、创新研制的具有国际先进水平的中规格数控外圆磨床产品，具有高刚性、高效率及高适应性的特点。适合在汽车、摩托车、空压机、轴承等行业的大批量生产中使用，也适用于军工航空、航天、一般精密机械加工车间小批量，精度要求高的零件加工，是操作简便、性能可靠、加工精度高的生产型数控外圆磨床。主要特点为：（1）机电一体化结构布局，整体防护，维护方便符合人机工程要求。（2）砂轮主轴采用套筒式动静压主轴系，具有回转精度高，刚性强的特点。砂轮线速度可达60m/s(特殊订货)，CBN砂轮线速度可达80m/s(特殊订货)。（3）两轴联动进给，工作台(Z轴)、砂轮架(X轴)均为交流伺服电机滚珠丝杠副驱动，最高快进速度可达10m/min；砂轮架架(X轴)进给采用特殊吸振措施。（4）可选择多种形式金刚石修整装置(安装在头架后侧)，实现精确的数控修整，适应外圆表面锥形表面、端面、成形外圆表面圆弧面及沟槽的磨削，成批磨削锥形表面时，可保证配合精度稳定达到80%以上，且自动补偿。（5）配置进口或国产主动測量装置，实现磨削加工的全闭环控制.（6）采用进口先进数控系统，具有磨削过程程序变换，工件品质管理，机床状态监控，故障自诊断及异常报警等全方位的控制功能，菜单式界面输入简便。（7）此次机床配备桁架式机械手物流系统后，具有自动上下料、在线检测、敏捷、高效的特点，大大提高了精度稳定性和加工效率，更显完美。

图3 MKS1620型数控(端面)外圆磨床

上海机床厂有限公司此次展品推出了全自动曲轴类零件加工线（如图4），这个生产线由一台外圆磨床、一台数控切点跟踪曲轴磨床和一台六轴关节式机器人组成。

图4 上海机床厂有限公司全自动曲轴类零件加工线

在加工线中， 端面外圆磨床主要负责磨削曲轴的端面外圆， 数控切点跟踪曲轴磨床主要负责以切点跟踪的方式，通过一次装夹，高效地完成曲轴主轴颈和连杆颈的磨削。各工位的自动上下料及工位之间的自动转换均由六轴关节式机器人循环实现。

端面外圆磨床的数控系统由两根数控轴分别控制砂轮架的进给和工作台的移动。能在一次安装工件情况下，完成多档外圆、端面的自动循环磨削。具有砂轮自动进给、粗、精、无火花磨削、工件转速自动切換、前置修整实现砂轮自动修整及自动补偿、自动测量工件及循环动作安全连锁等多种功能。

数控切点跟踪曲轴磨床数控系统分别控制头架力矩电机转动，砂轮架的进给和工作台的移动。机床具有自动顶紧工件、工件自动轴向定位、直径自动测置、砂轮恒线速运转、自动修整砂轮及自动砂轮补偿、自动跳档等功能。主要参数及精度指标见表2。

表2 数控切点跟踪曲轴磨床主要规格和技术参数

3 高精、高效、复合产品大量涌现

此次展会高精、高效、复合产品大量涌现，如数控刀片磨削中心、连机组合数控外圆磨床、车磨复合加工中心等，尤其立磨产品表现突出。

北京广宇大成数控机床有限公司本次展会展出了MKS1320数控高速外圆磨床、MMK1320H(两台连机组合)的数控外圆磨床和 MGK2835型高精度数控立式磨床。近年来，北京广宇大成数控机床有限公司在立磨产品研发方面稳健发展，市场占有率逐年增加，该公司致力于研发和生产各种高精度数控磨床，以最大程度满足不同用户的需求，秉承以科技为先导，以市场为导向，坚持走自主技术产权不断创新之路。

本次展出的MGK2835型高精度数控立式磨床（如图 5）就是根据客户需求定制的一台高精度数控立式齿轮内孔专用磨床。目前国内汽车齿轮内孔的磨削加工，通常采用卧式内孔磨床等作为主要加工设备，这种加工方式存在着卧式装夹带来的工件重力等原因引起的工件轴向定位误差波动较大以致工件之内孔及端面磨削废品率偏高的问题，另外客户有实现工件自动上下料功能的需求。为此北京广宇大成数控机床有限公司在与国内某知名汽车齿轮箱制造企业深入合作，开发了MGK2835型高精度数控立式齿轮内孔专用磨床。此设备适用于中、大批量规模的汽车齿轮之内孔及端面的复合磨削加工。

