一、國外磨料磨具
國外參展的主要磨具專業生產廠商雖然只有三家,但實際上包含了諸多國際著名品牌,如美國的諾頓(NORTON)、奧地利的泰利萊(TAROLIT)、德國的溫特(WINTER)、英國的尤尼康(UNICON)意大利的文森特(VINCENT)、美國的貝斯登(BAY STATE)、瑞士的溫特蘇爾(WINTERTHUR)等,這是由于上個世紀九十年代以來國際上企業并購、強強聯合的結果。因此可以說本次展會展出的磨具產品代表了國際最高的水平。
圣戈班集團是總部設在法國的跨國公司,年銷售額達304億歐元,擁有三大產品部門、八大分支。圣戈班磨料磨具分支擁有NORTON、FLEXOVIT、CORA、WINTER、UNICON等全球知名磨料磨具品牌。圣戈班磨料磨具(上海)有限公司是圣戈班集團在中國的獨資企業,以磨料磨具分會會員的身份加入磨料磨具分會展團,參加本次展出。該公司于1995年通過ISO9001質量體系認證,展出的展品包括各種剛玉陶瓷結合劑磨具、陶瓷結合劑CBN磨具和涂附磨具等。NORTON SG磨料是圣戈班公司開發并擁有專利的超微晶燒結剛玉磨料,采用引晶凝膠燒結工藝生產,具有比普通白剛玉小幾千倍的晶粒尺寸,磨粒強度高,有微破碎性能,在磨削難磨材料的場合,要求高磨削效率和高精度的場合,具有優異的特性,同時可以大大減少砂輪的修整量,延長砂輪的使用壽命。由于SG磨料價格較貴,使用時根據不同要求按比例與剛玉磨料混合,形成不同牌號。為充分發揮其性能,開發了專用的陶瓷結合劑,一種是高效低溫結合劑,還有一種是大氣孔高效低溫結合劑,后者主要用于強力磨削。該公司針對轎車工業加工的需求,開發了系列普通陶瓷結合劑磨具和超硬材料(CBN、金剛石)磨具及其它工具。公司還根據不同工件和不同磨削要求,推薦用于粗磨、精磨的各種價位的砂輪,給出了它們磨削效果的比較,以利于用戶選用。用于轎車發動機、變速箱零件磨削的普通磨料砂輪使用速度通常為45~63m/s。圣戈班公司擁有WINTERT和UNICONR的超硬材料工具制造技術,其CBN磨具和金剛石修整滾輪具有獨到之處,面向飛速發展的汽車工業,進行專用產品開發。其超硬材料磨具設置了四個硬度等級,更好地適應了不同磨削的要求。其磨具基體材料不僅有鋼、鋁合金、銅和陶瓷,還有其它一些合成材料,對于改進在某些條件下超硬材料磨具的使用效果,起到很好的作用。WINTER公司的各類高精度金剛石成型修整滾輪聞名遐邇,主要應用在大批量生產中,隨著CNC磨床的快速發展,該公司開發出外形與被修整的砂輪磨削的工件外形無關的金剛石修整輪,適合于多種砂輪外形的在線數字仿形修整,其生產柔性更適合于小批量和中等批量的生產。WINTER生產的各種金剛石砂輪,還在本次展會上展出的新型EWAG工具磨床上配套使用,高效精密加工硬質合金和超硬材料刀具。在圣戈班的展臺上還展出了使用速度125m/s的陶瓷結合CBN砂輪,用于磨削轎車凸輪軸凸輪。
圣戈班磨料磨具(上海)有限公司東莞分廠已經建成投產,主要面向廣東地區市場,從事各種規格的砂紙、砂帶、砂盤等涂附磨具的轉換加工。生產針對凸輪軸和曲軸拋光用的拋光帶和車身拋光用的砂盤,其A275系列砂盤采用經特殊處理的氧化鋁磨料,并加涂硬脂酸鹽涂層,磨削效率提高30%-50%,抗堵塞效果好,具有自己的特色。
