針對國內生產型數控工具磨床整體剛性差、國外中高檔數控機床價格高和不能磨削非標件等問題，結合龍門式立柱機床的高剛性和工具磨床的運動特點，開發一種龍門磨床模(mo)具(ju)機械。該機床整(zheng)體剛性好(hao)，磨削(xue)效率高，適用性強，可磨削(xue)各種刀具(ju)及(ji)非標工件。

　　目前，國內數(shu)控工(gong)具(ju)(ju)磨(mo)床(chuang)(chuang)(chuang)生產(chan)廠家都是(shi)在(zai)手動工(gong)具(ju)(ju)磨(mo)床(chuang)(chuang)(chuang)基礎上進行產(chan)品的升級換代(dai)，實現(xian)數(shu)控化改造產(chan)品。這些數(shu)控工(gong)具(ju)(ju)磨(mo)床(chuang)(chuang)(chuang)的整(zheng)體剛(gang)性不高，一般(ban)只能用于(yu)磨(mo)削(xue)量(liang)不大的修磨(mo)或生產(chan)批量(liang)不大的場合。而新(xin)開發的數(shu)控工(gong)具(ju)(ju)磨(mo)床(chuang)(chuang)(chuang)均采用單(dan)立柱(zhu)結構，用于(yu)批量(liang)生產(chan)時，也存在(zai)機(ji)(ji)床(chuang)(chuang)(chuang)整(zheng)體剛(gang)性差(cha)的缺點。國外用于(yu)生產(chan)的中高檔(dang)數(shu)控機(ji)(ji)床(chuang)(chuang)(chuang)，技術相對成熟，機(ji)(ji)床(chuang)(chuang)(chuang)精度高、速度高、剛(gang)性高，數(shu)控頭架(jia)也因工(gong)作臺短回轉方便，但這類機(ji)(ji)床(chuang)(chuang)(chuang)只能磨(mo)削(xue)標準型的螺(luo)旋刀(dao)具(ju)(ju)和球頭刀(dao)具(ju)(ju)，無法磨(mo)削(xue)非標零件(jian)或需要尾架(jia)等附件(jian)磨(mo)削(xue)的刀(dao)具(ju)(ju)和零件(jian) 。

　　1 、龍(long)門式數控工具磨床的開(kai)發設計

　　1. 1 整體結構

　　通過分析對(dui)比，自主研發一(yi)種(zhong)立(li)柱(zhu)(zhu)采用整體式龍(long)門結(jie)構的數控(kong)工(gong)具(ju)磨床(chuang)(chuang)，其結(jie)構如圖1 所示。該(gai)機床(chuang)(chuang)由床(chuang)(chuang)座7、龍(long)門立(li)柱(zhu)(zhu)4、橫梁2、工(gong)作臺滑(hua)座8、工(gong)作臺面6、頭架5、尾架9、磨頭滑(hua)座1、磨頭座3、磨頭10、數控(kong)系(xi)統(tong)以及電氣柜等(deng)零部件組成，是在經典結(jie)構MA6025 手動萬能工(gong)具(ju)磨床(chuang)(chuang)主要參數基礎上開發的，保留了原機床(chuang)(chuang)以下功能: (1) 磨頭和頭架的水平面和垂(chui)直(zhi)面回(hui)轉運動; (2) 磨削(xue)非(fei)標準工(gong)件。

圖1 龍門式數控工具(ju)磨床結(jie)構(gou)

　　龍門磨(mo)床數控工(gong)具主要(yao)克(ke)服(fu)了現有生產型工(gong)具磨(mo)床整體(ti)(ti)剛性(xing)差、磨(mo)頭功率小、轉速低、操(cao)作空間受立柱限制等諸多缺點，側重于生產型。其主要(yao)結構(gou)體(ti)(ti)現在:

