針形噴嘴直接把冷卻劑送到切削部位上阅茶。結(jié)果是使刀具和工件達(dá)到極佳的冷卻效果潮针，冷卻劑的耗用量也得到下降

　　瞬時的刀具更換速度，極短的工作輔助時間和換裝作業(yè)雌澄，所有過程只需按動鍵鈕——現(xiàn)代化無心磨床通過采用非常具有競爭力的加工工藝斋泄，發(fā)掘出了可觀的生產(chǎn)效率潛力。依據(jù)不同的使用場合略雪，生產(chǎn)效率的優(yōu)勢可以達(dá)到100%癌蚂。

　　在無心磨床上，改進(jìn)工件加工周期的潛力往往不僅體現(xiàn)在磨削工藝上摩赎，同時也反映在工件的輸送上汰检。帶有高速無心上料裝置（HSCL）的Kronos speed新型無心切入式磨床可用于加工直徑在8mm以內(nèi)、長度在80mm以下的細(xì)長型工件锄垛，其工件的更換時間 <1s（圖1）何杈。由此拴挫，Studer Mikrosa公司傳統(tǒng)的3s工件更換時間可以縮短60%多。這也對無心磨床的整體加工循環(huán)時間產(chǎn)生影響：對于最終用戶來說剿液，其生產(chǎn)效率可以得到極大的提高揩榴，單件加工費(fèi)用可以大幅下降。

圖1  適用于直徑小于8mm寨支、長度小于80mm的工件的Kronos speed切入式無心磨床在1s內(nèi)即可完成換裝作業(yè)

　　Studer Mikrosa公司和位于瑞士Winterthur的Wenger Automation & Engineering公司的工程師們開發(fā)出了HSCL新型上料系統(tǒng)柱爵，這種系統(tǒng)采用冷卻劑作為工件的輸送介質(zhì)：冷卻劑把工件從工件座上抬起（已申請專利的液力升降原理）并在<1s的時間內(nèi)對工件進(jìn)行更換。操作簡便的上料裝置控制系統(tǒng)被集成到機(jī)床的控制系統(tǒng)里惭舒，工件的強(qiáng)制輸送導(dǎo)軌確保了安全的輸送晒来。由于上料裝置采用氣動驅(qū)動，因此無需投入昂貴的輔助設(shè)備郑现。
　　
氣動元件內(nèi)置在機(jī)床上

　　氣動元件同樣被集成到機(jī)床上湃崩。此外，采用壓縮空氣還可以確保冷卻潤滑劑幾乎不被帶走：采用傳統(tǒng)的裝載裝置時接箫，在對工件進(jìn)行吹刷時攒读，工件會失去附在其表面的部分冷卻潤滑劑，因此只有較少量的冷卻潤滑劑與工件一起被輸送走辛友。Mikorsa公司在Kronos speed設(shè)備上有意放棄了昂貴的NC軸薄扁，而是提供新型無心切入式磨床和快速、省空間和免維護(hù)的交鑰匙工程技術(shù)方案废累。上料裝置既可采用稀油邓梅，也可采用乳化油進(jìn)行傳動，因此適用性很廣邑滨，如用于單日缨、雙班生產(chǎn)和連續(xù)的兩班運(yùn)行。

　　在企業(yè)內(nèi)部投資核算時驼修，不僅要顧及到購置費(fèi)用，而且還要考慮將來一些相關(guān)的費(fèi)用卸橘，如能源和相關(guān)部件的維修敌夜、保養(yǎng)等。只有這樣塞这，方可在投資決策之前對所有的費(fèi)用心中有數(shù)数凫。通過這種方式，可找到一種購置成本較為合算的設(shè)備窜鳍，而非采用昂貴的技術(shù)方案森烦，因?yàn)橄窆に嚵鞒虝r間、長久的質(zhì)量保證和其他一些因素都無法明確地被納入到設(shè)備成本核算中稻嘱。

　　理解TCO的最重要的基礎(chǔ)是直接費(fèi)用和間接費(fèi)用的差異维愈。屬于間接費(fèi)用的有所謂的“停工期”伦朵，即系統(tǒng)不是用于直接創(chuàng)造價值的工件磨削加工作業(yè)上。Mikrosa公司通過提高無心磨床的生產(chǎn)效益林狈，來達(dá)到顯著縮短這個時間的目的暑赏。

　　柔性運(yùn)用大批量生產(chǎn)工藝并把換裝時間降到最低是所有生產(chǎn)企業(yè)的目標(biāo)。恰恰是在大批量工藝的無心磨削過程中菜碌，往往會耗費(fèi)很多的調(diào)節(jié)時間和換裝時間贼穆，對此加工設(shè)計人員在設(shè)計工藝流程環(huán)節(jié)時，首先需要考慮無心磨削的這些因素兰粉。此外故痊，這種對所謂的“加工工藝不可控的復(fù)雜性”的擔(dān)心往往會導(dǎo)致投資傾向于生產(chǎn)效率不高、但看似簡單的加工工藝玖姑。

