Ron Young是位于美國(guó)紐約州Lindenhurst市的Alro Machine公司的總裁及創(chuàng)立者之一，他贊賞上述想法的第二條度姑。正是這個(gè)原因促使他的公司投資一百多萬(wàn)美元購(gòu)買(mǎi)了一臺(tái)機(jī)床穷窃，該機(jī)床在單一平臺(tái)上結(jié)合了加工中心和車(chē)削中心的功能。這對(duì)于一個(gè)17人的公司來(lái)說(shuō)算是一次巨大的飛躍趁尼。這臺(tái)由WFL Millturn Technologies公司(林茨埃碱，奧地利)提供的M40-G機(jī)床于2005年夏安裝。

Alro Machine公司實(shí)施這項(xiàng)技術(shù)具有很好的啟發(fā)作用酥泞，它已經(jīng)帶來(lái)了許多的變化砚殿。但是，有些事情還未改變芝囤。公司如何制造某些零件的方式無(wú)疑已經(jīng)改變似炎，公司如 何思考未來(lái)以更大的利潤(rùn)制造零件也已改變。但是悯姊，仍未改變的是使該公司成功的要訣——做一個(gè)靈活羡藐、資源豐富、專(zhuān)注及具有前瞻性的加工公司挠轴。

由于能夠在一次準(zhǔn)備工作中加工出大型的長(zhǎng)工件传睹，多工藝機(jī)床為銳意進(jìn)取的加工車(chē)間創(chuàng)造了機(jī)會(huì)。

這臺(tái)M40-G安裝在Alro Machine公司岸晦。

新方向

該公司創(chuàng)辦于45年前欧啤，起初是一家汽修廠。Young先生和他的德國(guó)妹夫在同一家刀具和制模車(chē)間工作螃浑。他的妹夫Alois Schwarz(Alro 中的“Al”來(lái)自于此倍挚，“Ro”取自于Ron)建議他們倆可以在自己的車(chē)間利用他們的機(jī)床和機(jī)械工技能賺更多的錢(qián)。用Young先生自己的話(huà)說(shuō)诵城，他為最初開(kāi)辦的車(chē)間“到處招攬業(yè)務(wù)”绪忙。到1962年時(shí)，這兩位合作伙伴確定了要在Long Island(即公司目前所處的地方)開(kāi)展合同加工業(yè)務(wù)慷组。

從一開(kāi)始肘渔，兩位創(chuàng)始人就一直關(guān)注機(jī)械加工技術(shù)的發(fā)展，注意不要太超前或者太落后溢棱。當(dāng)時(shí)機(jī)對(duì)于他們正好成熟時(shí)——也就是當(dāng)他們要從事的工作需要CNC功能時(shí)繁莲，他們投入大筆資金購(gòu)買(mǎi)了CNC數(shù)控設(shè)備。那時(shí)還是70年代早期吩伊，在同行業(yè)的大多數(shù)公司轉(zhuǎn)向CNC之前拢胆。

Schwarz先生幾年前退休了，但是Young先生和他的兒子仍堅(jiān)持這一策略便螟，即在正確的時(shí)機(jī)采用正確的技術(shù)猛计。

“我們擅長(zhǎng)制造小型和中型航空零件唠摹，材料包括高溫鋼合金、航空用鋁和鈦奉瘤。例如勾拉，我們制造了大量飛機(jī)起落架∶茫” Young先生說(shuō)望艺。

幾年前參加在芝加哥舉行的機(jī)床刀具展時(shí)，Young先生參觀了WFL Millturn Technologies公司(林茨肌访，奧地利)及其多工藝機(jī)床生產(chǎn)線(xiàn)找默。WFL是研發(fā)結(jié)合機(jī)械加工與車(chē)削功能機(jī)床的首批公司之一，于1982年推出首臺(tái)多工 藝機(jī)床吼驶。那時(shí)公司的名稱(chēng)為Voest-Alpine惩激，這種機(jī)床被稱(chēng)為“Millturns”，這個(gè)品牌名目前仍被WFL繼續(xù)使用蟹演。