　　(1) 立柱采用(yong)整體式(shi)龍門結構。

　　(2) 整體式龍門(men)立柱4 用螺(luo)釘固定在床座(zuo)7 上。

　　(3) 左右移動的磨(mo)(mo)頭(tou)座(zuo)1 通過(guo)導(dao)軌、絲杠(gang)與(yu)上(shang)下移動的橫梁(liang)2 相(xiang)連(lian)(lian)，橫梁(liang)2 通過(guo)雙(shuang)滾(gun)珠絲杠(gang)和(he)直(zhi)線滑塊(kuai)與(yu)龍門(men)式立柱4 相(xiang)連(lian)(lian)，磨(mo)(mo)頭(tou)滑座(zuo)1 通過(guo)滾(gun)珠絲杠(gang)和(he)直(zhi)線滑塊(kuai)與(yu)橫梁(liang)2相(xiang)          連(lian)(lian)，通過(guo)T 型槽安(an)裝在(zai)磨(mo)(mo)頭(tou)滑座(zuo)1的磨(mo)(mo)頭(tou)座(zuo)3 可(ke)在(zai)垂(chui)直(zhi)面內回轉，通過(guo)軸(zhou)承(cheng)、定位及鎖緊機構(gou)連(lian)(lian)接(jie)在(zai)磨(mo)(mo)頭(tou)座(zuo)下方磨(mo)(mo)頭(tou)10 可(ke)在(zai)水(shui)平面回轉。

　　(4) 工作臺(tai)6 通過滾(gun)珠(zhu)絲杠(gang)和直線滑塊(kuai)與工作臺(tai)滑座(zuo)8 相連(lian)，并且工作臺(tai)的(de)長向與橫梁2 運動方向平行。

　　(5) 工作(zuo)臺(tai)臺(tai)面尺寸930 mm × 300 mm，工作(zuo)臺(tai)6 上配備有數控頭架5 和尾架9 等機床附件。

　　(6) 電氣柜安裝在機床后(hou)面。

　　(7) 數控系統采用FAGOＲ 或(huo)SINUMEＲIK 系統。

　　1. 2 功能實現

　　該機床目前采用FAGOＲ8055 四軸四聯(lian)動(dong)的(de)(de)數(shu)控(kong)系統(根(gen)據用戶需要也可(ke)以配置其他數(shu)控(kong)系統)，其中3 個直線(上下、左右、前后方向) 數(shu)控(kong)軸，1 個回轉(zhuan)(工作臺頭(tou)架(jia)) 數(shu)控(kong)軸，還有4 個輔助手動(dong)動(dong)作，實現不同種類刀具切削刃(ren)的(de)(de)前角(jiao)、后角(jiao)及(ji)溝槽的(de)(de)磨削。

　　具體運動方(fang)案如下:

　　(1) 橫梁2 在(zai)龍門立柱4 上采用(yong)直線導軌塊，通(tong)過雙伺服(fu)電(dian)機驅動雙滾(gun)(gun)珠(zhu)絲(si)杠(gang)，在(zai)立柱上同步(bu)上下(xia)運動;(2) 磨(mo)頭座3 在(zai)橫梁經(jing)過滾(gun)(gun)動導軌，由伺服(fu)電(dian)機帶動滾(gun)(gun)珠(zhu)絲(si)杠(gang)使磨(mo)頭座3 在(zai)橫梁2 左右運動及磨(mo)頭座3 在(zai)水平面和垂直面的(de)調整運動。

　　(3) 工作臺6 由(you)伺服(fu)電(dian)(dian)機帶動(dong)(dong)滾珠絲杠通過直線滑塊在床座(zuo)7 作前后運動(dong)(dong)，數控頭架5 通過伺服(fu)電(dian)(dian)機控制其回轉運動(dong)(dong)。

　　(4) 磨頭10 采用高速和大(da)功率的電主軸。

　　(5) 工作臺6 經過(guo)滾動(dong)導軌，由伺(si)服電機帶動(dong)滾珠絲杠通過(guo)直(zhi)線滑(hua)塊在床座7 上作前后(hou)運動(dong)。

　　1. 3 技術方(fang)案(an)

