↑該雙主軸機床采用耳軸讓主軸在一次裝夾中觸及更多特征。該耳軸通常得到雙回轉(zhuǎn)工作臺的補充帅维，以便對兩個工件進行五面加工。(照片由Liberty Precision Industries公司提供)
| ↓在一臺各個主軸可以獨立運動的雙主軸機床上溢傅，有時候比較有效的使用方式是讓一個主軸切削绳匀，而另一個主軸刀具換刀。(照片由Lamb Technicon提供)
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在過去多年的時間中炸客，加工中心發(fā)展得更快疾棵、更精確，同時價格更低痹仙。這種發(fā)展已經(jīng)引發(fā)了大批量加工中以下這種常見現(xiàn)象 ：即許多工廠采用一系列加工中心來加工可能用“硬刀具配置”的組合機床生產(chǎn)線系統(tǒng)加工的零件是尔。
這方面的優(yōu)點是柔性更高殉了。加工中心可以很方便地從加工一個零件轉(zhuǎn)換到加工相同系列的相關零件。加工中心還可以方便地進行重組拟枚，用于加工完全不同的工件薪铜。但是，所有這些柔性都會引發(fā)各種成本恩溅，不僅僅是每臺機床占用的空間數(shù)量所反映的各項開支隔箍。
事實上，在涉及許多大批量工件的場合脚乡，普通加工中心的結(jié)構(gòu)實在是柔性太高蜒滩。這是適合處理機加工車間每日變換的典型零件組合的機床。需要比機加工車間更高生產(chǎn)率和更少轉(zhuǎn)換的工廠或許可以很好地利用設計得比這種加工中心稍微要專用一些的加工中心每窖。
我們來看看雙主軸加工中心的情況吧溶隅。最近迹遏，大量機床公司為了滿足大批量應用的需要菊蹬， 已經(jīng)擴充了自己的產(chǎn)品線，包括配備可以同時加工兩個相同工件的雙并行主軸加工中心懒俊。
這種結(jié)構(gòu)特別適合汽車工業(yè)的供應商掏谎。在加工作業(yè)越來越多地尋求外協(xié)操作的情況下，某些這樣的公司如今正遇到超出他們所習慣運作的批量范圍的大批量加工钮瘪。但同時锄菊，這些公司還保持承包身份-意味著他們必須同時服務于多個客戶，必須準備在沒有事先警告的情況下贏得新業(yè)務湿铃，丟失現(xiàn)有業(yè)務占犹。他們的機床選擇必須將柔性、生產(chǎn)率及經(jīng)濟性集于一身碉办。對于許多這樣的應用理币，雙主軸加工中心可以最接近地在“幾難”之間取得平衡。
在與雙主軸機床供應商進行的關于客戶為什么購買這類機床的對話中虐干，有一個詞經(jīng)常出現(xiàn)：即占地面積聋亡。雙主軸機床幾乎可以提供單主軸機床雙倍的生產(chǎn)率，而占地面積卻僅僅稍微比后者多一點际乘。至少有一個現(xiàn)在青睞雙主軸機床的大型加工承包商坡倔，就在公司的工廠之一遇到這個問題-即無法容納另一臺單主軸機床時立即轉(zhuǎn)向采用這種結(jié)構(gòu)。
均分負擔
Liberty Precision Industries(位于美國紐約州羅杰斯特市)是一家雙主軸機床供應商脖含，可以提供同軸的和回轉(zhuǎn)組合機床系統(tǒng)罪塔，以及單元配置中獨立的CNC機床。該公司在2年多前养葵，在自己的產(chǎn)品線中添加了“雙主軸”加工中心征堪。事實上墓拜，該公司還提供一排有四個主軸的“四主軸”加工中心。盡管雙主軸機床已經(jīng)在加工轉(zhuǎn)向節(jié)和懸架零件方面找到了用武之地请契，但是咳榜，四主軸機床卻可能比較適合加工小而輕的零件，諸如閥體和發(fā)電機外罩等爽锥。
Liberty公司的業(yè)務開發(fā)主任John Engels對多主軸機床的經(jīng)濟性優(yōu)點進行了詳細說明涌韩。這些機床不僅占用地面空間較少，同時對于滿足給定的生產(chǎn)速度要求匙杏，所需要的操作員數(shù)量也較少模朋。它們還降低了車間的維護需要，因為加工兩個工件的雙主軸(或加工四個工件的四主軸)共用冷卻液系統(tǒng)及其它機床資源充陷，否則這些資源需要在各自獨立的機床上分別維護谆府。
