| 鼠牙盤端面齒盤的分度裝置在各種數控機床製造中的應用越來越普遍。在工業發達國家，多是採用數控強力成形磨床加工該工件。事實上，中國機床生產商對該裝置的需求較為強烈，只是囿於加工技術的限制，一直以來生產成本較高。可喜的是，今年初，國內首台高檔數控鼠牙盤成形磨床在杭州機床集團製造成功。 |
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| 圖1 鼠牙盤零件 |
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鼠牙盤分度臺在數控機床製造中應用廣泛
在各種數控機床和其它機械的製造中，數控回轉工作臺等分度裝置的應用十分廣泛。近年來，隨着數控技術的進步、自動化程度的普遍提高，加工中心類機床、數控車床、數控銑床的生產和應用日益廣泛，對高精度、高效率的分度裝置的需求也越來越大。
其中，應用鼠牙盤端面齒盤的分度裝置佔了很大的比重。這種分度臺的特點是以固定值進行定位，結構簡單，定位剛度好、重複定位和分度精度高，定位速度快，廣泛應用於各種加工和測量裝置中，如臥式加工中心帶有托盤交換的鼠牙盤分度工作臺，通過上下鼠牙盤齧合實現準確定位和分度回轉。
鼠牙盤式分度工作臺主要由工作臺、夾緊油缸及鼠牙盤等零件組成，如圖1，其中端面齒盤是關鍵部件，每個齒盤的端面均加工有相同數目的三角形齒，兩個齒盤齧合時能自動確定周向和徑向的相對位置。因此，端面齒加工水平的高低直接影響分度裝置的精度，也最終對整機的加工精度產生相當大的影響。由此可見，鼠牙盤端面齒的加工極為關鍵和重要。事實上，鼠牙盤端面齒能確保加工中心、CNC數控車床轉塔刀架等多工序自動數控機床和其它分度設備的運行精度。
工業發達國家廣泛採用成形磨床加工鼠牙盤
由於鼠牙盤端面齒的形狀特點和精度要求高，加工難度大，而在應用數控強力成形磨床予以加工之前，是採用銑削加工方式的，工件的加工精度較低。
上世紀60年代，德國ELB磨床公司率先開發了緩進給成形磨削先進工藝，並在短時間內推出技術上較成熟的機床，使這項先進加工工藝得以推廣。此後，德國的BLOHM公司、JUNG公司、aba公司，以及瑞士的MAEGERLE公司都相繼開發出採用緩進給機床的輪廓成形技術，還進一步推廣到美國、法國、意大利、日本等工業發達國家，大大拓寬了平面磨床的加工領域，這實在是一個具有重要意義的工藝革命，堪稱一大創新。
隨着數控技術的進步，緩進給成形磨削也得到進一步發展，並不斷擴大和拓展其應用領域，將這種先進工藝推廣到許多工業部門。
對緩進給強力成形磨削而言，某個工件的成功磨削就能拓展一個領域，就能為該領域用戶承擔交鑰匙工程，在提供先進裝備的同時還提供先進的加工工藝，為用戶創造可觀經濟效益。
緩進給成形磨削初期只能磨削加工縱向型面或曲面，不能加工盤型工件。後來，根據用戶實際需要將加工範圍逐漸擴大到圓盤型工件，鼠牙盤就是其中一個典型工件，歐美國家稱之Hirth環形齒。
鼠牙盤的緩進給成形磨削至少已有30多年曆史，德國的Blohm公司、ELB公司、aba公司都有鼠牙盤數控成形磨床的生產，實際上也就是緩進給成形磨床服務領域的拓展和擴大。比如，Blohm公司生產的PLANOMAT系列成形磨床就能加工鼠牙盤，分別擁有PLANOMAT408和PLANOMAT608兩款，加工尺寸分別達320mm和630mm。
德國Blohm公司的鼠牙盤成形磨床可加工360個齒，磨削餘量0.2mm，公差±0.005mm、分度精度±1”。
