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提高生產(chǎn)率，更加柔性化以及降低生產(chǎn)成本，這些因素對于加工中心和龍門式銑床的用戶來說都具有極高的誘惑力。德國機(jī)床制造廠家 Axa 公司向自己提出了這些挑戰(zhàn)。盡量縮短非生產(chǎn)性的附加時(shí)間，提高機(jī)床的自動(dòng)化程度以及機(jī)床的利用率，對于Axa公司的研發(fā)工程師來說，這和機(jī)床的高動(dòng)態(tài)性能及精度一樣，也是繼續(xù)研制加工中心和龍門式銑床的既定目標(biāo)。 2002年年初，公司制訂了一項(xiàng)有關(guān)換刀裝置以及在提高機(jī)床剛性的同時(shí)，達(dá)到更高動(dòng)態(tài)性能的新方案，由此研制出了 VSC和 VHC-M 2型和 3 型加工中心等新一代S系列機(jī)床，該機(jī)床( M 型)配有在 X 方向一起運(yùn)行的換刀裝置。

提高刀庫容量

2004年年底，對提高刀庫容量的需求導(dǎo)致了研制第一批 VHC-3-XTS加工中心。該系列加工中心于2 0 0 5 年 3 月份在該公司自辦的AXA 展覽會上推出， XTS 機(jī)床深受市場歡迎。因此，該系列產(chǎn)品現(xiàn)在又繼續(xù)擴(kuò)大，因而使XTS換刀裝置也可用于 VSC 和 VHC 系列機(jī)床，而且規(guī)格有兩種型號： Y 軸運(yùn)行路徑為 600 mm;結(jié)構(gòu)尺寸也有50 型的， Y 軸運(yùn)行路徑在 900 mm以下，而且也適用于SK50型主軸，主要用于重切削加工。

最新的研究成果是配備了垂直運(yùn)行工作臺的 NSC 系列加工中心以及帶新式 X T S ( X T S =Extended tool shop)換刀裝置的VHC系列回轉(zhuǎn)頭加工中心。 和3年前研制的 S 系列機(jī)床的刀具更換系統(tǒng)相類似，XTS刀庫也不和運(yùn)行工作臺一起運(yùn)行。 S 系列機(jī)床裝有交接抓具的整個(gè)刀庫，刀庫裝有智能控制的自備驅(qū)動(dòng)裝置，跟隨工作臺一起運(yùn)行;和 S系列機(jī)床相反，XTS換刀裝置的刀庫是固定安裝的。裝有自備驅(qū)動(dòng)裝置的交接抓具負(fù)責(zé)刀具在刀具庫和主軸之間的運(yùn)送。固定刀具庫由上下成對安裝的單個(gè)鏈條組成，由于鏈條沿X軸并行排列，因而刀具位置的數(shù)目可以任意擴(kuò)充。高動(dòng)態(tài)性能的換刀抓具由一個(gè)個(gè)高度可調(diào)的雙交接抓具構(gòu)成，在加速度很高的情況下，抓具在X軸方向上可以達(dá)到 100 m/min 的運(yùn)行速度。

像S系列機(jī)床一樣， XTS系列的換刀裝置位于 X 軸護(hù)罩后面受到保護(hù)的后部機(jī)床間里。由于整個(gè)更換過程也是在 X 軸護(hù)罩后面進(jìn)行的，因而就不會由于工作間里的換刀抓具而發(fā)生碰撞現(xiàn)象。

采用這種方案具有下列幾項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)：

(1)換刀裝置和刀具不必再隨工作臺一起運(yùn)行。這樣可以改善軸驅(qū)動(dòng)的動(dòng)態(tài)性能。比如工作臺在加速度很高的情況下也可以用40 m/min 的快速行程進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。

