无论是内圆磨、外圆磨，还是偏心磨、无心磨，下一代外圆磨削加工中心将在21世纪初开发的基础上继续向前发展。较短的工件交换时间、加工周期和停工时间，用几种工艺代替一种工艺，以及在精密加工方面的额外收获等，所有这些特色都充分体现了这一行业的最新发展状态。
开发工作是一项艰巨的核心任务，对此，外圆磨生产企业Studer公司（MAG IAS）的技术开发部主任Frank Fiebelkorn博士解释说：“一方面，在讨论采购生产线的时候，客户要求我们进一步扩大标准化的范围。但另一方面，我们必须向客户保证，他们能够重复地使用机床，以完成新的加工任务。”客户比以往任何时候都更希望在实际生产中进一步优化他们的生产成本。
这不是只有Studer公司的客户使用的产品才会因为寿命周期的缩短而受到影响，工业产品快速发展的性质已经决定了这种现象的出现。从整体来看，经常可以看到小批量生产的情况，而且小产品一类的小批量零件生产越来越多，再加上大批量生产的零件开始被转移到海外的低成本国家生产，使得Fiebelkorn先生及其工业界的同行们不得不面对并处理这些问题。市场对外圆磨床和磨削加工中心的功能需求是多样化的，具体情况根据每天的工作负荷、每个单元的优先程度和系统成本费用而定。随着业务发展的要求，从本质上来说，这一切将会逐渐变得陈旧，但方法的提供者将会发生极大的变化。
图1 长度500 mm和重量30 kg以下的曲轴可在这一磨床上完成精密加工，加工时平稳顺利、加工精度高、成本效益好——这是Naxos-Union公司对PM 2型曲轴磨削加工中心开发人员所提出的目标要求
多工艺磨削加工
德国Nordrach市的Erwin Junker公司是一家磨床生产企业，该公司的市场营销部主任Christian Pristl先生意识到了几个工艺步骤的相互结合——即所谓的多工艺加工——这是2000年以来最有意义的开发项目之一。“或者可以单独地看一看磨削加工工艺，我们可以在一次装夹中完成对工件的加工。”在这些生产线上工作时，Junker公司采用了一个独特的解决方案，将几个元件集中在单一的操作员控制板上进行加工。这个可自动调节尺寸的系统通过一个“学习功能”进行工作，而且还要进一步利用其安全性和加工工艺的高效成本效益设计。在大部分情况下，该系统与加工非圆零件的磨床一起使用。
Wema Glauchau公司是一家外圆磨、平面磨和辊子轴承磨床的生产企业，他们将大部分资金花费在机械系统的投资上，机床上安装了导轨和滚珠丝杠，在新型导轨和流体静力学的基础上，它们具有较高的负荷能力。该公司的执行总裁Thomas P. Bander先生强调说：“其结果是提高了机床的基本精度。”当然，工件的交换时间、加工周期和停工时间也是一个重要的问题，需要由机床制造商给予解决。
小批量零件的生产，特别是变化频繁的小批量零件的生产是非常关键的，生产过程还有很大的潜力来采取合理化措施。为此，机床制造商开始为他们的生产线提供越来越多的用户界面友好型的编程系统和支持调试装夹控制系统。例如Studer公司就提供了Studer Grind磨削加工编程系统，用以满足这一需要。机床的机械和电气元件，包括可重新装备的处理系统，经专门设计能够适合于各种系列零件的加工，因此可以减少机床的停工时间。Grindaix公司这样的系统供货商开始越来越注重调试装夹时间的优化，首先是在工艺方面，如无心磨削加工工艺。Grindaix公司从属于Aachen市WZL集团，该公司的执行总裁Bastian Maier先生强调说：“虽然我们现在在各方面都有了一定的节余，但我们离实现目标仍然有一段很长的路要走。不论在任何地方，复杂工艺的运行都是主要建立在经验知识基础之上的，调试装夹的时间和生产时间的长短取决于机床操作人员的技术水平。”但一定要对无心磨削加工的工艺动态加以特别的说明是非常困难的。
图2 Studer公司提供的S 33型外圆和内圆磨床，用于零件的单独和系列化生产，顶尖之间的距离达1000 mm
机床的编程水平提高
Grindaix公司开发的Cegris Easy软件或许可以回答这一问题。软件安装于磨床的控制系统之中，可通过软件和CNC系统，直接存取几何图形和工艺数据，为用户提供了优化的工艺参数，达到了完美的工艺管理目的。总之，它使调试装夹时间减少了50%以上，而且能够快速和灵活地评价、优化和监控无心磨削工艺。
