摘要：现阶段，随着社会的发展，我国的科学技术的发展也有了很大的进步。数控机床代表着国家的生产力，是制造业的基础设备之一。国家十二五期间，我国的汽车、铁路、公路、机械等的高速发展对数控机床的需求发生了很大的变化，表现在：对机床的需求增大；机床的消费重点为国家船用设备；市场对高端数控机床的需求增加。我国的机床产业表现出很明显的区域性，其中上海、杭州、无锡等地的高端数控磨床占全国比例的一半以上，已经是我国磨床的重要开发区域。上海机床有限公司作为我国高端精密数控磨床制作企业，在数控机床行业起着举足轻重的地位。在所有的数控机床当中，高端数控磨床是需要精细加工的数控机床，磨床的精度影响着磨床所生产加工的零件、设备的质量和精度。 随着国内外制造行业的高速发展，磨床市场越来越大。然而，在我国的高端数控磨床市场中，我国的磨床的进口在一半以上，同时，我国的磨床市场以中端磨床为主，国内生产的磨床总体工艺能力要低于进口磨床水平。
关键词：数控磨床；砂轮修整装置；设计研究
引言
砂轮修整装置是数控磨床中使用的一个关键附件，为满足对砂轮轮廓全自动修整，设计了一种把两片金刚刀成V型安装的砂轮修整装置，实际制造和使用表明，该装置修整砂轮精度高、效率高，能显著提高磨削工件的质量。
1 砂轮修整装置的结构及工作原理分析
砂轮修整装置是磨床中的一个重要部件，其性能的好坏对磨床磨削的工件的质量起着关键作用，同时也对磨床的磨削效率起着决定作用。在已知的磨床砂轮修整装置中，有两种形式，一种是传统的手动进给方式，另一种是用靠模板加单轴的步进电机或伺服电机进给方式，并且修整砂轮的刀具大多采用金刚笔[2]或金刚滚轮[3]进行砂轮修整。前一种方式由于是手动进给，不能匀速进给，所以修整出来的砂轮表面粗细不均匀，磨削出来的工件表面质量不高，并且这种修整器在修整直线和圆弧需要不同的修整器，修整出来的砂轮在直线和圆弧的交界处很难圆滑过渡，不能实现砂轮的自动修整，效率低下。后一种方式由于使用了靠模板，加工不同的工件时，需更换不同的靠模板，调整不方便，且对工人的技术要求较高，难以实现快速更换。而且金刚笔修整砂轮是点接触，砂轮难以修整平整；金刚滚轮修整砂轮是轴向线接触，修整砂轮时容易产生震动，从而使磨削的工件表面容易产生波纹和烧伤。目前数控式砂轮修整器通过数控编程实现砂轮的修整，具有精度高、适用性强，可修整各种不同轮廓形状的砂轮，已成为砂轮修整器的主要发展趋势，结合该文介绍使用的金刚刀作为修整砂轮的刀具，可以克服前两种修整器的弊端。
2高端数控磨床的特点及发展
高端数控磨床指的是那些精密、大型、智能、高效的数控机床，它的功能多样，可以加工生产复杂精密零部件，在设计和制造上有很大的难度，具体表现为以下发展特点：
2.1 磨削方式的复合化、多样化
伴随着社会各方面的快速发展，市场对机械加工的要求越来越高，其中最基本需求就是速度、效率、精度，而传统的数控磨床已经很难满足现代加工业的需求，复合磨削成为磨削加工方式的主要发展趋势。
高端复合化磨削是现代制造产业的一种精细加工设备之一，在汽车、铁路、桥梁、军工等方面可以解决很多制造难题，尤其是动力装置、传动设备等零部件的加工，加工过程中要确保零部件的质量、精度和效率，高端数控磨床已经成为国外制造业的重要加工保障。而我国这方面的数控磨床设备大都需要进口，国内的磨床工艺和国外的相比还有很大的差距，国外的磨床复合化技术先进，同时设备价格也非常昂贵。国内高端复合磨床的起步晚、技术积累低，和国外的同种数控磨床相比，磨床数量少、制作工艺低。但是从10年以后，我国的高端复合数控磨床有了很大的发展，大力振兴生产制造业，国内的机床生产企业都开始重视对复合磨床的自主研发。
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2.2 磨削速度的高速发展