( 2 ) 工作臺的組件在剛性方面得到了改進(jìn)和提高。

( 3 ) 由于高動(dòng)態(tài)性能的換刀抓具在重量上得到了優(yōu)化，因而換刀時(shí)間也得到了相應(yīng)縮短。

( 4 ) 固定安裝的刀庫可以做到刀具的并行安裝，并由此減少非生產(chǎn)性輔助時(shí)間。

( 5 ) 由于刀具的更換全部放在 X 軸護(hù)罩后面進(jìn)行，避免了工作間里因換刀抓具的干擾因素造成的碰撞。

(6)刀庫鏈條成上下雙排列，可以在盡量縮小占地面積情況下提高刀具庫的容量。由于這種雙鏈條的并行排列，刀具庫的容量可以任意擴(kuò)大。

由于結(jié)構(gòu)簡單、功能可靠、 動(dòng)態(tài)性能好而剛性又得到改善，這種方案適合于在加工中小批量的普通機(jī)器零件時(shí)廣泛使用。在對機(jī)床做相應(yīng)配置情況下，比如采用圓形工作臺、快速旋轉(zhuǎn)工作臺以及回轉(zhuǎn)工作頭，也可以完成五面及五軸加工和車加工等復(fù)雜工件的加工。

圖 2 VPC 55型龍門式加工中心運(yùn)行路徑在 X軸、 Y軸和 Z軸上最大可達(dá) 2300 mm、 1400 mm
和 800 mm，主軸最大轉(zhuǎn)數(shù)為 9000r/ min

在頻繁更換工件情況下， XTS換刀裝置可以在機(jī)床上保留大量刀具。結(jié)合使用托盤更換器，可以實(shí)現(xiàn)無人生產(chǎn)。此外公司還研制出了龍門式加工中心系列。比如采用回轉(zhuǎn)工作頭和 VPC-U 系列圓形工作臺的龍門式加工中心，增加了 VPC 45 U 和 VPC 55 U 系列，而VPC 系列垂直龍門式加工中心則增加了 VPC 45和 VPC 55系列(圖2和圖 3)。 VPC 系列包括導(dǎo)軌上置的緊湊結(jié)構(gòu)型龍門式加工中心。作為 Gantry 機(jī)床，這類機(jī)床的 Y軸上裝有 2 套驅(qū)動(dòng)和測量系統(tǒng)。放置高度低、沿操作面安裝的機(jī)床工作臺，使得工作空間大非常有利于操作。

圖3 采用回轉(zhuǎn)主軸頭和圓形工作臺的 VPC55-U 型龍門式加工中心

換刀裝置受到了很好保護(hù)

換刀裝置在機(jī)床的后部得到了很好保護(hù)。緊湊型一體化結(jié)構(gòu)方式可以在占地面積極小的同時(shí)提高機(jī)床的剛性。這種機(jī)床的顯著特點(diǎn)是運(yùn)行路徑延長了，工作間擴(kuò)大了，性能提高了，裝備也更加全面了。比如 VPC 45/55 U 系列立式機(jī)床的運(yùn)行路徑在X軸、 Y軸和Z軸上最大可達(dá) 2300mm、 1400mm 和900mm。根據(jù)刀具和模具制造商對加大工件重量的需求，公司做出的反應(yīng)是，采用加強(qiáng)剛性的底座和新研制了較大型的圓形工作臺RTA6。工作臺的平面直徑為1500mm，負(fù)荷達(dá) 3500kg。 除了現(xiàn)有的回轉(zhuǎn)工作頭采用 Hirth 齒輪聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)和無級夾具之外，現(xiàn)在附件又補(bǔ)充了用于五軸加工的新型無級內(nèi)插式回轉(zhuǎn)主軸頭。由于采用了新型驅(qū)動(dòng)裝置，切削功率也得到了提高，SK40型主軸ED為40%

時(shí)功率達(dá)40 kW，扭矩為255 Nm;SK50型主軸 ED為 40%時(shí)功率達(dá)57 kW，扭矩為 357 Nm。該系列機(jī)床工作空間大，剛性高，尤其適合于加工刃具和模具，也適合于加工大型板式零件。

對于五軸加工模具來說，現(xiàn)在也可以使用無級內(nèi)插式回轉(zhuǎn)工作頭。較大的Z形運(yùn)行路徑和較大的圓形工作臺可以對大型立體工件進(jìn)行五面加工。