國(guó)內(nèi)外磨床主要技術(shù)指標(biāo)對(duì)比
　　(1)砂輪架主軸系統(tǒng)超高速磨床的關(guān)鍵技術(shù)是超高速砂輪架主軸系統(tǒng)，目前，能適用于超高速(主軸轉(zhuǎn)速達(dá)10000r/min以上)的主軸系統(tǒng)，軸承形式主要有精密角接觸陶瓷球軸承、空氣軸承、液體靜動(dòng)壓軸承和磁懸浮軸承。其中，空氣軸承是利用空氣壓力將主軸無(wú)機(jī)械接觸、無(wú)潤(rùn)滑地懸浮起來(lái)，其最高轉(zhuǎn)速可達(dá)150000r/min以上，速度特性好，允許轉(zhuǎn)速高，且無(wú)污染，但其缺點(diǎn)是承載能力低，一般用于高速輕載的場(chǎng)合，不適合材料切除量大的場(chǎng)合。磁懸浮軸承利用電磁力將主軸無(wú)機(jī)械接觸、無(wú)潤(rùn)滑地懸浮起來(lái)，工作時(shí)，轉(zhuǎn)子的位置由高靈敏度傳感器不斷進(jìn)行檢測(cè)，反饋信號(hào)轉(zhuǎn)給PID控制器，由其進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理，算出較正轉(zhuǎn)子位置所需電流，經(jīng)功率放大后，輸入定子電磁鐵，改變電磁力，從而始終保持主軸的正確位置。最高轉(zhuǎn)速能達(dá)60000r/min以上，最大功率也達(dá)25kW，是一種理想的超高速主軸結(jié)構(gòu)形成，但磁懸浮軸承要求很復(fù)雜的電氣控制系統(tǒng)，制造成本很高。
　　精密角接觸陶瓷球軸承電主軸是新一代高速軸承，高剛度、低溫升、高轉(zhuǎn)速，最高可達(dá)100000r/min，在磨床上能應(yīng)用大功率(30kW以上)的電主軸，最高轉(zhuǎn)速也能24000r/min，是超高速機(jī)床的常用主軸形式。
　　(2)砂輪動(dòng)平衡裝置 高速砂輪的平衡精度直接影響到磨削質(zhì)量，由于主軸轉(zhuǎn)速在10000r/min以上，必須采用在線(xiàn)自動(dòng)平衡裝置，該磨床擬采用美國(guó)SBS公司內(nèi)裝式自動(dòng)平衡系統(tǒng)，該裝置適用于最高轉(zhuǎn)速達(dá)20000r/min的工作條件，最高平衡精度可達(dá)0.05mm。由于是內(nèi)裝式的，所有平衡裝置全部密封在主軸內(nèi)部，因此使用方便，不易損傷，使用壽命長(zhǎng)，特別適用于超高速磨床砂輪平衡。
　　(3)砂輪架進(jìn)給導(dǎo)軌 采用靜壓圓柱導(dǎo)軌利用湖南大學(xué)多來(lái)年在靜動(dòng)壓砂輪主軸軸承方面成功的技術(shù)，研制高精度、高剛性、高靈敏度的直線(xiàn)移動(dòng)導(dǎo)軌副，實(shí)現(xiàn)無(wú)機(jī)械接觸的極其平穩(wěn)的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，相對(duì)于直線(xiàn)滾動(dòng)導(dǎo)軌，本方案具有優(yōu)良的低速性能與變速移動(dòng)適應(yīng)性，并能有效地吸收一部分機(jī)械振動(dòng)能，有利于提高磨削質(zhì)量。相對(duì)于壓力卸荷導(dǎo)軌，靜壓圓柱導(dǎo)軌又能顯著地提高導(dǎo)軌副的剛度。
　　(4)砂輪及砂輪修整器 砂輪線(xiàn)速度設(shè)計(jì)指標(biāo)是200m/s，是目前國(guó)內(nèi)第一臺(tái)超高速磨床，超高速砂輪在材料的選用與形狀結(jié)構(gòu)上都有特殊的要求，采用與鄭州富耐克超硬材料有限公司合作研制的線(xiàn)速度為160m/s的CBN與金剛石砂輪，有望在200m/s的CBN砂輪研制上與國(guó)內(nèi)優(yōu)勢(shì)單位進(jìn)一步合作，開(kāi)發(fā)出國(guó)產(chǎn)的超高速砂輪。砂輪修整器采用金剛石滾輪，實(shí)現(xiàn)微米級(jí)精細(xì)修整與自動(dòng)補(bǔ)償。
　　(5)自動(dòng)進(jìn)給機(jī)構(gòu) 磨床有三個(gè)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)伺服坐標(biāo)軸與一個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)伺服控制坐標(biāo)軸，直線(xiàn)軸X為砂輪架進(jìn)給坐標(biāo)軸，由于該軸對(duì)工件加工精度影響最直接，而且與工件回轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸C軸有聯(lián)動(dòng)關(guān)系，要求有精確的定位與快速響應(yīng)的特性，即最大限度地減少系統(tǒng)跟隨誤差，并具有優(yōu)良的加(減)速特性，加速度大于1g。