投資決定TCO效用

　　由于人們無法從費(fèi)用上對磨削工藝進(jìn)行一對一的技術(shù)對比愕秫，因此無心磨削的投資還不能被廣泛認(rèn)知，其巨大的費(fèi)用節(jié)省潛力也可能不被加工行業(yè)所挖掘客峭。與其他工藝相比豫领，無心磨削擁有巨大的經(jīng)濟(jì)潛力，在不同的運(yùn)用場合中舔琅，其生產(chǎn)效率的優(yōu)勢甚至可以達(dá)到100%等恐。如同TCO所反映的那樣，在以較低的購置價格和較高的TCO對設(shè)備進(jìn)行投資之前备蚓，應(yīng)該對之進(jìn)行費(fèi)用審核课蔬。

　　無心磨削和設(shè)備的手動調(diào)節(jié)通常都需要比加工中兩個高峰時間更長的調(diào)節(jié)和換裝時間，但是通過采用這種生產(chǎn)效能潛力巨大的工藝郊尝，可以彌補(bǔ)上述的不足二跋。為了極大降低加工過程中的輔助時間，Mikrosa公司在控制系統(tǒng)中集成了新型的艺扑、操作簡便的軟件模塊哭练。在常規(guī)的無心磨床上，不管是B軸的校準(zhǔn)米法，還是調(diào)節(jié)盤的回轉(zhuǎn)僧憾，都是通過機(jī)械方式完成的。而在Kronos S型設(shè)備上短户，這些調(diào)節(jié)功能均通過獨(dú)立的計算模型和設(shè)備的控制系統(tǒng)自動進(jìn)行荐呵。

按動按鈕即可降低輔助時間并實(shí)現(xiàn)換裝

　　迄今為止，如果要確保無心加工流程的安全進(jìn)行（圖2）唇锡，則需要操作人員具有豐富的工作經(jīng)驗(yàn)蔬聚。這種對加工流程的感知有時會使有潛力的用戶反而感到不自信。當(dāng)然矗绅，對無心磨床進(jìn)行合乎規(guī)范的調(diào)節(jié)墙违，本身也是一項(xiàng)較復(fù)雜的工作征蜻。對無心磨削的圓度來說，決定性的因素是所選擇的工件與砂輪筝闹、工件與工件支座以及工件與調(diào)節(jié)砂輪之間接觸點(diǎn)的角度關(guān)系媳叨。在對“磨削間隙幾何外形”進(jìn)行錯誤調(diào)節(jié)時，不會生成圓形的外觀关顷，而工件會在μm范圍內(nèi)形成相應(yīng)的多邊形糊秆。為了可重復(fù)實(shí)現(xiàn)這種復(fù)雜的調(diào)節(jié)過程，并使很多不同設(shè)備操作者都可以很好地掌握調(diào)節(jié)過程议双，Mikrosa公司開發(fā)出了Heureka控制集成軟件痘番。這種軟件可以幫助操作人員掌握復(fù)雜的流程（圖3），通過它可以針對各種不同的加工任務(wù)平痰，測得最佳的工件支座高度和角度調(diào)節(jié)值汞舱，由此可以使磨削流程在磨削盤和調(diào)節(jié)盤的整個有效直徑范圍內(nèi)穩(wěn)定進(jìn)行，也可確保所需的工件圓度宗雇。

圖2  成對噴嘴針磨削的質(zhì)量結(jié)果（額定尺寸偏差±0.0005mm）

專家系統(tǒng)集成到控制系統(tǒng)中

　　以前昂芜，不僅是這種所謂的“幾何圓度效果”使很多設(shè)備操作人員頭痛，設(shè)備的動態(tài)性能也很難令人滿意赔蒲。對此泌神，Mikrosa公司在Kronos設(shè)備的控制系統(tǒng)中集成了一種專家系統(tǒng)，它可以使設(shè)備在轉(zhuǎn)速關(guān)系上與運(yùn)動中的機(jī)械元件的機(jī)械頻率特征相匹配库樊，由此可以避免因動態(tài)特性所限而導(dǎo)致的圓度差錯棠裹。

圖3  采用Heureka軟件可以針對各種不同的加工任務(wù)，測得最佳的工件支座高度和角度調(diào)節(jié)值数壤，由此可以使磨削流程穩(wěn)定進(jìn)行

