面對激烈的市場競爭洗吉，公司的生存之道賦予產(chǎn)品更多的價值语哺，而這意味著要生產(chǎn)出更精密和更復(fù)雜的產(chǎn)品。同時坛饥，一個公司也必須在尋求增加產(chǎn)品種類時降低資金的占用淋憋。這些都促進了多功能復(fù)合機床的發(fā)展∥饫剑　　

　　變化中的復(fù)合加工機床概念　　

　　現(xiàn)今的制造業(yè)桃序、特別是機械加工現(xiàn)場杖虾，有以下幾個特點：多品種、小批量生產(chǎn)媒熊；交貨期縮短奇适；要求降低成本；伴隨輕型化芦鳍、性能復(fù)合化增加了復(fù)雜形狀的產(chǎn)品嚷往；缺少熟練操作人員和優(yōu)秀技術(shù)人員。一個企業(yè)要適應(yīng)這種現(xiàn)狀并在激烈的市場競爭中取勝柠衅，需要新的技術(shù)和機床裝備皮仁，這時作為“王牌”的復(fù)合加工機床便順應(yīng)市場需求閃亮登場》蒲纾　　

　　我們將一臺擁有能以數(shù)道工序贷祈、不同方式加工復(fù)雜形狀工件能力的機床稱之為復(fù)合加工機床。為達到同樣的用工序集成的方法提高生產(chǎn)效率和機床附加價值的目的喝峦，在技術(shù)上也有將機床控制坐標(biāo)多軸化势誊、擴大加工功能、多功能化的解決方法姚垂。在這里段卵，我們把在一臺機器內(nèi)實現(xiàn)不同品種加工的機床和多坐標(biāo)控制機床統(tǒng)稱為復(fù)合加工機床◆岷　　

　　復(fù)合加工機床具有的功能是隨著時代的變化而變化的。過去曾有將加工中心稱為復(fù)合加工機床的時期魔辉，但因其工具交換加工的品種受到限制磨再，而且也走不出切削加工的領(lǐng)域，現(xiàn)在已經(jīng)不再將一般的加工中心稱之為復(fù)合加工機床了阀霸±蛞＃　　

　　復(fù)合加工機床的開發(fā)、生產(chǎn)在市場需求中不斷得到推進屠剥，特別是最近灶逃，具有將車削功能和回轉(zhuǎn)切削功能合并起來的機床的銷售數(shù)量迅速增加，今后可望達到與加工中心相匹敵的生產(chǎn)和銷售規(guī)模莫彩」硇兀　　

　　復(fù)合加工機床的現(xiàn)狀　　

　　復(fù)合加工機床一般具有這些特征：設(shè)置較少，有時甚至是一次性的琼牧；復(fù)雜工件不需在多臺機床上加工恢筝；減少工件的裝夾次數(shù)；加工現(xiàn)場機床數(shù)量減少巨坊，不需在場地上投入很多撬槽〈烁模　　

　　機床制造商們在以兩種方式適應(yīng)日益擴大的市場。一種是他們設(shè)計的機床能進行一次以上的加工工序≈度幔現(xiàn)在共啃，有些機床能提供銑削、鉆削暂题、攻絲移剪、車削、磨削敢靡、焊接和調(diào)平多種功能挂滓。另一種多功能的方式則是通過加速工件裝夾速度來使機床提高產(chǎn)出，這主要是通過在單臺機床或單元內(nèi)增加機器人或工件夾持機構(gòu)來實現(xiàn)啸胧。多功能機床另一個使人感興趣的因素是赶站，大部分的自動化和航空制造商目前趨向于減少他們自己的加工規(guī)模，而要求供應(yīng)商直接交付可供裝配的模塊鲫础。分析家們看到大公司面臨著質(zhì)保和設(shè)備老化而不能大批量加工高精度的工件等諸多問題惕秧，所以現(xiàn)在一些大批量的工件被分解成小批量轉(zhuǎn)包給多個供應(yīng)商。這一切都為復(fù)合加工機床提供了施展才能的用武之地嫉卵〉撵牛　　

