强力成型磨床和高速脉冲锯切智能带锯床的技术亮点

作者：上海耀胜机床科技中心 顾关耀

欢迎访问e展厅 展厅 5 磨床/珩磨设备展厅 平面磨床, 外圆磨床, 无心磨床, 内圆磨床, 万能磨床, ... 写在技术介绍之前的故事 强力成型磨削这一技术虽早已被发明，但当时对于砂轮磨耗补偿尚未过关，只好冷藏。随着现代数控技术迅速发展，砂轮补偿技术过关，所以近期少数世界知名企业开始在航空发动机、军工等工业中应用。但这种技术被少数国家垄断，售价昂贵，甚至大多数业内人根本不知道强力成型磨削这一技术，对强力成型磨削能一次切深达10～32mm，比旋风铣削还要快都感到十分惊讶。 在上海市机械制造工艺研究所工作时，我是强力成型磨削研究课题的课题组长。当时，这一研究课题是科委下达的，与当时世界最先进水平同时起步。我和课题组的同伴们一起，一直做强力成型磨削作系统的研究工作，直到被文化大革命中止。 研究成果不能应用于生产，这令我非常遗憾。所以多年来，我一直关注这一技术在世界发展的动态。当得知近期国际著名企业开始研发强力成型磨床时，我立即萌发了一个心愿：在我的有生之年，将这一成果转化为生产力！ 为了实现这个心愿，我自学了数控、数字化设计等新技能，并自费研制了MLK6667带锯齿型强力成型磨床实验机型。功夫不负有心人：2009年，这项技术获得了上海市科委和经委创新专项奖，中科院上海市科学研究成果查新中心也认定这个项目达到了国际领先水平。 关于带锯切削，我也一直在研究——早在2004年，我就发明了高速带锯床，只要30秒，就可以同时锯切三根直径100mm的纯铜，比国外先进的圆锯床更快、更安全、无噪声、消耗少。为成都钢厂研制的高速带锯床，锯切直径320mm的纯铁（潜艇专用无缝钢，特别软，且粘、韧），只需5分钟，比圆锯床快得多。我还率先将高速带锯床应用于连铸流水线的定长锯切工段之中，这一创举淘汰了国外先进的圆锯床，打破了洋设备一统天下的局面。 这两种技术案例已经过了生产实践的考验，在技术层面上没有风险，都是应用性技术。下面是对这两种技术的具体分析。 强力成型磨床的亮点 在金属成型切削加工类的机床中，因成型切削加工的难度大，磨床的发展相对于其他机床的发展，是慢一拍的，因此至今在金属成型加工领域中，仍沿用传统的制造工艺——先铣后磨的方法进行生产，设备的投资大，生产效率低、工具的消耗大、能耗大、加工成本高，成为金属切削加工领域中的老大难。 强力成型磨床具有众多亮点： ◆ 生产率高： 强力成型磨削的金属去除率高达3～6kg/min，一刀的切深可达10～32mm，比铣削、车削、拉削快，一台强力成型磨床的功效不仅可以以磨代铣，还能一台顶二至三台铣床，颤覆了传统机械成型加工工艺，只要在光上一次全切深走刀，就能颐肷庇，一气啊成，获得高精度的成型产品。 ◆ 强力成型磨削的砂轮损耗甚微，加工的能耗少，所以加工成本低，绿色环保节能。 ◆ 节省固定设备的投资： 一台强力成型磨床的生产率≥1～数个传统机械成型切削单元（一台成型铣床加一台成型磨床组成一个单元）的总和，并可节省原专为刃磨成型铣刀的刀具磨床，可以节省一大笔固定设备的投资款。 ◆ 强力成型磨削损耗甚微、成型精度高，所以批量生产自动化（自动补偿）程度高。 ◆ 特别适合加工各种深沟槽，还可加工各种不锈钢、难加工、高强度、耐热合金及陶瓷材料。 强力成型磨床的市场应用需求 齿轮、齿条、蜗杆、丝杆等零件，是机械行业中的基础件，全球需求量十分巨大。这些机械零件的法向截面都是成型面，因此加工很困难，而强力成型磨削在这些成型加工中具有独特的优势。 在这些琳琅满目的基础件之中，经充分的调研，我想首先研发精密齿条强力成型磨床。这是因为： 随着现代数控加工中心机床的普及，在高速、承重、低噪声、长距离直线传动机构中，需大量精密齿条，在电梯行业中用齿条替代钢丝绳索大大提高了完全系数。 