可变式机床

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机床采用模块化结构具有很多优越性。一方面，机床可按加工工件复杂的程度进行设计；另一方面，根据这种思路，当变换模块时，机床就可按新的加工任务进行重新配置。在EMO Hannover 2005博览会的技术研讨会上，“模块化”专题组将就“未来的金属切削加工机床”课题进行探讨，并从三个切合实际的研究项目，列举出几个有关可变式机床的实例。

    在宣布将“金属加工机床”作为“未来生产研究”的一个部分之后，联邦教育研究部(BMBF)和德国机床制造商协会(VDW)决定9月15日和9月16日举办有关“未来的金属切削加工机床”课题的研讨会，并将推出几个研究项目。其中，以“模块化”作为主题发表演说。三个研究项目的课题分别为： LoeWE、 METERO和KombiMasch,。由Karlsruhe研究中心PTKA的生产和制造技术部（PFT）负责监督。在过去的12个月至18个月的时间中，这些研究项目已对模块式机床及标准化接口进行了调研。凡是参加这些研究项目的公司，希望通过他们辛勤的耕耘，将他们的专有技术融合到这些项目之中，并将研究成果直接应用到他们的产品之中，因此其最大的可行性是可以得到保证的。

    这三个研究项目从三个不同的方向来接近机床的灵活配置能力。通过这种方式，使各种加工技术、质量保证和文本内容融合到所要求的机床之中，最终通过其灵活性来降低寿命周期费用。

    在同一台机床上完成车削、铣削和激光加工等任务

    结合各学科的Kombimasch项目，其开发目标是生产一种可采用多种加工方法的组合式机床。这种机床既可进行柔性车削和铣削加工，又可进行激光淬火、激光喷涂和硬车削。M?NCHENGLADBACH的A.Monforts公司设计负责人Dominic Deutges博士负责这一项目的协调。他将这类机床的优越性归纳如下：“我们希望使轴对称零件的全部加工成为可能。这样就可以缩短工艺流程，节约工装调试时间，提高所生产零件的精度”。

    目前市场上提供的机床大部分属于专用机床，只适于一种加工方法。然而，用户需要加工的零件越来越复杂，因此大部分生产企业没有其他任何可选择的余地，只能提供一种变量因素，很多机床的相关投资和维修费用很高。零件从一个加工工位传送到下一个加工工位，甚至可能还要传送到外面的加工厂，进行如淬火一类的特殊加工处理。由于工作量不大，这就意味着这类昂贵的机床不可能进行满负荷的工作。简而言之，各种机床的投资、繁杂的后勤工作、多种工装的调试工艺都不利于提高经济效益。

    与用户要求相结合的加工方法

    Kombimasch已将其目标确定在开发一种以标准化模块作为套餐件的机床，以满足个别需要。这就需要从机床制造、激光束技术、传感器技术、CAD/CAM开发以及应用技术和工艺技术领域中，寻找能胜任这一项目的合作伙伴。他们还要通盘考虑，如何将能够完成特殊产品整个加工工艺的各加工单元组合在一起。

    Deutges博士对其实际上是否能实现的可能性评价说：“根据我们对Kombimasch研究项目得出的结论，人们将能看到一种以车床为基础的加工中心，通过这样的机床就可完成对大型零件的钻、铣、激光淬火和激光喷涂等加工工艺。在EMO Hannover 2005博览会的技术研讨会之前，我们将对这个项目的细节进行详细的解释。但我们还不可能希望通过研讨会能在年底前见到第一台样机。

    METERO项目将万能机床和普通系列机床的优点结合在一起

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    研究机构和企业合作，一起参加METERO项目的攻关，研制一种“以多技术为目标而可重新组合的机床”，这就是说将现有万能机床的优点与普通系列机床的功能结合在一起，使其在整个服务寿命周期内达到更加经济的运行目标。尽管万能机床可以使用于不同的应用目的，但是它们还是属于比较昂贵的产品，因为它们不管是否实际需要，毕竟包含了许多毫无关系的技术特点和加工选项。相反，普通系列机床往往价格低廉，而又是根据特殊的应用目的设计的。随着产品的生命周期越来越短，因此用户常常愿意选用这类机床来进行加工生产，以便于随时淘汰：因为很少能值得化时间和金钱去改造它们，以便能适应生产新的工件。

