一、概述
雙端面磨床是在加工過(guò)程中將工件放入到工件載盤中，由載盤帶動(dòng)著在兩個(gè)磨板之間做自轉(zhuǎn)和公轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的兩面同時(shí)進(jìn)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(duì)各種形狀和材質(zhì)的工件的兩個(gè)平行平面進(jìn)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(dòng)元件、汽車零部件、制冷壓縮機(jī)零部件、油泵油嘴零部件、發(fā)動(dòng)機(jī)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(huì)上共有12家企業(yè)展出了此類雙端面磨床，全部為國(guó)內(nèi)企業(yè)，其中既有專業(yè)機(jī)床制造廠家如新鄉(xiāng)日升、宇環(huán)數(shù)控、洛陽(yáng)潤(rùn)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(dá)、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(jī)，加工精度可達(dá)到1μm以內(nèi)，展品多為此類；一種是通過(guò)式磨削的雙端面磨床，加工精度可達(dá)2μm，由宇環(huán)數(shù)控展出。
展出的雙端面研磨機(jī)目前基本都是采用超硬材料砂輪進(jìn)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(guò)間接測(cè)量方式，實(shí)現(xiàn)了對(duì)工件加工尺寸的控制。該類型磨床主要運(yùn)動(dòng)為上盤、下盤和內(nèi)環(huán)的旋轉(zhuǎn)以及上盤的擺動(dòng)和升降。上盤、下盤及內(nèi)環(huán)均由電機(jī)直聯(lián)減速電機(jī)，無(wú)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(jī)床上盤一般為自由浮動(dòng)結(jié)構(gòu)，可以快速地去掉工件尺寸高點(diǎn)后轉(zhuǎn)入研磨，磨板與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)可使磨料層負(fù)載均衡，確保雙面研磨的效果。在加工時(shí)，可以通過(guò)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(shí)間。
一般來(lái)說(shuō)，雙端面磨床是雙端面研磨機(jī)的前道序，對(duì)需要去掉大余量的工件可以先采用雙端面磨床進(jìn)行高速精密磨削，再由雙端面研磨機(jī)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(shí)際工件量產(chǎn)過(guò)程中可以根據(jù)加工余量及精度來(lái)考慮選型問(wèn)題。
二、部分代表展商及展品特點(diǎn)
1. 雙端面研磨機(jī)
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(jī)，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(qiáng)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(jī)剛性強(qiáng)，穩(wěn)定性好；搖臂擺入擺出采用伺服電機(jī)+減速機(jī)驅(qū)動(dòng)，便于上盤和下盤同心的調(diào)整；設(shè)置特殊定位機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)上下磨板錯(cuò)位對(duì)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(zhǔn)調(diào)節(jié)壓力，實(shí)現(xiàn)上盤快下、慢下、初磨、研磨、超精研磨的功能；人機(jī)界面操控，預(yù)設(shè)六段壓力和轉(zhuǎn)速，磨削時(shí)可自動(dòng)轉(zhuǎn)換；可存儲(chǔ)30種不同零件磨削參數(shù)，調(diào)用方便；中心部位的測(cè)量壓塊上下位置可調(diào)，增大測(cè)量范圍，相較調(diào)整上盤上的測(cè)量頭更加便捷；具有磨削前預(yù)監(jiān)測(cè)功能，零件擺放異常自動(dòng)退出循環(huán)并警示；實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(wèn)題。
宇環(huán)數(shù)控機(jī)床股份有限公司展出的YH2M84120雙面研磨機(jī)，砂輪Φ1250×450×60mm，加工件最大尺寸370 mm（矩形對(duì)角線長(zhǎng)度），加工厚度為0.4-40mm。該機(jī)型的行星輪和下盤驅(qū)動(dòng)采用電機(jī)+減速機(jī)直聯(lián)驅(qū)動(dòng)，雙軸套筒式結(jié)構(gòu)布置，剛性好、精度高；上盤采用減速機(jī)直聯(lián)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，通過(guò)鼓形齒輪傳動(dòng)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(dòng)上研磨盤擺入及擺出，便于機(jī)床操作和維護(hù)；采用進(jìn)口測(cè)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(dòng)上下料裝置，使上下料便捷。
東莞金研精密研磨機(jī)械制造有限公司展出3臺(tái)機(jī)床，分別為KS25D高精密雙面研磨機(jī)、KS700Y高精密雙端面研磨機(jī)和KD24QX高精密單面研磨拋光機(jī)。KS700Y高精密雙端面研磨機(jī)與新鄉(xiāng)日升的2M8470C類似，不再贅述。
