机械工程与自动化Landis凸轮磨床的新技术黄和祥\刘曙光2（1.长江大学机械学院，湖北荆州434100；2.东风康明斯发动机公司，湖北襄樊441004）研究方向和发展趋势。

　　Landis凸轮磨床具有的先进技术在机械方面主要有4项先进技术：直线电机密封静压导轨、静压轴承、电王轴除此以外，Landis凸轮磨床还具有人性化的操作及“TRUMOUNT”专利的砂轮安装系统和具有特点的液压系统。

　　2直线电机Landis凸轮磨床在磨削的时候，工作台固定不动，砂轮架作左、右、前、后移动以满足磨削要求，这与一般的磨床结构不同Landis凸轮磨床的砂轮进给轴（x轴）和砂轮横向移动轴（z轴）双轴都使用直线电机驱动采用直线电动机直接驱动与原旋转电动机传动的*大区别是取消了从电动机到工作台（拖板）之间的一切机械中间传动环节，把机床进给传动链的长度缩短为零，这种传动方式被称为“零传动”。正由于这种“零传动”方式，带来了原旋转电动机驱动方式无法达到的性能和优点。

　　21直线电机的性能优点1.1高速响应由于系统中直接取消了一些响应时间常数较大的机械传动件，如丝杜等，使整个闭环控制系统动态响应性能大大提高，反应异常灵敏快捷。

　　21.2高精度直线驱动系统取消了由于丝杠等机械机构引起的传动误差，减少了插补时因传动系统滞后带来的跟踪误差通过直线位置检测反馈控制，大大提高了机床的定位精度21.3动刚度高由于“直接驱动”，所以避免了启动、变速和换向时因中间传动环节的弹性变形摩擦磨损和反向间隙造成的运动滞后现象，同时提高了其传动刚度。

　　21.4速度快，加减速过程短直线电机容易做到其动子用磁悬浮支撑，因而使得动子和定子之间始终保持一定的空气隙而不接触，这就消除了定子和动子间的接触摩擦阻力，因而大大地提高了系统的灵敏度、快速性和随动性。由于直线电动机*早主要用于磁悬浮列车（时速可达500km/h），所以用在机床进给驱动中，要满足其超高速切削的*大进给速度（要求达60m/min~100m/min或更高）当然是没有问题的。也由于上述“零传动”的高速响应性，使其加减速过程大大缩短，实现了启动时瞬间达到高速，高速运行时又能瞬间准停。其可获得较高的加速度，一般可达（2~10）g，而滚珠丝杠传动的*大加速度只有（0. 1.5行程长度不受限制在导轨上通过串联直线电机，就可以无限延长其行程长度21.6运行安静、噪声低由于取消了传动丝杠等部件的机械摩擦，且导轨采用了全封闭静压导轨，无机械接触，Landis凸轮磨床运动时的噪声大大降低21.7效率高由于无中间传动环节，消除了机械摩擦时的能量导轨各油腔压力，针孔直径为H. 1，是利用电火花技损耗术加工而成的。

　　22直线电机的原理（3）润滑。电主轴的润滑一般采用定时定量油气润滑，也可以采用脂润滑，但相应的速度要打折扣所谓定时，就是每隔一定的时间间隔注一次油；所谓定ishin量就是通过1个叫叫做定量阀的器件精确地'控制每次直线电机的原理并不复杂设想把一台旋转运动的感应电动机沿着半径的方向剖开，并且展平，这就成了一台直线感应电动机，见在直线电机中，相当于旋转电机定子的叫初级；相当于旋转电机转子的叫次级，初级中通以交流电，次级就在电磁力的作用下沿着初级做直线运动。这时初级要做得很长，延伸到运动所需要达到的位置，而次级则不需要那么长实际上，直线电机既可以把初级做得很长，也可以把次级做得很长；既可以初级固定次级移动，也可以次级固定初级移动。

　　直线感应电动机在Landis凸轮磨床中，直线电机的磁体部分（次级线圈）直接安装在床身与磨头下滑板之间，电气控制移动部件（初级线圈）安置在下滑板中，组成直线伺服电机，提高机床性能和可靠性3密封静压导轨为保证砂轮架下滑板运动灵活，减小运动摩擦，Landis凸轮磨床采用了全密封静压导轨技术为静压导轨示意图它是在两个相对运动的导轨面间通入压力油，使运动件浮起，工作过程中油膜压力随外载荷变化而变化以平衡作用在导轨上的外负载，在不同速度（包括静止）下都能保证导轨面间始终处于纯液体摩擦状态，从而大大减小了两导轨面作相对运动时的摩擦阻力，减小了拖动导轨运动时的动力消耗，并具有很高的运动精度密封静压导轨是静压导轨的一种形式，是指导轨仅在其移动方向有一个自由度，其余自由度均由导轨结构所约束，又叫几何密封。密封静压导轨机构中导轨设置在床身的几个方向，并在导轨的几个方向开若干个油腔，从而限制运动件从床身分离，因此能承受正向、反向载荷，且承受偏载荷及颠覆力矩的能力较强，油膜刚度高，可应用于载荷不均、偏载大及有正反向载荷的场合。

