【CCMT2024展品評述】部分雙端面磨床展品
2024-9-5 來源：機床協會 作者：-
【編者按】CCMT2024（第十三屆中國數控機床展覽會）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協會有關分會組織人員針對本專業領域展品進行評述，現編發部分文章，供業界參考。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，是迄今為止國內乃至亞洲舉辦的規模最大的機床工具專業展覽會。來自28個國家和地區的近2000家機床工具企業同臺競技，展示了各自最前沿的新產品、新技術、新工藝，為12萬余專業觀眾呈現了高效加工技術解決方案以及數智融合的最新進展。
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和公轉運動，實現對工件的兩面同時進行加工，載盤開孔只需要滿足各種復雜形狀工件的靈活旋轉即可。由此，這種磨削方式可以對各種形狀和材質的工件的兩個平行平面進行高效率連續磨削或高精度批量研磨，滿足大規模生產的需求。適用于鋼鐵、鑄鐵、銅、硬質合金、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、發動機零部件、軸承零件、密封件、量刃具、儀表、硬質合金刀片、陶瓷閥芯等領域。
本次展會上共有12家企業展出了此類雙端面磨床，全部為國內企業，其中既有專業機床制造廠家如新鄉日升、宇環數控、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構，分為兩種形式。一種是行星式結構的高精度雙端面研磨機，加工精度可達到1µm以內，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，由宇環數控展出。
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、下盤和內環的旋轉以及上盤的擺動和升降。上盤、下盤及內環均由電機直聯減速電機，無極調速，方便調整研磨各種材料和各種形狀工件所需的工藝轉速。這類機床上盤一般為自由浮動結構，可以快速地去掉工件尺寸高點后轉入研磨，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、下盤和內環的轉向，使磨料層保持自銳性和平整度，減少修磨次數和輔助時間。
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。實際工件量產過程中可以根據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
新鄉日升數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，下主軸采用大規格圓錐滾子軸承結構，整機剛性強，穩定性好；搖臂擺入擺出采用伺服電機+減速機驅動，便于上盤和下盤同心的調整；設置特殊定位機構實現上下磨板錯位對研，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節壓力，實現上盤快下、慢下、初磨、研磨、超精研磨的功能；人機界面操控，預設六段壓力和轉速，磨削時可自動轉換；可存儲30種不同零件磨削參數，調用方便；中心部位的測量壓塊上下位置可調，增大測量范圍，相較調整上盤上的測量頭更加便捷；具有磨削前預監測功能，零件擺放異常自動退出循環并警示；實時監測工件厚度尺寸及磨削余量；具有故障自診斷系統，方便快速解決異常問題。
宇環數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動采用電機+減速機直聯驅動，雙軸套筒式結構布置，剛性好、精度高；上盤采用減速機直聯驅動旋轉，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據共享；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；設置安全鎖緊機構，防止意外斷氣、斷電而“掉盤”傷人的意外發生；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，方便取放工件；大齒圈與中心齒輪同時升降，隨下盤轉動，使行星輪平穩運轉。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、光學玻璃、藍寶石玻璃、石英晶片、半導體元件等金屬、非金屬產品，可應用于通訊、光學晶體、汽車零部件、半導體、液壓等行業。
2. 雙端面磨床
本次展品為宇環數控的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+伺服電機驅動結構實現微米級進給，主軸剛性及進給精度高；上磨頭通過上箱體四點角度調節機構實現進出料口的傾斜角度調節，角度保持穩定性高；修整機構采用球面副支撐結構，與箱體固聯安裝，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；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，避免送料臺經常開合導致精度變化而需要重新調整；采用西門子808D數控系統，HMI人機界面操作簡單，功能強大而完善。
3. 自動化生產線
廣東科瑞精密研磨技術有限公司展出一條自動化生產線，由DDV585C立式雙端面磨床+自動上下料裝置+DSM700S研磨機組成。該生產線中DDV 585C雙端面磨床，床身采用整體樹脂砂鑄造，鑄件結構經ANSYS有限元分析并優化，鑄件材料HT300經二次時效處理，具有高剛性和高穩定性；上下磨削進給由伺服電機通過消隙蝸輪蝸桿副驅動空心絲杠，內藏式主軸，軸向運動可實現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計，獨立可調整的高強度驅動性能，研磨加壓配置電控比例閥，壓力閉環調節系統加上接觸式µm級位移傳感器，可實現1µm的精度控制。
以空調壓縮活塞（合金鑄鐵材質，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，磨削后產品平面、平行度≤0.003mm，粗糙度≤Ra0.3；加工后工件經傳輸帶傳送到物料裝載裝置區域，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到清洗包裝區域。
三、綜述和思考
本次展會雙端面磨床參展商數量達到了歷年來最多，且均為國內展商。由此可以看出，境內相關產品發展迅速，替代進口機床效果明顯，但同質化較為嚴重，結構基本類似，亟待企業提高產品性能，開拓新的加工領域，尋找新的增長點。如據筆者了解Peter Wolters和Lapmaster Wolters目前主要做研磨板為1.5米及以上的設備，應用于表面質量、平面度、平行度和尺寸精度要求更高的場合，是半導體、藍寶石、碳化硅和太陽能行業的領先供應商，單臺價值一般在1000萬以上，而國產機床基本是在1.2米及以下，單臺價值基本在70萬元以下。
雙端面磨床是復雜磨削設備，對國內企業來說，仍需要更高的加工精度、更快的磨削效率和更優的磨削工藝，這要求磨床和磨具產業鏈深度融合，協同創新發展，聯合研發解決一些“卡脖子”問題。目前磨料磨具企業加入機床制造，可以實現研磨機和磨盤一體化，具有為客戶提供全套解決方案的優勢，但生產制造過程工藝及研磨工藝欠缺，也達不到理想的狀態。磨床和磨具企業協同良好發展仍是重要方向。
比較可喜的是，本次展會看到各企業對智能化的重視，如廣東科瑞的自動線，北京榮峰的自動上下料裝置。此前宇環數控曾展出雙端面加工智能化生產線，實現產品從粗磨、精磨、研磨的全自動智能化磨削研磨加工。新鄉日升曾展出六軸關節運動機器人+堆棧式自動理料機+視覺系統引導完成自動上下料。但從市場銷售來看，還需要各企業進一步提高運行的穩定性，使技術早日成熟，加快商用化進程。同樣，本次展品對外觀都比較重視，尤其是宇環數控，外形及色彩搭配都使人耳目一新。
來源：協會磨床分會（新鄉日升 孔艷） 責編：蘭海俠
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