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大型機(jī)床這樣的籠統(tǒng)概念是不足以說明問題的。在X軸向上的行程超過10?m和在Y軸向上的行程達(dá)到數(shù)米的機(jī)床并不在少數(shù)，它們是切削技術(shù)上的巨無霸。“我們最大機(jī)床的工作室達(dá)到15?m長、4?m寬和3?m高。”Kekeisen公司總經(jīng)理Thomas Gebele解釋說，“在我看來，一臺XXL大型機(jī)床擁有至少20m3的行程能力，這是一種優(yōu)勢。”

但是，對此并沒有一個明確的定義。“我認(rèn)為加工大型工件的機(jī)床的工作室體積都在大約30m3以上，即工作室的尺寸至少是5?m×2?m×3?m，設(shè)備的銑削功率也應(yīng)該在60?kW以上。”Union Werkzeugmaschinen公司總經(jīng)理Michael Bergmann評判說。Starrag集團(tuán)公司董事和營運總監(jiān)Georg Hanrath博士指出，相應(yīng)的工件規(guī)格應(yīng)該都在2500?mm和5?t以上。“往上還有多個工件級別直至30?m，在工件重量方面應(yīng)該沒有限制。”

圖1 帶有圓形工作臺的龍門銑床：趨勢是對精度要求越來越高

如果問到廠家迄今為止所提供的最大機(jī)床設(shè)備的話，則還要高一個等級。Starrag公司向St.Petersburg地區(qū)提供了一臺在X軸上擁有21?m和在Y軸上擁有9?m行程、用于電站元件加工的龍門銑床。BimatecSoraluce公司的移動立柱銑鏜加工中心擁有64?m縱向行程，Cimolai公司采用這種機(jī)床設(shè)備來加工運輸船所需的重達(dá)708?861?kg的槳架部件。

量身定制的技術(shù)方案

大型設(shè)備無法批量制造。但是，這里仍可以采用標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件技術(shù)方案。“通過采用移動立柱機(jī)床設(shè)備的模塊化標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件系統(tǒng)，我們實現(xiàn)了很高的標(biāo)準(zhǔn)件比例。”BimatecSoraluceZerspannungstechnologie公司董事總經(jīng)理Fred Bisgwa說道，“這樣，我們即可為用戶提供一種符合用戶實際能力和裝備水平的獨特的技術(shù)設(shè)備。”在Union Chenmnitz公司里也是如此，對設(shè)備的大規(guī)模選型也是基于一種標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件系統(tǒng)。對此，Bergmann說道：“我們向用戶提供量身定制的技術(shù)方案，此類技術(shù)方案是根據(jù)用戶的框架條件(例如加工任務(wù)和廠房里的實際狀況)而專門設(shè)計的。作為標(biāo)準(zhǔn)部件的一種組合，方案的實施也是盡可能保持在較低的費用水平上。”

但是，標(biāo)準(zhǔn)也有其局限性。“當(dāng)我們采用預(yù)先制作好的模塊時，各種單獨方案的匹配程度最多只能達(dá)到60%。”Kekeisen公司總經(jīng)理Gebele報告說。因此，每款設(shè)備實際上都只能制造一臺而已。Starrag公司Hanrath博士強(qiáng)調(diào)說：“在大型設(shè)備上大幅提高標(biāo)準(zhǔn)件的比例，這從經(jīng)濟(jì)性上說當(dāng)然是值得追求的。隨著不同應(yīng)用場合和要求的大量出現(xiàn)，這也就意味著在設(shè)備的性能上需要作出一些妥協(xié)。”因此，Starrag公司把自己定位為一家高性能技術(shù)方案的供應(yīng)商。通過在市場上尋求特定的技術(shù)方案和由此產(chǎn)生的技術(shù)重復(fù)的效應(yīng)，也許可以達(dá)到一種標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)的效應(yīng)。

自主制造是一個決定性的因素

對自主制造部件的追求是顯而易見的。“在此類設(shè)備方面，自主制造的深度是一個決定性的因素，這是因為此類設(shè)備的精度只能在制造過程中產(chǎn)生。”Bisgwa判斷說。BimatecSoraluce公司的所有鑄件(如機(jī)身、立柱、銑削滑板和銑削頭等)均為自主制造的。

