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官方微信摘要 日本加工機(jī)床由于其高品質(zhì)卓越可靠性，國際上獲得了很高評價，因此才能超越歐洲老牌工業(yè)強(qiáng)國，24年產(chǎn)值一直保持世界第一。特別立式臥式加工心等切削加工機(jī)床生產(chǎn)，無論數(shù)量上還質(zhì)量上都全球獨(dú)...
日本加工機(jī)床由于其高品質(zhì)卓越可靠性，國際上獲得了很高評價，因此才能超越歐洲老牌工業(yè)強(qiáng)國，24年產(chǎn)值一直保持世界第一。特別立式臥式加工心等切削加工機(jī)床生產(chǎn)，無論數(shù)量上還質(zhì)量上都全球獨(dú)占鰲頭。不過，德國、意大利等歐洲國家磨床生產(chǎn)方面也具有優(yōu)勢，日本爭取機(jī)床出口額領(lǐng)先有力競爭對手。
近年來，電子產(chǎn)品加工開始高速增長，超精密、高性能磨床不可或缺，尤其對小型制品進(jìn)行高精度磨削加工需求很大。
本文主要對日本引以為傲高技術(shù)水平、高附加值磨床產(chǎn)品進(jìn)行了展望，并重點(diǎn)介紹了光學(xué)零件生產(chǎn)不可缺少精密模具磨削加工技術(shù)。此外，還介紹了今后具有良好發(fā)展前景磨削加工心同時具備磨削功能復(fù)合加工機(jī)床。
日本磨床國際市場地位
如前所述，日本機(jī)床產(chǎn)值24年一直占據(jù)首位，德國則緊跟其后。進(jìn)入21世紀(jì)后，國機(jī)床產(chǎn)值急速增長，現(xiàn)位列第3。近年來，意大利機(jī)床生產(chǎn)也處于上升趨勢，名列第4。
統(tǒng)計世界各國磨床產(chǎn)值產(chǎn)量相關(guān)數(shù)據(jù)時，由于項目分類方法沒有國際統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，因此獲取正確數(shù)據(jù)上存一定困難。其還有一些國家未公布相關(guān)產(chǎn)值產(chǎn)量數(shù)據(jù)。
根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)，平面磨床出口額前三甲分別為德國、日本意大利。進(jìn)口額最高國，并處于逐年上升趨勢。從數(shù)量上看，國無論進(jìn)口還出口都占據(jù)高位(臺灣地區(qū)出口臺數(shù)也不少)。根據(jù)出口平面磨床單價來計算，相對于德國(1,580萬日元)、日本(1,360萬日元)高價位，國(70萬日元)臺灣地區(qū)(140萬日元)價位則較低。可見，從單價來看，平面磨床產(chǎn)地呈現(xiàn)兩極分化趨勢。
日本德國進(jìn)口磨床臺數(shù)較多，這因為其機(jī)床制造商將海外工廠設(shè)東南亞等地，然后從海外工廠進(jìn)口本國不生產(chǎn)低價磨床，造成進(jìn)口臺數(shù)增加。無論如何，從全球來看，德國、日本意大利高性能平面磨床主要供應(yīng)基地毋庸置疑。
雖然國出口磨床臺數(shù)也不少，但從金額來看，卻排名第一進(jìn)口大國。而美國雖然進(jìn)口磨床臺數(shù)較多，但金額卻相對較低。由此可知，美國主要使用一些價格較低磨床。另外，從金額來看，美國磨床最大出口目地德國;而從數(shù)量上看，則臺灣地區(qū)。
磨削加工超精密化
(1)微型球面透鏡排列磨削加工實例
日本數(shù)碼相機(jī)、帶拍照功能手機(jī)監(jiān)視鏡頭等方面引領(lǐng)著世界潮流。現(xiàn)，像素提高價格降低日新月異，其就蘊(yùn)含了微型球面透鏡等光學(xué)零件超精密加工不斷進(jìn)步。
部大學(xué)鈴木浩文教授提出了對生產(chǎn)微型球面透鏡硬質(zhì)合金模具進(jìn)行超精密磨削方法。以前，一個模具只能成形一個透鏡，但現(xiàn)，排列放置模具使大批量生產(chǎn)透鏡成為可能，從而降低了生產(chǎn)成本。微球面凸透鏡模具加工采用四軸聯(lián)動超精密磨削裝置成形金剛石砂輪，通過同步控制實現(xiàn)創(chuàng)成運(yùn)動。將工件安裝主軸上，使其低速旋轉(zhuǎn)，將截面形狀為凹面(或凸面)金剛石砂輪安裝旋轉(zhuǎn)縱軸上，進(jìn)行磨削加工。首先，低速旋轉(zhuǎn)時，要確保工件與砂輪之間保持一定距離，砂輪與工件旋轉(zhuǎn)方向速度要保持同步，以實現(xiàn)對凹面(或凸面)球面形狀精密磨削。然后，調(diào)整工件位置，并重復(fù)上述加工動作。
