更短的交貨時(shí)間、更小的批量以及越來(lái)越復(fù)雜的零部件加工要求，這些不斷發(fā)展的生產(chǎn)上的趨勢(shì)同樣影響著加工中心和銑床的進(jìn)一步發(fā)展。生產(chǎn)中的高度靈活性和較高的生產(chǎn)效率是加工中心和銑床必須滿足的要求。快速刀具更換和高效自動(dòng)化系統(tǒng)，對(duì)進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率也做出了貢獻(xiàn)。
    實(shí)際上，由于許多機(jī)床都采用了模塊化結(jié)構(gòu)，因此用戶可以按照自己的要求量身定制所需的機(jī)床設(shè)備。例如，MAG Hueller Hille公司為其新型立式加工中心開發(fā)的NBV 400模塊組合，可滿足許多機(jī)器變量的要求。該產(chǎn)品共有6種配置，可采用3~5種坐標(biāo)對(duì)工件進(jìn)行銑削加工和車削加工。此模塊組合還包括電機(jī)主軸，其旋轉(zhuǎn)速度為10000、12000、18000、24000和42000r/min，在100%負(fù)荷周期下，轉(zhuǎn)矩范圍為9.6~87 Nm。該公司開發(fā)部主任Joachim Krischke強(qiáng)調(diào)：“配備寬轉(zhuǎn)矩范圍的工作主軸是以最佳方式適應(yīng)加工任務(wù)為先決條件的。機(jī)床可裝備能存放100把40 HSK、63HSK或30 HSK刀具的刀庫(kù)。如果覺得這樣的刀具存儲(chǔ)容量不夠，也可以訂購(gòu)存儲(chǔ)能力更大的刀庫(kù)。

配備旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的加工中心可同時(shí)完成工件5個(gè)面的加工

    因?yàn)橛萌齻�(gè)線性坐標(biāo)運(yùn)載刀具，所以，機(jī)器動(dòng)態(tài)性能與工件重量無(wú)關(guān)。Krischke解釋說：“結(jié)果運(yùn)動(dòng)速度可達(dá)到60 m/min，加速度可達(dá)6 m/s2，確保了切削加工的經(jīng)濟(jì)性。” 另外，加工中心還可配備一體化的CAM（圖1）。其使用的CNC程序，可在虛擬機(jī)器上進(jìn)行在線驗(yàn)證。Krischke說：“試驗(yàn)表明，這種模擬仿真可以節(jié)約大量時(shí)間和能源。”

圖1 NBV 400立式加工中心可配備一體化CAM，其為新工件編制的CNC程序可在虛擬機(jī)器上進(jìn)行驗(yàn)證

    Mori Seiki公司的新一代Mapps IV控制器可根據(jù)設(shè)備的不同型號(hào)配備Esprit公司的一體化CAM模塊。這種控制器也可安裝到新型NT1000銑削中心和車削中心上（圖2），完整加工52mm的復(fù)雜棒料工件，加工直徑為370mm，長(zhǎng)度為400mm。B坐標(biāo)采用零間隙直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)，ORC（八角形滑枕）可在Y坐標(biāo)上提供極強(qiáng)的剛性。這種結(jié)構(gòu)將熱穩(wěn)定主軸保持在中心。車削主軸和銑削主軸采用高精度且反應(yīng)靈敏的油冷卻系統(tǒng)，可最大限度地減少熱位移。由于具備這些特點(diǎn)，NT1000非常適于高精度加工小型復(fù)雜工件。