目前世界上精密齿条仍然是先铣后磨传统老工艺，费工费时，所以精密齿条的售价十分昂贵，我国是低端齿条的制造大国，但因没有国产精密齿条磨床，所以我国的市场被德国ATLANTA、日本KHK、台湾YYC三家公司垄断。 最近我得知太仓多家齿条制造商，都认识到如再在低端产品血拚是没有出路的，所以已有一家公司不惜血本从德国GLOBAL公司进口了 两台精密齿条强力成型磨床、两台齿条铣床以及专为刃磨齿条铣刀的刀具磨床。 为此我前去了解情况，起初遭到了拒绝。我知道他们对强力磨削工艺还不甚了解，所以向他们耐心地解析了强力磨削新工艺中的常见现象，如此才有机会进入车间。 但是我发现这两台磨床只能对齿深小于9mm之下模数的齿条进行强力成型磨削，因为它们的工作台面跨度较大、刚性不够、磨头主电机功率不足，此外配置不合理、加工工艺程序编制也不合理，因此砂轮的消耗偏大，不能充分发挥强力成型磨床的威力，所以仍然甩不掉先铣后磨的老法子。 有些企业为了提高产品的质量、降低加工成本，想进行技术改造，比如苏州力强机械制造公司。这是一家船用万匹机制造商，他们本来想购买强力成型磨床磨制连杆齿形接合面，但国外强力成型磨床太昂贵，所以只能望洋兴叹。其实，这种连杆齿形强力成型磨床比精密齿条磨床的结构更简单。 精密齿条强力成型磨床的市场前景 我所发明的精密齿条强力成型磨床，在机床结构方面具有重大突破性的创新，能充分发挥强力成型磨削的功效，领先国际水平，能够真真做到以磨代铣，所以特别适合磨削齿条类零件，具有磨头功率强大、生产率高、可加工的跨度大、刚性高、加工长度无极限、机床智能化、信息化、机床结构简单成本低、附加值高等优势。 齿条强力成型磨床投产后，也可以生产精密齿条供应市场，还可生产消隙减速箱与此配套。与砂轮配套单位结成战略合作伙伴后，还可以在为客户售后服务的同时销售砂轮、金刚滚轮和冷却液等等耗材。 此外，这款机床结构独特、性能卓越，有专利知识产权保护，技术复杂系数高，所以不易被仿造。目前，这一新技术正处于市场培育期，是一个可持续发展的好项目。 高速脉冲锯切智能带锯床的优点 我国是钢铁生产大国，下料是各种金属材料进行加工前的首道工序，所以带锯床已成为必要的工艺装备。现在我国带锯床行业发展得很红火，但只能生产低端的带锯床产品，锯切各种难加工材料时，效率低、甚至无法锯切、带锯条的损耗大，截面歪曲浪费材料，所以进口的带锯床在我国还很有市场，且售价不菲，尽管销售量不大，但是仍占据了我国带锯床销售额总量的较高比例。 全世界带锯床与其他各类机床比较，发展速度并不快，国外的带锯床创新点也不多，除制造质量好之外，近几年来只在高速锯切和数显及程序控制方面有所进步。 我发明的高速脉冲智能带锯床具有以下亮点： 一，高速脉冲复合锯切，便于排屑、锯切力小、锯切效率高是通常带锯床锯切速度3～4倍，能达到甚至超过圆锯床的锯切速度。 二，带锯条的使用寿命长，锯床结构刚性好、可使每根带锯条运行到寿终正寝，不易发生意外损坏，锯切成本低。 三，锯床智能化程度高，专利的伺服机成本低廉、工作可靠，信价比高，市场竞争力强。 举例说明：在2012年10月上海工博会上，我观察到某德国公司的带锯床，配置了液电伺服系统，目的是预置并显示锯切速度。但实际情况是 ：由于液压系统反映迟钝，受周围环境温度影响大，最多只能具有数显和按程序运行功能，根本不能智能控制。这样的产品，价格昂贵，可靠性又很成问题。 高速脉冲锯切智能带锯床市场分析 带锯床市场已成熟，市场容量大，是一种量产的产品，德国一家90人的小带锯床厂年产值750万欧元左右，浙江壶镇带锯床企业规模较大的企业年产值达0.8～1.2亿元，中等规模的企业年产值4000～7000万元，一般小企业1600～3000万元。 随着我国钢产量、特种钢、模具、桥梁、高层建筑、高铁等等行业的兴起，必然会带动带锯床市场，这款专利产品是带锯床升级换代的新产品，性价比高，可帮助广大中小企业量身定制，解决生产中的难题。 (end)

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