Young先生及其團(tuán)隊(duì)開(kāi)始研究一臺(tái)多工藝機(jī)床如何能處理一些長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)的加工件风钻，它們當(dāng)時(shí)是在幾臺(tái)不同的機(jī)床上經(jīng)過(guò)多次加工操作而生產(chǎn)的。

公司所加工的零件之一是按多年合同生產(chǎn)的直升飛機(jī)軸螺母酒请。該零件的生產(chǎn)成本在上漲缎选，而加工它的設(shè)備在老化。通過(guò)在一臺(tái)多工藝機(jī)床上經(jīng)過(guò)一次準(zhǔn)備工作就能完成該零件的加工陕牲，公司發(fā)現(xiàn)大大節(jié)省了成本否胜，并縮短了周轉(zhuǎn)時(shí)間。更重要的是芒极，Young先生意識(shí)到忽愧，通過(guò)采用這種技術(shù)和加工能力，他的公司會(huì)在其他國(guó)防相關(guān)的加工任務(wù)競(jìng)標(biāo)中具有更強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)力户挟。多工藝機(jī)械加工將是一個(gè)新方向脑苫，但是他能看到新方向如何為公司定位，以利于今后的發(fā)展中痴。

Ron(前)和Steve Young檢查機(jī)床下轉(zhuǎn)塔上的加工情況舱踊。
　　在雙面轉(zhuǎn)塔的每一面各有安裝12把刀具的刀站，可以繞任一根車(chē)削軸加工工件疮窟。

Young先生還考察了其他一些多工藝機(jī)床膳膝，但還是回到了他在展會(huì)上遇到的這家公司∷У叮“我們選擇WFL機(jī)床的原因包括：我們需要進(jìn)行重切削加工，我們喜歡 這臺(tái)機(jī)床的一些特性远剩，另外我們能從位于密歇根新貝的美國(guó)銷(xiāo)售部得到一些工藝上的支持扣溺。”Young先生指出所有這些因素同等重要，“我們不會(huì)只通過(guò)機(jī)床規(guī) 格進(jìn)行比較锥余「鼓桑”他說(shuō)。當(dāng)某些加工公司只根據(jù)一張表格來(lái)比較機(jī)床時(shí)驱犹，它們會(huì)落入這個(gè)陷阱里嘲恍。有時(shí)數(shù)字是會(huì)騙人的。

實(shí)際上雄驹，當(dāng)WFL公司的人員設(shè)計(jì)出在M40-G上生產(chǎn)軸螺母的一些加工細(xì)節(jié)時(shí)佃牛，可以在比從前少60%的時(shí)間內(nèi)完成零件的加工，沒(méi)有搬運(yùn)或排隊(duì)等候時(shí)間医舆。

但是俘侠，夾緊鉗是車(chē)間為實(shí)現(xiàn)加工自動(dòng)化而想出的一個(gè)方法，以便無(wú)人值守輪班也可繼續(xù)生產(chǎn)彪饺。實(shí)現(xiàn)該原理需要奧地利制造商方的工程師們與應(yīng)用專(zhuān)家們的合作以及他們的技術(shù)知識(shí)钦将。

可以理解，Young先生不愿透露關(guān)于該原理的詳細(xì)信息通冕。它驚人的絕妙之處在于不需要機(jī)械手或裝卸裝置阱纷。它僅僅利用作為標(biāo)準(zhǔn)功能部件內(nèi)置于機(jī)床中的刀庫(kù)和刀具更換裝置。無(wú)論是否在無(wú)人值守模式创炉，機(jī)床都能夠經(jīng)一次準(zhǔn)備工作完成軸螺母的加工辞唤，這是多工藝或“多任務(wù)”原理的主要優(yōu)點(diǎn)。

M40-G 是制造商產(chǎn)品系列中最小的機(jī)床之一烙巩，但是它是到目前為止Long Island車(chē)間中最大的機(jī)床瓶答。Alro的機(jī)床配置有兩根相反的軸，其尺寸和額定值相同距堂，一個(gè)車(chē)－鉆－銑單元(TBMU)山毛，其B軸旋轉(zhuǎn)可從事五軸加工，以 及一個(gè)圓盤(pán)型的低轉(zhuǎn)塔吹夏，在其相對(duì)的每側(cè)各有12個(gè)刀站泽兼。