　　首先設(she)計四軸(zhou)四聯動(dong)(dong)的(de)(de)(de)數(shu)(shu)控(kong)(kong)機(ji)床，即工(gong)作(zuo)臺(tai)的(de)(de)(de)前后運(yun)動(dong)(dong)、橫梁的(de)(de)(de)上下運(yun)動(dong)(dong)、磨(mo)頭(tou)座(zuo)的(de)(de)(de)左(zuo)右運(yun)動(dong)(dong)及(ji)工(gong)作(zuo)臺(tai)上頭(tou)架(jia)的(de)(de)(de)回(hui)轉運(yun)動(dong)(dong)為伺服(fu)控(kong)(kong)制，磨(mo)頭(tou)和頭(tou)架(jia)在(zai)(zai)水平面(mian)和垂直面(mian)內(nei)的(de)(de)(de)回(hui)轉運(yun)動(dong)(dong)為手動(dong)(dong)調(diao)整。在(zai)(zai)此基礎上，通過(guo)配備必要的(de)(de)(de)機(ji)床附件(jian)( 頭(tou)架(jia)和尾架(jia))，實現(xian)螺旋刀具螺旋刃(ren)的(de)(de)(de)前角、后角、溝(gou)槽(cao)及(ji)刀具刃(ren)在(zai)(zai)平面(mian)內(nei)的(de)(de)(de)直線、圓弧插補磨(mo)削等功能，也可以(yi)磨(mo)削非標工(gong)件(jian)。在(zai)(zai)機(ji)床的(de)(de)(de)工(gong)作(zuo)臺(tai)或磨(mo)頭(tou)座(zuo)上，還(huan)可再(zai)增加一(yi)個回(hui)轉數(shu)(shu)控(kong)(kong)軸(zhou)，成為五(wu)軸(zhou)五(wu)聯動(dong)(dong)的(de)(de)(de)數(shu)(shu)控(kong)(kong)工(gong)具機(ji)床，以(yi)進一(yi)步擴大機(ji)床的(de)(de)(de)使用功能。

　　1. 4 機(ji)床性能及優勢

　　龍(long)門(men)(men)銑床立柱(zhu)(zhu)與(yu)(yu)床座(zuo)固定(ding)連接，橫(heng)梁與(yu)(yu)立柱(zhu)(zhu)、立柱(zhu)(zhu)與(yu)(yu)磨(mo)頭座(zuo)滑板、工(gong)作(zuo)(zuo)臺(tai)與(yu)(yu)床座(zuo)之間通過高(gao)強度(du)(du)的(de)直線(xian)導(dao)(dao)(dao)軌(gui)塊和滾(gun)珠絲杠(gang)連接，使(shi)得機(ji)床整體剛性(xing)(xing)提(ti)高(gao); 高(gao)精度(du)(du)的(de)直線(xian)導(dao)(dao)(dao)軌(gui)塊、滾(gun)珠絲杠(gang)和橫(heng)梁雙伺(si)服(fu)電機(ji)帶動(dong)(dong)(dong)雙滾(gun)珠絲杠(gang)同步運(yun)(yun)(yun)動(dong)(dong)(dong)，保證了(le)機(ji)床高(gao)精度(du)(du)的(de)穩(wen)定(ding)性(xing)(xing); 龍(long)門(men)(men)式立柱(zhu)(zhu)結構(gou)及磨(mo)頭座(zuo)左右運(yun)(yun)(yun)動(dong)(dong)(dong)和上(shang)下(xia)進(jin)給運(yun)(yun)(yun)動(dong)(dong)(dong)布置在機(ji)床橫(heng)梁上(shang)，這些工(gong)件進(jin)給到磨(mo)頭下(xia)方時(shi)不受立柱(zhu)(zhu)的(de)干涉; 工(gong)作(zuo)(zuo)臺(tai)僅一個前(qian)后運(yun)(yun)(yun)動(dong)(dong)(dong)，使(shi)工(gong)作(zuo)(zuo)臺(tai)簡潔，有(you)效(xiao)操作(zuo)(zuo)空間大(da); 工(gong)作(zuo)(zuo)臺(tai)臺(tai)面(mian)的(de)長向與(yu)(yu)磨(mo)頭左右運(yun)(yun)(yun)動(dong)(dong)(dong)的(de)導(dao)(dao)(dao)軌(gui)平行布置，把傳(chuan)統龍(long)門(men)(men)式機(ji)床的(de)短向行程變為工(gong)具磨(mo)床的(de)長向行程，機(ji)床結構(gou)更(geng)加緊湊。以上(shang)性(xing)(xing)能特(te)點(dian)顯示了(le)該機(ji)床的(de)競爭優(you)勢(shi):

