柔性的四轴机床

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在加工批量越来越小的情况下，多轴机床上的装备调整时间成为了问题。人们对此所采取的手段，就正如在ZF Sachs公司所能看见的情形一样。在ZF Sachs股份有限公司的一家零部件加工工厂内，每年都要生产大约650万只各种型号的减振器，主要都安装在轿车上。其中心部件的活塞杆，迄今为止大都是批量地在多轴机床上加工生产的。作为底盘生产的工程管理人员描述的活塞杆生产车间，就像是零部件装备制造厅，他们向设在阿魏勒、西班牙或者中国和美国分厂供应这些活塞杆。

ZF Sachs公司的负责人说，通过从Nagel公司先引进两台，随后再引进四台机床，工厂的生产能力得到明显改善，提升了多轴机床加工方面的柔性。不仅仅是装配调整时间近乎为零，还拓展了许多生产可能性。从整体上来看，对厂家的供应和客户要求的反应能力有着非常有利的影响。

图：成品减振器，突出部分为活塞杆
从原理上来看，这些活塞杆并非是高度复杂的零部件。但是它们有时候就存在问题。实际上有很大批量的相同活塞杆都是在普通的多轴机床上加工生产的。然而在装备制造厅中，有两台非常不惹眼的机床时常会引起人们的注意，它们看上去与大家习以为常的多轴机床有着完全不同的形状，这样的机床我们就得看得更仔细。ZF Sachs公司的负责人解释，在车工车间的基本生产能力存在问题，必须进行再投资。通过市场调查，了解哪些机床可以解决活塞杆加工生产时所出现的特殊问题，并以此作为考虑的对象。
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6 t. e; u! t/ j! {( [/ }$ S图:出自Nagel机床的活塞杆，左为坯料，右为成品活塞杆
工厂需要的是只需一次精确调整的机床，当然机床的柔性应当明显优于现有的多轴机床。 在其中一个相关的展览会上，Peter Nagel公司产品被发现，它的机床原理及生产理念引人关注。
  [! z8 ~3 r. }有效解决方案的成功搜索
4 ?% f. H" h/ R8 C' d第一次接触下来，双方就觉得合作非常坦诚有效。ZF Sachs公司先购买了两台四轴机床，型号为LDDZ-9-32-740 TWIN。这些是九轴的CNC机床。这些机床无需附加搬运作业，便可在一台机床上从两侧综合加工完成一根活塞杆，公司负责人指出，在采用这些机床后，由于其柔性极大，针对频繁的中小批量生产情况，在成本上也更具优势，而且无需很长的调整时间。众所周知，在长的活塞杆上，通常需要在杆的中央部位进行冲孔加工。由于伸出部分过长给多轴机床带来了相当大的难题。在这两台四轴机床上可以加工出，在多轴机床上不能加工的，或者是只有借助于附加机械装置耗费巨大费用和时间才能进行加工的产品。
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3 t7 N' I# J% p& D- F. _图：两台来自Nagel公司的LDDZ-9-32-740 TWIN型机床,是九轴式CNC控制的四轴机床，其主轴功率为6.5 kw，最大车削直径为160mm，最大车削长度为150mm
( d0 g0 p: c# D2 [四轴的特殊结构
  J# Z: Z/ H4 t1 a, x" R一般看来一台出自Peter Nagel公司的机床看上去就相当的和谐，与传统的四轴机床完全不同。
如果往里看，更令人耳目一新的，两对配对的轴是同步加工前端和后端，在第一对轴中，第一次夹紧以后，前端在四个位置上进行加工。在预先规划好的情况下，同时进行轮廓粗加工和精加工，采用组合铣刀对六角边进行加工，螺纹则滚轧加工。
+ L3 Y# s! c& f, M% Y灵巧的构思：主轴上的钳工件沿着相互配对的轴被移入，进行类似的加工和冲孔，然而这并非是所有的一切。
. `5 x- c) Y; k4 U在ZF Sachs公司和Nagel公司的合作中，针对杆中央部位的冲孔就设想出了一种灵活的解决办法。
在夹紧轴上，设置另外一个夹紧系统，它被Nagel公司称为制动钳，它是这样运转的：零部件在“普通夹紧轴”夹紧状态下进行加工。随后设置在内部的制动钳进行夹紧，而普通钳则张开，零部件被构成W轴的制动钳在CNC控制下进刀，普通钳又夹紧，冲孔作业则在尽可能短的伸出部分顺利地完成。 比传统机床实现更高的质量 Peter Nagel公司机床的其他特点在于，根据企业常用的运输箱建造而成的毛坯件的输送器。在加工的最后就是输出台，是送入运输箱之用的，它符合企业特定物流要求。
; x6 r2 N, z( Y( q5 e, x9 h一般机床都是四轴的，它们是线性结构，占地面积相当小，而费用成本却比传统的四轴机床要少上许多。一般工厂对机床的柔性要求极高，特别在机床更换零部件时，要求所需时间越短越好，而活塞夹紧精确度却不发生变化。在更换钳的时候，工厂与Nagel公司合作开发了一种解决方案，使它的速度更加快捷。
线性结构的其他优点是机床结构非常稳固，比传统的多轴机床更能保证高质量、高效率。在ZF Sachs公司人们不仅知道应该如何去评价机床的优劣，而且在减振器方面，对公差要求就更高了。在用户采用这种机床后，在达到其客户的期望值的能力方面显得驾轻就熟。Nagel公司提供了刀具管理系统，在这方面具有丰富经验的工厂负责人称之为是一流的，每一次加工，在固定的生产流程中几乎不用额外再更换刀具，这使得停机时间、托板磨损和废品率明显最小化。

图：在移入之后，对活塞杆的第二面进行加工
每一个加工面都设置了四个加工点，每个加工点都可单独按照加工要求设置。在图中可以看见组合铣刀，是用于加工六角边的。此外，刀具轴最高转速在其功率为1.2kw时为12,000 r/min，气动传动时甚至可达30,000 r/min。
# q' U* s) t0 S: M# v# \* s& n6 Y装备快速调整，柔性更大
对此类机床的熟悉与了解，是将四台机床构建成加工岛的基础。对工厂而言，它能满足客户在新订单中总是表现出的对质量越来越高的要求，还有对生产过程的安全性的较高要求。Nagel公司确保，以四台机床组合而成的加工岛，生产操作只需一名员工。它满足未来客户期望的更多的中小批量生产条件；产量方面，它相当于两台八轴机床，在减少装备调整时间的情况下还可同时加工四份订单。ZF Sachs公司对于Nagel产品的采用变得越来越重要，快速作出投资决定的同时提高了自身的生产供货能力。
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图：在加工的最后，成品零部件被装入企业常用的运输箱内
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