軸螺母可在一根軸上接受面加工、銑和鉆弟孟，由TBMU來(lái)完成大部分工作贝咙。第二根軸 過(guò)來(lái)夾緊工件，然后工件與棒料分開(kāi)拂募，以便第二根軸能退回到轉(zhuǎn)塔可接近它的某個(gè)位置庭猩，完成零件的后端加工。機(jī)床還完成了約90%的去毛刺操作陈症，這是運(yùn)用機(jī)床 對(duì)軸上零件分度的功能蔼水，在程序命令下使用改良的去角刀具來(lái)完成震糖。在傳統(tǒng)加工中，手工去毛刺顯著增加了成本趴腋。雖然有些時(shí)候去毛刺是工藝規(guī)劃部門(mén)事后產(chǎn)生的想法吊说，但是Alro Machine公司的計(jì)劃員認(rèn)為它是多工藝機(jī)床應(yīng)用中要考慮的基本任務(wù)之一。

做九臺(tái)機(jī)床的工作

減振筒跨新機(jī)床做兩個(gè)行程优炬。左邊是坯料鍛件颁井。中間的零件完成了一次行程并從鍍覆裝置退回。

右邊的零件徹底加工好準(zhǔn)備出貨蠢护。

上圖中有該機(jī)床的兩個(gè)加工件雅宾。一個(gè)是軍用直升飛機(jī)減振筒。該加工件頗為有趣刽巍，因?yàn)樗墙?jīng)過(guò)兩次一步準(zhǔn)備工作而完成陶焙，這并不矛盾，零件在一系列機(jī)械加工操作之間必須由外部承包商對(duì)其鍍鉻鹦堕。

該零件跨多工藝機(jī)床做兩次行程听量，一次在鍍鉻前，一次在鍍鉻后辆雇。在第一次準(zhǔn)備工作中榕暴，粗鍛件承受兩次車(chē)削操作，以及斜鉆孔的銑完冻、鉆飘具。零件從軸轉(zhuǎn)移到軸，以便加工零件的兩端鲁压。該步驟代表了從前由四項(xiàng)單獨(dú)的操作來(lái)完成的工作载易。

在第二次準(zhǔn)備工作中，零件被脹開(kāi)心軸(它們?nèi)〈藘筛?chē)削軸上的卡盤(pán)爪)夾緊佣棠。在第二輪中颈墅，鍍鉻之后，零件經(jīng)受三次CNC數(shù)控機(jī)加工操作雾袱，一次車(chē)削操作和一 次銑削操作恤筛，銑削原先在膝式銑床上完成。該步驟代表了五臺(tái)機(jī)床的工作芹橡《咎常總體而言，多工藝機(jī)床取代了九臺(tái)其他機(jī)床林说。它使用ATC(自動(dòng)刀具交換裝置)的40 個(gè)槽內(nèi)的刀具煎殷。加工時(shí)間從79分鐘縮短至30分鐘，但是隨著冷卻劑給料鉆頭取代整體鉆頭腿箩，期望加工時(shí)間進(jìn)一步減少豪直，因?yàn)檎w鉆頭必須匆匆地進(jìn)進(jìn)出出以清除切屑愕掏。

長(zhǎng)鏜桿

該機(jī)床的另一個(gè)加工件是起落架軸，目前仍處于研發(fā)階段顶伞，研究它在這種設(shè)備上的單步生產(chǎn)。該零件長(zhǎng)約50英寸剑梳，它表明了機(jī)床的尺寸對(duì)于車(chē)間多么重要唆貌。“這大概 是我們?cè)趥鹘y(tǒng)CNC數(shù)控機(jī)床上所能處理的最長(zhǎng)零件了窃德÷赖茫”Young先生說(shuō)。新機(jī)床能在加工中心之間容納長(zhǎng)達(dá)3000mm(18英寸)的工件忆颇≡∮“這使我們能夠競(jìng)標(biāo)起落架零件中更大的活塞和氣缸，否則我們不能處理這樣的零件卿截⌒⑺伲”他補(bǔ)充說(shuō)。此外拨蓖，Young先生相信橱殉，能夠在融銑、車(chē)和其他操作于一體的工藝中加工 這些零件的能力將使Alro Machine公司在競(jìng)標(biāo)中更富競(jìng)爭(zhēng)力照旺。

