丹麦索伦可国际公司VIKING US－250型数控万能工具磨床技术特性分析

　　VIKING US－250型工具磨床为CNC六轴六联动数控机床。该机床的设计与其结构是在充分分析及消化了世界上同类万能工具磨床的基础上，集各家所长并突出自己的优点而设计制造的。
　　为保证机床的确实可靠及实用，机床在设计制造以后，又经过了几年的使用考核，做了必要的设计修改，使机床得到进一步完善并正式定型生产。经过用户多年来的实际使用证明，US－250机床不但具有最大的加工柔性，更具有可靠的工作稳定性。其良好的刚性主轴设计使机床在加工大规格工件时更具特点。机床不但可以用来生产制造高速钢、整体硬质合金工具，同时还可以方便地对精密复杂刀具进行重磨。机床的整体设计非常紧凑，机床工作所需的所有辅助系统均内装于机床之中，如，冷却油过滤系统，油雾过滤系统，高压冷却油供给系统以及集中润滑系统。这样只要具有了机床就可以进行生产加工。机床工作区的简洁设计、工作门开启后操作者的舒适工作环境也是机床的特色之一。本文对US－250型机床的主要技术特性进行分析。
1．机床的计算机控制系统
　　数控机床上的计算机控制系统是机床的重中之重、计算机品牌及能力的选择就成为机床能否长期正常生产的重要因素。
　　US－250机床采用了世界驰名的法那克FANUC－16M计算机控制系统。该系统为工业计算机机型，具有控制16轴联动的超级能力。机床上的全部六个流数字伺服电机，脉冲伺服读码器以及驱动放大器等与控制系统的配置辅助系统也全部选用法那克FANCIC系统。这种整体同系统的配置确保了计算机配套系统的绝对一致性，完全避免了因不同品牌、型号系统配置而产生的误差及系统故障。这也就是自US－250机床投产以来从未发生过控制系统故障的原因。
　　FANUC控制系统使机床自动实行零位记忆，在工作中不必进行重复回零定位。FANUC计算机配置MODEM DNC以及RS－232接口，可使用户选择是否希望进入连网或进行远端程序诊断。
　　控制系统对机床的辅助系统如自动润滑、冷却油喷射等实行自动控制，并提供故障保护报警及停机。
　　法那克FANUC计算机还具有最良好的服务网络，使用户没有后顾之忧。
　　法那克计算机的另一大特点是对计算机软件不实行封闭，用户可以使用ISO编程法自行编程，从而更充分地发挥了机床的柔性。
2．机床的生产软件配置
　　US－250机床上所配置的生产软件可分为两类：第一类为用户通常使用的标准工具加工软件。他可大致分为铣刀类、钻头类、阶梯刀具类以及盘铣刀类。这类软件为直接菜单式数据输入，每项数据都尽可能的配置了说明及图示，以便于操作者的理解。操作者还可以方便地从数据库中提取参考加工软件进行参照。
　　为了便于刀具设计者进行新刀具设计或对刀具进行槽形的改进设计，在标准槽形软件中配置了计算机模拟槽形显示功能。这样在改变刀具参数后，不用进行实际试磨就可以从计算和屏幕上看到它的模拟槽形。
　　第二类软件为计算机辅助设计及开口ISO软件编程，这类软件主要方便用户在遇到某些特殊及复杂异形工具，例如镶硬质合金刀片刀具等情况。操作者可以通过计算机做图使用辅助设计编程，然后输入机床加工。当然开口编程能使操作者进入完全自由境界，以应付特殊刀具的需要。这就体现了计算机编程开口的最大优点。

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　　3．机床砂轮主轴
　　US－250机床主轴专门进行了加强刚性的大结构设计，因此机床立柱横向运动x轴的行程非常大，达850mm。工具磨削时，其基本工作原理为，磨削时砂轮原则上不动而通过工件轴移动及转动进行加工。这种方式从设计上就保证了机床加工的稳定性。减少了砂轮立柱导轨的磨损，完全改变了由使用砂轮运动的差动磨削方式而引起的综合误差。砂轮主轴直径为φ120mm，主轴轴承间距大，以加强刚性。砂轮主轴可采用最大φ300mm直径的砂轮。从而提高了生产效率并减少磨削负荷。主轴采用了自动变频调速机构，使砂轮始终保持一致的线速度。为使主轴在高速运转下保持恒温，主轴外壳以及主轴电机外壳都有专门管道对其衬层进行循环冷却。
　　为方便机床调整，主轴法兰盘更换采用了快速更换机构，这样在加工不同规格或材质的工具时，可以方便地将已装好砂轮的法兰盘副在几秒钟之内安装完毕，而且不需要重新测量各片砂轮的零点距离值。
