徐正平

(上海機(jī)床工具集團(tuán)有限公司)

CIMT2011(第十二屆中國(guó)國(guó)際機(jī)床展覽會(huì))于4月11日至16日在北京新國(guó)際展覽中心舉行。來(lái)自28個(gè)國(guó)家與地區(qū)的1 400家廠商參加了這次盛會(huì)。這次展出的銑削類(lèi)機(jī)床共有320臺(tái)，其中立加107臺(tái)，臥加50臺(tái)，龍門(mén)29臺(tái)，復(fù)合及五軸聯(lián)動(dòng)91臺(tái)，其他銑鏜機(jī)床43臺(tái)。

眾所周知，當(dāng)今有句時(shí)尚話叫作創(chuàng)新，然而數(shù)控機(jī)床自誕生以來(lái)的一個(gè)甲子，諸如并聯(lián)機(jī)床、倒置立車(chē)等革命性創(chuàng)舉畢竟是少數(shù)，有的還存在爭(zhēng)議。而不斷完善和改進(jìn)，把機(jī)床品質(zhì)做精做好、這才是人間正道。因此本屆加工中心展品評(píng)述所關(guān)注的重點(diǎn)，我覺(jué)得應(yīng)是這些。

1 柔性制造又起波瀾

風(fēng)靡于上世紀(jì)80年代的柔性制造系統(tǒng)FMS，是一種高效的自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)，廣泛運(yùn)用于大批量生產(chǎn)的機(jī)電、軍工等行業(yè)。這次大連機(jī)床、MAZAK、MAG等柔性制造系統(tǒng)的精采亮相，無(wú)疑為展會(huì)增色不少。

我國(guó)對(duì)FMS的定義是，由1臺(tái)或少數(shù)幾臺(tái)配有一定容量的工件自動(dòng)更換裝置的加工中心組成的生產(chǎn)設(shè)備。對(duì)FMS的剖析，應(yīng)該偏重于總控系統(tǒng)、運(yùn)輸小車(chē)、交換托盤(pán)庫(kù)以及清洗機(jī)等，機(jī)床（主要是臥加）只是加工零件的組成單元。因?yàn)橛蓹C(jī)器人學(xué)演繹和發(fā)展而來(lái)的FMS，主要功能不僅要考驗(yàn)加工單元的自適應(yīng)能力，更要照顧到工作站周?chē)苿?dòng)物體能力及響應(yīng)遙感數(shù)據(jù)的能力等等。

我國(guó)自上世紀(jì)80年代中后期起，汽車(chē)、機(jī)械、紡織、軍工等行業(yè)引進(jìn)了不少FMS，重點(diǎn)是向西德的Fritz-werner、日本MAZAK等制造商進(jìn)行采購(gòu)，同時(shí)國(guó)內(nèi)機(jī)床企業(yè)和科研院所也聯(lián)手試制過(guò)一些，而北京第一機(jī)床廠當(dāng)年引進(jìn)的德國(guó)柔性線迄今還在使用。

目前，隨著計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)的不斷完善和發(fā)展，F(xiàn)MS同樣與時(shí)俱進(jìn)、日趨完善，但隨著勞動(dòng)力成本的不斷提高，F(xiàn)MS勢(shì)必越來(lái)越受青睞。譬如對(duì)MAZAK來(lái)講，自1983年研制成功以來(lái)，而今它只是該公司多種數(shù)控技術(shù)的一個(gè)選項(xiàng)，并已向中國(guó)提供了50多套。

圖1

位于E2館MAZAK展臺(tái)的HCN6800-II PALLETECH SYSTEM（圖1），是由1臺(tái)帶630 mm×630 mm交換工作臺(tái)的精密臥式加工中心、1條自動(dòng)物流傳輸線、1層托盤(pán)系統(tǒng)（也可配置成3層托盤(pán)系統(tǒng)）以及6個(gè)工作托盤(pán)（設(shè)上下料工位、總控系統(tǒng)及其它輔助設(shè)施）所組成，其特點(diǎn)是能實(shí)現(xiàn)24 h高效無(wú)人化操作。

該系統(tǒng)既可用于多品種小批量、也適用于大批量的零件加工。網(wǎng)絡(luò)接口可與用戶(hù)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)加工程序、加工信息相互傳遞，從而使整個(gè)系統(tǒng)能夠數(shù)據(jù)共享，使數(shù)據(jù)處理傳輸高速化。