KS25D高精密雙面研磨機(jī)與眾不同，采用日本NSK主軸軸系，確保機(jī)床的精密性及耐用性；采用日本SMC氣動(dòng)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(jī)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(gè)手柄，操作方便；上盤設(shè)置有自動(dòng)浮動(dòng)定位裝置，減少了錯(cuò)盤、對(duì)盤的麻煩；齒圈及擋水盤半自動(dòng)升降系統(tǒng)，方便取放工件；大齒圈與中心齒輪同時(shí)升降，隨下盤轉(zhuǎn)動(dòng)，使行星輪平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)。該機(jī)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(lán)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(jī)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(dòng)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(jī)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)微米級(jí)進(jìn)給，主軸剛性及進(jìn)給精度高；上磨頭通過(guò)上箱體四點(diǎn)角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)進(jìn)出料口的傾斜角度調(diào)節(jié)，角度保持穩(wěn)定性高；修整機(jī)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(jī)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(tái)，可搭載自動(dòng)化上下料裝置，避免送料臺(tái)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(jī)界面操作簡(jiǎn)單，功能強(qiáng)大而完善。
3. 自動(dòng)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(dòng)化生產(chǎn)線，由DDV585C立式雙端面磨床+自動(dòng)上下料裝置+DSM700S研磨機(jī)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(shí)效處理，具有高剛性和高穩(wěn)定性；上下磨削進(jìn)給由伺服電機(jī)通過(guò)消隙蝸輪蝸桿副驅(qū)動(dòng)空心絲杠，內(nèi)藏式主軸，軸向運(yùn)動(dòng)可實(shí)現(xiàn)0.001mm進(jìn)給，保證磨削精度。DSM700S雙端面研磨機(jī)，采用高強(qiáng)度鑄造框架設(shè)計(jì)，獨(dú)立可調(diào)整的高強(qiáng)度驅(qū)動(dòng)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(jí)位移傳感器，可實(shí)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(jī)械手抓取至載盤上，再推送至DSM700S進(jìn)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(dá)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(yùn)轉(zhuǎn)到清洗包裝區(qū)域。
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三、綜述和思考
本次展會(huì)雙端面磨床參展商數(shù)量達(dá)到了歷年來(lái)最多，且均為國(guó)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(jìn)口機(jī)床效果明顯，但同質(zhì)化較為嚴(yán)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(zhǎng)點(diǎn)。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(chǎng)合，是半導(dǎo)體、藍(lán)寶石、碳化硅和太陽(yáng)能行業(yè)的領(lǐng)先供應(yīng)商，單臺(tái)價(jià)值一般在1000萬(wàn)以上，而國(guó)產(chǎn)機(jī)床基本是在1.2米及以下，單臺(tái)價(jià)值基本在70萬(wàn)元以下。
雙端面磨床是復(fù)雜磨削設(shè)備，對(duì)國(guó)內(nèi)企業(yè)來(lái)說(shuō)，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(wèn)題。目前磨料磨具企業(yè)加入機(jī)床制造，可以實(shí)現(xiàn)研磨機(jī)和磨盤一體化，具有為客戶提供全套解決方案的優(yōu)勢(shì)，但生產(chǎn)制造過(guò)程工藝及研磨工藝欠缺，也達(dá)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(huì)看到各企業(yè)對(duì)智能化的重視，如廣東科瑞的自動(dòng)線，北京榮峰的自動(dòng)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(shí)現(xiàn)產(chǎn)品從粗磨、精磨、研磨的全自動(dòng)智能化磨削研磨加工。新鄉(xiāng)日升曾展出六軸關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)機(jī)器人+堆棧式自動(dòng)理料機(jī)+視覺系統(tǒng)引導(dǎo)完成自動(dòng)上下料。但從市場(chǎng)銷售來(lái)看，還需要各企業(yè)進(jìn)一步提高運(yùn)行的穩(wěn)定性，使技術(shù)早日成熟，加快商用化進(jìn)程。同樣，本次展品對(duì)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(lái)源：協(xié)會(huì)磨床分會(huì)（新鄉(xiāng)日升 孔艷）