　　為了能夠充分利用這種磨削工藝效迹，機(jī)床需要充分展示其合乎規(guī)范的靜態(tài)和動態(tài)剛性和良好的“熱穩(wěn)定性”特征。近十年來趣闻，Mikrosa公司一直為設(shè)備采用礦物鑄鐵床身（Granitan）啰蕴。這種材質(zhì)具有極好的熱穩(wěn)定性和阻尼特性。系統(tǒng)良好剛性的基本條件早在研發(fā)階段就已經(jīng)通過了對設(shè)備各部件所做的大量的尺寸確定和FEM熱對稱優(yōu)化設(shè)計而具備存学。當(dāng)重要的表面在無心外圓磨床上不僅需要磨光码承，同時還要進(jìn)行人工刮磨時，設(shè)備也表現(xiàn)得相當(dāng)穩(wěn)定誉缚。表面由專家進(jìn)行手工精制（圖4）嘱垛。由此琢喷，承載部分得到極大提高疫遵，而這種加工品質(zhì)是加工設(shè)備無法實(shí)現(xiàn)的。刮磨的部位都是對設(shè)備加工質(zhì)量來說非常重要的表面算行，如磨削軸和調(diào)節(jié)軸的承載孔梧油，或心軸箱的承載表面和工件的托架等苫耸。客戶能夠以穩(wěn)定的加工精度進(jìn)行生產(chǎn)儡陨，達(dá)到長期的質(zhì)量保證褪子。每臺新設(shè)備在進(jìn)行批量生產(chǎn)之前，均要接受分析和測評骗村，并按照客戶的生產(chǎn)情況進(jìn)行優(yōu)化嫌褪。

圖4  當(dāng)重要的表面在無心外圓磨床上不僅需要磨光，同時還要進(jìn)行人工刮磨時胚股，設(shè)備也表現(xiàn)得相當(dāng)穩(wěn)定

冷卻對磨削結(jié)果的影響

　　在磨削特別是高速磨削時笼痛，冷卻具有重要的作用。工件和磨削刀具的熱載荷必須盡可能的低琅拌，以免邊角區(qū)域受到熱損傷缨伊，并提高刀具的使用壽命。此外进宝，針對不同的無心磨削任務(wù)刻坊，可以向磨削間隙里每分鐘灌注400 l的冷卻潤滑劑（KSS）。這也是一個不可忽視的費(fèi)用因素佩嘀，尤其是所需的KSS凈化處理費(fèi)用易祖。

　　Mikrosa公司因此給自己提出了如何節(jié)省冷卻劑而不影響工件質(zhì)量的要求。問題的解決方案是喻透，采用新型針形噴嘴實(shí)現(xiàn)對工件和刀具的定點(diǎn)冷卻寒淌。在新型的冷卻系統(tǒng)上，層狀的冷卻劑被加速到砂輪的圓周速度晶乘，針形噴嘴把冷卻劑直接帶入到切削位上蚜遥。KSS很高的脈沖效應(yīng)可以使得所產(chǎn)生的氣墊沖向砂輪。其結(jié)果是工件和刀具均獲得極好的冷卻翠笛，冷卻劑的耗量明顯降低由饵。

　　對設(shè)備的良好保養(yǎng)可以延長設(shè)備壽命。Mikrosa公司通過在線監(jiān)視桦徘，引入狀態(tài)定向的維護(hù)和保養(yǎng)故咽，這是一種集合了機(jī)械、系統(tǒng)理論橄文、電子和信息化等技術(shù)的方案化刻。在設(shè)備上所選定的關(guān)鍵點(diǎn)上的傳感器定期向設(shè)備控制系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)∩仙拢控制系統(tǒng)可以對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行實(shí)時分析桩砰，并可向操作人員發(fā)出極限值被超出的報警，同時提示操作人員需要進(jìn)行更準(zhǔn)確的專家診斷。通過對特征值和傳感數(shù)據(jù)的測定亚隅，在線監(jiān)視功能可以揭示設(shè)備和所選定部件的運(yùn)行狀態(tài)硼莽。

　　Mikrosa設(shè)備把所示的數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫里。數(shù)據(jù)庫可以識別技術(shù)流程時間和因維護(hù)而發(fā)生的停機(jī)時間煮纵，并測得所分析系統(tǒng)組件的利用率懂鸵、效能和停機(jī)概率。狀態(tài)監(jiān)視有助于費(fèi)用的節(jié)省行疏，這是因?yàn)橹匾脑O(shè)備部件的壽命可以得到充分的利用匆光，維護(hù)和保養(yǎng)措施與生產(chǎn)計劃可以達(dá)到高度的協(xié)調(diào)。此外酿联，監(jiān)測數(shù)據(jù)可以用于對薄弱環(huán)節(jié)的分析殴穴、對工藝流程安全性的加強(qiáng)和對部件磨損狀況的早期發(fā)現(xiàn)。

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