高速磨削速度指的是五倍以上普通磨削速度，和普通磨削速度相比，高速磨削有以下优势：磨床的高速磨削改善了数控磨床的磨削效率；高速磨削的加工精度和质量较高；高速磨削可以增强砂轮的使用，降低材料的消耗。近几年来，国外的超高速磨床磨削有了很大的发展，具体表现为磨削机理和磨削速度上，立方氮化硼、金刚石等材料在砂轮中的使用，使得高速磨削有了发展基础。目前，我国的高速磨削成果还没有实现商业化，上海机床有限公司设计出的磨床最高磨削速度为150m/s，主要用于对超硬材料、复合材料的精密加工。高速磨削作为现代制造产业中的先进、前沿工艺，加工范围广、效率高、精度高。在我国推广发展高速磨床，可以有效提升我国制造业的加工能力。
2.3 磨床切削的精度发展
磨床的切削加工可以分为普通、精密和超精密加工，对于不同的生产零部件有不同的加工精度要求，超精密加工切削后的产品表面粗糙度低，加工精度高，可以达到纳米级别。超精密磨削加工的基础是超精密磨床，现今超精密磨床的发展趋势是自动、精度化。我国精密磨床的切削还在初级阶段，哈工大的袁哲俊教授在国产数控磨床上研发了磨削设备，实现了传统难以加工材料的精密磨削加工。
3优化措施
借鉴前述文献，设计了一套数控砂轮修整的装置，使两片金刚刀成V型背对背安装，也就是把原来平行安装的两片金刚刀改成相互倾斜一定角度安装，即在修整器底座上安装好的一个金刚刀，其刀刃面与被修整砂轮的端面形成一夹角，夹角大小可根据修整需要确定，其范围在5°～60°之间，需要修整砂轮的另一端面时，连接修整器的连接座移动到砂轮的另一端面，在修整器底座安装的与第一个金刚刀背对背安装的另一个金刚刀的刀刃面与被修整端面形成一夹角，夹角范围在5°～60°之间，这样，从上面观察，V型安装的两金刚刀的顶端盒分别接触被修整砂轮的两端面，而修整器安装金刚刀的底座就接触不到砂轮端面，这样修整砂轮端面的深度可增加很多，同时也不影响修整砂轮的外圆及圆弧，即用一边金刚刀刃修整了砂轮一边的圆弧，移动金刚刀盒，用另一边的金刚刀刃修整砂轮另一边的圆弧。这套金刚刀安装盒包括金刚刀底座、金刚刀刀垫、金刚刀楔型压板及压紧螺钉组成，金刚刀底座装在数控砂轮修整器上，连接座通过内六角螺钉连接在底座上，刀盒由内六角螺钉固定在连接座上，两片金刚刀通过压板、内六角螺钉固定在刀盒内，刀垫用于调整两片金刚刀的高度，使两片金刚刀的刀刃的高度一致，回转轴用于调整金刚刀刀刃与砂轮端面的垂直度。
结语
该文提供设计了一种可应用于数控砂轮修整的装置，把两片金刚刀成V型安装，根据需要，只要启动砂轮修整程序，就可实现任意的二维图形的砂轮轮廓全自动修整，修整出来的砂轮平整细腻，能显著提高磨削工件的表面粗糙度，降低磨削产生的波纹，又可提高修整效率，是数控磨床的可选附件之一，得到广泛应用，具有良好的经济效益和社会效益。
参考文献
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[2]马廷辉.外圆磨床用金刚笔修整架的研究与设计[J].机械工程师，2016（12）：129-130.
[3]孙燕燕，林东玲，张宇，等.金刚石滚轮成型砂轮修整器的结构设计[J].机械研究与应用，2010，23（2）：51-52.
[4]孔振，陶卫军，冯虎田.一种新型砂轮修整器结构及其分析[J].制造技术与机床，2010（12）：135-140.
[5]徐功志，胡苗，门秀花.数控外圆磨床砂轮修整的设计与研究[J].精密制造与自动化，2012（4）：18-19.
论文作者:赵万强
论文发表刊物:《基层建设》2019年第15期
论文发表时间:2019/8/5
标签：砂轮论文; 磨床论文; 磨削论文; 数控论文; 精密论文; 加工论文; 端面论文; 《基层建设》2019年第15期论文;