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从1969到2019, 50年的历程(半个世纪),荷兰汉布雷格机床公司(Hembrug)发展成为“硬车”及“静压”专家。

2019-12-30

Hembrug 50年静压技术是如何开始的?

1969年,也就是50年前,HEMBRUG设计制造了台带有静压主轴的车床。在此之前,Hembrug已经销售了超过20000台通用车床,如DR1、DR133和DR133-NC。这些精密车床,配置传统的机械轴承主轴,生产常规精度的工件,工件精度在0.01mm以内。


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1969年采用传统机械轴承主轴的DR133和DR133-NC精密车床


来自IBM的需求


1968年 来自IBM Lexington的一个应用改变了这一切。IBM要求生产的形位公差小于0.5微米,表面光洁度小于Ra0.025微米的存储盘类零件。

由于传统的车床如DR133-NC无法达到这一精度,所以Hembrug决定开发一种特殊的机型,并配有的自主研发静压主轴。采用静压的高精度车床加工具有超高表面粗糙度要求的存储盘类零件。


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世界上早的全液压车床之一


在 1969年 静压轴承技术并不是一个全新的原理,但是它对精度的提高是如此巨大,以致于HEMBRUG决定开发一款全静压的车床,不仅主轴是静压的,导轨也是静压的。

种静压导轨,从下图中可以看到,是圆柱形导轨。但现在不再使用。当时这机器用于加工计算机存储盘(IBM)和汽车制动盘(福特)。当时制造全静压机床的这一决定,为当前一代Hembrug Mikroturn®系列机床奠定了基础。


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The principle of a hydrostatic bearing explained

 (German brochure 1969)


在 1969年 以前,Hembrug已经销售了20000多台传统机械轴承的精密车床。它们的精度范围可以达到0.01mm以内,完全符合当时的精度要求。1968年,IBM需要的存储盘类零件,表面粗糙度要求为Ra0.025微米,超越了现有机床的加工能力。迫使Hembrug制造出台静压的车床,带动了静压车床技术的发展。


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全静压Mikroturn系列车床

先应用的领域包括研磨轮、存储盘和制动盘


任何一种机械轴承,无论是滚柱或滚珠轴承,都存在金属与金属的接触,从而产生摩擦力,而无论摩擦力有多小,都会导致加工误差。

当产品要求镜面(粗糙度小于Ra 0.025μm)时,这种误差就可以在零件表面上以车削纹路的形式直接看到,纹路虽然非常细,但肉眼可以看到。因此,对于IBM 1968年的要求,用DR133-NC(滚动轴承主轴)这样的机床来获得镜面是不可能的。相反,静压轴承在两个运动的金属部件之间填充了一层薄薄的油层。这就意味着没有金属接触,从而不会产生金属接触轴承的摩擦效应导致的误差,同时静压轴承还具备许多其他优点,如非常好的刚性,良好的吸震性能,没有磨损和避免丢步和失布。

此外,将静液压油的温度控制在20°±1摄氏度,循环的静压油可以保持主轴温度。虽然在理论上很早就知道静压轴承的好处,但是次证实其巨大优势的是在制造存储盘类的应用上。


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静压轴承的优势之一:没有磨损,精度保持时间长

使用17年后的机床主轴跳动依然保持在出厂精度0.1微米以内


只专注于发展静压车床


70年代 台特殊的静压轴承车床被用于加工有色金属工件。然而,这类高精度工件的市场规模有限,因此像DR133-NC这样的普通精密机床长期以来一直是Hembrug的基本生产线。

高精度零件的需求(如复印机滚筒,光纤连接件,录像机磁头,精密模具等)在80年代初稳步增长,由于这样的原因以及公司领导层的变动,Hembrug在1984年决定只专注于生产基于全静压技术和客户应用的超精密车床。此后,如Mini Mikroturn的车床也开始系列化生产了。


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1989年的Mikroturn还特别配备了用于加工压力辊的静压尾座。



台静压硬车的研制


80年代 ,一种立方氮化硼(CBN)刀具问世。(除金刚石外硬的切削材料)这一工具的出现,使得车削淬硬钢得以实现。当加工高达70hrc的淬火钢时,带有静液压轴承系统的(Mikroturn)机床的优点在首次实际应用中得以验证。它引领了世界上台采用静压轴承系统的高精度硬车削机床的发展。


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全静压Slantbed-Mikroturn CNC是1992年专门为硬车削设计的。


从 90年代 后半期开始,Hembrug的注意力完全集中在全静压硬车削机床的开发上。Hembrug慢慢发展成为“硬车”及“静压”专家。从那时起,许多不同的静液压模块被开发出来,包括一个直径高达1500毫米的车削转台。

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