工具磨床自1889開始制造以來，一直發(fā)展緩慢，直至上世紀(jì)70-80年代,為了適應(yīng)制造業(yè)的發(fā)展，刀具制作和刃磨受到了極大重視，工具磨床進(jìn)入一個(gè)快速發(fā)展階段,數(shù)控工具磨床被推到刀具制造的前沿。計(jì)算機(jī)技術(shù)開始應(yīng)用于工具磨床大約在上世紀(jì)70年代中后期，當(dāng)前工具磨床的數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)是追求特殊化，zui早見到的系統(tǒng)是德國(guó)西門子8系列數(shù)控系統(tǒng)和法那克數(shù)控系統(tǒng)，這些數(shù)控系統(tǒng)通用性強(qiáng)。
　　
　　隨著現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展,對(duì)高精度異型復(fù)雜刀具的需求越來越大,這就意味著普通工具磨床和傳統(tǒng)加工工藝已經(jīng)無法滿足復(fù)雜生產(chǎn)的要求.為了解決這些問題,工具磨床也逐步從機(jī)械結(jié)構(gòu)的傳動(dòng)配合控制到當(dāng)今的數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用,從而拋棄了傳統(tǒng)機(jī)床上手搖滑臺(tái)、以及特制的復(fù)雜工藝裝備附件（如:凸輪靠模、非圓齒輪副等）。
　　
　　操作傳統(tǒng)機(jī)床時(shí)由于受機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的限制,往往要輔以一定的手工操作才能完成對(duì)刀具刃帶鄰域的磨削,所有這些特殊機(jī)構(gòu)和人為操作實(shí)現(xiàn)的特殊運(yùn)動(dòng)形式,在數(shù)控工具磨床上都可以通過數(shù)控系統(tǒng)控制的聯(lián)動(dòng)軸之間的柔性協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)輕松地實(shí)現(xiàn),而且聯(lián)動(dòng)軸之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)幾乎可以任意,僅有機(jī)床運(yùn)動(dòng)范圍受機(jī)械結(jié)構(gòu)尺寸限制。
　　
　　由于機(jī)械結(jié)構(gòu)與控制系統(tǒng)之間的顯著差異,數(shù)控工具磨床的加工原理和數(shù)學(xué)模型與傳統(tǒng)工具磨床很不相同.比較而言,傳統(tǒng)工具磨床機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜,但運(yùn)動(dòng)直觀形象,成形原理相對(duì)簡(jiǎn)單,容易建立數(shù)學(xué)模型,此時(shí),影響刀具加工精度的主要因素是工藝裝備精度、機(jī)床上各個(gè)運(yùn)動(dòng)副的運(yùn)動(dòng)精度和砂輪的幾何精度.數(shù)控工具磨床盡管總體機(jī)械結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,各運(yùn)動(dòng)部件采用了高精度運(yùn)動(dòng)副單元模塊,但其成形原理復(fù)雜,建立數(shù)學(xué)模型困難,控制系統(tǒng)的精度和砂輪的幾何精度成為刀具加工精度的主要因素。
　　
　　現(xiàn)在國(guó)外很多數(shù)控工具磨床廠家都自行開發(fā)了各種數(shù)控磨削系統(tǒng),系統(tǒng)可隨機(jī)床要求的復(fù)雜程度和計(jì)劃完成的負(fù)荷靈活變換.由模塊化的組件來增減加工功能,以實(shí)現(xiàn)性和經(jīng)濟(jì)性.工具磨床系統(tǒng)的數(shù)控編程技術(shù)結(jié)合了各種數(shù)學(xué)方程表達(dá)方式,因而可以實(shí)現(xiàn)直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)、漸開線插補(bǔ)、指數(shù)函數(shù)插補(bǔ)、螺旋線插補(bǔ)等插補(bǔ)功能,從而解決了復(fù)雜形狀刀具的高精度加工。
　　
　　數(shù)控工具磨床結(jié)構(gòu)及功能部件
　　