　　功能單元部件構(gòu)成機床　　

　　美國的Makino公司是一家專攻發(fā)展磨削技術(shù)的公司。最初移卢，他們?yōu)閭鹘y(tǒng)的加工中心提供電鍍CBN磨輪⊥缮眩現(xiàn)在他們極大地拓展了這項技術(shù)，研發(fā)了除用電鍍CBN磨削涩凑，還具有帶陶瓷磨輪的復(fù)合磨削加工中心〕事啵現(xiàn)在每當(dāng)其加工硬鎳合金材料時，除了傳統(tǒng)的最終精加工外宜掏，磨削已成為初級粗加工過程秒准。這是一種引人注目的改革，實現(xiàn)了在一臺機床上既能加工又能磨削的柔性制造惹虏」┮郏　　

　　Makino公司使用一個標(biāo)準(zhǔn)的加工中心平臺并提供獨有的磨削選擇包。除了電鍍CBN 輪外精置，其公司現(xiàn)在還能提供使用陶瓷磨輪的磨削選擇包计寇。另外，Makino公司還增加了特殊的冷卻回路和輪打磨能力以支持磨削功能脂倦。該機床第二軸附帶一個鉆石打磨輥用來支持連續(xù)打磨饲常，它包括固定在機床工作區(qū)的連續(xù)和間歇打磨系統(tǒng)。因為鋒利的磨粒能持續(xù)不斷地外露而且磨輪有非常好的形狀保持能力狼讨，所以這種連續(xù)打磨能力大大提高了生產(chǎn)率和質(zhì)量贝淤。磨輪輪廓的改變可以通過調(diào)用刀庫中不同的打磨輥和磨輪來完成柒竞，這與加工中心換刀方式相似〔ゴ希　　

　　加工過程中重要的控制因素是冷卻液的使用朽基。如使用太多冷卻液，工件刀具接觸不好离陶；使用太少冷卻液稼虎，則不但降低了切削速度，而且有可能灼燒工件招刨。所以該機床另有一套噴嘴用于銑削敬挂，需要的話，可以再加上主軸冷卻液匣酸∮谰拢　　

　　Makino公司在磨輪周邊360°上安裝了一套高壓噴嘴，使用這種可編程噴嘴將高壓冷卻液注入磨輪前部一個多孔的輪子卡撤，離心力將液體推出輪子徊押，足夠多的液體會將磨屑沖洗出輪子，從而保持工件的冷卻企亮。

　　模塊設(shè)計是關(guān)鍵　　

　　EMAG公司獨樹一幟呢旋，擁有許多基本機床平臺，可以通過改良以達到用戶具體的要求讶里。因此奸先，其大部分機床都是用戶定制的，采用增加模塊的方式谆精。例如币芽，EMAG公司有一臺很受用戶喜歡的立式加工中心，它能進行車削截胯、滾削、磨削起宽、淬火洲胖、裝配和激光焊接∨骰Γ　　

　　EMAG公司在得到定單后绿映，設(shè)計者首先從用戶的生產(chǎn)條件中找到解決方法，然后創(chuàng)建能夠完成任務(wù)的機床或機床生產(chǎn)線腐晾。這有可能是單一功能機床(磨削叉弦、銑削等)，但經(jīng)常是要求多功能設(shè)計藻糖，包括銑削淹冰、鉆削库车、車削、磨削樱拴、調(diào)絲柠衍、滾削、鏜削晶乔、焊接枪岖、測量和工件調(diào)平〗崩撸　