　　(1) 與國內現有修磨型(xing)數控工具磨床(chuang)比較(jiao)，剛性強(qiang)，精(jing)度高，冷卻好，磨削(xue)(xue)質量好，在批量生產(chan)型(xing)企(qi)業，其(qi)最大優點是磨削(xue)(xue)效率(lv)高。

　　(2) 與國內現有生產型數控工具磨床(chuang)比較(jiao)，功能強(qiang)(qiang)大，適應性(xing)強(qiang)(qiang)，操作方便。

　　(3) 與國外(wai)同(tong)(tong)類(lei)數(shu)控機(ji)床比較(jiao)，價格低，只是(shi)國外(wai)同(tong)(tong)類(lei)產品價格的1 /3 左(zuo)右，性價比高。

　　(4) 從功能上看，四軸四聯動龍門式數控工具磨床(chuang)(chuang)和(he)國外一些(xie)先進的五軸或(huo)六(liu)軸數控工具磨床(chuang)(chuang)機床(chuang)(chuang)功能相當，且可以(yi)磨削非標工件。

　　2 、存(cun)在問題及改進(jin)

　　研發(fa)成功的(de)一臺龍門(men)式數控工具磨床樣機(ji)，目(mu)前已(yi)銷售到北京航空材料研究所，并在該機(ji)床上(shang)完(wan)成了(le)拉力試件表面的(de)縱向(xiang)磨削，得到用(yong)戶的(de)好評; 經后續生產驗證，機(ji)床整體剛性好，精度穩(wen)定(ding)，操作空間大。但在樣機(ji)的(de)制造過程(cheng)和使用(yong)過程(cheng)中，發(fa)現還存(cun)在問題(ti)，主要有(you):

　　(1) 龍門式整體(ti)立(li)柱鑄造(zao)工藝性不好，鑄件成品率不高(gao)，需要改(gai)進試(shi)件，重(zhong)新制作木模。

　　(2) 樣機的(de)(de)數(shu)(shu)控頭架借用半(ban)封(feng)閉(bi)防(fang)(fang)護的(de)(de)MKA6025 × 3 數(shu)(shu)控工(gong)具磨床(chuang)(chuang)的(de)(de)數(shu)(shu)控頭架，其裝(zhuang)夾工(gong)件(jian)方式不適合(he)全封(feng)閉(bi)防(fang)(fang)護的(de)(de)MKA6032 × 4 龍門式數(shu)(shu)控工(gong)具磨床(chuang)(chuang)，需(xu)(xu)要(yao)(yao)進行改進設計(3) 樣機的(de)(de)防(fang)(fang)護罩是(shi)頂部開口結構(gou)，不適合(he)于高壓冷(leng)卻工(gong)件(jian)的(de)(de)MKA6032 × 4 龍門式數(shu)(shu)控工(gong)具磨床(chuang)(chuang)，需(xu)(xu)要(yao)(yao)重(zhong)新設計成全封(feng)閉(bi)防(fang)(fang)護罩殼。

　　(4) 機加零件(jian)的關鍵(jian)零件(jian)必須增(zeng)加工(gong)裝設備(bei)。

　　(5) 由于(yu)該機床的結構是一個(ge)全(quan)新的結構，廠(chang)內(nei)裝配工(gong)藝(yi)不夠(gou)成熟，需要(yao)進一步完善。

　　龍門磨床(chuang)廠家將龍門式機(ji)床(chuang)的(de)剛(gang)性(xing)和工具(ju)磨床(chuang)的(de)靈活性(xing)結合起來，形成一種(zhong)整體(ti)剛(gang)性(xing)好，磨頭(tou)功率大，磨削精度(du)高，有效操(cao)作空間大，通用性(xing)強，操(cao)作方便，可(ke)以磨削金(jin)屬(shu)切(qie)削刀(dao)(dao)具(ju)、木(mu)工刀(dao)(dao)具(ju)，又(you)能磨削非(fei)標的(de)金(jin)屬(shu)切(qie)削刀(dao)(dao)具(ju)、木(mu)工刀(dao)(dao)具(ju)，既能滿足刀(dao)(dao)具(ju)修磨，又(you)能滿足刀(dao)(dao)具(ju)生產(chan)的(de)龍門式數控(kong)工具(ju)磨床(chuang)。