近年來，中國的鋼鐵工業發展迅速，不僅成為世界上鋼鐵產量zui大的國家，而且在鋼材的品種和品質方面也有非常大的發展。在鋼板生產中，鋼鐵企業需要大量地用來切削各種鋼板的刀片。因此，必須采用一種的專門設備——數控剪刃成形磨床來制造和修磨鋼板軋機的剪刃，對鋼廠熱軋鋼板和冷軋寬厚板剪機上的切頭剪、雙邊剪、定尺剪和試樣剪等多種剪刃的刀背曲面和平面進行修磨。這些型面形狀復雜、精度要求高，規格長度大，目前要求可承接zui大剪刃長度為6000mm的平面和圓弧曲面磨削。
　　　　國內鋼企長期依賴進口
　　
　　長期以來，國內鋼鐵企業主要依靠進口的刀片磨機床對剪刃進行磨削加工，zui的是德國的Reform公司和Goeckel公司的刀片磨來實現剪刃的刀背曲面的磨削加工。這兩家公司都是德國老牌機床制造企業，有100多年的歷史，刀片磨都采用磨頭移動式結構，工作臺不進行縱向移動，這種結構可確保在很長和很寬的磨削范圍里達到較高的磨削精度，同時由于機床工作臺不運動，占地面積很小，機床結構相對簡單而維護費用較低。這種刀片磨的加工范圍較大，Reform公司磨削寬度達到120-1200mm，磨削長度1000-20000mm，磨頭電機功率7.5-300kW，機床有雙磨頭或附加磨削附件。Reform公司中文名為銳鋒機床公司，近幾年中國朝陽博文機床公司（前身為朝陽機床廠）與銳鋒機床公司建立了長期合作關系，由博文公司代理其曲線長刀片磨床。
　　
　　Goeckel公司則有立式長工作臺平磨，磨頭功率從2kW-350kW，磨削長度1200-15,000mm，磨削寬度可達1300mm；臥式長工作臺平面磨和曲面磨的磨頭功率從10kW-60kW，磨削長度900-16,000mm，磨削寬度可達1000mm。機床可以采用二個固定工作臺，如使用左右二個工作臺同時進行磨削和工件裝夾，可以避免由于工件上下料時的停機。以上刀片磨廣泛應用在木材加工、造紙工業、鋼鐵以及食品工業中。同類刀片磨在國內雖然也有制造，有代表性的是江西第三機床廠承擔批量制造的任務，產品多用在木材加工等行業。幾年前，我們也曾試制過磨頭縱向移動刀片磨，雖也出了產品，但考慮到機床巿場等因素而沒有投入批量制造。
　　
　　因此，就縱向磨頭移動式的刀片磨而言，無論在規格、加工精度、控制等方面與國外機床相比都存在一定差距。迄今，在國內的鋼鐵行業未見使用國產刀片磨對剪刃進行加工。
　　
　　近年來，國內的天津磨床廠、山東臨清磨床廠等相繼開發了一些工作臺移動結構的剪刃磨床，在鋼鐵行業逐漸得到推廣應用，滿足了一部分規格較小的剪刃磨削需要。在機床的型面輪廓精度及效率等方面與國外產品相比均存在一定差距，難以與國外的磨床產品抗衡。
　　
　　因此，鋼鐵行業普遍希望國內機床行業能制造精密數控剪刃成形磨床，特別是加工長度達到6米的精密數控剪刃成形磨床，以滿足他們加工剪刃刀片的需要。為此，近幾年來寶鋼、鞍鋼、萊鋼等國內重點鋼鐵生產企業多次在全國招標，對剪刃磨削設備的效率、精度、型面質量、性能指標均提出較高的要求。
　　
　　國產機床顯風采
　　