　　EMAG機床的主要設(shè)計特征：短行程仑连，即在工件和切削工具間的行程很短；環(huán)境冷卻遣拔，機床保持在環(huán)境溫度下瀑尔，而不是在任意值；當(dāng)工件和機床在同樣的溫度時台古，可取得最佳效果慨醒；內(nèi)部的系統(tǒng)循環(huán)可冷卻機床內(nèi)的所有熱源，包括電機和軸承盲赚；最小的振動阐合，基礎(chǔ)和立柱由被稱為Mineralit的高級聚合花崗巖成分制成。同傳統(tǒng)的材料相比膘椿，Mineralit的小振動性可為加工帶來良好的表面質(zhì)量和更長的刀具壽命童隆。另外，所有的動力裝置都不在工作區(qū)內(nèi)笙隙，而是被安裝在機床上一個剛性的箱式結(jié)構(gòu)上方洪灯，并且在主軸上還包圍著一條帶狀流體單元，它可以減少振動和承載時的主軸偏差竟痰∏┕常　　

　　汽車工業(yè)和運輸業(yè)的制造商采用VSC車床和齒輪—滾銑中心來車削毛胚件、下序的高速齒輪滾銑以及修理毛刺坏快。VSC復(fù)合機床也能夠從加工軟的毛胚件轉(zhuǎn)換到加工硬的基礎(chǔ)類的機床組成部分铅檩。例如，VSC機床能自動地進行軟車去加工鑄鋼活塞莽鸿，接著使用CBN或金剛砂輪精磨進行硬車昧旨、鉆、銑祥得⊥梦郑　　

　　VSC機床另一個獨特的功能是焊接單元。這在運輸機構(gòu)制造業(yè)的激光焊接中得到日益重要的運用。許多機構(gòu)乒疏，如傳動輪和離合器额衙，經(jīng)常是首先單獨加工，然后再進行裝配和焊接奥债。在焊接站割对，夾緊裝配好的工件，然后生成焊縫窥俊。兩種工件的齒部也要保護好援漓，以防止焊液飛濺到工件的齒面上。焊接站有兩根軸煮泪，在焊接過程中标康，一根軸是裝夾工件用，另一根軸是用于卸載已焊接的構(gòu)件和承載接下來安裝的工件酌非。已安裝的組件堆放在傳送機上胃肖，手動或自動卸下“染玻　　

　　EMAG公司的VSC系列加工中心的設(shè)計理念被認為是世界領(lǐng)先徊激，在機床內(nèi)工件動而機床刀具不動。這種設(shè)計是大部分多功能加工中心的基礎(chǔ)给庶，這樣才可以實現(xiàn)在同一臺機床使用一系列刀具完成不同的加工工序贿汞，因此實現(xiàn)了從“簡單”立式車床向多功能的復(fù)合加工機床的轉(zhuǎn)變。EMAG公司已交付使用了5000多臺此類機床耸黑√壹澹　　

　　擴大中的市場和不斷改變的需求　　

　　Monarch機床公司在其加工中心的橋式框架上組裝了一套VTL型平臺，便使加工中心達到5軸功能大刊。橋式框架控制X为迈、Y、Z軸缺菌，一個150cm葫辐、60kW的車削/定位工作臺，一個可更換的主軸頭夾持車刀或50°的椎柄刀具加上一個單軸可傾斜的主軸頭作為第5軸伴郁，便可以實現(xiàn)5軸加工耿战。其典型產(chǎn)品是大型閥以及航空發(fā)動機的組件。Monarch機床公司看好多功能機床市場蛾绎，目前正在進行已有機床的再設(shè)計和一些新設(shè)計工作昆箕，以使其立式機床能具備類似臥式機床的主軸功能鸦列∽夤冢　　

　　富士機床美國公司起初制造的機床主要用于大批量生產(chǎn)，加工的工件通常會超過10萬件，在這樣的生產(chǎn)效率下电味，你不能指望用車床來進行銑或鉆的加工气穴。如今對小批量和更復(fù)雜工件的需求更加突出。一些大制造商試圖甩掉精加工過程晌箍，他們想裝配模塊肉敏，在他們的大力推動下，其供應(yīng)商們不得不替換舊設(shè)備并降低廢料率剿恬。為降低費用索击，這些公司需要能提供多種功能的簡單機床≌≡荩　　