奧地利的泰利萊(TYROLIT)公司于1919年建廠,1952年開創了第一批使用玻璃纖維加筋的切割片和精整砂輪,1974年生產出第一批陶瓷結合劑CBN砂輪,進入二十世紀九十年代以來,與美國的DIAMOND PRODUCTS公司和瑞士的 HYDROSTRESS公司合伙,相繼接管了意大利的VINCENT、美國的BAY STATE等一批國際著名磨具生產企業,成為當前國際上頗具實力和影響的磨具生產供應商,18個分廠分布于世界各地,銷售網絡覆蓋60多個國家和地區。上世紀九十年代隨著中國汽車工業的快速發展,逐步進入中國市場。目前,在中國轎車發動機零件加工的進口磨床上采用的普通磨料砂輪市場中占據了相當的比重,并成立了總部設在香港的泰利萊中國有限公司。近年來,該公司致力于磨具制造新技術的開發,2001年和2002年先后有STARTEC N1、SKYTEC、STARTEC ULTRA砂輪系列投入生產。公司稱,這些新系列的砂輪以專利結合劑體系,改進的磨料和砂輪設計,開辟了硬質合金和PCD、PCBN刀具完美槽形磨削的新領域,砂輪具有壽命長,修整少,降低磨削成本和磨削精度高等一系列優點。公司還推出了具有減震芯體的超硬材料砂輪-VIB-Star,良好的減震性能,可以改善表面光潔度,并提高磨削比。泰利萊的SECUT冷熱切割片直徑范圍為400-1600mm,最高工作速度有80m/s和100m/s兩種,根據FEPA對安全使用砂輪的建議,其標準供貨還包含紙墊。
瑞士的溫特蘇爾(WINTHERTHUR)公司是生產精密磨削砂輪的著名企業,主要生產陶瓷結合劑大氣孔緩進給砂輪、微晶燒結陶瓷磨料砂輪和陶瓷結合劑CBN砂輪。其陶瓷結合劑大氣孔緩進給磨削砂輪用于渦輪葉片的磨削,滾磨法、部分滾磨法及成型磨削方法加工精密齒輪,據稱是少數幾家能夠生產這種砂輪的廠家。其陶瓷結合劑單線或復線螺紋成型磨砂輪,可以用切入式或切向進給式磨削方法,磨削精密滾珠絲杠、螺紋及蝸桿。這個公司擁有成型加工砂輪復雜形面的CNC機床,可供應型面的預成型砂輪,保證各種砂輪形面的幾何尺寸精度,減少用戶現場安裝修整時間和修整工具消耗。
日本MIZUHO株式會社也展出了CBN和金剛石內圓磨砂輪、外圓、平面磨砂輪和帶柄磨頭,氧化鋁陶瓷磨料精密磨削砂輪及超精油石、珩磨條。
一些精密螺紋和齒輪磨床生產廠家也展出了自己制造的磨螺紋和磨齒輪的精密砂輪,他們生產的砂輪,主要是電鍍結合劑精密成型磨削CBN砂輪。
瑞士萊斯豪爾(Reishouer AG)公司是生產精密齒輪和螺紋磨床的著名生產廠,他們認為,全部工具自生產可以提供連續創新和合理的研制周期及成本,所以1998年在公司內部設立了磨具部,以電鍍工藝生產金剛石和CBN砂輪。也可以認為,他們在利用自身擁有的特種磨床的精密加工優勢,制造精密的高效磨具,保證磨床性能的實現,更好地為用戶服務。在此基礎上,他們還制造其它磨削加工行業所需的內圓、外圓、工具磨削用電鍍金剛石和CBN砂輪和金剛石修整滾輪。
