在現(xiàn)代金屬加工領(lǐng)域，雖然刀具的成本只占機(jī)加工生產(chǎn)成本中的一小部分，但卻直接影響機(jī)加工車間的整體加工效率。刀具性能也隨著刀具使用者需求的不斷提升而飛速發(fā)展，無(wú)論是在精度還是在刀具形狀的復(fù)雜程度方面都有了更高的需求。那么作為刀具的制造者——工具磨床怎樣才能跟上刀具的發(fā)展步伐呢？各家機(jī)床廠商都有獨(dú)特見(jiàn)解。
　　
　　精度保持性與智能軟件缺一不可
　　
　　張明先生：我國(guó)的刀具需求量正處于上升趨勢(shì)，尤其是以前在高端市場(chǎng)所占份額并不大的國(guó)內(nèi)刀具企業(yè)，目前的增長(zhǎng)勢(shì)頭也很迅猛。因此，用于制造這些刀具的高端工具磨床的需求量也在隨之攀升。作為工具磨床生產(chǎn)商，了解刀具制造商怎樣使用我們的機(jī)床制造出他們所需要的刀具是我們的首要職責(zé)。斯來(lái)福臨主要通過(guò)以下兩大方面來(lái)滿足用戶需求：其一是精度的滿足；其二是對(duì)復(fù)雜刀具形狀的高效加工。
　　用戶對(duì)產(chǎn)品的要求越來(lái)越高，其中包括對(duì)機(jī)床噪聲、平穩(wěn)性和可靠性等要求，歸根結(jié)底其實(shí)就是對(duì)刀具加工精度的要求。但這里強(qiáng)調(diào)的“精度”絕不是指一把刀的精度，對(duì)機(jī)床制造商而言，“精度”代表的是精度的保持性，就是要保證一段時(shí)間內(nèi)制造出來(lái)的刀具精度都是一樣的，即使有波動(dòng)，也是在很小的范圍內(nèi)。
　　精度主要由三方面保證，首先就是機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)。在設(shè)計(jì)初級(jí)階段就要考慮如何保證機(jī)床的機(jī)械精度，如Walter的Helitronic系列產(chǎn)品，床身采用大理石制造，不僅抗振能力非常強(qiáng)，熱變形也很小。其中的Helitronic Basic和Helitronic Power采用鑄鐵床身，可以保證機(jī)床在加工過(guò)程中紋絲不動(dòng)。另外，該系列產(chǎn)品還采用了特殊的龍門(mén)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，相比較普通的立柱式的工具磨床，該系列產(chǎn)品的穩(wěn)定性和剛性都有了大幅提升。
　　其次，主軸和傳動(dòng)部件的選擇對(duì)機(jī)床的精度保證也很重要。我們采用的主軸都比較粗，保證良好的剛性，使用的絲杠也相對(duì)大一些，可以減少磨損。最后，機(jī)床的熱性能要好，不能產(chǎn)生機(jī)床部件的扭曲和變形。高速加工會(huì)使油溫迅速上升，怎樣避免與油接觸部位的熱變形至關(guān)重要。斯來(lái)福臨通過(guò)一種合理的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使受溫度影響的部分達(dá)到了一種平衡，將工作臺(tái)與機(jī)床的上部分連接，從而讓工件靈活地避免了與高溫部分的接觸。
　　除了保證精度以外，復(fù)雜刀具形狀的加工也是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。目前刀具廠商的產(chǎn)品翻新速度越來(lái)越快，產(chǎn)品形狀也越來(lái)越復(fù)雜，這就需要一套柔性很高的軟件跟上他們的研發(fā)步伐。“Tool Studio”就是這樣一款軟件。
　　“Tool Studio”涵蓋了一個(gè)龐大的數(shù)據(jù)庫(kù)，使用者無(wú)需自行創(chuàng)建即可選擇所有市場(chǎng)現(xiàn)有的刀具形狀，只需輸入尺寸，系統(tǒng)就可以自動(dòng)生成，操作非常簡(jiǎn)便。我們形容該軟件是“所見(jiàn)即所得”，因?yàn)樗哂?D實(shí)時(shí)模擬功能，不僅可以滿足常規(guī)的刀具生產(chǎn)，還可以模擬任何幾何形狀的零件加工。編程時(shí)顯示的刀具形狀就是看到的即將加工出來(lái)的樣子，還可以考察編好的程序在加工過(guò)程中是否有碰撞的可能，它與機(jī)床本身是融為一體的，而不是在電腦上單獨(dú)模擬的。智能的刀具編程導(dǎo)向功能，即使對(duì)編程不熟悉的人也可以得心應(yīng)手地使用。“Tool Studio”為客戶提供了一個(gè)更好、更簡(jiǎn)潔、更安全的解決方案。
