大批量和中等批量工件的高效加工

要获得成功的制造型企业必须具备快速的应变能力，即对越来越激烈和瞬间万变的市场需求做出快速的反应，只有具备这种应变能力才意味着拥有很高的成功概率。

为了能够对瞬息万变的市场需求做出快速的反应，企业需要对其生产过程采用高柔性化的设备。整体生产往往必须在极短的时间内适应于新型工件、变化的工件数量及其他的变化。但前提是这些匹配不会产生过多的额外费用。

图1 HPC Flex-V型双轴加工模块的装备方案
a 两个圆形工作台（B轴）；b 两个圆形工作台带有托盘更换装置；c 回转梁作为水平轴（A轴）；d 回转梁带有两个圆形工作台（B轴）

生产设备便于换装

作为精密机床的制造厂家，Wema Vogtland公司主要制造可实现大批量和中等批量切削加工的柔性化的生产型设备，是全球很多著名汽车制造厂商的合作伙伴。为了迎合生产型设备易于换装的大趋势，公司研发出了模块化结构的HPC Flex-V型设备。这种加工中心可以被单独使用，也可以被用于整体加工的生产链中。此外，针对大批量的生产流程，它还可以被集成到输送系统上。操作和上料的成本可以降到很低的水平。

为了能够快速适应新的加工任务，可以通过不同的结构方案，最多可以采用5轴。由于设备采用模块化的结构，可以实现任意的匹配，因此设备的构造可以很好地与各种加工任务相匹配。对于后续不同的加工任务要求，可以通过加装或换装使设备转换成另一种配置上。特殊模块，如扁平车削头、多轴钻头和组装站可以被集成到生产链系统里，这样，辅助时间即可通过不同的生产时间上料而得到缩短。

HPC Flex-V 100型单轴加工中心和HPC Flex-V 200型双轴加工中心构成了实现上述技术方案的基础。这种卧式加工中心可配备不同的工作台或托盘更换装置，由此可以实现3轴、4轴和5轴的加工。

单轴的加工设备可以达到最高的换装柔性化。针对简单的加工流程和中等的工件数量，加工中心只要配备一个简单的圆形工作台即可（B轴）。此外，这种模式也可以装备托盘更换装置和装载位和换装位。单轴设备的第三种方案是装备一个回转梁作为水平轴（A轴），还可选择配备圆形工作台，这样即可实现5轴加工。

针对最高生产效率的使用场合，双轴技术方案是一种理想的方案。这种方案也是可以任意加装的：两个圆形工作台（B轴）、两个带有托盘更换装置的圆形工作台和设有两个圆形工作台（B轴）的作为水平轴的回转梁（A轴），这样即可实现高效的5轴加工。所有这些部件都是标准模块式系统的组成部分，并从客户特殊的加工方案中研发而成。

按需要使用柔性加工系统

图2 设有三个双轴加工模块的圆形工作台传送设备

图3 用于加工缸顶盖的双轴加工中心的工作空间

位于Chemnitz的大众汽车公司加工设备是其中一例，它可以展示此类加工技术方案的情形（如图2、3）。公司面临的挑战是要把以往Polo三缸Otto发动机的加工转换成Golf V型2-1四缸泵油喷发动机。与之前设计期限长、加工能力大的大型设备相反，这里需要用到的是根据需求而逐步投入的高柔性的加工系统。针对铝制缸壳体的加工，Chemnitz大众汽车公司决定采用两台双轴圆台传送设备。设备上各在其托盘输送装置上设有三个HPC Flex-V 200型双轴加工模块。所采用的设备集成了加工中心、传送线和圆转台多工位机床的优点，这是标准型加工中心如何被链接成为一种高度柔性化的加工设备最好的一个案例。

与传统的大批量加工设备方案相比，上述的圆转台传送技术方案具有一些优势。传统的圆转台多工位机床拥有一个大型的中央加工工作台并带有设在旋转工作台上的固定式或旋转式夹紧装置。由于加工站被固定安设，因此无法对装置的误差进行及时纠正。由此产生的偏差对于如今所要求的加工精度而言，是一个大的缺陷。而圆台输送设备则不同：如同单台加工中心一样，每个加工站设有一个NC圆台，圆台与加工站进行了高精确的校准。

与配有行星转台的机床相比，上述设备的另一个优点是，只在确实需要用到圆转台的地方才设置圆转台。无需转动工件和只有装卸作业的加工站，则只设置固定的夹紧工位。由于可以节省承载圆台和旋转分配器的投入，因此投资和备件费用可以得到显著的节约。

在链接双轴模块时，各个加工站拥有两个NC圆台，即三个加工站和一个上料站及一个卸料站总共设有六个圆台和两个换装位。中央圆台传送设备用于把托盘从一个加工站传递到下一个加工站。在加工过程中，托盘被固定在各站的圆台或夹紧位上。由于在这个阶段还没有出现与圆台传送设备的机械连接，因此可能出现的刻度误差不会对加工精度产生影响。可以实现对各个加工站液压设备的单独控制，这是因为液压设备并非由承载圆台的中央旋转分配器，而是由各站的圆台或张紧位供液的。通过直接驱动带有测量系统的圆台（B轴），可以实现很高的加工精度。Z轴上的刀具可以单独配备。除了各种深度轮廓之外，通过单轴加工也可以以极高的精度实现各种标识。

除了在汽车和零部件加工行业上对诸如发动机、行走机构和变速箱等传统工件加工场合的应用之外，上述的技术方案也可很好地满足其他行业的需求。

采用各种不同的解决方案，可以很好地避免出现加工能力瓶颈，由此可以对工件的改良措施做出快速的反应。HPC Flex-V设备技术方案很好地结合了传输线的作业安全性和加工中心的柔性，达到大中批量加工的良好经济效益和高度柔性化。由于加工柔性好，用户可以极大降低其投资风险。

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大批量和中等批量工件的高效加工

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