德國卡普(KAPP)集團公司建立于1953年,是一家家族企業,以生產各種精密內齒、外齒齒輪磨床和蝸桿磨齒機著稱,還生產螺桿泵螺桿成型磨床、滾珠絲杠成型磨床。在歐洲和世界各地有六個工廠,其第二技術中心設在Cobuge,負責設計和制造非修整的CBN、金剛石砂輪和珩齒輪,為KAPP和NILES磨床配套。其配套的陶瓷結合劑普通磨料砂輪,選用溫特蘇爾公司的產品。此外,集團公司在巴西和日本也設有工廠,負責制造和重鍍砂輪。該集團公司利用自身齒輪、螺桿高精度成型磨削加工優勢,通過自制精密CBN磨齒砂輪,與自產的CNC磨床高精度控制系統相配合,為用戶提供高精度的齒輪產品的高效加工設備、工具和磨削技術服務。該集團公司將其CBN砂輪最主要的優點歸結在CBN磨料的高耐磨性能,使大批量高效磨削的工件的條件下能夠保持完全一致的高的形狀精度和尺寸公差,同時亦降低了生產的成本。
美國善能(SUNNEN)公司已有75年歷史,是世界上從事珩磨技術研究的大型專業化公司,該公司生產系列孔加工用珩磨機,還生產高質量的珩磨工具和高精度的測量表及各種切削液。善能公司擁有一座8000平方米的廠房,完全用于珩磨油石及其它珩磨產品的研發和生產,除普通磨料珩磨油石外,該公司還生產金剛石和CBN珩磨油石及電鍍金剛石超精珩工具。早在1985年,善能公司就與中國航空技術進出口總公司合作,建立了中航技-美國善能珩磨系統服務中心,近年來,該公司作為主要投資方,在上海浦東建立了合資公司-上海善能機械有限公司。上海善能公司引進了美國善能公司的油石生產線,利用美國善能公司的技術和原料生產珩磨油石,目前已可提供剛玉、碳化硅、CBN和金剛石等大部分油石。
三、國內磨料磨具
國內參展的磨料磨具廠商共23家(不含圣戈班磨料磨具(上海)有限公司),其中參加磨料磨具分會展團9家,超硬材料分會展團11家,涂附磨具分會展團3家。除白鴿集團、上海砂輪廠、蘇州砂輪廠、第六砂輪廠、蘇北砂輪廠等行業大廠之外,一些產品別具特色的中小廠也參加了展出。
白鴿集團、上海砂輪廠、蘇州砂輪廠是我國普通磨料磨具的大型生產企業,多年來經過技術創新和引進技術,使產品居于國內領先地位。本次展出普通磨料磨具品種齊全,各具特色。
白鴿集團采用獨特工藝制造的普通磨料、帶槽、夾層、多種形式組合磨曲軸和凸輪軸陶瓷砂輪,最高使用速度可達60m/s;磨螺紋陶瓷平型和雙斜邊砂輪最大直徑500mm,最高使用速度可達60m/s;最新研制的磨鐵路鋼軌修磨砂輪,使用速度達50m/s,成組安裝在修磨機車上,在鐵路線上進行鋼軌型面修磨,每次磨除量不低于0.16mm。
蘇州砂輪廠在國內獨家生產的燒結剛玉磨料,系用鋁氧粉經高溫燒結而成的剛玉微晶體,結構致密而細膩,可分為致密結構和氣孔結構,用于制造各種砂輪、油石、磨頭,能長時間保持刃口鋒利性和幾何形狀,適用于精密磨削和成型磨削。
上海砂輪廠、蘇州砂輪廠和蘇北砂輪廠還都有蝸桿砂輪磨齒機配套的陶瓷結合劑普通磨料蝸桿砂輪展出。
本次展出的國內涂附磨具產品,品種多,應用范圍廣,性能優良,形成了多個優秀品牌。白鴿集團和上海砂輪廠的砂布生產線生產的靜電植砂樹脂卷狀砂布,不僅供應國內,而且遠銷國外。上海砂輪廠和湖北玉立砂帶股份有限公司生產的網格砂布采用長絲網格布、樹脂粘結劑、剛玉或碳化硅磨料,同時具有兩個工作面,對不銹鋼軋輥和油漆膩子表面細磨,具有良好的加工效果,且使用壽命長,排污和散熱性能特別好。