图5 MGK2835型高精度数控立式磨床

可在保证工件内孔磨削的径向跳动及端面跳动均在0.02mm以内的工况下，实现自动上下料及磨削节拍180s以内的要求。有效满足了客户对工件高质量、高精度、高效率的磨削加工要求。

MGK2835型高精度数控立式齿轮内孔专用磨床是一台高精度、高刚性、CNC伺服控制的高精度数控立式磨床。采用该公司“工件主轴立式布置” 的自主知识产权专利技术，结构设计合理、紧凑，具有高静态、动态刚度与精度的优点；所选驱动系统具有良好的动态品质，执行元件精度高，可靠性好，响应速度快。

机床采用箱式龙门框架结构。立柱和横梁为一体式结构固定在床身上。横梁上配主轴滑板1组，通过导轨和丝杠实现水平（X轴）运动。安装在滑板之上的中右侧可上下竖直移动的两个滑枕上分别配置滚动立式电主轴各1根，分别通过导轨和丝杠实现垂直（Z1轴、Z2轴）方向运动；两根砂轮主轴及砂轮分别用于工件（齿轮）内孔和端面的磨削加工。安装在滑板之上的最左侧可上下竖直移动的滑枕（Z3轴）上安装自动上下料机构的机械手，搭配 12工位工件输送带等装置实现工件的自动上下料功能。

MGK2835型高精度数控立式磨床床身中间为高精度静压回转工作台。圆工作台采用该公司专利产品—三面静压闭式导轨自驱式圆转台，由独立的压力油源供油。该工作台结构紧凑，无需维修，刚性好，回转精度高，轴向与径向跳动均可达到0.002mm 以内（以基准球检测）。该机床工作台采用立式薄膜节圆夹具固定工件，其定心及轴向定位误差小，并搭配轴向气密检测装置，其轴向定位精度很高，甚至为零，有效解决工件装夹问题，可自动更换工件，简便、快捷。

机床工作台右侧配有多点式金刚笔修整器，可实现对立式砂轮外圆或下端面的直线修整。能够实现对工件在一次安装下完成精磨削内圆、内孔台阶平面及端面等磨削要素的多工序磨削加工，适用于汽车齿轮零件的内孔及端面的复合磨削加工。机床采用西门子828D或Rexroth MTX micro数控系统，可实现多轴伺服控制、可实现X/Z1、X/Z2或X/Z3轴两轴联动。能通过自动、手动（电子手轮）控制对零件各加工要素的磨削加工，满足加工要求。采用全封闭防护，具有良好的操作性、维修性和安全性。此设备堪称直角机器人与立式磨床的完美组合。机床主要规格参数见表3。

表3 MGK2835型高精度数控立式磨床主要规格参数

接上表

埃马克 VLC200GT倒立式车磨复合加工中心（见图 6）是专为精密加工中型和大型系列产品而设计的，其加工工艺可靠、成本低廉。可以用VLC200GT加工的典型零件包括齿轮、链轮、滑套和用于CVT无极变速箱的部件。根据工件的几何形状和质量要求，VLC200GT可以应用高效的车削和磨削组合工艺。通过将这两种加工工艺智能组合，既能缩短加工节拍，又能降低刀具成本。

4 结语

时间飞逝，历时一周的CCMT 2018展会圆满落幕，本届展会规模宏大、展品技术先进、精彩纷呈、配套活动丰富多彩；既为企业技术创新、研发成果提供了展示的平台，也为企业搭建了交流自主研发最新技术和产品、深入探讨行业发展趋势和方向、细致了解并尽量满足用户行业最新需求的平台。同时展示了新的制造模式、数字化工厂、车间解决方案，全面诠释了“聚焦——数字•互联•智造”这一展会的主题。

图6 VLC200GT倒立式车磨复合加工中心

由于篇幅问题不能累述。总之，通过展会让我们看到了磨床产品为获得整机良好的热稳定性和抗震性，使用人造大理石材料，并在磨削领域得到较为广泛的应用；看到了磨床产品广泛采用先进设计技术、优化增强机床结构，增强机床的动静刚度，提高产品的可靠性；看到了直驱技术与磨削技术的结合，如直线电机和直驱转台、转塔的应用，有效提升了磨床的驱动品质、加工效率和加工品质；看到了磨削设备自动化和智能化程度越来越高。同时，也看到了与先进国家知名企业的差距，需要加大基础研究和研发实验投入，尽快掌握核心技术，为实现中国制造2025制造强国战略做出我们的贡献。