长期以来，国内钢铁企业主要依靠进口刀片磨床磨削刃口。为了满足钢铁行业高端用户的需求，杭州机床集团决定尽快开发高档数控精密刃口成型磨床，替代进口机床。传统上，我国钢铁企业主要使用进口磨床磨削切割刀片。为了满足钢铁行业高端客户的需求，杭州机床集团决定开发高端数控精密刀片磨床，作为进口机床的替代产品。近年来，中国钢铁工业发展迅速，不仅成为世界上钢产量最大的国家，而且钢的品种和质量都有很大进步。在钢板生产中，钢铁企业需要大量的刀片来切割各种钢板。因此，需要使用高效的专用设备————数控刃口成型磨床来制造和磨削钢板轧机的刃口，磨削钢厂热轧钢板和冷轧宽厚板剪上的头剪、双边剪、定尺剪、样剪等刃口的背面和平面。这些型材形状复杂，精度高，规格长度大，目前要求承担最大切削刃长度6000mm的平面和圆弧面的磨削。国内钢企长期依赖进口。长期以来，国内钢企主要依靠进口叶片磨床磨削刃口。最著名的是德国的Reform公司和Goeckel公司的刀片磨床，用来磨削刀刃的背面。两家公司都是有着100多年历史的德国老牌机床制造商。叶片磨床采用磨头活动结构，工作台不纵向移动。这种结构可以在长且宽的磨削范围内确保高磨削精度。同时，由于机床的工作台不动，占地面积小，所以机床结构相对简单，维护成本低。这种叶片式粉碎机加工范围广。改革公司磨削宽度120-1200mm，磨削长度1000-20000mm，磨头电机功率7.5-300kW，机床有双磨头或附加磨削附件。改革公司的中文名称是瑞丰机床公司。近年来，中国朝阳博文机床公司(原朝阳机床厂)与瑞丰机床公司建立了长期合作关系，博文公司代理其弯曲长叶片专用磨床。Goeckel公司有立式长台，用于平面磨削，磨头功率从2kw到350kw，磨削长度从1200到15,000mm，磨削宽度可达1300mm；卧式台面磨和曲面磨的磨头功率从10kW-60kW不等，研磨长度900-16000mm，研磨宽度可达1000mm。机床可采用两个固定工作台，如左、右工作台可同时磨削和夹紧工件，可避免因工件装卸而停机。上述叶片式粉碎机广泛应用于木材加工、造纸工业、钢铁和食品工业。虽然国内也有类似的叶片铣刀制造，但江西第三机床厂是其中的代表，其产品多用于木材加工等行业。前几年我们还尝试制造了带磨头的纵向动叶片磨床。虽然生产了一些产品，但是因为机床市场等因素，我们没有投入量产。所以就可移动纵向磨头的叶片磨床而言，在规格、加工精度、控制等方面与国外机床相比有一定差距。到目前为止，国内钢铁行业还没有用于加工刃口的国产刀片轧机。近年来，国内天津磨床厂和山东临清磨床厂相继开发了一些移动工作台结构的刃口磨床，并在钢铁行业逐步推广应用，满足了一些较小规格刃口磨削的需要。机床轮廓精度和效率与国外产品相比有一定差距，难以与国外磨床产品竞争。因此，在
为此，近年来宝钢、鞍钢、莱钢等国内重点钢铁生产企业在全国各地多次招标，对刃磨设备的效率、精度、轮廓质量和性能指标提出了更高的要求。为了满足钢铁行业高端用户的需求，杭州机床集团决定尽快开发高档数控精密刃口成型磨床，替代进口机床。自2006年以来，我们为马钢等钢铁企业设计制造了多台不同规格结构的数控剪板机，形成了自己的技术特色和优势。自主研发的MKC715060系列数控精密刃磨机是为适应近年来钢铁企业规模化发展的市场需求，满足宝钢、鞍钢、莱钢等各大钢厂扩建工程需要而配套的一种数控刃磨机。在该系列设备上加工的各种切割刀片精度完全满足国外图纸要求。机床可以替代进口设备，为用户节省大量设备购置成本，在钢铁行业很受用户欢迎。杭机自主研发的MKL7132X25系列机床主要用于钢厂热轧钢板和冷轧宽厚板剪上的切头剪、双边剪、定尺剪、样剪等刀具的背面和平面的磨削。可承担平面和圆弧面的磨削，最大刃口长度6000mm，也可用于其他复杂曲面和一些难磨削材料零件的平面磨削。该机床具有磨削成型精度高、表面质量好、磨削效率高的特点，实现了机电一体化。该系列机床的主要技术特点是：(1)成熟的往复工作台结构不同于国外的叶片磨床。机床采用成熟的往复式台面磨床结构，采用快速往复成形磨削新技术。这种工艺不同于一般的强慢速进给成形磨削工艺。适用于纵向轮廓较长的曲面成形磨削，磨削效率高于强力慢进给成形。
磨削。针对机床长度较大的特点，机床床身及纵向直线滚动导轨均采用三段精密拼接的先进工艺技术，以此来保证大型床身导轨的几何精度和纵向运动精度。（2）具有自主知识产权的滚珠丝杠双柔性辅助支撑系统 机床的主要传动部件——纵向6m细长高速滚珠丝杠副的直线度问题（即挠度问题）成了高速滚珠丝杠在该设备应用中的瓶颈问题。滚珠丝杠双柔性辅助支撑结构示意图nextpage