目前能實(shí)現(xiàn)這一指標(biāo)的運(yùn)動(dòng)執(zhí)行單元是直線(xiàn)伺BI/Eg動(dòng)機(jī)，直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)高速進(jìn)給單元由一系列安裝在砂輪架滑鞍上的磁鐵(定子)和砂輪絮底座的鋼片鐵心的線(xiàn)圈(動(dòng)子)組成，利用動(dòng)子脈沖電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)和定子永磁磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生電磁推力，帶動(dòng)砂輪架運(yùn)動(dòng)。它具有精度高、無(wú)磨損、響應(yīng)速度快和效率高等特點(diǎn)，在高逮切削機(jī)床上的應(yīng)用日益廣泛。該磨床選用該電動(dòng)機(jī)為砂輪架運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行元件，1且盼是為了提高X軸運(yùn)動(dòng)精度，從而直接提高磨削加工精度，擴(kuò)大磨床使用范圍，使之適應(yīng)除凸輪軸以外的非圓或偏心軸零件加工。
　　平面磨床的工作臺(tái)移動(dòng)軸(z軸)和修整器移動(dòng)軸(1，軸)仍采用交流旋轉(zhuǎn)伺服電動(dòng)機(jī)+精密滾珠絲杠的結(jié)構(gòu)形式，以降低制造費(fèi)用。工件頭架軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)采用伺服電動(dòng)機(jī)通過(guò)精密彈性聯(lián)軸器直接驅(qū)動(dòng)主軸的結(jié)構(gòu)形式，即所謂“零傳動(dòng)”的形式，以避免傳動(dòng)誤差對(duì)加工精度的影響。
　　(6)冷卻系統(tǒng) 由于超高速磨削時(shí)砂輪周?chē)纬梢粚痈咚贇饬鳎柚鼓ハ饕哼M(jìn)入磨削區(qū)，為了達(dá)到有效的冷卻作用，對(duì)冷卻噴嘴的形狀、位置精心設(shè)計(jì)，并采用高壓冷卻的方案，將供給壓力提高到10MPa以上，以達(dá)到最好的冷卻效果。
　　(7)防護(hù)系統(tǒng)高速磨削的防護(hù) 系統(tǒng)是特別重要的，這里的防護(hù)包括兩方面，一是對(duì)機(jī)械、器件的防護(hù)，如對(duì)磨床導(dǎo)軌、電動(dòng)機(jī)和電器的防護(hù)；二是對(duì)人員的安全防護(hù)，如砂輪防護(hù)罩、機(jī)床外罩的防護(hù)作用，對(duì)線(xiàn)速度高達(dá)200m/s的超高速磨床，安全防護(hù)罩的用料及形狀設(shè)計(jì)必須慎重，并留有足夠的防護(hù)能力富余量，為防止高壓磨削液的飛濺對(duì)人員和環(huán)境的污染，磨床必須是全封閉型的，同時(shí)，也要考慮上、下零件和必要的調(diào)整、維修的方便。
　　(8)總體布局磨床 床身呈上形布局，液壓油箱、靜壓油箱、磨削液箱、電器柜和數(shù)控操作臺(tái)均為獨(dú)立外設(shè)，電器柜、靜壓油箱設(shè)有恒溫裝置，電器柜與磨床本機(jī)之間用管道走線(xiàn)，外形設(shè)計(jì)要美觀(guān)、有時(shí)代感，同時(shí)要有人性化的操作設(shè)計(jì)，方便使用。
　　(9)，磨床的數(shù)控系統(tǒng) 磨床數(shù)控系統(tǒng)的選用原則是：
　　1)必須滿(mǎn)足磨床控制功能需要，并留有擴(kuò)展使用的功能富余。
　　2)性能可靠，質(zhì)量有保證，性?xún)r(jià)比高，技術(shù)服務(wù)到位。根據(jù)這兩點(diǎn)原則，初步選定西門(mén)子公司的8400數(shù)控系統(tǒng)。840D數(shù)控系統(tǒng)為全數(shù)字模塊化設(shè)計(jì)，具有數(shù)字式閉環(huán)驅(qū)動(dòng)控制功能，可以控制31個(gè)坐標(biāo)軸(包括主軸)，同時(shí)有強(qiáng)大的編程功能，適用于復(fù)雜零件的加工。該磨床砂輪主軸為電主軸設(shè)計(jì)，840D數(shù)控系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電主軸高轉(zhuǎn)速的控制要求，同時(shí)與其配套的SINUMERIK6l lD數(shù)字驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和伺服電動(dòng)機(jī)、直線(xiàn)電動(dòng)機(jī)，組成對(duì)各運(yùn)動(dòng)軸的控制與驅(qū)動(dòng)，840D數(shù)控系統(tǒng)獨(dú)有的樣條插補(bǔ)功能可以從一條參考曲線(xiàn)的幾個(gè)特定點(diǎn)產(chǎn)生非常平滑的特性曲線(xiàn)。這一點(diǎn)對(duì)非圓輪廓的磨削具有特殊的意義。