　　要滿足客戶的以上新要求邢侵，能快速更換功能的機床是最佳解決方案，例如：運行1倡油、2天就能干完一種活版鳞，然后改變功能成為另一種機床再運行半天完成另一種工件的加工。為滿足這種需求栓栋，銑－車系列程腹、TN線應(yīng)運而生，它們主要是為那些小型和中型廠實現(xiàn)多功能自動化制造而設(shè)計的儒拂。這是一種一軸或兩軸為基礎(chǔ)的保守設(shè)計寸潦，它們可實現(xiàn)銑削、鉆削或攻絲侣灶〉榧溃　　

　　隨著銑－車中心的大量使用，為滿足多功能市場的需求褥影，5軸加工機床也得到了普遍使用池户。Mikron公司能提供從三軸至五軸的機床，主軸速度達60000 r/min凡怎，加速度超過1g校焦。 其中最新的產(chǎn)品之一便是UCP600Vario，功率16kW统倒、主軸轉(zhuǎn)速 20000r/min寨典，還有可實現(xiàn)五軸、五面加工的旋轉(zhuǎn)/傾斜工作臺房匆。為保證精度耸成，機床還配有振動監(jiān)視和智能溫度控制模塊。

　　復(fù)合機床需要機器人　　

　　美國Motoman公司這樣認為：機床外部獨立裝置的機器人和封閉在機床內(nèi)部的機器人的應(yīng)用將會越來越流行茬麻。他們擁有密封以防止?jié)櫥瑒┗蚶鋮s液進入機器人的關(guān)鍵機構(gòu)技術(shù)台泥。除了傳統(tǒng)的上下料言雀，現(xiàn)在機器人也能把工件運到測量區(qū)、打磨工序或到可視檢測系統(tǒng)必胜。機器人最大的進步是在控制方面能簡化編程和操作　　

　　美國System 3R公司認為刚哼，當(dāng)一個機器人能為許多單一功能機床服務(wù)時，可以大大提高制造的通用性誓梦。人類的手接觸工件的時間越少越好丹残，機器人應(yīng)該在提高機床通用性方面扮演更多的角色『凰牵　　

　　美國System 3R公司提供的主要單元是稱之為“工作主管”(WorkMaster)的機器人搬体。這種取料放料式機器人服務(wù)于3臺機床，大部分動作是把工件料盤從一臺機床放到另一臺上撑雨，無需額外設(shè)置晾胡。設(shè)備之間最大的不同是軟件部分。機器人75%的工作是服務(wù)于一臺機床拐云，也就是說罢猪，機床程序?qū)C器人發(fā)信號告訴它何時移動。在一些更復(fù)雜的應(yīng)用中叉瘩，機器人的程序可以控制機床膳帕。使用一種叫做“工廠經(jīng)理”(WorkShopManager)的軟件，機器人的程序則成了單元控制者薇缅。每一塊夾具和刀庫上的特征芯片檢視并啟動工作循環(huán)危彩。　　

　　而Fanuc機器人公司則表示泳桦，機器人不但應(yīng)用于簡單的上下料汤徽，也可以做加工后的某些操作，比如測量和工件校驗等灸撰。在輔助機床加工的能力方面谒府，智能化機器人增加了新的功能。它們具有增加力傳感和可視功能浮毯，可以實現(xiàn)搬運不同尺寸的工件完疫；它們不局限于一種特定方式抓取工件，而也能處理尺寸各異或搬運一組工件债蓝，而在抓取工件時躯饿，力傳感器可根據(jù)不同條件調(diào)整抓取力，而不是用已設(shè)定的力缚宜；機器人還能精確擺放工件或通過編程設(shè)置完成諸如更換卡盤尺寸大小的機床調(diào)整犯弯，所以它們能夠取消或減輕需要人工的勞動。這一切的關(guān)鍵是機器人程序與機床或機床單元的聯(lián)系型圈。

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