所有這些節(jié)省加在一起將使每件工件的成本比普通機床的更低。
精度問題
有一家公司曾經(jīng)試圖將同時使用雙主軸的經(jīng)濟性優(yōu)點進行量化徊儿，它就是Stama公司灯趁。
一家巨浪麾下名為Stama的機床制造商，用“美國巨浪”的名字出現(xiàn)(位于北卡羅萊那州Charlotte市)泼剩。該公司所銷售的機床中稼炉，60%為雙主軸加工中心，同時該公司在這種結(jié)構(gòu)方面所擁有的經(jīng)驗還改善了巨浪雙主軸機床的結(jié)構(gòu)瓜释。其中巨浪主要提供用于加工壓鑄鋁件的小型快速機床草嫉，而Stama則提供用于加工鐵和鋼材質(zhì)零件的大型機床。
Stama公司提供了本頁的圖表-基于德國亞琛大學所進行的研究-它比較了用于代表大批量零件的單主軸和雙主軸加工中心的情形险锻。圖表說明雙主軸機床同時切削兩個工件時症慰，每個工件所代表的加工時間并不正好是單主軸機床加工每件工件加工時間的一半，但卻確實大大降低了加工時間(該比較表明降低了42%)现喳。
對于每件工件的成本凯傲，最佳的情況發(fā)生在一次裝夾四件工件時，也就是每個主軸在循環(huán)中加工兩個工件拿穴。這里泣洞，每個單元的成本降低到單主軸機床上加工同樣四件工件的70%以下。
巨浪美國公司高級副總裁Hans Strey說默色，盡管雙主軸機床具有成本方面的優(yōu)點球凰，但有各種各樣的問題阻礙了各個公司選擇雙主軸機床。作為一種保險措施腿宰，許多公司寧愿兩個主軸保持在兩臺不同機床上分開的狀態(tài)呕诉，因此如果一個主軸出故障，仍然還有50%的生產(chǎn)力保持生效。他說甩挫，其它的公司擔心贴硫，可能因為熱效應，一個主軸的位置會相對另一個主軸發(fā)生漂移從而發(fā)生故障伊者。但是英遭，Strey先生說，這種擔心對現(xiàn)代機床卻并不存在托津。在Stama蔑氛，公司采用有限元分析法圍繞熱源設計，從而主軸位置相對保持恒定嚎姨。
↑從比較中可以看出汇割，雙主軸加工中心將每件成本降低至少25%。該比較還表明勘职，每循環(huán)加工4個零件時雙主軸成本效益比最好恋得。(圖由美國巨浪公司提供)
| ↓該四主軸加工中心適合大批量加工相對較小的工件，諸如閥體和發(fā)電機外殼等略菜。(照片由Liberty Precision Industries公司提供)
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Mike Wanthal是巨浪的工程經(jīng)理此妙。他說：“根據(jù)經(jīng)驗，我們告訴客戶药呜，對于精度為75微米以下殃通，工序能力系數(shù)1.67 Cpk的情況下攘默，可以放心地使用雙主軸機床访僚。”
對于精度更高的場合玲销，他認為依然可以采用雙主軸-讓一個主軸換刀的同時输拇，另一個主軸獨自切削。例如贤斜，對于帶有一個非常精確的孔的零件策吠，可以在雙主軸模式下加工出每個特征，但這個孔除外瘩绒。這個孔可以先用刀具在左主軸中鏜削猴抹，然后用右主軸中的刀具加工。
Wanthal先生說锁荔，刀具是兩個主軸之間最可能產(chǎn)生故障的原因蟀给。雙主軸用戶需要精確的刀具設置，他們還需要高檔刀具來保證刀具與刀具之間的尺寸一致性阳堕。但是跋理，習慣以大批量加工精密零件的工廠很可能已經(jīng)將這種措施應用在其單主軸機床上。
雙主軸，單工件
對于在一臺加工中心上使用兩個并行主軸前普，還有一種完全不同的選擇-即進行交替切削而不是同時切削肚邢。
雙主軸機床除了同時加工兩個完全一樣的工件外，還可以用兩個主軸在相同循環(huán)中加工單件工件麦荸。采用這種策略的機床仍然可以認為是雙主軸機床苛每，但是由于主軸干的是不同的工作，雙主軸像不是完全一樣的兩個兄弟喷融，當一個主軸在切削時蒋巡，另一個主軸換刀并準備下一道切削。這樣雙主軸單工件策略就降低了換刀時間對生產(chǎn)率的影響可剪。
↑該雙主軸機床的主軸在Y和Z軸中獨立運動肚苇，由一個共享的X軸在兩個主軸之間移動工件。(圖由Alfing股份有限公司提供)