圖2 NT1000新型銑削中心的B坐標(biāo)配備有零間隙直線電機(jī)并采用ORC（八角形滑枕），
可沿Y坐標(biāo)提供良好的剛性

    為了應(yīng)對(duì)零部件越來(lái)越大的市場(chǎng)趨勢(shì)，開姆尼茨的Union Werkzeugmaschinen公司正在開發(fā)第一臺(tái)PR 200/250系列的動(dòng)柱式加工中心，其具有130kW的傳動(dòng)功率和高達(dá)17000Nm的轉(zhuǎn)矩，可加工高8000mm重250 t的工件。據(jù)市場(chǎng)營(yíng)銷總監(jiān)Thomas Ulrich稱，“在該加工中心上，可方便地同時(shí)完成粗加工切削和超高精度的精加工切削任務(wù)。”其還解釋說：“該設(shè)備之所以能具備如此優(yōu)異的特性，是因?yàn)樵赬、Y和Z坐標(biāo)上配備了靜壓導(dǎo)軌。此解決方案的特別之處在于靜壓調(diào)節(jié)取決于負(fù)荷的大小，可幫助用戶獲得非常高的加工精度。”
動(dòng)柱式加工中心備受關(guān)注
    同樣，由機(jī)床生產(chǎn)廠家Gildemeister生產(chǎn)的DMF 260-11動(dòng)柱式加工中心配備的一體化NC旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)，也能提供更多加工大型工件的空間（圖3）。與其先前型號(hào)的加工中心相比，X坐標(biāo)延長(zhǎng)了180mm，達(dá)到了1100mm，Z坐標(biāo)延長(zhǎng)了80mm，達(dá)到900mm。新設(shè)備的運(yùn)行速度更高，達(dá)80m/min，而不是40m/min。B坐標(biāo)和C坐標(biāo)任選方案使得加工中心適用于5聯(lián)動(dòng)加工。主軸可有多種不同變化，適應(yīng)工件能力范圍在SK40和HSK A60（旋轉(zhuǎn)速度可高達(dá)8000r/min，轉(zhuǎn)矩可到150Nm）到SK 50和HSKA100（旋轉(zhuǎn)速度達(dá)10000r/min，轉(zhuǎn)矩達(dá)288Nm）之間。

圖3 與其先前型號(hào)相比，配備一體化NC旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的動(dòng)柱式加工中心DMF 260-11的X坐標(biāo)延長(zhǎng)了180mm，達(dá)到1100mm，Z坐標(biāo)方向延長(zhǎng)了80mm，達(dá)到900mm

    在用于柔性加工大型零部件方面，SSB-Machinenbau公司生產(chǎn)的VPZ系列立式龍門加工中心（圖4）配有雙主軸、用于進(jìn)行臥式加工的斜置分度頭和用于進(jìn)行車削-銑削加工的NC旋轉(zhuǎn)工位。該加工中心主要用于車削-銑削加工不同半徑的圓形工件，同時(shí)，還有任選主軸頭，進(jìn)行大型鑄件加工時(shí)，不僅可完成成形銑削加工，還可完成5面體加工。在談到有關(guān)這種龍門式結(jié)構(gòu)原理的優(yōu)勢(shì)時(shí)，該公司的首席執(zhí)行官Thomas Beyer強(qiáng)調(diào)指出：“在進(jìn)行表面銑削加工時(shí)，龍門式結(jié)構(gòu)具有最高的剛性和精度。”

圖4 VPZ 04立式龍門加工中心上的兩個(gè)機(jī)加工工作臺(tái)，不僅可以合理地進(jìn)行雙工作臺(tái)運(yùn)行，
而且通過兩個(gè)工作臺(tái)同步，甚至可加工長(zhǎng)型工件

    兩個(gè)機(jī)加工工作臺(tái)不僅可以合理地使用雙工作臺(tái)完成加工任務(wù)，而且利用工作臺(tái)坐標(biāo)的同步，甚至可以高精度加工長(zhǎng)工件；盡管橫動(dòng)行程較長(zhǎng)，雙工作臺(tái)的精確幾何形狀定位也絲毫不會(huì)受到影響。Beyer保證說：“雖然進(jìn)行加工的大型零部件長(zhǎng)度達(dá)到了6000 mm，最終要求精確到微米范圍的高精度。我們的龍門式機(jī)加工設(shè)備正是為了實(shí)現(xiàn)這些嚴(yán)格的公差而設(shè)計(jì)的。”這種加工中心的切削性能也毫不遜色。采用ST 60硬質(zhì)合金刀具進(jìn)行鉆削的直徑可達(dá)65 mm，銑削性能為1000 m3/min。
    位于Meppen的Hedelius Maschinenfabrik公司開發(fā)的RS 505 緊湊型加工中心可用于加工長(zhǎng)而復(fù)雜的立方體工件，且精度和效率都非常高，其包絡(luò)線圓可達(dá)420 mm。此新設(shè)備的特點(diǎn)是能夠巧妙地進(jìn)行工作區(qū)域布局。該公司市場(chǎng)營(yíng)銷經(jīng)理Dennis Hempelmann解釋說：“這臺(tái)加工中心配備有直徑為420 mm的旋轉(zhuǎn)和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)以及一個(gè)固定工作臺(tái)。兩個(gè)工作臺(tái)具有同樣的高度，所以，總長(zhǎng)度達(dá)1000 mm的工件可用長(zhǎng)床身規(guī)程進(jìn)行加工。”
五坐標(biāo)和三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)加工
    關(guān)于新設(shè)備工作模式的優(yōu)點(diǎn)，Hedelius Maschinenfabrik公司的市場(chǎng)營(yíng)銷經(jīng)理Hempelmann先生說，將五坐標(biāo)和三坐標(biāo)工作區(qū)域結(jié)合起來(lái)，工件的6個(gè)面就都能采用非常經(jīng)濟(jì)的工藝方法進(jìn)行加工。“在左側(cè)基本工作區(qū)域使用三個(gè)NC坐標(biāo)，夾緊或基準(zhǔn)面加工在第一次裝卡時(shí)完成；在右側(cè)工作區(qū)域，使用五坐標(biāo)運(yùn)行，這樣就可完成整個(gè)工件的加工。與Formingstar的3D進(jìn)給技術(shù)配套，這臺(tái)設(shè)備還特別適合用于5坐標(biāo)HSC聯(lián)動(dòng)加工。”
    Hempelmann先生解釋說�；剞D(zhuǎn)工作臺(tái)單元上的線性坐標(biāo)數(shù)字傳動(dòng)裝置和水冷轉(zhuǎn)矩電機(jī)配備的直接傳動(dòng)裝置與Heidenhain公司生產(chǎn)的CNC iTNC530配套，可為加工中心提供非常高的動(dòng)態(tài)性能和精度。

