外圆磨的现代化技术改造

　　本文译自德国Werkstatt und Betrieb 杂志

　　作者：Andrea Jäger

　　一百多年前，Karl Friedrich Bruckner 凭借天才的设计将“回转零件的加工”带到了前所未有的精度水平。

　　今天，位于温斯塔特市的Karl Bruckner 公司已经迎来了第三代领导人，并在他的领导下生产高精尖的车床和磨削机床设备用的定心顶尖、自定心卡盘、随动顶尖和尾座顶尖。

　　现在，64 名职工在大约6500m2 的厂房内为用户生产产品，64 名员工中有35 人是经过专业技术培训的高素质职工。在所使用的设备中也包括了2004 年从Schaudt Mikrosa BWF 公司购买的Ceres 330 型万能内外圆磨床。该型号磨床是专门为磨削最大工件直径为300mm 零件而设计的。

　　生产主管Marc Sigle 不仅负责保障加工设备的生产性能，确保生产过程的畅通无阻，而且还负责机床设备的采购和更新。当Ceres 330 不能满足要求的加工精度时， Sigle做了一次具有决定性意义的“状态审核”：“多年来，就加工精度和工艺稳定性而言，Ceres 330 堪称典范。这台设备的结构相当简单，但完全适合于生产我们的产品。作为一台生产加工设备，多年来它一直陪伴着我们，从来没有出现问题。”而且他本人也在Ceres 磨床上工作了好几年，因此对它的情况了如指掌。这也是他能提出具有决定性意义问题的关键所在。

　　当年购买的Ceres 330 万能内外圆磨床是该系列产品中的最后一台。随后，Schaudt 公司停止了该系列产品的全部生产制造。在生产厂家不再提供设备配件、不再提供技术服务之后，Sigle 就又多了一项工作：自制磨床配件。

　　与购买新设备相比，原有设备进行技术改造可以节约大约50% 的资金。但从所有的成本费用方面考虑，节约的比例还高。例如现有的磨床工具附件、磨头都可以继续使用。Sigle 明确地说道：“我们有许多适合这台磨床的工艺装备，仓库中有4 个价值数万欧元的高精度研磨头。如果购买新设备则就不能继续使用这些工艺装备了。这也是采取技术改造的重要原因之一。”

　　设备改造和特种机床生产厂HDC Huttelmaier 公司的技术团队能够在需要时及时的为客户提供全面的高质量的各种机械和电气大修，恢复机床设备原有的加工精度。

　　技术改造时面对的挑战

　　在回答老旧设备是否值得通过大修、技术改造而升级其技术性能的问题时，总经理Jörg Huttelmaier 给出了积极的回答：“除了较低的费用之外，也省去了购买新设备时的技术培训。而且，可持续性发展和回收再利用也是今天的重要话题。从保护环境的角度考虑，老旧设备的技术改造总是一件好事，因为技术改造时的二氧化碳排放当量明显低于购买新设备时的二氧化碳排放当量。”

　　Huttelmaier 表示，用新配件换下老旧部件所需的时间很短。“我们的大修总是从详细的机床设备状态评估开始，记录下所有的设备修复项目，然后将机床设备全部拆解开来。”

　　Ceres 330 万能内外圆磨床技术改造中所遇到的挑战并不涉及机床本身，而是涉及磨削加工数控程序和控制系统。最初的设想是用原设备生产厂的新产品来取代老旧的Ceres 330。但这样会给Bruckner 公司带来巨大的、与数控技术有关的成本费用：因为原厂的数控程序中已经有内孔研磨和修整的加工循环了，而控制系统供应商的标准软件包中没有提供相应的控制功能。

　　“为此，我们聘请了一位合作伙伴。这位合作伙伴在CNC 数字控制技术和数控软件技术方面有着很高的系统灵活性和开放性，能够实现Bruckner公司对Ceres 330万能外圆磨技术改造提出的各种要求。”Huttelmaier 说。

　　Huttelmaier 与控制技术和软件供应商NUM 公司的德国南部地区销售经理Marc Riedl 一起通过现代化的网络技术找到了最适合Bruckner 公司的数控技术。

　　满足所有要求的控制软件

　　作为一家高端数控解决方案的供应商，NUM 公司在全球都有自己的一席之地，并在欧洲、亚洲和美国市场都大获成功。该公司研发设计的数字控制软件尤为出名，不同版本的数控软件可以在车削、铣削或者磨削加工中使用，当然也可以在齿轮加工、等离子切割、激光切割和水射流切割等切削加工领域中使用。

　　这家总部位于Teufen 的瑞士公司有着许多产品，例如CNC数控产品、驱动放大器和电动机等等。这些产品中也包括了技术培训、技术支持和售后服务。NUM 公司的数控系统是一个完全开放的系统，可以完美地与不同机床设备配套使用，并使设备操作者能够轻松地在新数控系统中使用自己熟悉的专业技术知识和经验。为了使这种灵活性极高的开放性能够造福于用户， NUM 公司提供了相应的开发工具，并按照客户要求的特殊功能为他们提供有偿的技术服务。这两种方法都能满足用户的需求：因为不同的应用模板都是相互匹配和兼容的，但又可以根据不同的使用要求进行调整。

　　“可扩展的、使用灵活的Flexium+数控系统非常适合于在机床设备升级的技术改造中使用。它可以完美适应不同机床设备和不同加工任务的要求。Flexium+ 数控系统可以控制的NC 运动轴数量多达200 多个，由40 多条数据通道，4000 多个EAs 数据输入输出端子，1GB 的SPS 可编程序控制器和30MB 的CNC 加工程序存储器构成。这就使得Flexium+ 数控系统有能力轻松应对严苛的使用环境。因此我们能够毫无问题地满足Bruckner 公司的所有要求，并在数控系统中实现他们所有的磨削加工要求。值得一提的是，NUM技术开发中心定期与研发部门互动，以确保经常性地将用户的需求和调整纳入年度的数控软件升级更新之中。因此，我们开发的数控系统总能领先市场一步。”Riedl 说道。

　　Bruckner 公司万能外圆磨床使用的NUMgrind 软件包提供了数种磨削、研磨加工循环，包含许许多多圆形回转体和螺纹丝杠、精密螺纹、阶梯轴等非圆形回转体磨削以及修整磨削等功能。磨床操作者可以通过直观的加工程序仿真模拟和3D 可视化技术轻松满足各种不同的特殊磨削要求。

　　留下深刻印象的小结

　　老旧磨床的技术改造持续了八个月的时间。2022 年 7 月，Ceres 330 万能内外圆磨床重新投入使用了。Sigle 对技术改造后的磨削机床非常满意，他说：“一方面是因为技术改造后的磨床在工艺可靠性和重复精度方面达到了新机床的水准。另一方面，新安装的数控系统还支持圆锥磨削、端面磨削和两侧磨削，这些都是旧设备无法完成的。NUM 公司现场技术服务人员给我们提供了非常棒的技术支持，我们也通过TeamViewer 远程控制软件与 NUM 公司进行了大量的沟通。”

　　Riedl 说道： “我们离HDC 公司不远，可以随时到那里开展实验。在项目实施期间我们建立了良好的合作伙伴关系，并在项目实施过程中采纳了客户的意见和建议。将来，我们也想把自己开发的新产品引入到Bruckner 公司，使万能内外圆磨床的数字控制系统始终保持着最先进的最高水平。”

　　Sigle 总结道：“这一项目，面临的挑战相当大。但像我们这样把最佳的合作伙伴汇聚到一起，把各自最佳的专业技术知识和经验融汇到一起的少之又少。”