　　機(jī)床新結(jié)構(gòu)和新磨削方法的研究對(duì)工具磨床的發(fā)展起到了關(guān)鍵的作用,同時(shí)機(jī)床功能部件的研發(fā)對(duì)機(jī)床的發(fā)展也起到了重要的推動(dòng)作用.比如電主軸的應(yīng)用,由于電主軸的結(jié)構(gòu)緊湊能實(shí)變頻調(diào)速,有的電主軸裝有恒溫冷卻水套對(duì)主軸電動(dòng)機(jī)和軸承進(jìn)行冷卻,通過高壓油霧對(duì)陶瓷軸承進(jìn)行潤(rùn)滑,因此得到了廣泛應(yīng)用。
　　
　　五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控工具磨床主要對(duì)球頭立銑刀、圓弧刃立銑刀、直角頭立銑刀、錐形立銑刀、鉸刀等各種切削刀具進(jìn)行磨削加工,為了實(shí)現(xiàn)刀具復(fù)雜曲面的磨削,加工時(shí)工件需要在空間完成復(fù)雜的運(yùn)動(dòng),這就要求刀具磨床的工作臺(tái)有多個(gè)自由度并能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的多軸聯(lián)動(dòng),因此磨床工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)于保證刀具加工質(zhì)量具有十分重要的意義。
　　
　　數(shù)控工具磨床作為一種高精密的數(shù)控裝備,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,精度要求高.一般由機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)部件（砂輪）、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)部件、輔助部件、和機(jī)座等組成,其結(jié)構(gòu)形式各不相同,布局形式有轉(zhuǎn)臺(tái)式、立式、臥式、帶砂輪庫、帶機(jī)器人等.機(jī)座形式也分為有底座式、立柱式、龍門式等.為了實(shí)現(xiàn)砂輪和共建的相對(duì)運(yùn)動(dòng),工具磨床可以有多種結(jié)構(gòu)布局形式,對(duì)應(yīng)的工作臺(tái)也是多種多樣。
　　
　　工具磨床工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)通常要滿足以下幾點(diǎn)要求:1.刀具磨削往往要求一次裝夾完成所有切削面的粗加工,工作臺(tái)應(yīng)滿足進(jìn)行多片砂輪加工.2.刀具主要由各種復(fù)雜曲面構(gòu)成,因此工作臺(tái)結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足多軸聯(lián)動(dòng)加工的要求,保證各個(gè)運(yùn)動(dòng)軸在工作的范圍內(nèi)不產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉;3.工作臺(tái)既要能夠承受粗磨時(shí)產(chǎn)生的巨大磨削力,又要能夠保證精加工時(shí)的高精度,因此要求機(jī)床剛性好、穩(wěn)定性好、運(yùn)動(dòng)精度高同時(shí)熱變性小。
　　
　　機(jī)床工作臺(tái)的布局是根據(jù)砂輪與機(jī)床的相對(duì)位置變化而定的,就五軸數(shù)控工具磨床而言,機(jī)床結(jié)構(gòu)會(huì)是千變?nèi)f化的,拋開復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu),五軸數(shù)控工具磨床的布局大致可為兩種形式:一種是砂輪平動(dòng),工件轉(zhuǎn)動(dòng);另一種為砂輪轉(zhuǎn)動(dòng),工件平動(dòng).理論上只要保證數(shù)控加工中每個(gè)瞬間砂輪相對(duì)工件的位置和相對(duì)運(yùn)動(dòng)與傳統(tǒng)機(jī)床相同,就可以加工出相同的刀刃曲線和容屑槽曲面。
　　