| ↓該雙主軸機床用鉆套對曲軸中的油道進行槍鉆加工登翩。(照片由Lamb公司提供)
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一家可以討論這方面的相對優(yōu)點的公司是Alfing股份有限公司(位于美國密執(zhí)安州普利矛斯市)蚣锌。該公司提供上述兩種類型的雙主軸機床。其“同步”型可以同時加工兩個工件沈路，而其“2主軸”型則每次用一個主軸進行切削计浮。前一種機床具有三個共享軸，而后一種機床沿其獨立的Y和Z軸移動每個主軸加六，只有X軸共享辫继。由該軸在兩個主軸之間前后移動工件。
在“同步”機床(用于同時切削兩個工件)上俗慈，Alfing公司對兩個裝夾位置提供獨立的調(diào)節(jié)姑宽。這種特征可以用于對兩把刀具的設置測量值之間的差異進行補償。它還可以用來在發(fā)生重大碰撞后進行補償闺阱，如果這種碰撞導致主軸位置發(fā)生變化的話炮车。
Alfing公司銷售經(jīng)理Al Hutko說，根據(jù)換刀的次數(shù)可以確定采用哪種類型的雙主軸機床更適合酣溃。換刀不頻繁瘦穆、兩次換刀之間具有較長切削時間的零件最好采用同時加工兩個工件的方式。但是具有大量換刀同時相對加工時間而言換刀時間比較長的工件赊豌，如果采用每個循環(huán)加工一個工件的方式可能生產(chǎn)率會更高-條件是用于換刀的非切削時間可以縮短扛或。采用交替主軸進行切削的雙主軸機床非常適合這種需要。
向零換刀進軍
“Mach 1”是一臺由Lamb Technicon(位于美國密執(zhí)安州Chesterfield市)生產(chǎn)的雙主軸加工中心碘饼，可以用上述兩種方式使用-即可以一次同時加工兩個工件熙兔，也可以交替使用來降低換刀時間。
有時候派昧，在一臺機床上可以同時使用上述兩種策略惯慎，以便將不同的策略應用在不同零件上颤皆。而有時候，兩種策略在同一個循環(huán)中使用灯忙，以便不同方法可以用在零件的不同特征上给番。這種機床已經(jīng)上市大約5年時間，如今已經(jīng)安裝了300多臺欢兑。
“Mach 1”也具有兩個Y軸狞绰，兩個Z軸及一個共享的X軸。當兩個主軸同步加工兩個相同的工件時(Lamb稱此為“立體加工”)置凤，兩個主軸可以采用單獨的刀具補償數(shù)值峦夺。使機床可以在主軸同步和交替使用之間方便地切換的特征是共享刀庫。所有裝在該刀庫中的刀具都可以在整個循環(huán)過程中由任意一個主軸訪問辐杜。
Bryan Graham是Lamb的客戶部副總裁拄屈。他說，從采用其它大批量解決方案轉(zhuǎn)移到采用該機床的最大的用戶份額來自單主軸加工中心拿杉。該公司一般提供過程工程支持來幫助完成這種過渡斋值。他說:“如果你僅僅試圖將以前加工中心的夾具和刀具移到這種機床，那么你就不會最佳地利用該機床展辞“掠剩”
例如，當雙主軸以交替模式使用以減少換刀對生產(chǎn)率的影響時罗珍，在給定刀具的使用時間足夠長洽腺，它完全可以掩蓋同步加工中換刀所需要的時間時，可以獲得最高生產(chǎn)率覆旱。目標是接近“零換刀時間”狀態(tài)蘸朋，其中不存在任何沒有被(與換刀同時發(fā)生的)加工操作覆蓋的、與換刀有關的動作通殃。為了實現(xiàn)這一點-假定零件可能包含各種加工時間非常短的孔-可能需要采用某些高密度工夾結(jié)構(gòu)來用一把孔加工刀具加工許多工件度液，從而保持同一把刀具較長的使用時間。
自從這臺機床推出以來画舌，該公司已經(jīng)發(fā)現(xiàn)它進入了未曾預料到的一些應用場合。Graham先生說已慢，可能這些應用中最重要的是曲聂，對曲軸中的油道進行槍鉆加工。該工件傳統(tǒng)上是在組合機床生產(chǎn)線上加工的∮踊荩現(xiàn)在侠呛，可以在該公司改良的雙主軸機床上完成，該機床將主軸以垂直線布置而不是并排布置凯践。由于這種解決方案可以編程設定披锨，因此可以重組，它使獨立的供應商們能夠更容易承擔曲軸加工任務。
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