增大丝杠直径及加大装配时的预紧力固然能解决丝杠的挠度及在运转过程中所产生的颤动问题，但随之带来的是增大丝杠直径必然会使丝杠的转动惯量急剧变大，以致无法与驱动电机及减速器相匹配；加大装配预紧力又将会降低丝杠副及丝杠两端精密轴承的使用寿命，其运动精度也将受到严重影响。为解决以上问题，经过一系列的理论计算及可行性探讨，自主创新研究开发了一套集机电液于一体的滚珠丝杠双柔性辅助支撑系统，该辅助支撑主要使用于细长丝杠的在线支撑，采用弹簧柔性支撑液压快速驱动支撑座向下运动以使往复运动的螺母顺利通过的形式。其功能是减小细长丝杠挠度，保证机床工作状态时的动态精度，提高丝杠的使用寿命。该单元技术的成功研发既弥补了国际同类结构的缺陷，也填补了国内空白。目前 “一种长丝杠液压式柔性支承装置”已获国家发明专利和实用新型专利技术（专利号分别为CN200810062456.5和ZL2008 2 0088733.5）。（3）正弦式回转磁性工作台结构机床采用了多块拼接的正弦式回转磁性工作台结构，其回转工作台由三块磁性吸盘联结于一体，左右为二端支撑中间设有辅助支撑及辅助锁紧装置，安放在磁性工作台上经磁性固定后的工件，可轻松转动左边回转分度盘，通过各高精度联轴结构将三块矩型磁性工作台同轴旋转到所需角度后锁紧分度盘即可，使安放在磁性工作台上的工件曲面与砂轮轴线保持平行，来完成与水平成任意角度曲面的磨削，实现同一工件的一次夹紧多曲面磨削效果。该功能部件的成功设计大大缩短了对同一工件的多个曲面磨削的工作节拍，有效提高了工作效率，适合于批量生产。（4）复杂曲面磨削方案 针对含有各种复杂曲面（包括椭圆曲面）的剪刃磨削工艺，是自动磨削程序的编制技术关键，其特点是根据刀片刃口形状，计算出每个曲面的近似圆弧半径，通过数控系统的二轴联动来实现刀背圆柱曲面的磨削，用同样的方法磨削出其他刃口曲面。采用近似大圆弧方法来实现对椭圆面的磨削，可大大降低磨削程序编制的复杂程度及加工难度，又降低了加工成本，经考核所磨刀片各刀背曲面与实际尺寸误差甚小，保证了配对剪刃的啮合精度。（5）机床应用先进的数控技术，实现全自动加工机床的自动砂轮修整、自动补偿、自动快速趋近、程序磨削以及自诊断功能，保证了高效全自动磨削。采用过渡圆弧插补和轨迹误差补偿技术，有效控制和消除了工件纵向曲面磨削中所产生的波纹，使工件具有较高的型面质量。控制系统安全防护除具有带失磁检测保护功能和断电保护功能外，还具有在磨削中出现意外断电时砂轮轴自动退刀功能，使机床具有较高的安全性，该系列机床根据用户需求，采用西门子840D或802DSL多轴数控系统，能对机床的三个直线轴，即X轴：工作台纵向运动；Y轴：磨头垂直进给运动；Z轴：磨头横向移动，进行单独控制或任意二轴的联动控制，实现对工件的自动磨削循环，自动补偿砂轮的修整量。砂轮恒线速控制。X、Y、Z三向运动均由交流伺服电机——滚珠丝杠副传动系统完成。采用高精度直线滚动导轨副，在结构上完全保证了机床磨削时的动静态精度和刚性。磨头主轴结构紧凑，CNC控制砂轮以最佳恒线速度状态进行磨削加工，进口高精度成组角接触滚动球轴承作为主轴前后轴承，并预加负荷，保证装配后主轴径向和轴向精度≦0.003mm，保证了产品的精度磨削。机床工作台快速往复式运动和正弦式可回转磁性工作台结构，保证了产品的高效率磨削。根据数控成形磨削的多轴任意二轴联动特征及用户提出的一些要求，机床选用相应的功能部件匹配。机床具有自动修整连续磨削功能，可自动完成对剪刃复杂曲面或平面的磨削，同时还可以作为大型平面磨床使用。正弦式可回转磁性工作台结构，实现工件一次装夹多型面磨削效果，提高了同一工件多曲面磨削的工作节拍，有利于批量加工。机床控制系统的安全防护除具有带失磁检测保护功能和断电保护功能外，还具有在磨削中出现意外断电时砂轮轴自动往案上退刀功能，具有较高的机床安全性。前景广阔MKC7150×60大型系列数控精密成形剪刃磨床，适用于大规格剪刃成形表面的精密磨削，设备各项技术指标均按精密卧轴矩台平面磨床标准要求加工制造。在结构上各进给机构均采用丝杠直联的形式，使设备各传动部件具有较高的动静态精度稳定性，同时也提高了设备的加工精度稳定性。机床与国外产品相比具有技术优势，完全可替代进口数控刀片磨。精度、效率、机床价格等均优于进口设备。据目前对国内几家已从德国Reform公司或Goeckel公司引进的数控剪刃磨设备的了解，其主要规格参数与杭机集团MKC7150×60系列剪刃磨床比较对照表。
与德国机床的对比表
从表可见，由于结构上的原因，MKC7150×60系列数控剪刃磨床的精度大大优于进口刀片磨，机床的规格也较大，可以满足钢铁行业加工大规格剪刃的要求。机床的性价比优于进口机床，缺点是由于机床的工作台往复运动，机床的占地面积较大。该系列机床的成功制造打破了发达国家对中国钢铁工业建设和发展所需重大装备的技术壁垒和封锁，实现重大技术装备国产化。据粗略估算，国内钢铁行业对数控精密剪刃成形磨床的年需求在30台以上，如果其中的60%在国内解决，就需要20台的批量，应用前景良好。