德國aba公司也生產此列產品，用於加工Hirth環型齒輪的齒面，比如有一個典型的工件便是由3個環組成的成套工件，其中最大的直徑500mm，工件材料34CrMoS12，熱處理後144個齒的硬度達到HRC66，分度精度±3”，表面粗糙度Ra0.8μm，平行度0.005mm，這個成套工件3個環端齒的磨削加工時間為5.8小時，效率還是比較高的。此外，德國的ELB公司、瑞士的MAEGERLE公司也能製造數控鼠牙盤成形磨床。
國內強力成形技術獲得最新突破
1.本土機床製造商對鼠牙盤端面齒數控成形磨床需求強烈
鼠牙盤端面齒數控成形磨床是數控強力成形磨床中眾多品種中的一種，是技術含量相當高的一個品種。這是圓盤型工件的成形磨削，在技術上與以前的縱向成形工件有較大變化。
以沈陽機床、大連機床為代表的國內數控車床專業製造廠都急需高效、高精度的鼠牙盤成形磨床。由於國內沒有鼠牙盤磨床的生產，基本上是依靠進口價格昂貴的機床。因此，鼠牙盤磨床的研制對我們國家工業的發展、尤其是機床工業的發展是非常有意義的。
國內強力成形磨床技術的發展歷程
2001年之前發展遲緩
國內緩進給成形磨床的發展較遲緩，盡管早在上個世紀的70年代就試制出緩進給成形磨床，如北京第四機床廠、天津巿磨床廠、航空部的新藝機械廠等廠家曾相繼開發出一批不同檔次的緩進給成形磨床。天津巿磨床廠製造成功的MKL7132、MKL7175等型號的數控緩進給成形磨床等產品，可用於瓦楞輥、機車連桿齒型等的加工；新藝機械廠生產的一些數控緩進給成形磨主要用於量刃具行業磨削遊標卡尺等工件的磨削加工；杭州機床廠在80年代開發成功一批專用的強力成形磨床；漢江機床廠也能生產少量的專用成形磨床，用於轉子槽等工件的磨削。
但這些產品從總體上看，技術水平、工藝應用、自動化程度尤其是砂輪成形修整技術、機床製造水平等關鍵技術，與國外水平存在較大差距。
近年發展迅速 打破國外壟斷
2001年以後，杭州機床集團公司開發出一批高檔的數控強力成形磨床，如MKLD7140雙磨頭強力成形磨，能加工航空發動機葉片的七軸五聯動數控的MKL7150強力成形磨，MKH450成形磨削加工中心，以及通用性較好的MKL7132、MKL7120等型號的強力成形磨床，用於磨削汽車轉向齒、轉子槽、工量具、瓦楞輥、鋼鐵行業的剪刃、輕工行業的剃須刀等，佔領了國內數控強力成形磨床製造領域的制高點。其中的許多機床都是國內首臺機床，打破了工業發達國家對我們的限制和壟斷。
這些機床的生產除了創造了可觀的經濟效益以外，其社會效益非常好，大大抑制了進口同類機床的高價，為國內用戶節省了大筆的設備購置費用。這些機床與國外同類產品相比，技術水平接近，可以替代進口，而產品售價僅是同類進口機床的1/5—1/3，在機床性價比上有較大的優勢。近年來，西安航空發動機公司、沈陽黎明航發集團、株洲南方航空動力公司、上海寶鋼等一批高端用戶，在國內外招投標項目中紛紛選用杭機的產品，用於加工航空發動機精密零件、難切削零件的成形加工，打破了國外廠商的技術壟斷。
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2.國內首臺數控鼠牙盤成形磨床今年年初問世 打破對國外技
杭州機床集團公司2007年承擔了為沈陽機床集團開發製造MKL7132×8/2型數控鼠牙盤磨床的任務。