超硬材料磨具是本次展出中國內磨具產品的熱點,不僅有第六砂輪廠這樣的專業生產大廠,及白鴿集團、上海砂輪廠和蘇州砂輪廠這樣的行業大廠,而且如鄭州磨料磨具磨削研究所和北京希波爾科技發展有限公司、鄭州金貝磨料磨具有限公司等科技開發型企業,也有精彩的新型產品展出,體現了超硬材料磨具開發和應用的強勁發展勢頭。
鄭州磨料磨具磨削研究所展出的使用速度120m/s陶瓷結合劑CBN砂輪,已在進口的德國紹特(SCHAUDT MIKROSA)公司制造的數控磨床上,成功地應用于轎車凸輪軸凸輪的磨削生產中,磨削效率和磨削效果均達到國外同類產品水平。開發生產的高精度超薄超硬材料切割片,用于電子元件切斷或開槽,厚度最薄可達0.01mm,厚度和內孔公差可達0.004mm,已成功應用于生產線上,加工精度和生產效率達到國外產品同等水平,推動了國內磨具制造技術的進步。該所展出的具有專利的設備和儀器-金剛石鋸片基體砂帶拋光機和金剛石熱沖擊韌性檢測用管式加熱爐,也已在超硬材料行業成功地推廣應用,促進了產品出口和質量升級。
北京希波爾科技發展有限公司是一家個體科技企業,開發生產了用于超硬材料聚晶復合片和超硬材料聚晶刀具粗、精磨的陶瓷結合劑金剛石砂輪,使金剛石聚晶的加工質量和加工效率得到很大的提高,拋光光潔度可達Ra0.003μm,磨刀效率提高1.5~3倍。應用在大連龍賢達科技有限公司展出的金剛石和CBN聚晶刀具的加工中,刀尖圓弧為1mm時,在放大160倍的條件下觀察,圓弧曲線光滑無缺口。該公司不僅承擔國內諸多廠家使用的超硬材料聚晶復合片的磨拋,而且還承擔De Beers公司的復合片產品的委托加工。
鄭州金貝磨料磨具有限公司也是一家個體企業,從事陶瓷結合劑CBN 砂輪的開發與生產,本次展出了CBN切槽砂輪和CBN蝸桿砂輪。切槽砂輪已在用戶生產使用,直徑系列為400、350、300、250mm;蝸桿砂輪規格為400×100×203,粒度120/140,模數1.5、2mm。
參展的另一家個體企業寧波萬福磨料磨具廠致力于高效磨頭的開發和生產,本著誠實、創新的經營理念,開發了SG磨料和CBN磨料陶瓷結合劑各種磨頭,成功地應用于國內機械、模具和鑄造企業的生產,還被多家外資電動工具公司選為出口配套產品。
深圳威斯德姆公司、秦川-迪阿瓦機床工具有限公司和寧江機床廠也在生產電鍍金剛石或CBN磨具、修整滾輪,為自產的數控齒輪或坐標磨床配套。
三、從國際磨削技術和磨床產品發展動態及對磨具的新需求
從本屆展會看磨削技術、磨床產品發展的動態,及其對磨具產品的需求,可以概括成以下幾點。
1、磨床的數控化程度不斷提高,改變了傳統磨削方式。