該軸的引人注意之處在于中心孔泰啼。此特征目前是在一臺(tái)臥式加工中心上經(jīng)粗鉆、粗鏜和精鏜酝浦。由于該機(jī)床上的自動(dòng)刀具更換裝置(ATC)不能操縱這么長(zhǎng)的刀具分衫，所以必須手動(dòng)更換它們。但是般此，在多工藝機(jī)床上就能夠自動(dòng)更換這種尺寸范圍的刀具蚪战。

兩個(gè)特殊的特點(diǎn)使其能夠操縱這些鏜桿——一個(gè)單獨(dú)的刀庫(kù)，它只容納這些刀具恤煞，以及一個(gè)定制的夾緊系統(tǒng)屎勘，它將這些刀具連接到TBMU上。刀庫(kù)位于左軸上方的隔間內(nèi)居扒。而在機(jī)床另一側(cè)的主刀庫(kù)能夠容納長(zhǎng)達(dá)500mm(約20英寸)的刀具概漱，第二個(gè)刀庫(kù)有三個(gè)刀站，用于容納長(zhǎng)達(dá)1000mm(約39英寸)的刀具喜喂。

制造商將定制的界面稱(chēng)為“棱柱形刀具系統(tǒng)”瓤摧，因?yàn)樗褂眯ㄐ螄Ш厦妗Ш系男ㄐ伪砻嫣峁┎捎瞄L(zhǎng)鏜桿加工時(shí)所需的額外剛度玉吁，以盡量減小振動(dòng)照弥。TBMU上楔形夾 緊裝置的蓋子在常規(guī)加工期間保護(hù)嚙合面腻异，但是在收回鏜桿前，TBMU必須將此蓋存放在刀庫(kù)的第四站壳晨。對(duì)于Alro的起落架軸铣修，機(jī)床長(zhǎng)的床體允許TBMU運(yùn) 動(dòng)到某個(gè)位置，以便足夠長(zhǎng)的鏜桿能在此處進(jìn)入零件并加工孔至完整深度意宝。

“能夠在ATC中使用長(zhǎng)鏜桿杭喊，這是我們考慮該技術(shù)的主要原因之一∩骷洌”Young先生說(shuō)烤恃。

機(jī)床的前方可靠近主刀庫(kù)，控制面板能定位在附近粗啼，
　　因此在替換或交換刀具時(shí)可以輸入刀具數(shù)據(jù)肴奠。

過(guò)去的想法，新想法蘸概，Young的想法

設(shè)法使公司轉(zhuǎn)向多工藝加工的主要負(fù)責(zé)人Steve Young表示：6個(gè)月之后乡优，面臨的挑戰(zhàn)之一打破了關(guān)于零件加工的傳統(tǒng)方法∏募茫“很難擺脫關(guān)于如何加工零件的原有想法曾探，”他說(shuō)，“你不得不清空你的大腦并且 要富有想像力征字《嫉”一旦產(chǎn)生了這種新想法，就變得比較容易使從前沒(méi)有加工過(guò)的零件加工成為可能匙姜。

老Young先生說(shuō)關(guān)于多工藝加工技術(shù)的思考必須是長(zhǎng)期的畅厢。從這個(gè)問(wèn)題開(kāi)始，“你希望(你的車(chē)間)在10年里變成什么樣氮昧？”他說(shuō)框杜，關(guān)于短期費(fèi)用節(jié)省的過(guò)多想法不能產(chǎn)生這樣的先見(jiàn)之明。