系統(tǒng)配置必要的控制軟件基本功能，能進(jìn)行托盤(pán)的智能化調(diào)度運(yùn)行，只要機(jī)床工件加工完成，總控計(jì)算機(jī)就會(huì)給出下一項(xiàng)新任務(wù)，以減少裝夾零件的待機(jī)時(shí)間；系統(tǒng)還具有智能刀具壽命管理系統(tǒng)、智能生產(chǎn)管理與調(diào)度系統(tǒng)以及智能監(jiān)控系統(tǒng)等現(xiàn)代化生產(chǎn)控制系統(tǒng)。

FMS內(nèi)的各加工單元、自動(dòng)物流傳輸線、托盤(pán)庫(kù)、自動(dòng)排屑系統(tǒng)等均由總控臺(tái)控制。同時(shí)，這些單元之間又可獨(dú)立運(yùn)行，以保證系統(tǒng)停機(jī)不停線。

柔性制造系統(tǒng)內(nèi)零件交換及轉(zhuǎn)運(yùn)是依靠托盤(pán)作為載體，每個(gè)托盤(pán)設(shè)置特定的編碼，零件的裝夾按托盤(pán)編碼和零件種類(lèi)進(jìn)行，加工零件程序的調(diào)用同樣按托盤(pán)編碼和零件種類(lèi)進(jìn)行。托盤(pán)搬運(yùn)小車(chē)動(dòng)作根據(jù)總控發(fā)出的指令，可自動(dòng)識(shí)別搬運(yùn)托盤(pán)的選擇正確與否，從而保證整套系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

零件加工程序可通過(guò)CAM系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)加工程序的下載和管理等，同時(shí)也可實(shí)現(xiàn)后臺(tái)編輯，根據(jù)需要送入柔性制造系統(tǒng)。整個(gè)柔性線具有美觀、牢固的外圍防護(hù)罩，并具備齊全的安全門(mén)聯(lián)鎖、安全區(qū)域檢測(cè)功能等。主機(jī)加工實(shí)現(xiàn)完全封閉狀態(tài)，以保證操作人員的安全；設(shè)備在節(jié)能和環(huán)保方面也精心考慮，如在待機(jī)時(shí)間關(guān)閉機(jī)床照明電源和自動(dòng)停止排屑器的運(yùn)轉(zhuǎn)；機(jī)床導(dǎo)軌潤(rùn)滑采用脂潤(rùn)滑，以減少切削液所造成的污染等，從而保障操作人員的健康安全。

德國(guó)DMG公司，也是FMS的著名供應(yīng)商，他們的FMS是和芬蘭Fastems公司聯(lián)合研制的，后者提供除機(jī)床外的所有組件。

最近，DMG售給我國(guó)某工程機(jī)械企業(yè)4套FMS，其中FPM700-System由5臺(tái)臥加DMC65H構(gòu)成.另外2套是FPM1100-System由6臺(tái)DMC80H組成，其柔性托盤(pán)庫(kù)，是由標(biāo)準(zhǔn)的儲(chǔ)存器、堆垛式起重機(jī)及托盤(pán)上料站組件等組成，此系統(tǒng)能快速安裝及快速啟用，并可擴(kuò)展以方便用戶(hù)將來(lái)增加機(jī)床及上料站。

值得指出的是，該總控系統(tǒng)的聯(lián)線控制，一改傳統(tǒng)所采用的電纜聯(lián)接，而是用紅外線接收。這種方式的好處是，以后萬(wàn)一機(jī)床要增、減調(diào)整，就不需改接電纜線了，紅外線在幾十米距離內(nèi)的延伸是沒(méi)有問(wèn)題的。再則，紅外線的抗污能力亦強(qiáng)，稍遇油污，也不影響其信號(hào)接收。紅外線信號(hào)驅(qū)動(dòng)交流變頻電機(jī)，由齒輪齒條傳動(dòng)，快速進(jìn)給為7 m/s。值對(duì)值編碼器控制定位，精度為±2 mm。小車(chē)行程縱向X軸長(zhǎng)30 m，垂向Y軸為4 m，放取托盤(pán)Z軸有1.5 m，并有360°回轉(zhuǎn)的B軸。小車(chē)內(nèi)有空調(diào)，獨(dú)立電柜。