　　數(shù)控工具磨床工作臺(tái)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)一般采用單獨(dú)的伺服電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)方式,有的也會(huì)采用直線電機(jī)直接驅(qū)動(dòng),直線電機(jī)的應(yīng)用使得磨床運(yùn)動(dòng)的加速度、精度和運(yùn)行速度達(dá)到了一個(gè)新的標(biāo)準(zhǔn).與傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)方式相比,直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)不需要機(jī)械傳動(dòng)部件,這樣就使得磨床精度保持的時(shí)間更長(zhǎng)久,而且大大簡(jiǎn)化了維護(hù)的過程.數(shù)控磨床是通過數(shù)控系統(tǒng)來協(xié)調(diào)控制各州之間聯(lián)動(dòng),不使用皮帶或齒輪傳動(dòng)副,zui大限度地減少了傳動(dòng)誤差。
　　
　　另外機(jī)床必須具有較小的摩擦力,耐磨性要高,可采用滾動(dòng)導(dǎo)軌結(jié)構(gòu).數(shù)控工具磨床既承受很大的切削力,又要能夠保證精加工的高精度,因此對(duì)機(jī)床床身的強(qiáng)度、剛度、抗振性、熱變形和內(nèi)應(yīng)力等都具有很高的要求.機(jī)床床身材料選用高強(qiáng)度灰鑄鐵,鑄件有的會(huì)采用半封閉截面,合理內(nèi)部隔板和肋條,并要加寬導(dǎo)軌面,以提高整體剛性.國(guó)外機(jī)床床身大都采用大理石花崗巖等材料,此材料的熱膨脹系數(shù)尚不足整體鑄鐵床身的1/10可以大大提高機(jī)床的綜合性能。
　　
　　歐美很多的數(shù)控工具磨床的都是采用模塊化設(shè)計(jì),這樣可以根據(jù)用戶提出的各種要求,在功能分析的基礎(chǔ)上,劃分并設(shè)計(jì)出一系列具有不同用途、結(jié)構(gòu),而功能相同的、可互換得功能模塊和一些獨(dú)立部件,然后通過模塊的選擇和組合來組裝成不同性能和規(guī)格的數(shù)控機(jī)床。
　　
　　目前數(shù)控工具磨床已經(jīng)將高精度磨床制造核心技術(shù)與磨削控制軟件、機(jī)電伺服技術(shù)、測(cè)量技術(shù)、圖像處理技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來，開發(fā)出先進(jìn)的數(shù)控工具磨床，并且隨時(shí)根據(jù)用戶的不同需求，不斷開發(fā)出給客戶帶來更高收益的數(shù)控磨床產(chǎn)品?，F(xiàn)在數(shù)控工具磨床已被廣泛應(yīng)用于航空航天、軍工企業(yè)、汽車行業(yè)、刀具加工、木工刀具、醫(yī)療器械、模具加工、紡織器械以及手表制造等各個(gè)領(lǐng)域。很多高品質(zhì)的數(shù)控工具磨床的功能已經(jīng)是一個(gè)數(shù)控磨削中心的概念了,不是只能做一種產(chǎn)品的磨床了.一直以來,歐美國(guó)家所倡導(dǎo)所謂“模塊化設(shè)計(jì)”的概念將使其功能更加強(qiáng)大。
　　
　　數(shù)控工具磨床日后發(fā)展方向
　　
　　機(jī)床制造商不斷地推進(jìn)新產(chǎn)品，來幫助工具制造商和修磨工廠提高工作效率和降低成本。為了提高機(jī)床的利用率和降低勞動(dòng)成本，自動(dòng)化日益受到重視。同時(shí)通過開發(fā)軟件使機(jī)床拓寬操作的功能，并能在生產(chǎn)批量小和交貨周期短的情況下，經(jīng)濟(jì)地安排生產(chǎn)進(jìn)度。此外，加大機(jī)床功率，使之能適應(yīng)多樣化的需求和拓寬磨制刀具的規(guī)格范圍。
　　
　　今后數(shù)控工具磨床的發(fā)展主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：
　　
　　一、自動(dòng)化：工具制造廠生產(chǎn)新刀具時(shí)，由于批量大，所以效率高。
　　
　　但刀具修磨廠就沒有這種條件，只有通過自動(dòng)化來解決效率問題。刀具修磨商并不要求機(jī)床實(shí)現(xiàn)無人操作，但希望一名操作者能夠看管多臺(tái)機(jī)床以控制成本。
　　
　　二、高精度：許多制造商把減少操作時(shí)間作為首要目標(biāo)，但另外一些廠商卻把零件質(zhì)量放在zui重要的位置（如高精度刀具和醫(yī)用零部件制造商）。隨著數(shù)控刀柄磨床生產(chǎn)技術(shù)的改進(jìn)，新近開發(fā)的機(jī)床能夠保證非常嚴(yán)格的公差和超常的光潔度。
　　
　　三、應(yīng)用軟件的開發(fā)：現(xiàn)在工廠希望磨削加工的自動(dòng)化程度越高越好，不管生產(chǎn)批量大小，問題的關(guān)鍵是實(shí)現(xiàn)柔性化。