本屆展會上外商展出的大量的數控磨床直至磨削中心成為磨床展品的主流。展出的磨床中數控磨床比例達到61%,從磨床種類上覆蓋了平面、外圓、內圓、工具、螺紋、齒輪,直至珩磨和拋光機等磨削機床。國際斯來福臨集團的SCHAUDT MIKROSA公司展出最新開發的宙斯(ZEUS M)型外圓、非圓、凸輪磨床,有四個可以分動的砂輪主軸和一個金剛石修整輪軸,多軸聯動實現非圓磨削和砂輪修整,一次裝夾可磨削工件所有的內外表面和端面、臺肩甚至六方。KAPP公司的蝸桿磨齒機砂輪主軸上可裝多個蝸桿砂輪,一次裝夾可完成一組同軸、不同模數、不同螺旋角的直齒和斜齒輪的粗、精磨削。德國著名的工具磨床生產商德克(MICHAEL DECKEL)精密機械制造公司于1990年推出具有自主知識產權的工具磨削專利技術“立式磨削原理”,能夠使砂輪從前、后、左、右以任意角度接近工件,以此為基礎設計的工具磨削中心,在刀具的一次裝夾中可以實現全磨削;為了配合這種磨削方式,該磨削中心在單主軸設計的基礎上,附以快速更換砂輪功能,配合砂輪庫,完全由程序控制實現砂輪全自動更換。該公司2002年最新推出的S22P五軸磨削中心,五軸全閉環控制,擁有可裝24只砂輪的砂輪庫,砂輪自動修整,實現了高效率生產,曾在世界著名的G2002磨削展覽會引起轟動。德國埃馬克(EMAG REINECKER)機床有限公司展出的VSC 400 DS型倒置式車磨中心,將車床和磨床集成于一體,在一次裝夾中,完成硬度為HRc30~62工件外圓、內圓和端面的車削和精磨,減少了磨削余量,精磨變速箱齒輪錐面和孔時,加工余量只有10~15μm,提高了加工精度和生產效率。
多砂輪主軸分動、數字仿形磨削和修整、一次裝夾外圓、內圓、端面全磨削、一次裝夾同軸齒輪組粗、精全磨削、一次裝夾刀具全刃磨、一次裝夾硬車+磨削、砂輪庫和砂輪自動更換工作臺等,在數控技術的支持下成功實現。工件的一次裝夾全磨削,大大提高了工件的形位精度,減少輔助時間,提高了生產效率,而且減少了粗、精磨的磨削余量,節省了磨削時間和成本。數控多軸聯動數字仿形磨削和金剛石修整輪修整,也大大提高了磨床生產的柔性,更適合中小批量產品的生產。數控技術的高控制精度,全面提高了被磨工件的尺寸精度。
2、 高速高效磨削已經進入生產應用階段。
本次展會展出的數控磨床,其最高磨削速度普遍提高。SCHAUDT公司的無心磨床和外圓磨床,其砂輪最高線速度為63~150m/s。瑞士美蓋勒(MAEGERLE)公司的平面和成型磨床,使用的砂輪最高線速度為63m/s。德國保寧(BLOHM)公司生產的PROFIMAT MT系列高效率生產型強力磨床,最高磨削速度達170m/s,用于汽車轉向扇齒輪等的緩進給深切(CD)精密成型磨削。應用快速點磨法的勇克(JUNKER)數控磨床,其磨削速度也達到140m/s。因此可以說,磨床的磨削速度已成為磨床性能的顯著標志,它能夠帶來高的生產效率,已經被生產實踐所證明。
3、超硬材料磨具應用前景廣闊。
三十年前做出的預言:磨削應用領域中“B”(CBN)將取代“A”(剛玉)、“D”(金剛石)將取代“C”(碳化硅),在本次展會得到初步的體現。超硬材料磨具全面應用在展出的各種磨床上,硬質合金刀具的磨削基本上全部采用了金剛石磨具,以上所舉出的各種數控高速高效精密磨床,包括汽車曲軸、凸輪軸、齒輪、軸承、工具、坐標磨床和珩磨機都宣布可以使用CBN磨具,并能保證高效和高精度加工。其中陶瓷和電鍍CBN磨具的應用更為普遍。
從以上可以看出,以數控+高速+超硬材料磨具實現高效高精度磨削的技術,正在成為當今國際機械制造業磨削技術發展的主流,而且目前已經進入生產實用階段