托盤(pán)庫(kù)配置有3種：FPC只能選2臺(tái)臥加，而且托盤(pán)尺寸要一致；FPM則可擴(kuò)大到10臺(tái)機(jī)床，但托盤(pán)尺寸也需要一致；而MLS就可以量體裁衣，機(jī)床與托盤(pán)的規(guī)格可以不一樣，系統(tǒng)中還可以增加清洗機(jī)與去毛刺倒角裝置等。

在E4館的美國(guó)MAG公司展臺(tái)，他們展出的FMS正在作現(xiàn)場(chǎng)演示（圖2）。MAG參展的FMS，是由中國(guó)長(zhǎng)春工廠制造及調(diào)試安裝而成的，其主要特點(diǎn)是，零件搬運(yùn)一改堆垛式小車(chē)，而是采用工業(yè)機(jī)器人，這也是當(dāng)今發(fā)展趨向之一。

圖2

該加工單元由臥式加工中心XS 211 C與立式加工中心CFV 800 E組合而成，采用機(jī)器人自動(dòng)傳輸工件并自動(dòng)上下料，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的無(wú)人值守，并大幅提高系統(tǒng)的可靠性及穩(wěn)定性，對(duì)于異型及重型工件，優(yōu)點(diǎn)更為突出。機(jī)器人作為邏輯主控單元，通過(guò)與不同設(shè)備的信號(hào)交換，確定各個(gè)機(jī)床的狀態(tài)，從而判定機(jī)器人的動(dòng)作順序。該生產(chǎn)線主要用于鋁、鋼或灰鑄鐵加工，典型工件有缸體、缸蓋、閥體、變速箱、離合器箱體等。該生產(chǎn)線目前已進(jìn)入國(guó)內(nèi)市場(chǎng)，用于生產(chǎn)缸體，產(chǎn)能可達(dá)150 000 件/年。

大連機(jī)床展出的DKX057缸體柔性線和DKX058缸蓋柔性線是分別由3臺(tái)臥加所組成，而DXQZ曲軸柔性線則是由6臺(tái)車(chē)銑復(fù)合中心組成的。其零件傳送是采用滾道和桁架機(jī)械手并用方式完成的。

圖3

意大利英賽-貝拉爾蒂I(mǎi)NNSE公司擅長(zhǎng)重型機(jī)床的FMS制造，圖3所示是他們?yōu)榈聡?guó)某用戶(hù)提供的一套柔性制造系統(tǒng)，該FMS由2臺(tái)工作臺(tái)移動(dòng)、龍門(mén)固定的加工中心組成，并帶有5個(gè)全自動(dòng)交換托盤(pán)。機(jī)床的X、Y、W、Z軸行程為13 000 mm×6 000 mm×2 500 mm×2 000 mm，主軸功率為100 kW，扭矩為9 000 N·m，主軸轉(zhuǎn)速為2 500 r/min，每個(gè)托盤(pán)尺寸為3 500 mm×10 000 mm，承載100 t。每臺(tái)機(jī)床配450工位的桁架式刀庫(kù)，可以通過(guò)機(jī)器人進(jìn)行自動(dòng)換刀和換附件頭。

2 極端制造中國(guó)雄起

經(jīng)過(guò)近10多年的不懈努力，我國(guó)在大型龍門(mén)五面體加工中心方面的發(fā)展可謂突飛猛進(jìn)，這次整個(gè)展會(huì)的29臺(tái)龍門(mén)加工中心，近2/3是國(guó)產(chǎn)的。國(guó)寶級(jí)的北一制造的XKA28105×300重型橋式移動(dòng)銑車(chē)復(fù)合中心，以模型方式參展，其龍門(mén)跨度為10.5 m，屬世界之最。工作臺(tái)承重300 t，主傳動(dòng)功率105 kW，最大扭矩9 500 N·m，既配有A/C軸機(jī)械式傳動(dòng)擺角銑頭，還配有直徑9.5 m的車(chē)銑雙速數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)，因此可進(jìn)行五坐標(biāo)銑車(chē)復(fù)合聯(lián)動(dòng)加工。該機(jī)床屬?lài)?guó)家十二類(lèi)重大專(zhuān)項(xiàng)成果之一，并已交付哈爾濱汽輪機(jī)廠使用。