經過2年時間艱苦摸索和攻關，成功解決了鼠牙盤端面齒數控成形磨床諸多關鍵技術，包括機床主軸熱伸長控制，數控分度盤的正確安裝和使用，各齒的平均分布與加工，端面成形磨削技術的探索與經驗積累，針對鼠牙盤磨削加工的數控裝置的配置與軟件設計，如任意兩軸圓弧插補、砂輪的成形修整技術等。並於2010年年初成功製造出國內首臺鼠牙盤端面齒數控成形磨床，現已提供給用戶使用。
MKL7132×8/2型數控鼠牙盤磨床的總體布局形式採用具有自主知識產權的中腰移動式新穎立柱移動臥軸矩臺布局型式（見圖2），並採用了當今國際上最先進的成形磨削技術，各軸採用預加負荷滾動導軌，各軸由交流伺服電機及滾珠絲槓副驅動的機床，並採用“立柱中腰移動裝置”和主軸系統氣壓密封新型的專利技術。
圖2 MKL7132×8/2型數控鼠牙盤磨床的結構圖
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其創新特征在於橫向導軌與磨削區域接近在同一水平高度，並接近立柱和磨頭安裝後的重力中心，增加了運動的穩定性和切削剛性，為強力成形磨削的高效率和高精度提供了技術結構保障。該機床採用的氣壓密封技術區別於機械密封，其特征在於在主軸前端形成一氣壓腔，阻擋磨削區的高壓冷卻液、水霧和砂粒等雜物侵入，提高了軸承的使用壽命和保証了主軸的旋轉精度。
機床的Y、Z二向運動由磨頭實現，機床動靜態剛性好，成形磨削精度高。機床採用高精度數控分度盤對工件進行分度，從而保証鼠牙盤端面齒的加工精度。機床採用金剛滾輪和金剛碟片自動連續軌跡修整砂輪兩種方式；金剛碟片修整砂輪通過編程Y、Z聯動精確實現砂輪輪廓的修整，可適用於多種規格鼠牙端面齒型，砂輪修整精度高。這款機床還採用自動跟隨的冷卻噴嘴，使工件磨削冷卻充分，不燒傷工件。同時還採用了砂輪恆線速控制技術、多軸數控聯動控制及光柵閉環反餽技術與機床熱變形控制技術（溫控、隔熱）及砂輪修整量自動補償技術。
MKL7132×8系列機床結構合理，有足夠的靜態、動態、熱態剛度，採用先進技術、保証系統具有良好的動態品質。所選用伺服驅動系統執行元件精度高、可靠性高、響應速度快。設備使用、操作、維修方便，造型美觀。機床縱向、橫向、垂直行程分別為800mm、320mm、500mm。磨頭採用成組精密角接觸球軸承，應用磨頭熱平衡、氣體密封等高端技術來保証磨頭的精度、穩定性和使用壽命。磨頭主軸功率可根據加工工藝和用戶要求配置9KW、17KW、30KW等伺服主軸電機。同時機床可配置高精度光柵、動平衡系統、測量系統、AE系統等。
圖3 加工中的鼠牙盤 |
MKL7132×8/2數控鼠牙盤磨床的配置、數控控制、加工工藝都基本上與德國PLANMAT408相近，機床的加工精度等指標也可以達到國外機床的水平。其尺寸精度為±0.005mm、分度精度±2”、表面粗糙度Ra0.63μm，尤其是齒面貼合度90%，已達到國際先進水平。因此，機床完全可以替代國外的同類機床。圖3所示為加工中的鼠牙盤。
該機床為我們國家的數控機床製造業提供了關鍵設備，解決了長期困擾的鼠牙盤端面加工的技術難題，提高了數控車床、加工中心的加工精度和效率，這對於提高我國的數控機床製造水平具有非常大的意義。高檔數控鼠牙盤成形磨床長期依賴進口的問題可以得到解決，為用戶節省了大筆設備購置費用。同時，由於機床製造水平的提高可以擴大對外出口，從而可贏得更多的外匯收入。因此，該機床的製造有助於提高我國數控機床的整體經濟效益。 ■
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