為了實現(xiàn)高速、高精度同步控制，必須擁有先進(jìn)數(shù)控系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)。東芝機(jī)械生產(chǎn)ULG-100D超精密曲面磨床采用直線電機(jī)進(jìn)給驅(qū)動V-V回轉(zhuǎn)組合，實現(xiàn)了1nm步距進(jìn)給，解決了象限突起問題，借助平滑圓弧插補(bǔ)實現(xiàn)了自由曲面加工。
為了使金剛石砂輪正確成形，砂輪修整技術(shù)不可或缺。鈴木教授使用釩系列合金結(jié)合劑，使1500#、3000#熱固性樹脂金剛石砂輪成形半徑達(dá)到了R2.5mm。
(2)配備直線電機(jī)磨床
平面磨床進(jìn)給以前采用油缸驅(qū)動，后來，油缸驅(qū)動控制應(yīng)用了油壓伺服系統(tǒng)技術(shù)，可很短行程實現(xiàn)高速反向，從而實現(xiàn)快速磨削。近年來，直線電機(jī)驅(qū)動將取代以往油缸驅(qū)動，提高能效同時，實現(xiàn)了高精度，也為維護(hù)工作環(huán)境保護(hù)地球環(huán)境做出了貢獻(xiàn)。
岡本工機(jī)生產(chǎn)UPG310Li磨床采用直線電機(jī)驅(qū)動，實現(xiàn)了20mm行程、500次/min高速往返，使打孔機(jī)之類小型零件磨削加工時間大幅縮短。此外，該磨床工作臺還配備了可變滑動系統(tǒng)，保證高剛性同時，降低了摩擦系數(shù)，實現(xiàn)了對微型模具高能效、高精度加工。
磨削加工復(fù)合化
(1)磨削加工心
銑床已從數(shù)控銑床發(fā)展為銑削加工心，車床也經(jīng)由數(shù)控車床升級為車削加工心。就磨床而言，數(shù)控磨床已經(jīng)得到實際應(yīng)用，但磨削加工心尚未得到普及，其今后發(fā)展值得期待。
磨削加工心，包含了從磨床加工心發(fā)展而來兩套系統(tǒng)。一般來說，設(shè)有管理各種砂輪砂輪自動更換裝置(ATC)、自動測量裝置工件交換裝置。相對于銑削車削加工心來說，磨削加工心困難之處于：①工具磨損;②很難保持加工零件高精度;③要求精度較高;④磨屑碎片很小，容易掉入機(jī)床運(yùn)動部件。
太陽工機(jī)以立式內(nèi)圓磨床為基礎(chǔ)制造IGV-1 NT磨削加工心利用六角形砂輪放置臺實現(xiàn)了砂輪自動交換;自動裝置可確保加工精度。該機(jī)可對外圓、內(nèi)徑、端面進(jìn)行精密磨削，適合各種齒輪法蘭盤磨削加工。
大阪機(jī)工以銑削加工心為基礎(chǔ)開發(fā)GC620磨削加工心不但保留了加工心性能優(yōu)勢，還優(yōu)化了冷卻劑磨屑處理功能。使用水溶性切削油，有利于機(jī)床防銹。工作臺上配備有砂輪自動修整裝置，能及時修整砂輪直徑長、寬尺寸，可以長時間連續(xù)磨削加工。
(2)帶磨削功能復(fù)合加工機(jī)床
磨削加工心再進(jìn)一步發(fā)展，就多功能復(fù)合加工機(jī)床。復(fù)合加工機(jī)床除了可以進(jìn)行磨削加工以外，還可以進(jìn)行切削加工、激光加工、放電加工等。機(jī)床制造商將各種加工能力組合一起，開發(fā)出各種新型機(jī)床，這日本國際機(jī)床展覽會(JIMTOF)上隨處可見。
例如，福岡工業(yè)大學(xué)仙波卓彌教授開發(fā)了一種兼具激光加工磨削功能復(fù)合加工機(jī)床。粗加工時使用激光，精加工時采用磨削。復(fù)合加工機(jī)床內(nèi)部裝有用于加工激光聚光系統(tǒng)用于觀測加工表面光學(xué)系統(tǒng)。此外，可通過壓縮空氣摻入氮?dú)猓瑏碚{(diào)整輔助氣體氧濃度。磨削加工采用3000#電鍍砂輪，而修整砂輪則使用8000#帶電修整工具。該系統(tǒng)可短時間內(nèi)，完成對玻璃狀碳素工件80nm以下平滑表面復(fù)合加工。
牧野精機(jī)開發(fā)將放電加工與磨削加工融為一體CNJ2-E復(fù)合加工機(jī)床利用放電加工進(jìn)行高能效粗加工，然后通過磨削完成最終形狀加工。
磨削加工心復(fù)合加工機(jī)床都采用工件一次裝夾加工，因此能將安裝誤差影響降至最低，能夠有效適應(yīng)高精度、高能效、省空間等要求，其發(fā)展前景非常值得期待。
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