此外，齊二的TH6920A落地銑鏜加工中心和大連機(jī)床的XK2140數(shù)控龍門(mén)鏜銑床，都稱(chēng)得上是巨無(wú)霸。當(dāng)然，這些機(jī)床不僅僅是規(guī)格上的擴(kuò)大，更有技術(shù)上的創(chuàng)新。譬如圖4所示的XK2140，其主軸箱在橫梁上驅(qū)動(dòng)，是由2個(gè)平放的伺服電動(dòng)機(jī)完成的，還能起到消除反向間隙作用。那個(gè)紫紅色的主軸電動(dòng)機(jī)，按這種方式折掛的話，能節(jié)約空間，如果是頂置，Z向則顯得太高。

圖4

再看國(guó)外大型龍門(mén)機(jī)床，他們也在不斷改進(jìn)。這次日本大隈（OCUMA）展出的MCR-BⅢ龍門(mén)五面加工中心，配的是角度銑頭，也可選用B、C兩聯(lián)動(dòng)銑頭。機(jī)床的W軸運(yùn)動(dòng)，一改傳統(tǒng)的分段進(jìn)給方式，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)進(jìn)給；主軸滑枕的截面加粗，由原來(lái)的350 mm×350 mm改為450 mm×450 mm，以滿(mǎn)足大功率重載切削；為了使受力均衡，滑枕也使用雙絲桿驅(qū)動(dòng)；機(jī)床還配置了溫度傳感器，主軸端、床身、滑枕等處的誤差均可自動(dòng)補(bǔ)償。

歷來(lái)展出大型數(shù)控落地鏜的意大利PAMA公司，這次居然來(lái)了1臺(tái)大型、帶立/臥兩用銑頭的新型加工中心Speedcenter1600，是整個(gè)展會(huì)中最大的一臺(tái)臥加，這說(shuō)明加工中心的市場(chǎng)需求是何等興旺（圖5）。

圖5

該機(jī)床屬反T型結(jié)構(gòu)，其最大的設(shè)計(jì)特點(diǎn)是，將X軸（工作臺(tái)）和Z軸（立柱）置于同一平面內(nèi)，也就是將這兩軸的直線導(dǎo)軌和絲杠均安放在底座之中，以方便安裝調(diào)試同時(shí)也節(jié)省地基的土建成本。交換托盤(pán)面積1 600 mm×2 000 mm，承重12 t。

主軸箱Y軸垂向運(yùn)動(dòng)采用雙滾珠絲杠，以達(dá)到高動(dòng)態(tài)性能目的，主軸轉(zhuǎn)速15 000 r/min，功率高達(dá)54 kW，因此對(duì)于鑄鐵、鋼和鈦合金材料具有高切屑率的精加工效果。回轉(zhuǎn)工作臺(tái)（B軸）采用全靜壓系統(tǒng)，以保證較高的回轉(zhuǎn)精度。X、Y、Z三向行程為3 800 mm×2 500 mm×2 700 mm，工件最大回轉(zhuǎn)直徑為Φ3 800 mm。數(shù)控系統(tǒng)可選用：Siemens 840D sl、Fanuc 31i-A5或 Heidenhain iTNC 530。

大多數(shù)觀眾或許不會(huì)注意在DMG展臺(tái)里還藏著1臺(tái)DMU600P的模型，這臺(tái)DMG公司有史以來(lái)最大的機(jī)床，是DMG總裁卡比查博士準(zhǔn)備在今秋漢諾威EMO展上用來(lái)一鳴驚人的。

這臺(tái)銑頭可兩聯(lián)動(dòng)的龍門(mén)加工中心，X、Y、Z、W的行程為6 000 mm×4 200 mm×1 500 mm×2 000 mm，經(jīng)一次裝夾后可實(shí)現(xiàn)五軸、五面體加工。

提起五面體加工中心，大家都非常關(guān)注自動(dòng)換銑頭技術(shù)。大隈的MCR系列和意大利INNSE的ATLAS系列，或者是DMU600P，都是將要換的銑頭放在機(jī)床的左側(cè)支架上，由滑枕上下運(yùn)動(dòng)將銑頭放下、拾起。這次日本三菱重工展出的MVR30動(dòng)梁龍門(mén)加工中心，是將刀庫(kù)與備換銑頭分別置于動(dòng)梁的左、右兩側(cè)（圖6），其優(yōu)點(diǎn)是可大大節(jié)約換頭（刀）的時(shí)間。