　　
　　從多方面保證加工精度
　　
　　唐欣康先生：高速銑削刀具在金屬加工行業(yè)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，相應(yīng)的對(duì)刀具精度要求也越來(lái)越高。昂科公司一向非常重視通過(guò)不斷的技術(shù)創(chuàng)新來(lái)提高工具磨床精度與加工效率的提升。在提高加工刀具精度這方面，近幾年主要有以下幾項(xiàng)新技術(shù)。
　　1.針對(duì)形狀和精度要求高的輪廓刀具，昂科推出了機(jī)內(nèi)高精度的在線測(cè)量系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用了一個(gè)300倍像素的CCD攝像頭，檢測(cè)精度可達(dá) 2μ，將刀具實(shí)際磨削尺寸輪廓與刀具設(shè)計(jì)的理論輪廓進(jìn)行重疊后，能找到任意一點(diǎn)的誤差。同時(shí)可以根據(jù)理論輪廓公差范圍，進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)差。
　　這樣做一方面減少了機(jī)外測(cè)量?jī)纱窝b卡帶來(lái)的誤差，節(jié)省了機(jī)外檢測(cè)時(shí)間。另一方面，一般的磨床如果進(jìn)行機(jī)外檢測(cè)再補(bǔ)償?shù)脑挘鶅H通過(guò)砂輪對(duì)于徑向或軸向尺寸進(jìn)行補(bǔ)差，而實(shí)際各輪廓段需要補(bǔ)償?shù)某叽缡遣煌?，靠傳統(tǒng)方式無(wú)法滿足補(bǔ)償?shù)轿弧０嚎撇皇呛?jiǎn)單補(bǔ)償，而是針對(duì)不同程序點(diǎn)的偏差不同來(lái)自動(dòng)補(bǔ)償，能夠消除砂輪圓環(huán)弧角誤差及機(jī)床定位誤差等綜合誤差帶來(lái)的不良因素。
　　2.在線砂輪動(dòng)平衡裝置，對(duì)于加工高精度刀具時(shí)，砂輪本身的動(dòng)平衡性能會(huì)影響到刀具尺寸精度和表面質(zhì)量。即使一片獨(dú)立砂輪的動(dòng)平衡指標(biāo)控制在合理范圍內(nèi)也是不夠的，因?yàn)橐唤M砂輪的累計(jì)偏心量將導(dǎo)致在高速磨削小直徑刀具和表面拋光時(shí)會(huì)產(chǎn)生輕微振動(dòng)。不僅精度尺寸不能控制，切削刃上的誤差對(duì)刀具的壽命及被加工產(chǎn)品的質(zhì)量還會(huì)有損害。昂科采用機(jī)內(nèi)砂輪動(dòng)平衡系統(tǒng)，可以在工時(shí)檢測(cè)砂輪組綜合動(dòng)平衡性能，包括偏心量大小和方向，然后軟件會(huì)提示砂輪組鎖緊螺母的哪個(gè)位置加上加配重螺釘。通過(guò)這個(gè)非常簡(jiǎn)單而有效的方法能在很大程度上降低砂輪組的偏心量。
　　3. MX7的推出。傳統(tǒng)工具磨床完成各種加工5個(gè)軸就夠了，但MX7還增加了Q軸，即“磨削主軸的精確分度與記憶軸”。很多客戶為減少兩次裝卡誤差，往往在機(jī)內(nèi)進(jìn)行砂輪修整與動(dòng)平衡，之后會(huì)改進(jìn)砂輪組放進(jìn)砂輪庫(kù)，那么下次機(jī)械手將砂輪組再放回磨削主軸的話，有可能磨削主軸與砂輪組的方向和角度會(huì)不同，根據(jù) ISO標(biāo)準(zhǔn)中的HSK接口標(biāo)準(zhǔn)，重復(fù)定位精度與原跳動(dòng)誤差在2μ，不同的角度將砂輪組放回磨削主軸接口的話，產(chǎn)生的原跳動(dòng)和砂輪動(dòng)平衡性能完全不一樣。