　　4．机床工件轴的配置及W轴回转台
　　US－250机床的又一独特设计为工件轴（U轴）安放在一个可以回转的支撑台（W轴）上。该结构使得机床加工原理成为砂轮立柱的x、y轴一般只用来执行砂轮的定位，而磨削工件时，通过工件U轴的前后移动及工件轴A轴的转动进行磨削。值得注意的是，对于加工球头及圆弧类刀具，其球头的中心线始终是通过W轴的回转中心线，从而加工出来的圆弧是一个绝对准确的正圆弧，其精度可以保证在5μm以内。这是同类设备采用差动加工方式而不能比拟的。这一优点在法国航空飞机加工厂中得到了特别的肯定。另外有了W轴与U轴、A轴的配合，大大简化了加工中的多轴联动，从而进一步保证了工件的加工精度。工件轴刀座的装夹也采用了脚踏板式快速夹紧系统。
　　5．机床的整体结构
　　为保证机床具有良好地刚性、稳定性以及高精密度，同时又要考虑机床维修保养的简易，对机床床身导轨的选择进行了多次对比试验，最后决定采用整体防震铸铁结构，机床的导轨采用人工精密刮研并加贴超强耐磨贴塑。这既保证了其强度及精密性，又使今后的维修变得非常简单。垂直运动导轨则采用滚珠导轨。
　　机床的工作区非常清洁，充分考虑了防止喷油工作环境下容易引起管道、线缆的老化。工作门宽大，使操作者非常舒适地工作并能方便地观察刀具及进行工件的装夹。
　　床身本身又是一个清洁油箱，使得机床整体都是在恒温下工作，因此对室内环境再无特殊要求。
　　机床加工所需的所有附属装置，如冷却油供给及过滤系统、油雾净化回收系统、机床集中润滑系统等均内装在机床内部，使得工作区非常干净、机床非常紧凑。
　　集中润滑系统分别由主轴气雾润滑和导轨及运动部位气雾润滑两部分组成，计算机对其实行自动定时定量润滑控制。一旦润滑系统发生故障，计算机会自动报警并保护停机。
　　6．磨削过程高压冷却方式
　　采用16巴的高压冷却油是本机的独特的冷却方式。在高速强力磨削中冷却油的压力对于机床的生产效率、工件精度都至关重要。低压冷却方式，根本无法使冷却油打入由于砂轮高速转动而产生的气流环中去，致使造成工件烧伤及产生微裂纹，磨削速度也不可能提高。US－250机床的喷油口也实行自动程序控制，操作者可以任意选择使用。
　　7．工件自动测量定位系统
　　为操作简便以及工具的重磨，机床配置了工件自动测量定位系统，该系统与机床控制系统相连接进行自动程序控制。它可以对工件的长度、回转方向位置以及工件螺旋角等做定位测量，并自动开始磨削加工，测量系统主要用于刀具的重磨。
　　8．超长工具及细长工具的磨削
　　当用户要求加工工件的槽长大于U轴移动距离（250mm）时，只要变动工作程序使主轴的x轴与y轴联动即可磨削超长刀具。其最大磨削长度约为350mm。当加工细长刀具时，为防止发生弯曲变形，机床设计有工件支撑座附件。它安装在工件轴前部并可以采用半圆附套或V型块进行支撑。一般情况下φ5mm以上刀具均无需使用支撑。
　　9．CBN及金钢石砂轮的修整
　　US－250机床一般情况下根据所加工材料分别选用CBN或金钢石砂轮。这两种砂轮一般不需要成型修整，而只在工作一段时间后进行一下清洁即可。但在长期工作中，砂轮表面可能会产生严重磨损变形，或是在某些时候会遇到砂轮略厚不适宜使用的情况。为了方便用户，机床带有专门设计的一种非常简单实用的“诺顿砂轮修整器”。它可以同时适用于CBN或金钢石砂轮。只要将该修正器装夹在工件轴上便可方便地对砂轮进行修整。
　　当然，根据用户的要求还可以配置金钢石滚轮修整器或金刚笔式修正器。
　　自US－250型万能工具磨床投入生产以来，特别是广泛用于精密、复杂刀具的加工后，得到了很多用户的良好反映，认为控制系统成功的选择使得机床成为可靠生产的保证，尚未发现任何FANUC系统损坏的问题：设备具有很好的精密加工能力，并有很好的可靠性。
　　法国SAIRS航空工具刃磨公司经过几年使用，指出，该机床对球头刀具的磨削很有特点，能够很好地保证精度。丹麦TN厂经过5年来的使用，不但对精密复杂刀具进行成功的制造及修磨，还通过编程，利用机床的柔性承接了各种非标刀具（如屠宰刀、切纸刀等）制造和刃磨。
　　瑞典齿轮工具厂用US－250进行复杂插齿刀制造，认为这种机床可以用来解决今后不断出现的新型刀具的几乎任何问题，因为六轴六联动的能力使工厂有了技术储备，可以自行编程。
　　可以看到US－250万能工具磨床正在工具生产、修磨行业中发挥着巨大的效益，并在用户的反映中不断完善。