　　為了滿足鋼鐵行業用戶的需要，杭州機床集團決定盡快研制的數控精密剪刃成形磨床，以替代國外進口機床。自2006年以來，為馬鞍山鋼鐵公司等鋼企設計制造了許多不同規格和結構的數控剪刃磨，形成了自己的技術特色和優勢。自主創新開發研制的MKC7150×60系列型數控精密成形剪刃磨床就是為適應鋼鐵企業近年來規模發展的巿場需要，針對寶鋼、鞍鋼、萊鋼等各大鋼廠工程擴建項目所需，配套的一類CNC數控成形剪刃磨床。在該系列設備上加工出來的各類剪刃，其精度*達到國外圖紙的要求，機床可以代替進口設備，為用戶節約大數額設備購置費用，深受鋼鐵行業用戶歡迎。
　　　　該系列機床主要適用于鋼廠熱軋鋼板和冷軋寬厚板剪機上的切頭剪、雙邊剪、定尺剪和試樣剪等多種剪刃的刀背曲面和平面修磨。可承接zui大剪刃長度為6000mm的平面和圓弧曲面磨削，亦可用作其它多種復雜曲面及一些難磨材料零件的平面磨削，機床具有磨削成形精度高，型面表面質量好，磨削效率高等特點，實現了機電一體化。
　　
　　該系列機床主要技術特點有：
　　
　　（1）采用成熟的工作臺往復運動結構
　　
　　與國外刀片磨不同，機床采用了成熟的工作臺往復運動的平面磨床結構，而且采用了快速往復式成形磨削新工藝。這種工藝不同于一般的強力緩進給成形磨削工藝，它適用于縱向型面較長的曲面的成形磨削，磨削效率高于強力緩進給成形磨削。針對機床長度較大的特點，機床床身及縱向直線滾動導軌均采用三段精密拼接的*工藝技術，以此來保證大型床身導軌的幾何精度和縱向運動精度。
　　
　　（2）具有自主知識產權的滾珠絲杠雙柔性輔助支撐系統
　　
　　機床的主要傳動部件——縱向6m細長高速滾珠絲杠副的直線度問題（即撓度問題）成了高速滾珠絲杠在該設備應用中的瓶頸問題。
　　　　增大絲杠直徑及加大裝配時的預緊力固然能解決絲杠的撓度及在運轉過程中所產生的顫動問題，但隨之帶來的是增大絲杠直徑必然會使絲杠的轉動慣量急劇變大，以致無法與驅動電機及減速器相匹配；加大裝配預緊力又將會降低絲杠副及絲杠兩端精密軸承的使用壽命，其運動精度也將受到嚴重影響。為解決以上問題，經過一系列的理論計算及可行性探討，自主創新研究開發了一套集機電液于一體的滾珠絲杠雙柔性輔助支撐系統，該輔助支撐主要使用于細長絲杠的在線支撐，采用彈簧柔性支撐液壓快速驅動支撐座向下運動以使往復運動的螺母順利通過的形式。其功能是減小細長絲杠撓度，保證機床工作狀態時的動態精度，提高絲杠的使用壽命。該單元技術的成功研發既彌補了同類結構的缺陷，也*。
　　
　　目前“一種長絲杠液壓式柔性支承裝置”已獲國家發明和實用新型技術（號分別為CN200810062456.5和ZL200820088733.5）。
　　
　　（3）正弦式回轉磁性工作臺結構
　　
　　機床采用了多塊拼接的正弦式回轉磁性工作臺結構，其回轉工作臺由三塊磁性吸盤聯結于一體，左右為二端支撐中間設有輔助支撐及輔助鎖緊裝置，安放在磁性工作臺上經磁性固定后的工件，可輕松轉動左邊回轉分度盤，通過各高精度聯軸結構將三塊矩型磁性工作臺同軸旋轉到所需角度后鎖緊分度盤即可，使安放在磁性工作臺上的工件曲面與砂輪軸線保持平行，來完成與水平成任意角度曲面的磨削，實現同一工件的一次夾緊多曲面磨削效果。
　　
　　該功能部件的成功設計大大縮短了對同一工件的多個曲面磨削的工作節拍，有效提高了工作效率，適合于批量生產。
　　
　　（4）復雜曲面磨削方案
　　