　　Landis凸轮磨床正是采用了这种全密封静压导轨结构。LANDIS设计的静压导轨各方向均具有静压力，运动时金属与金属之间无接触、无摩擦进给，高刚性无磨损、无需维修、重复定位精确、凸轮轮廓加工精度高但加工制造及油膜调整较复杂，而且导轨本身的机构刚度要求较高，尤其是副导轨的结构刚度要求较高加峋磨床利用1带长针孔螺钉控制密惠愚4静压轴承在Landis凸轮磨床中，砂轮主轴的两端支承均采用静压轴承Landis的静压轴承是机床上*重要的精密部件之一，由LANDIS自已设计、制造，以保证静压轴承的质量。主轴运动时静压轴承确保主轴与轴承之间无金属与金属之间的接触，从而没有磨损，无需调整轴承间隙，具有*佳刚性和支撑，具有更高的加工精度，可以传输强大动力。任何类型的滚珠轴承，在运动时都必然存在金属和金属之间的接触，从而存在滚珠轴承的磨损，需要定期调整轴承间隙并在需要时更换轴承特别是在磨削时，由于滚珠轴承的磨损加上缺乏静压轴承的高压阻尼作用，从而容易出现震纹等缺陷。

　　5电主轴电主轴是*近几年在数控机床领域出现的将机床主轴与主轴电机融为一体的新技术电主轴具有结构紧凑、重量轻、惯性小、动态特性好等优点，并可改善机床的动平衡，避免振动和噪声，因此在超高速切削机床上得到了广泛的应用。电主轴的工作转速极高，这对其结构设计、制造和控制提出了非常严格的要求，并带来了一系列技术难题，如主轴的散热动平衡、支承、润滑及其控制等在应用中，必须妥善解决这些技术难题，才能确保电主轴高速运转和精密加工的可靠性电主轴是一套组件，它包括电主轴、高频变频装置油雾润滑器、冷却装置内置编码器等。

　　电主轴所融合的主要技术如下：（1）高速轴承技米电主轴通常采用复合陶瓷轴承，耐磨耐热，寿命是传统轴承的几倍；有时也采用电磁悬浮轴承或静压轴承，内外圈不接触，理论上寿命无限长（2）高速电机技米电主轴是电机与主轴融合在一起的产物，电机的转子即为主轴的旋转部分，理论上可以把电主轴看作一台高速电机，其关键技术是高速度下的动平衡润滑的注油量；而油气润滑，指的是润滑油在压缩空气的携带下被吹入陶瓷轴承油量控制很重要，太少起不到润滑作用，太多在轴承高速旋转时会因油的阻力而发热冷却装置。为了尽快给高速运行的电主轴散热，通常对电主轴的外壁通以循环冷却剂，冷却装置的作用是保持冷却剂的温度。

　　高频变频装置。要实现电主轴每分钟几万甚至十几万转的转速，必须用高频变频装置来驱动电主轴的内置高速电机，变频器的输出频率甚至需要达到几千赫兹气封。电主轴的前端采用气封，保证灰尘、冷却液等不能进入主轴轴承在Landis凸轮磨床中，除砂轮王轴米用电王轴外，砂轮修整器主轴以及头架主轴也采用了这一结构。6液压系统在液压元件的布置上，Landis采用了目前比较流行的分散安装方式，即在液压站上不采用组合叠加的方式安装液压元件，而是将液压阀组尽量放在靠近执行元件附近部位的床身和其它稳固的支架上，并附有详细说明在用油方面，液压和静压功能合用一种油，使用同一种油质不会造成加错油，使得维护管理更加简单在液压箱中专门设有电磁吸附装置，清除液压油中携带的金属微粒，同时在过滤上也有独到的考虑。

　　在液压油经过主过滤器（过滤精度1（Fm）进入静压导轨前还设有*终过滤器，过滤精度为10少m，主要是防止密封元件内大颗粒物体进入静压导轨造成节流器堵塞而损坏机床7 Landis凸轮磨床的其它优点Landis凸轮磨床采用人性化的操作，磨削中心高度仅为1060mm，操作员不需踏板，上下料操作在臂长范围内。更换砂轮时砂轮架及砂轮主轴的停止位置、砂轮更换门和其周围防护罩的形状设计合理，单人即可简单、快速更换砂轮。

　　由于CBN砂轮的寿命相对很长，如果砂轮安装系统设计不当磨屑可能会滞留在安装系统上，使得CBN砂轮的拆卸非常困难Landis凸轮磨床使用LANDIS专利安装系统，CBN砂轮的安装及拆卸更加容易