最后袖肥，Young先生提出他的長(zhǎng)遠(yuǎn)觀點(diǎn)也是關(guān)于將公司發(fā)展成為一家賺錢(qián)的企業(yè)咪辱。“即使我不在了椎组，Steve還將操持企業(yè)很久油狂，所以最好擁有這種使公司能夠在未來(lái)發(fā)展壯大的設(shè)備〈绨”

功率专筷，而非轉(zhuǎn)速

據(jù)WFL的美國(guó)銷(xiāo)售經(jīng)理 Ben Baggerly說(shuō)，制造商已經(jīng)選擇在TBMU上安裝齒輪傳動(dòng)而非直接傳動(dòng)裝置，機(jī)床的五軸銑刀頭槐骂∽拷海“這是一個(gè)刻意的設(shè)計(jì)決定，因?yàn)槲覀兿嘈殴β史厩⑴ぞ睾蛣偠扰c高轉(zhuǎn)速一樣重要鄙划。”

“在低轉(zhuǎn)速下傳送滿(mǎn)功率意味著更重地切削難以加工的材料掀舷，”他說(shuō)宏动。如果用戶(hù)希望更高的轉(zhuǎn)速，公司提供轉(zhuǎn)速高達(dá)12000rpm的可選主軸蒂鹏。

Baggerly先生解釋說(shuō)，相比直接傳動(dòng)設(shè)計(jì)而言胆褪，采用齒輪傳動(dòng)裝置允許心軸軸承更重艳禁，彼此更緊密，軸的預(yù)加載荷也更高狰绪。這些設(shè)計(jì)特點(diǎn)結(jié)合在一起提高了機(jī)床的剛度叮廉。

權(quán)衡代價(jià)是看表格上關(guān)于切削速度一欄的數(shù)字的降低。除非車(chē)間大多數(shù)時(shí)候是在鋁材上做輕切削棍鳖，否則高轉(zhuǎn)速rpm會(huì)是有限值炮叶。

“例如， Cutting Inconel一般要求表面速度在120～200sfpm范圍內(nèi)渡处，所以具有高速轉(zhuǎn)軸并無(wú)幫助镜悉。” Baggerly先生說(shuō)医瘫。

同樣地侣肄，車(chē)削速度通常是有限制大小的，因?yàn)樵诙喙に嚈C(jī)床上加工的很多工件并不對(duì)稱(chēng)醇份，卡盤(pán)夾持力是一個(gè)問(wèn)題稼锅。正是由于這個(gè)原因，只有WFL的較小機(jī)床在車(chē)削軸上提供可選的直接傳動(dòng)裝置僚纷。較大機(jī)床上的齒輪傳動(dòng)裝置確保達(dá)到適合于重切削的扭矩和剛度矩距。

五個(gè)特點(diǎn)

Steve Young已經(jīng)花了足夠多的時(shí)間從工藝工程師、程序員怖竭、操作員和故障檢修師的角度來(lái)研究新機(jī)床锥债，以確定它的幾項(xiàng)功能和人機(jī)工程學(xué)特點(diǎn)，它們已經(jīng)被證明在執(zhí)行多工藝加工中特別有用茁螺。它們包括：

1. 一塊可沿機(jī)床整個(gè)前面滑動(dòng)的操作員面板砰声，它能定位在最便于設(shè)置的任何位置。
　　2. 從機(jī)床前方接近刀庫(kù)众附，這允許在機(jī)床做周期工作時(shí)交換刀具沉南。
　　3. ATC中獨(dú)立的刀具盤(pán)分度甘直，這使得操作員無(wú)需轉(zhuǎn)到機(jī)床背面或者停止機(jī)床的周期性工作就可以清除懸掛在刀體上的纖維狀切屑。
　　4. 一個(gè)刀具存在傳感器劣晾，它檢測(cè)斷裂的或尺寸過(guò)小的刀具呐蹂，確保在打算執(zhí)行開(kāi)孔操作時(shí)不漏掉或遺留要鉆削的孔。
　　5. 一個(gè)零件探針莫诺，它定位工件并更新刀具路徑伐种，以補(bǔ)償與機(jī)床中軸的任何不同軸現(xiàn)象。