圖6

德國(guó)DST公司的MECOF五面體加工中心（圖7）其換頭方式又與眾不同。上次米蘭EMO展上，他們展出的五面體是配有兩軸銑頭加回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的，Y向運(yùn)動(dòng)靠動(dòng)柱與滑枕伸出完成。在機(jī)床左側(cè)，設(shè)一立式多層銑頭庫(kù)，機(jī)床通過(guò)X、Z兩軸運(yùn)動(dòng)，將滑枕伸至柜子的空格內(nèi)，松開(kāi)鎖緊裝置將銑頭放入其內(nèi)；隨后滑枕退出，到另一層找下一工步所需銑頭將其裝上。這種設(shè)計(jì)較一般龍門(mén)五面體換頭相比，可省掉換頭小車(chē)，動(dòng)作也較簡(jiǎn)單。

圖7

3 五軸聯(lián)動(dòng)百花齊放

圖8

通常五聯(lián)動(dòng)加工中心，往往會(huì)在展會(huì)上實(shí)物切削葉片、葉輪等工件，這次DMG展示的五軸聯(lián)動(dòng)DMU60monoBLOCK，是在加工一塊Φ150 mm×60 mm的鋁合金材料，花10個(gè)多小時(shí)精雕細(xì)刻成一只蜘蛛；而DMU50正在加工一朵金屬花卉（圖8），這不僅是制作工藝品，更是展示機(jī)床的功能和他們開(kāi)發(fā)的3D軟件的性能，其編程與操作均十分便捷。

德國(guó)哈默(HERMLE)公司是五軸聯(lián)動(dòng)加工中心的著名供應(yīng)商，尤其擅長(zhǎng)制造可傾A、C兩軸聯(lián)動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)的加工中心（圖9）。機(jī)床為龍門(mén)框架結(jié)構(gòu),床身選材采用人造花崗巖，機(jī)床床身、機(jī)床側(cè)壁、機(jī)床立柱及機(jī)床基座為鑄造而成的一個(gè)整體，上述各部分無(wú)機(jī)械連接。

圖9

這些企業(yè)認(rèn)為，目前工作臺(tái)采用搖籃式結(jié)構(gòu)加工中心已經(jīng)成為全球中小型五軸機(jī)床的主流設(shè)計(jì)，隨著技術(shù)研發(fā)的日趨完善和成熟，搖籃式機(jī)床的加工范圍和加工能力都有了很大提高，哈默的搖籃式機(jī)床C60U可以加工重達(dá)2.5 t、直徑達(dá)Φ1.4 m的工件，極有效地利用了行程空間。此外，機(jī)床的幾何精度也是一個(gè)極其重要的核心問(wèn)題，在一般情況下，客戶(hù)較重視機(jī)床的定位精度和重復(fù)定位精度，然而往往會(huì)忽略加工的幾何精度。鑒于此，哈默認(rèn)為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是保證精度的核心所在，為此他們?cè)谘邪l(fā)C系列機(jī)床的結(jié)構(gòu)上從理論到實(shí)踐下足了功夫,故機(jī)床的幾何精度比較高。正因?yàn)闄C(jī)床的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,故定位精度與重復(fù)精度均能保持在μ級(jí)，機(jī)床定位精度實(shí)測(cè)值可以維持在3 μm以下(根據(jù)VDI/DGQ 3441 標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)),所以用戶(hù)評(píng)價(jià)也較高。

這次哈默在展會(huì)上共展出了C40U和C50U MT兩臺(tái)機(jī)床，值得一提的是，C50U MT為銑車(chē)復(fù)合加工中心，同時(shí)實(shí)現(xiàn)五軸銑和五軸車(chē)的功能，也可以進(jìn)行齒輪加工，包括銑直齒、斜齒、錐齒、弧齒以及銑鏈輪等。C40U機(jī)床XYZ三向行程為850 mm×700 mm×500 mm，主軸轉(zhuǎn)速10 000 r/min，主傳動(dòng)功率16.8/32 kW，扭矩107/200 N·m，工作臺(tái)承重1 000 kg。