　　4工具磨床夾持系統(tǒng)。無(wú)論一個(gè)刀柄夾持系統(tǒng)出廠精度多高，使用一段時(shí)間后夾套都會(huì)磨損從而使原跳動(dòng)增大，會(huì)影響刀具使用壽命和被加工零件的精度。針對(duì)此情況，昂科的“浮動(dòng)支撐裝置”，采用美國(guó)Arobotec技術(shù)，可根據(jù)加工刀具直徑大小進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)整范圍8～10mm。浮動(dòng)襯套采用液壓感應(yīng)，通過(guò) 3個(gè)支撐片，無(wú)需手動(dòng)調(diào)節(jié)。它可將刀具原跳動(dòng)有效降低至4～5μ以下，而免除了傳統(tǒng)的固定支撐架繁瑣的校準(zhǔn)與設(shè)置時(shí)間。
　　PCD和PCBN刀具對(duì)工具磨床的需求
　　舒智勇先生：國(guó)內(nèi)大多數(shù)金剛石工具磨床的設(shè)計(jì)都具有如下兩個(gè)特點(diǎn)：一是刃磨PCBN及PCD刀具的同時(shí)，兼顧天然金剛石刀具；二是主要用于刃磨焊接超硬車刀和鏜刀，同時(shí)也兼顧盤(pán)類和軸類刀具。
　　目前，隨著技術(shù)和市場(chǎng)的快速發(fā)展，PCBN和PCD刀具已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。市場(chǎng)對(duì)PCD和PCBN刀具磨削設(shè)備在磨削效率方面提出了很高的要求，主要表現(xiàn)如下。
　　1.可轉(zhuǎn)位刀片磨削的比重加大，要求設(shè)備專用性強(qiáng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單而剛性強(qiáng)。隨著分工協(xié)作的深化，80％以上的客戶都用該設(shè)備來(lái)批量生產(chǎn)同一類型的刀具，即PCNB、PCD或合金可轉(zhuǎn)位刀片，焊接車刀等。針對(duì)單一的需求，機(jī)床結(jié)構(gòu)可以簡(jiǎn)化，設(shè)備剛性要大大增強(qiáng)。這樣，不但降低了設(shè)備成本，也為高效率生產(chǎn)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
　　2.輔助時(shí)間的主要部分——對(duì)刀時(shí)間要求大幅度縮短。刀片的圓弧是通過(guò)工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)形成的，將刀具圓弧中心調(diào)整到與工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)軸重合（即對(duì)刀動(dòng)作）是磨削的先決條件，而且該“對(duì)刀動(dòng)作”貫穿刀具磨削的整個(gè)過(guò)程，并不斷重復(fù)，這是傳統(tǒng)機(jī)床不能擺脫人工操作的根本原因。
　　3.要求操作方便可靠，盡量不依賴操作者的手工技能。為了磨削天然金剛石刀具，傳統(tǒng)的機(jī)床引入“柔性進(jìn)給” 和“恒壓研磨”的工藝，對(duì)脆性很強(qiáng)的天然金剛石刀具有“讓刀”保護(hù)的效果。傳統(tǒng)的設(shè)備采用氣缸進(jìn)刀的方式來(lái)達(dá)到這一效果，這樣卻大大犧牲了PCD和 PCNB刀具的磨削效率。另外，由于機(jī)械制造精度的不足，使這種機(jī)床很不穩(wěn)定，需要很強(qiáng)的手工技能才能發(fā)揮其特長(zhǎng)。
　　德銘納公司運(yùn)用現(xiàn)代高科技手段，致力于解決刀具刃磨中存在的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，在傳統(tǒng)的BT-150A型金剛石工具磨床的基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)出BT-150B（電氣型），BT-150C（經(jīng)濟(jì)型）及BT-150D（智能型）系列刀片磨床，基本找到了解決上述問(wèn)題的辦法。