跳动0.1微米的静压主轴，这样的车磨复合我还第一次见
近几年，车磨复合的概念逐渐热起来。所谓车磨复合，就是在同一台设备上既能进行车削加工，又能进行磨削加工的一种复合方式。从复合加工的特点来说，就是一次装夹完成零件的车削和磨削工序，减少了的零件的装卸次数，避免重复装夹造成的定位误差，能够更好地保证零件精度。不过，工件主轴跳动0.1μm，零件圆度0.2μm，圆柱度小于1μm的车磨复合加工中心，你见过吗？
在生产传动系统或液压泵类的产品时，需要加工大量的轴类产品，此类产品最常用的工艺包括淬火前的粗加工、淬火硬化处理，以及外圆磨削，当然部分零件还需要珩磨。同时零件表面的磨削纹路（无螺旋纹路）有时也是一种标准要求，例如飞机工业中的部分零件。但是，如果您生产的产品偏向于中小型零件且品种众多，而且并非所有表面都需要磨削纹路，那么这样的零件是否可以通过硬车加工提高生产效率？如果碰到严重断续的零件又该如何加工呢？
对于需要生产这些类型工件的制造商来说，意味着在其生产线中需要多台机床，随之而来的是机床的调整时间和零件传输时间。同时装夹误差的也会增加。通过将这两个工艺组合到一台机器中，工件可以一次装卡和一次完成，从而显著提高效率。汉布雷格（Hembrug）机床公司，一家以硬车产品为主的机床制造商，现在正式推出车磨复合加工机床MTG1000, 可以为各种类型的高精度轴类、盘类零件，并且有较高表面质量要求的零件提供解决方案。
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为什么硬车削后需要磨削？
磨削作为精加工步骤的目的是获得硬车加工无法实现的表面质量。轴类产品对轴承安装位置或密封位置等功能位置的表面质量提出了很高的要求。例如有的表面需要无螺旋纹路表面，这对于硬车是不可能实现的。还有一些零件是严重断续的工件，车削可作为一种快速的去除余量的方法。然后在同一次装夹当中使用精密磨削工艺，以便精确地磨削到所需的尺寸和表面质量。因为经过硬车加工后磨削的余量很少，所以砂轮磨损轻，可以减少修整次数，提高加工效率。
硬车后进行磨削，可以获得无螺旋纹路的表面质量
复合加工工艺成功的基础
成功的、高精度的复合加工的基础是选择合适的机器和对于复合加工技术的的认识。为了吸收淬火钢硬车削时释放的高能量（硬度高达70hrc），机床必须具有极高的静态和动态刚性，并且必须具有良好的热稳定性。此外，从逻辑上讲，机器必须具备非常高的几何精度。这些精度与主轴的同轴度、轴的重复和定位精度、测量系统的分辨率和数控系统的控制功能有关。这些特性，加上对硬车和精磨的正确的工艺知识，以及了解这两个工艺之间的相互作用，即可实现高效稳定的生产，可以生产高成轮廓及尺寸精度，和高表面粗糙度要求的零件，同时可以延长刀具的寿命长，降低使用成本。
MTG 1000：一体式车削/磨削复合加工机床
使用现有 Mikroturn 系列技术的静压主轴和轴承组件，Hembrug 开发了一款成熟的车削/磨削复合加工机，即 MTG 1000。使用现有的成熟的技术使得MTG 1000在硬车和精密磨削领域中都实现了超高的加工精度。
MTG 1000 具有 B 轴，B轴上装有 8 个固定刀位 VDI 30刀塔，一个可以安装直径300 mm砂轮的外圆磨头，和一个内圆磨头。其中一个磨削主轴也可以更换为由铣削主轴。B轴配备了双Hirth鼠牙盘，在保证精度的同时，提供非常优秀的刚性，可在270°的范围内实现90个位置的精确定位。按下按钮即可从车削转换成磨削，而无需更换任何转换装置。根据具体的应用，砂轮可以在主轴侧或尾座侧进行修整，带恒温控制的切削液单元可以根据客户的需要加注不同的切削液。MTG 1000可配备一个数控尾座和一个或两个中心架，以便加工长的轴类零件。