圖10

日本牧野(MAKINO)的搖籃式結(jié)構(gòu)，一反立加傳統(tǒng)的沿X軸縱向搖擺，實(shí)現(xiàn)A、C兩軸聯(lián)動(dòng)回轉(zhuǎn)；而是將搖籃轉(zhuǎn)90°布置在繞橫向Y軸搖擺，實(shí)現(xiàn)B、C軸聯(lián)動(dòng)（圖10）。這種布局的好處是，主軸在橫梁上移動(dòng)的空間距離比較大，同時(shí)該機(jī)床由于采用超高扭矩的DD馬達(dá)直驅(qū)，體積比較大，現(xiàn)在電機(jī)前后設(shè)置，機(jī)床的體積就能縮?。辉賱t，可傾式轉(zhuǎn)臺(tái)的軸線與滾珠絲杠的軸線在一個(gè)重直截面之中，按重心驅(qū)動(dòng)原理，這種設(shè)計(jì)也比較合理，即使承載重型工件，轉(zhuǎn)臺(tái)也不致傾覆。該機(jī)床主參數(shù)為：主軸功率22/18.5 kW，主軸轉(zhuǎn)速14 000 r/min，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)面積Φ500 mm。

為了高效、精密五聯(lián)動(dòng)加工葉片、葉輪，工程師們絞盡腦汁在機(jī)床結(jié)構(gòu)上不斷創(chuàng)新。瑞士Liechti公司首先發(fā)明了機(jī)床立柱傾斜方式，傾角為15°(圖11)，他們之所以這樣設(shè)計(jì)，目的為了提高切削速度，因?yàn)榧庸と~片、葉輪時(shí)，X軸行程不會(huì)很長(zhǎng)，但Z和Y軸運(yùn)動(dòng)頻繁，立柱傾斜能使銑刀更快切至葉根深處，同時(shí)也能讓切削液更好地沖走切屑。這次在E5館展出的Turbomill 800g，是首次來(lái)華亮相，吸引了不少用戶(hù)的關(guān)注。

圖11

4 復(fù)合加工琳瑯滿(mǎn)目

4.1 車(chē)銑復(fù)合

圖12

遠(yuǎn)在偏僻的E5館東北角落，有一臺(tái)臥虎藏龍的精品，那就是奧地利林茨機(jī)床廠WFL展出的M120 Millturn（圖12）。WFL是車(chē)銑復(fù)合加工的首創(chuàng)者，然而到中國(guó)參展為時(shí)較晚，來(lái)的也是30、50等小規(guī)格。大名鼎鼎的100 Millturn，我是在2000年芝加哥IMTS上才飽眼福的，這次來(lái)華展出120，說(shuō)明了中國(guó)的市場(chǎng)需求對(duì)WFL是何等重要。

M120 Millturn的主參數(shù)為，過(guò)上滑板回轉(zhuǎn)直徑Φ1 140 mm，床身上回轉(zhuǎn)直徑Φ1 220 mm，中心距長(zhǎng)度2 000～8 000 mm，功率100 kW?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)物加工調(diào)質(zhì)鋼件，車(chē)刀切深為12 mm。在此，我毋庸對(duì)Millture結(jié)構(gòu)多加贅述，只想指出它的最大改進(jìn)是建立了重型鏜桿刀庫(kù)，刀具最長(zhǎng)可達(dá)2 500 mm，重量為180 kg。此外，新開(kāi)發(fā)了燕尾糟刀具的進(jìn)給功能，即數(shù)控U軸徑向進(jìn)給功能，可以在軸類(lèi)零件的徑向上加工變徑孔，也就是變截面內(nèi)腔加工，這對(duì)于航空工業(yè)及油氣閥門(mén)等零件加工而言，是極佳的工藝裝備。

圖13

日本山崎MAZAK是Done in one的創(chuàng)導(dǎo)者，他們致力于在一臺(tái)機(jī)床上能完成所有工序，這次他們展出的INTEGREX i-300是第五代更高復(fù)合型的五軸聯(lián)動(dòng)的車(chē)銑復(fù)合中心（圖13）。

該機(jī)床布局為XYZ三軸正交結(jié)構(gòu)，這樣可提高工件的加工范圍，厚重的床身立柱設(shè)計(jì)，增強(qiáng)了機(jī)床的剛性和加工的穩(wěn)定性。MAZAK獨(dú)特的凸輪軸驅(qū)動(dòng)B軸設(shè)計(jì)，能滿(mǎn)足機(jī)床的高精度加工。這種驅(qū)動(dòng)方式具有高剛性、無(wú)間隙，同時(shí)減小摩擦等特點(diǎn)。車(chē)削主軸、銑削主軸、X軸芯采用溫控技術(shù)提高熱穩(wěn)定性。此外，主軸監(jiān)控功能（IPS）可以對(duì)主軸的溫度、震動(dòng)、位移等信息進(jìn)行監(jiān)控。智能化的語(yǔ)音導(dǎo)航功能，可準(zhǔn)確地提醒工人安全操作，還可實(shí)現(xiàn)3D模擬加工，并進(jìn)行加工程序的確認(rèn)和機(jī)床干涉的檢查；主軸還帶有震動(dòng)控制功能，優(yōu)化伺服加速度，這除了提高產(chǎn)品的精度外，還減少刀具的磨損。