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    当然，对机床的灵活配置已经有了切实可行的解决方案，Eislingen的Ex-Cell-O公司专用机床设计部主任兼METERO项目协调负责人Markus Stanik博士解释说：“尽管这些方案在较早的时候，还受到某些方面的限制，例如灵活的卡盘和工装夹具，迅速的工具再配置能力，或迅速地与NC数控程序匹配。关于METERO项目，我们选择了多学科结合的方法，将各种可再配置的能力进行全盘考虑，从而使整体方案达到最佳水平。更重要的是还要考虑到工艺和技术的灵活性问题，而不光是机床本身的灵活性问题。这就意味着技术改造也是可能的，例如以一种加工方法代替另一种加工方法”。

    可快速、低费用重新配置工具的“插入式生产”方式

    可重新配置的机床按照下列思路满足所提出的要求：正如普通系列机床那样，用户仅根据他们目前生产的需要，购置机床所必要的配置。因此，这种可重新配置的机床保留了它固有的灵活性：其主机的设计特点是主机上装有多种接口，可允许在任何时候，根据其他生产的运行情况，进行重新调配。这一工作可在最短的时间内直接在现场完成，也许在改装后不太长的时间内，还要求将该机床归还给制造厂，这样，用户在购买主机时，不需要花钱为明天所需的灵活性进行投资。不管他们以后完成各项任务需要什么样的灵活性，保证随时有大量可重新配置的模块供他们使用。

    可重新配置的机床，其基本概念应该是配备所有重要的工艺技术模块。这些模块的功能包括柔性和刚性车削、磨削、激光淬火、焊接、珩磨、打毛刺、清洗、干燥和质量保证等。Stanik博士针对这一研究项目的进展情况评论说：“可惜，我们还不能在EMO Hannover 2005博览会上展示这种样机，但是，一些项目的合作伙伴将会在他们的展台上，展示一些为METERO项目开发的周边设备”。

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    LoeWe研究项目—具有更高透明度的相关生命周期费用

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    与目前机床相关的一个弱点是反映在它们整个服务寿命期的成本和经济效益计算方面。在大部分情况下，人们只考虑机床的购置费用：对机床的技术特性没有进行详细估算，在经济效益核算过程中，也没有包括机床的零配件状况、保养及维修。只有在机床的早期采购阶段，这样的计算才能为用户提供具有实际透明度的操作费用。Bielefeld的Gildemeister Drehmaschinen公司开发部主任Michael Kirchhoff先生负责协调LoeWe研究项目。他解释说：“我们的客户以及我们都越来越明确地认识到，必须对机床整个生命周期内的费用进行估算。机床的零件不可能无限期的使用，而且还要采取维护、保养等措施，这一切就向我们提出了一个问题：在5年或10年的使用期限内，一台机床实际上究竟需要花费多少资金？”

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    确切地说，这就是LoeWe研究项目的起始点。一般来说，虽然通过采用模块配置可适应满足各种生产任务，但其最高目标还是为了降低机床整个生命周期内的费用，但从细节考量，模块式适应性LoeWe机床也应该为生命周期的监控系统提供机床和零件工作状态的相关信息。

    为维修保养提供最佳预测的传感器和执行机构

    参与这一项目的企业和研究机构正在努力从事一种生命周期监控器的研究工作，并通过连接传感器和智能元件来实现监控目的。使用这一监控器的目的是为了最大程度地发挥机床的操作特性、确保机床的实用性，记录机床每一时间内的工作费用。这就需要采用策略以及硬件和软件系统，然后通过这些装置来测试、处理和储存与生命周期相关的成本---效益特性。此外，在机床的开发、现实操作、使用、维修保养和加工处理过程中，该研究项目是为了进一步开发一种能够计算和推测与生命周期相关费用的软件系统。

    然后这一系统就可用于估算和预测一台适应性机床整个生命周期内所创造的经济效益，譬如在购置机床时，为机床用户提供一个带有一定透明度的实际操作费用。Michael Kirchhoff先生指出，LoeWe项目将在试制这一适应性机床的样机时达到顶峰。但他仍然警告说：“我们仍然处于相对较早期的研制阶段，因此在EMO Hannover 2005博览会上，只能展示一种模拟装置，不可能展出由钢铁制造的实物”。他确信这一领域的成果会进一步成为现实：“前途十分光明，我相信在适中的时期内，换句话说，在今后的5年内，在机床制造领域一定会实现这一目标”。

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