 
圖5 微型Makino機(jī)加工復(fù)合機(jī)床生產(chǎn)系統(tǒng)的自動(dòng)化系統(tǒng)包括一臺(tái)機(jī)器人、
一個(gè)特殊夾持器、一個(gè)夾緊工位和輔助托盤系統(tǒng)。
    刀具更換時(shí)間也會(huì)對(duì)生產(chǎn)率造成影響。格平跟市的Miksch公司首席執(zhí)行官Heriebert Miksch強(qiáng)調(diào)指出：“這不是能否快速更換刀具的問題，而是要盡快提供相關(guān)刀具的問題。另一個(gè)要點(diǎn)是刀具更換系統(tǒng)不應(yīng)該是一種特殊解決方案。”相反，用戶所需要的應(yīng)該是系列化的生產(chǎn)，可在模塊基礎(chǔ)上適應(yīng)特殊任務(wù)的需要。Miksch聲稱：“我們的MCS040鏈?zhǔn)降稁?kù)滿足了所有這些需求，這種刀庫(kù)幾乎是獨(dú)一無(wú)二的，換刀時(shí)間不到0.5s，鏈條速度高達(dá)100m/min。”其獨(dú)特之處還在于系統(tǒng)靈活性，即使使用像SK 40這樣的刀柄和與其類似的銳錐度都沒有問題，唯一必須更換的只是手把和頰板。

圖6 緊湊型生態(tài)自動(dòng)化系統(tǒng)托盤庫(kù)可容納10個(gè)工件托盤，適于單件小批量生產(chǎn)

    當(dāng)用戶急需提高生產(chǎn)效率時(shí)，就要借助自動(dòng)化系統(tǒng)。例如，工件夾持托盤系統(tǒng)(WHP系統(tǒng))通過合并夾緊和托盤功能，可提高小批量工藝的生產(chǎn)效率。如Makino解釋的那樣，這種生產(chǎn)系統(tǒng)稱之為微型Makino機(jī)加工復(fù)合機(jī)床（μMMC），由生產(chǎn)單元和數(shù)目眾多的托盤組成，在進(jìn)行小批量生產(chǎn)時(shí)，可大幅度提高效率，降低生產(chǎn)成本。此自動(dòng)化系統(tǒng)包括一臺(tái)機(jī)器人、一個(gè)特殊夾持器、一個(gè)夾緊工位和輔助托盤系統(tǒng)（圖5）。一臺(tái)六坐標(biāo)機(jī)器人是標(biāo)準(zhǔn)配置，可將WHP定位于任何需要的角度：水平、對(duì)角線或垂直。只需要一個(gè)機(jī)器人手臂，因?yàn)榧词构ぜ�有多種形態(tài)，也只需搬運(yùn)到外部輔助托盤。為加工中心搬運(yùn)單件小批量零部件較為簡(jiǎn)單的解決方案是Lang 技術(shù)公司提供的。緊湊型生態(tài)自動(dòng)化系統(tǒng)托盤庫(kù)可容納10個(gè)工件托盤（圖6）。Lang技術(shù)公司的首席執(zhí)行官Guenter深信：“新系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)機(jī)床自動(dòng)化最為簡(jiǎn)單的方法。”另外，其裝卡非常迅速，安裝和調(diào)試可在一天之內(nèi)完成。