机床工具领域的尖端技术

来源:《工具展望》  编辑:wss【seo:wzz】
2011-05-23
【摘要】:随着IT关联产品、汽车、家电等工业制品的不断发展,高性能磨削、研磨加工的重要性日益增大。

    随着IT关联产品、汽车、家电等工业制品的不断发展,高性能磨削、研磨加工的重要性日益增大。对于生产技术人员来说,高精度化、高效率化和自动化是永远的主题。磨削、研磨技术的研究开发成果推动着工业产品的更新,正脚踏实地向前发展。
    (1)磨削、研磨技术的重要性日益增大
    如今几乎已普及到所有家庭的个人电脑(PC)所配备的硬磁盘(HDD)过去是在超精密机床上用单晶金刚石刀具切削加工。近年来,磁盘面记录密度的年增长率 达到100%,实现了每1平方英寸达1G的记录密度。这一技术是在经磨削加工后的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 现的。而高性能加工技术的进步,也使得基盘材料从铝合金更换为刚性比更高的硅酸铝玻璃、晶化玻璃等,因此,磨削、研磨加工的重要性也更大了。
    (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,使用直线电机的目的已逐渐转向高精度化。也就是说,在直线电机的诸多优良特性中,很高的 定位精度和圆弧插补精度尤其令人刮目相看。其原因是非接触式的驱动系统没有传统伺服电机旋转减速用的齿轮副、滚珠丝杠、耦合件等各种机械因素引起的误差, 以及直线电机必然采用闭路控制。
    今后,高精度化加工技术的发展将日益加速。在精密加工中,最重要的加工之一是高精密平面的加工。尤其是在精密测量仪器、光学仪器、硅片等超精密加工领域, 要求加工出无限平滑的表面。为此,机床制造商开发出了超精密平面磨床,在采用独立的可变静压滑板技术实现高刚性加工的同时,又实现了即使存在偏载荷,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1μm/m2。此外,加工表面通过抛光可以实现0.03μm/m2的平面度。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和轴承、导向面等的加工发热。此外,为了不使加工中的工件发生热变形,还需要控制在加工点产 生的热量和来自工件表面的汽化热。为此,该超精密平面磨床配置了既恒温又恒湿的隔离罩,作为完整的系统加以商品化。
    (3)高效率化
    加大砂轮进给量、降低工件进给速度的间歇进给磨削技术与使用电沉积磨轮的高圆周速度磨削技术相结合而形成的HEDG(High Efficient Deep-Cut Grinding)磨削技术在欧洲已经实用化了,但在日本还几乎无人采用。另一方面,减小砂轮进给量、提高工件进给速度的快走刀磨削(高速往复式磨削)在 金属模具加工等行业正逐渐成为成型磨削的主流。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的工作台往返次数(对行程较短的工件也可以 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。该方法的缺点是工作台反转时的高加/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的主流。
    (4)小型化和环保(节能)化
    在以前的JIMTOF(日本国际机床展览会)上,各厂家展出的小型机床很受瞩目,主要原因在于:为了适应多品种、小批量生产,需要灵活改组生产线,因此迫 切需要统一机床的宽度。而且机床小型化可以带来许多预期的利好,如缩短生产线长度、减少占用空间、容易变更生产线、提高工厂内部的信息传递等。

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