通过多功能机床缩短工艺链

谢炯明

在保证质量的前提下提高生产效率，大力节约生产成本，是每个生产企业孜孜不倦追求的目标。这个乍看是互相对立不可调和的一对矛盾，可以通过缩短工艺链这一创新技术来化解。
要提高效率原则上来说有四种途径：一是通过优化刀具、工艺参数或机床结构来提高现有机床的生产效率；二是用新工艺替代已有加工方法；三是采用并行加工方法来提高产量，缩短工件加工通过时间；四是在一台机床内集成多个生产工艺来缩短工艺链。集成不同生产工艺的机床叫组合机床，或称“多功能机床”。组合机床的优点是可以将前面提到过的几种优化方法融合在一个机床平台内。
由于组合机床融合了车、铣、磨工艺，所以不管是软加工还是硬加工，都可以将缩短工艺链的优点发挥得淋漓尽致。首先采用组合机床消除了工件的运输和搁置时间，缩短了换装和非机加工时间，效率显著。另外采用组合机床后，哪怕是加工再复杂的工件也只需一次装夹完成加工，所以能够满足最高的质量要求。组合机床的还有一个优点是可以对单一工艺取长补断，单一工艺中不足的地方可以通过其它工艺替代，这样又可以进一步提高效率。
除了上述种种优点外，组合机床的另一个优点是柔性大。由于在组合机床的设计中已经考虑到实际加工的方方面面，所以它也可以作为独立的车床或磨床使用，因此不管加工什么工件都可以按需求找到最佳的生产方案。
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将多功能机床的理念转化为生产现实可不是轻而易举的事，它要求机床制造商具备大量机床工艺方面的经验和专业知识。首先机床制造商要制定一个合适又合理的工艺顺序，同时要全面考虑所使用的加工方法的优缺点。多功能机床的原理既适合于盘类件加工，也适合轴类件加工。埃马克公司的VSC和VTC工艺平台就是典型的加工例子。VSC平台专为盘类件加工而设计，它除了工艺集成的优点外，采用了倒置式主轴上下料原理。工件通过工件主轴或机床轴自行上下料，迅速而方便。由于机床的倒置式结构，所以落屑非常理想。配置的刀塔、Y轴、B轴和固定安装的砂轮主轴增加了机床的通用性。这类机床可一机集成车、钻、镗、铣、滚齿和内外圆磨工艺，所以一机可以替代传统的多台单机，既节省了昂贵的工件输送系统，又明显缩短了工艺链和工件加工通过时间。
0 Q8 E) z( X* bVTC系列是轴类件的组合加工机床，用于轴类件的同步加工或先后工序加工。这类机床同样具备了高柔性的优点，一机内集成了车、钻、镗、铣、磨工艺。
" b, M" l, T5 H已在实践中得到证明的成熟工艺
多功能机床在生产实践中获得成功应用的例子举不胜举，小型曲轴生产线便是其中一例。根据当今技术水平，曲轴加工线的软加工一般由六台机床组成，分别进行端面加工、钻中心孔、粗车以及钻油孔等加工。而埃马克公司的生产方案只需VTC和HSC系列的三台机床就可以完成以上加工。在VTC250DUOED一台机床上就可以实现从端面加工到车削加工的全过程，连杆轴径加工以及钻油孔在其它两台HSC和VTC系列的机床上完成。
3 D4 L/ Z3 P) S另一个多功能机床的应用例子是采用自行上下料的双主轴多功能机床加工齿轮。在为这台双主轴机床安排变速器齿轮的软加工工艺时，设计工程师们将齿轮第一和第二面的车削加工、滚齿以及辊压去毛刺步骤布置得天衣无缝，主轴几乎没有停顿时间，利用率达到极致，将车滚组合机床的优点发挥到了无以复加的地步。
; j0 ~, ?; a1 S' i/ _制造行星齿轮是工艺集成的又一个应用案例。加工行星齿轮时，我们采用了VSC400DUOWF型双主轴组合机床。设计师们对两个主轴同时加工的内容进行了最合理的分配，原来需要七次装夹完成的加工现在只需要三次装夹就能完成。
组合加工带径向孔行星齿轮的工序介绍如下：
0 y! J4 i% @3 b- J- b: I. l- r4 q第一个主轴车第一个面：内外圆粗加工，内圆精加工，车沉割槽
翻转
第一个主轴车第二个面：内外圆粗加工
% H: j$ h7 U7 f8 \8 g精加工，加工外圆槽
" u0 {/ z, l4 u9 t: n" t9 i& q工件输送到第二个主轴
滚齿，测定齿槽，钻径向孔，槽和孔去毛刺
这些加工步骤显示了多功能机床的明显优势。以前在齿槽内钻油孔需通过加工中心加分度装置来完成，现在通过组合机床的定向钻孔技术完成，不仅缩短了工艺链，也大幅度地节约了成本。
综述以上多功能机床的优点和应用后，需要强调的是：要在一台机床内有效集成不同工艺，从而达到缩短工艺链、并为用户带来经济效益的目标不是轻而易举之事，需要有多年专业知识的沉淀，丰富工程知识与工艺技术经验的积累。只有具备了这些前提条件，才能实现工艺集成理念，制造出真正符合加工需求的多功能机床。
文章关键词： 刀具、机床、齿轮、加工中心