为确保高精度，MTG 1000 标配 4，000 rpm 静液压主轴，主轴跳动 < 0.1 微米，静压 X 和 Z 轴重复精度 ± 0.1 微米，定位精度为 < 1 微米。无磨损的静压轴承使机床具有20年到30年的精度保持寿命。通过冷却重要的机床部件和静压油温保持在20°C±0.1°C的范围内来实现热稳定性。辅助单元和电气机柜采用紧凑设计，因此占地面积小，尺寸为 3，850 mm（宽度）x 2，200 mm（深度）。这台机器重12吨。该机器的标准配置了西门子 840D SL 控制系统。MTG 1000 的最大加工直径为380 mm（盘类）或 Ø 200 x 1，000 mm （轴类）的零件。
以车为主
磨削机床也可以提供车削选件。在这种情况下，机床为磨削/车削复合机床，其中磨削是最主要的技术。而对于MTG 1000，车削占主导地位，磨削仅用于最后的精加工过程。据Hembrug的总工程师介绍，这些技术的组合并不新鲜，但可以保证几何及尺寸精度小于2 μm 和（无螺旋）表面粗糙度为Ra 0.1的MTG 1000可以与世界上最好的磨削/车削机床竞争，而且效率更高，这点是MTG1000特别的优势。
案例研究：主轴
Hembrug 采用MTG1000为其自己的产品生产主轴。这些主轴以前采用磨削工艺，一个主轴的生产节拍大约为8小时. 用MTG 1000生产主轴节省了1半的时间。这主要得益于硬车加工去除大部分的余量，磨削余量非常少且均匀，磨削仅作为最后的精加工从而提高了效率，另外一方面硬车的金属去除率高也是效率得到提升。采用新的MTG1000加工主轴为工厂节省了4个小时的加工时间。
硬车削还可以加工螺纹、凹槽，增加磨削工艺后，可以获得更精确的整体结果。从实验数据看，加工轴类零件，一般我们可以做到：圆度 0.2 微米（flying）、圆柱度 < 1 微米和粗糙度 0.1 微米 （Ra）。
主轴的硬车和精磨复合加工可节省50%的加工时间，并达到亚微米公差。
复合型机床的诸多好处
车磨复合机床，如 MTG 1000，结合了硬车削和精磨的优点。这使得制造商能够使用最适合的技术进行加工。硬车削具有许多优点，特别是对于复杂的零件形状，以及内径外径都需要加工的时候，硬车可以实现更大的金属去除率，而且加工过程更容易设置和修改。反过来，磨削加工对难加工材料（如铬镍铁合金），以及断续加工方面是有优势的。同时，精磨可以形成无螺旋纹路的表面。
因此，复合工艺提供了极大的灵活性、准确性和经济优势，尤其是对于具有多种产品的中小型系列制造商而言。使用MTG 1000这样的产品，它们可以用一台机器代替耗时且耗费劳动力的多台机床的生产过程。有了MTG 1000，你就可以在需要车削的地方车削，需要磨削的地方去磨。
大昌华嘉精密机床部与欧美高精度、超高精度机床供应商携手合作，提供代表着当今世界顶级加工精度的机床。零件铣削加工尺寸公差±1μM、表面光洁度Ra 0.05μM，零件车削精度及表面光洁度0.5μM纳米级别。大昌华嘉是以下品牌的独家代理：
大昌华嘉依托于2019年底开业的超精密加工制造演示技术中心，可以提供车削、铣削、镗削、钻孔、磨削工艺的全面解决方案，以及安装调试、操作培训、主轴维修等专业的技术服务。应用范围涵盖航空航天、汽车工业、能源发电、光学、医疗、模具等领域。
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☞来源：金属加工