而Studer公司的开发人员Fiebelkorn先生更向前迈进了一步。“采用适当的编程系统和控制组件以后，可以在磨床上进行全方位加工，即使是外形不圆的零件和螺纹都可以在一台机床系统上进行加工生产。”因此，这类形状不规则零件的加工不需要添置专用机床。在瑞士，我们将这种机床称之为多功能机床，而不是单一功能的机床。
CAM系统的发展
Studer公司还相应地在工艺中利用计算机技术，用计算机模块支持机床的操作员工作，从而缩短了零件生产的准备时间。这一系统还能提供各种功能，例如像以车间为基础的外形轮廓编辑器、可帮助输入外形轮廓文件的界面接口、室内专用模拟系统和文件编辑系统。按照Fiebelkorn先生的观点，他认为：“将来会出现一种独立于制造商控制的编程系统，这一编程系统将提供所有适用于机床和零件编程的整个操作员界面，再加上前面提到的软件模块，能够与来自其他系统供货商的外接模块连接，例如传感器技术装置、测量控制系统和处理系统。”
这类软件解决方案可以帮助外圆磨床的工程师们解决一些问题，同时可为客户们带来很有价值的好处。Junker公司的市场战略分析师Christian Pristl先生声称：“在零件加工业，我们正面临着硬态车削加工的竞争趋势。”自由进给车削加工与磨削加工和精加工的质量正处于激烈的竞争之中，特别是在外圆磨和内圆磨加工方面。尽管一些特殊系列的工件发生了转变，但不会给外圆磨削加工造成全面的威胁。虽然硬态车削和硬态铰孔加工可能会继续冲击钻削加工和卡盘零件的加工市场，但外圆磨削加工却有足够的能力保持其现有的市场地位，因为对形状和位置公差尺寸的要求，对表面质量的加工精度要求都在不断提高。Pristl先生强调说：“对于一些难加工的材料、脆性材料，例如碳化物材料和陶瓷材料，我们在车间中成功地采用了带有特殊几何形状刀刃的刀具进行加工。”
图3 由Emag公司VTC 315 DS型多功能机床加工的典型零件，包括齿轮箱轴、泵轴以及转子轴、电机轴和万向节轴的全面加工
Fiebelkorn先生补充说：“我们找到了新的高速磨削加工方法，对于几何形状多变的工件加工可采用一台磨床，但在大部分情况下，表面磨削宽度只允许几个毫米。即使是小批量的生产，也能以很高的生产率水平加工，而且在生产过程中很少需要交换工件，因此缩短了零件的生产和交货时间。”然而与以前的生产概念相比，这需要相应的技术模块，这样做使加工时间节约了60%。像总部设立在Salach的Emag集团公司就采用了这种多样化工艺作为其生产优势。例如其使用的VTC 315 DS型轴类零件加工中心，可在同一台机床上进行CBN磨削加工、硬态车削加工和表面剥离加工。按照Emag公司磨削加工技术部经理Guido Hegener先生的说法，该集团公司正在寻求一种组合加工方法。“这种方法可以用剥离加工技术来加工比较坚固的零件，比较薄而不稳定的工件则采用磨削技术进行加工。VTC 315 DS型机床不仅仅是作为全功能的磨/车削加工机床，而且也作为一台组合机床使用。”
图4 由Wema Glauchau公司提供的SU 6-R型磨床，上面装有两个磨削加工单元，可夹持零件，保证有效地对旋转对称工件的内、外表面进行磨削加工，并可保持非常完美的同步性
更好的解决方案更廉价的机床
Emag集团的子公司Naxos-Union公司在机床多功能化的进程中执行了一条不同的路线。该公司的传统业务主要集中在发动机曲轴的磨削加工上，其坐落在法兰克福市的生产厂将技术转移到新的机床格局之上。因此其PM 2型机床的设计适合于长度达500 mm、重量在30 kg以下的工件加工，其目标对象是客车和汽车发动机行业以及较小的工作单位。机床上装有一主轴磨头和传动功率为30 kW的主轴、一个直接驱动的工作头、一台X轴线性马达以及结构坚固的尾座和随行刀架。这一切使PM 2型机床成为具有各种基本特点的现代化高效曲轴磨床。
不管是什么样的情况，这一机床的开发主要是从市场价格的观点出发，当然也不能忽视技术，公司执行总裁Jens Muckli先生解释说：“正是因为这一原因，使其成为一台全新的机床。” 整个设想是比较简单的：应尽可能让机床使用的众多模块和机床元件保持该集团已经生产的同类型其他磨床的应有水平。(end)
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