機(jī)床的主要參數(shù)為：車(chē)削第一主軸功率：30 kW/724 N·m，轉(zhuǎn)速4 000 r/min，車(chē)削第二主軸功率：26 kW/500 N·m，轉(zhuǎn)速4 000 r/min，銑主軸功率：22 kW/120 N·m，最大工件回轉(zhuǎn)直徑Φ658 mm，主軸通孔直徑Φ91 mm，主軸中心間距是1 500 mm，加工工件長(zhǎng)度為1 519 mm。刀庫(kù)容量36把。

可喜的是，在這次CIMT展會(huì)中，我國(guó)武重也展出了1臺(tái)大型車(chē)銑復(fù)合加工中心WHGS 7000，它除了可五軸聯(lián)動(dòng)外，還可自動(dòng)更換附件頭以及工件自動(dòng)檢測(cè)與補(bǔ)償。其車(chē)削功率為100 kW，銑削功率為22/18.5 kW，最大加工直徑Φ1 200 mm，最大加工長(zhǎng)度7 650 mm，工件負(fù)重10 000 kg，是船舶、航天航空、能源領(lǐng)域理想的工藝裝備。

4.2 銑磨復(fù)合

德國(guó)羅德斯Roders公司是著名的高速精密加工機(jī)床供應(yīng)商，他們?cè)趶?fù)合加工研發(fā)方面也卓有成效，譬如開(kāi)發(fā)轉(zhuǎn)速為42 000 r/min的髙速銑和激光堆焊相結(jié)合，可用來(lái)修復(fù)模具等等。而這次他們展出的是RXP系列坐標(biāo)鏜/銑/磨復(fù)合加工中心，又為用戶(hù)提供一種新的工藝裝備。

圖14

參展的RXP600DSH五聯(lián)動(dòng)銑磨復(fù)合中心（圖14）采用龍門(mén)式結(jié)構(gòu)，主軸箱在橫梁上作左右運(yùn)動(dòng)，主軸最高轉(zhuǎn)速可達(dá)60 000 r/min，以滿(mǎn)足各種材料的加工要求，包括金屬和非金屬以及鈦合金和高溫合金等。機(jī)床進(jìn)給采用直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)和靜壓導(dǎo)軌技術(shù)，由扭矩電機(jī)直驅(qū)， 海德漢光柵尺全閉饋控制能實(shí)現(xiàn)0.05 μm的位移和插補(bǔ)，這種超高精度完全可以滿(mǎn)足當(dāng)今及未來(lái)對(duì)于精密加工的要求。

在工作臺(tái)上可加置砂輪對(duì)刀儀及砂輪修正器，以實(shí)現(xiàn)精密坐標(biāo)磨削之功能。所以工件經(jīng)一次裝夾后，即能自動(dòng)進(jìn)行高速銑削（以及淬硬銑削）、精密坐標(biāo)鏜削、精密坐標(biāo)磨削等多工序復(fù)合加工，從而減少工序間的流轉(zhuǎn)時(shí)間，極大地提高加工精度、效率和設(shè)備利用率。

在刀庫(kù)內(nèi)，還內(nèi)置1把能達(dá)到0.001 mm測(cè)量精度的3D探頭，配合RODERS開(kāi)發(fā)的專(zhuān)用測(cè)量軟件，可以滿(mǎn)足精密零件3D在線測(cè)量要求，實(shí)現(xiàn)及時(shí)補(bǔ)償。所以從整體而言，機(jī)床功能是銑磨復(fù)合再加三座標(biāo)測(cè)量的綜合集成體。

機(jī)床采用全恒溫中央控制系統(tǒng)，針對(duì)直線電動(dòng)機(jī)、導(dǎo)軌、主軸、床身、冷卻液以及電控柜等實(shí)現(xiàn)恒溫控制，以滿(mǎn)足連續(xù)精密加工要求。