　　針對含有各種復雜曲面（包括橢圓曲面）的剪刃磨削工藝，是自動磨削程序的編制技術關鍵，其特點是根據刀片刃口形狀，計算出每個曲面的近似圓弧半徑，通過數控系統的二軸聯動來實現刀背圓柱曲面的磨削，用同樣的方法磨削出其他刃口曲面。采用近似大圓弧方法來實現對橢圓面的磨削，可大大降低磨削程序編制的復雜程度及加工難度，又降低了加工成本，經考核所磨刀片各刀背曲面與實際尺寸誤差甚小，保證了配對剪刃的嚙合精度。
　　
　　（5）機床應用*的數控技術，實現全自動加工
　　
　　機床的自動砂輪修整、自動補償、自動快速趨近、程序磨削以及自診斷功能，保證了全自動磨削。采用過渡圓弧插補和軌跡誤差補償技術，有效控制和消除了工件縱向曲面磨削中所產生的波紋，使工件具有較高的型面質量。控制系統安全防護除具有帶失磁檢測保護功能和斷電保護功能外，還具有在磨削中出現意外斷電時砂輪軸自動退刀功能，使機床具有較高的安全性，該系列機床根據用戶需求，采用西門子840D或802DSL多軸數控系統，能對機床的三個直線軸，即X軸：工作臺縱向運動；Y軸：磨頭垂直進給運動；Z軸：磨頭橫向移動，進行單獨控制或任意二軸的聯動控制，實現對工件的自動磨削循環，自動補償砂輪的修整量。砂輪恒線速控制。
　　
　　X、Y、Z三向運動均由交流伺服電機——滾珠絲杠副傳動系統完成。采用高精度直線滾動導軌副，在結構上*保證了機床磨削時的動靜態精度和剛性。磨頭主軸結構緊湊，CNC控制砂輪以*恒線速度狀態進行磨削加工，進口高精度成組角接觸滾動球軸承作為主軸前后軸承，并預加負荷，保證裝配后主軸徑向和軸向精度≦0.003mm，保證了產品的精度磨削。機床工作臺快速往復式運動和正弦式可回轉磁性工作臺結構，保證了產品的率磨削。
　　
　　根據數控成形磨削的多軸任意二軸聯動特征及用戶提出的一些要求，機床選用相應的功能部件匹配。機床具有自動修整連續磨削功能，可自動完成對剪刃復雜曲面或平面的磨削，同時還可以作為大型平面磨床使用。正弦式可回轉磁性工作臺結構，實現工件一次裝夾多型面磨削效果，提高了同一工件多曲面磨削的工作節拍，有利于批量加工。機床控制系統的安全防護除具有帶失磁檢測保護功能和斷電保護功能外，還具有在磨削中出現意外斷電時砂輪軸自動往案上退刀功能，具有較高的機床安全性。
　　
　　前景廣闊
　　
　　MKC7150×60大型系列數控精密成形剪刃磨床，適用于大規格剪刃成形表面的精密磨削，設備各項技術指標均按精密臥軸矩臺平面磨床標準要求加工制造。在結構上各進給機構均采用絲杠直聯的形式，使設備各傳動部件具有較高的動靜態精度穩定性，同時也提高了設備的加工精度穩定性。
　　
　　機床與國外產品相比具有技術優勢，*可替代進口數控刀片磨。精度、效率、機床價格等均優于進口設備。據目前對國內幾家已從德國Reform公司或Goeckel公司引進的數控剪刃磨設備的了解，其主要規格參數與杭機集團MKC7150×60系列剪刃磨床比較對照表。
　　　　從表可見，由于結構上的原因，MKC7150×60系列數控剪刃磨床的精度大大優于進口刀片磨，機床的規格也較大，可以滿足鋼鐵行業加工大規格剪刃的要求。機床的性價比優于進口機床，缺點是由于機床的工作臺往復運動，機床的占地面積較大。
　　
　　該系列機床的成功制造打破了發達國家對中國鋼鐵工業建設和發展所需重大裝備的技術壁壘和封鎖，實現重大技術裝備國產化。據粗略估算，國內鋼鐵行業對數控精密剪刃成形磨床的年需求在30臺以上，如果其中的60%在國內解決，就需要20臺的批量，應用前景良好。

　　（來源：杭州機床集團公司 金鳳芳 駱廣進 姚峻）