5 高速加工偶見(jiàn)精品

瑞士GF阿奇夏米爾集團(tuán)是長(zhǎng)期研發(fā)高速切削的機(jī)床供應(yīng)商，他們這次展出的MIKRON HSM 500 LP 高速銑削加工中心，是采用直線電動(dòng)機(jī)的立加，比較完整地融合了當(dāng)今高速加工的多項(xiàng)技術(shù)。

圖15

從機(jī)床的參數(shù)來(lái)看,主軸轉(zhuǎn)速為42 000 r/min，快移速度(X/Y/Z)達(dá)60 m/min。從機(jī)床的結(jié)構(gòu)與配置來(lái)看：機(jī)床采用龍門(mén)結(jié)構(gòu)，主軸箱在橫梁上作X向運(yùn)動(dòng)，由于機(jī)床主要部件之間的筋板互相牽制,中間呈“O”狀，我們將其稱(chēng)之為O型結(jié)構(gòu)(圖15),機(jī)床床身采用人造花崗巖，因此在高速切削時(shí)均能起到減振作用并防止熱變形。

高速電主軸是由GF集團(tuán)的Step-Tec生產(chǎn)，這家公司研發(fā)電主軸技術(shù)巳有20多年了。該電主軸采用高精密混合陶瓷軸承，通過(guò)油霧系統(tǒng)潤(rùn)滑能起到防污染作用，整個(gè)主軸單元由帶制冷裝置的密封冷卻系統(tǒng)冷卻。刀柄錐度為HSK-E40，刀具由液壓系統(tǒng)夾緊與松放，換刀時(shí)錐柄由高壓空氣清潔。

在E5館里，還有一個(gè)不顯眼的德國(guó)Alfing展臺(tái)，他們推出的沒(méi)有X軸的加工中心使觀眾看得有點(diǎn)目瞪口呆。Alfing公司的AS系列，是沒(méi)有X軸導(dǎo)軌的一種創(chuàng)新發(fā)明，是通過(guò)極座標(biāo)和笛卡爾座標(biāo)的轉(zhuǎn)換來(lái)實(shí)現(xiàn)X軸運(yùn)動(dòng)的。圖16是AS 600機(jī)型的示意圖，主軸箱是由大功率扭矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)，繞Z軸作C軸回轉(zhuǎn)，同時(shí)又迅速作Y軸上下升降，這兩種運(yùn)動(dòng)方式的合成就完成了X軸向的運(yùn)動(dòng)。我們?cè)購(gòu)膱D17的慢動(dòng)作分解圖上能清楚地看到，機(jī)床主軸在漸漸轉(zhuǎn)位，而配合其運(yùn)動(dòng)的是銑頭上下運(yùn)動(dòng)。該機(jī)床床身采用特殊的Hydropol非收縮混凝土與鋼合成的復(fù)合材料,故抗振及抗熱變形性能良好。由于是2種運(yùn)動(dòng)方式的疊加,故機(jī)床的快進(jìn)速度達(dá)到120 m/min，加速度為2g,而且機(jī)床的結(jié)構(gòu)緊湊、體積縮減,特別適合輕金屬零件的大批量髙速加工。

圖16

圖17

在瑞士館的寶美Bumotec展臺(tái)，陳列著意大利TDM公司的高速銑削單元（圖18），寶美的高速加工中心就采用這套裝置。該主軸轉(zhuǎn)速為24 000 r/min，功率25 kW，扭矩393 N·m，主軸錐孔HSK-A63，即1：10短錐，銑頭回轉(zhuǎn)擺角范圍：+/-115°，油氣冷卻，編碼器脈沖為52 000個(gè)脈沖。由于這套裝置巳組合而成，直接放在機(jī)床上即可使用，對(duì)用戶(hù)來(lái)講可省去主軸箱設(shè)計(jì)與制造等環(huán)節(jié)，故比較受青睞。

不盡長(zhǎng)江東流水，后浪滾滾推前浪。在機(jī)床制造的歷史長(zhǎng)河中，發(fā)展也總是硬道理。然而我們所期待的，是中國(guó)的創(chuàng)新元素要不斷增多，中國(guó)的機(jī)床精品應(yīng)層出不窮…因?yàn)橹腥A復(fù)興和強(qiáng)國(guó)強(qiáng)軍，是離不開(kāi)我們機(jī)床工業(yè)的。

圖18