圖2 “向需要接受五軸加工和采用組合型加工工藝的，更為復(fù)雜和更為大型的工件發(fā)展的趨勢是顯而易見的。” Hanrath博士如是說

而對于Union公司總經(jīng)理Bergmann來說，雖然不見得必須要達(dá)到很高的自主制造深度，但是自主制造確實具有不可戰(zhàn)勝的優(yōu)勢：“Herkules公司在傳統(tǒng)上就一直立足于很高的制造深度。設(shè)備上的所有核心部件均在集團(tuán)內(nèi)部制造，由此可以確保產(chǎn)品的質(zhì)量和供貨期，同時我們也可以更加靈活地去滿足用戶的特殊要求。”

盡管XXL大型設(shè)備與常規(guī)的加工中心有很大的差別，但是有些趨勢則是相同的。“大型部件的金屬材料品種和復(fù)合材料都會與小型部件有相類似的研發(fā)過程。”Starrag公司經(jīng)理Hanrath解釋說，“因此所面臨的挑戰(zhàn)也都是差不多。從總體上說，干式加工的情況亦是如此。設(shè)備工作室的凈規(guī)格對外罩和切屑排放都提出了特殊的要求，而要滿足這些要求，則會遇到極限的情況。”

大件切削也是朝著整體加工的方向發(fā)展。“向需要接受五軸加工和采用組合型加工工藝的，更為復(fù)雜和更為大型的工件發(fā)展的趨勢是顯而易見的。”Hanrath如是說。而Bergmann則補(bǔ)充說道：“為了降低裝卡和換裝的工作量，越來越需要在機(jī)床設(shè)備上集成多種不同的加工工藝，例如車削和銑削。由此，可以在一臺設(shè)備上實現(xiàn)對工件的整體加工。”

由于大型部件的換裝需要耗費大量時間，所以一次性裝卡的整體加工也是一個至關(guān)重要的因素。Bimatec-Soraluce公司總經(jīng)理Bisgwa表示：“在大型機(jī)床設(shè)備領(lǐng)域，自動化技術(shù)也因此發(fā)揮著重要的作用。通過采用各種不同且自動變址的銑頭和滑枕，再結(jié)合使用銑頭和滑枕的全自動更換系統(tǒng)、適配性角銑頭、主軸延長件或電動主軸、旋轉(zhuǎn)和移動工作臺以及綜合夾持系統(tǒng)，可以實現(xiàn)這一點。通過采取這種方式的自動化，在設(shè)立多個工作站時即可確保達(dá)到一種往復(fù)式的加工狀態(tài)，從而可以使操作人員在主生產(chǎn)時間內(nèi)同時對后面的工件進(jìn)行裝載和卸載。”

Starrag公司針對工件一側(cè)的自動化狀況，也可提供一種雙工作臺的龍門銑床。在這種銑床上，一個工作臺處于工作室內(nèi)，而設(shè)置在機(jī)床一側(cè)的另外一個工作臺則用來對工件進(jìn)行裝載和卸載。但人們也已經(jīng)采用過托盤系統(tǒng)技術(shù)方案，其托盤長度為16?m。

機(jī)床設(shè)備的精度越來越高

大型切削加工廠家所面臨的一個要求便是對精度的要求。“我們發(fā)現(xiàn)，越來越高的設(shè)備精度要求甚至超過了對設(shè)備工作室空間的要求。”Union公司總經(jīng)理Bergmann報告說。

圖3 Union公司的Millforce 1型移動立柱銑床與PCR 150型臥式銑鏜機(jī)床的配對式布置

Fred Bisgwa則從另外一個角度提示：“大型工件往往需要費時費力的校準(zhǔn)過程，尤其是那些非常精密和高價值的工件，其中有一部分工件所需的校準(zhǔn)時間甚至超過了加工本身時間。”Bimatec Soraluce公司通過采用照相測量方法給了用戶一個可以對工件進(jìn)行快速測量和自動調(diào)節(jié)的可能。該企業(yè)通過內(nèi)置全套3D測量系統(tǒng)，可以使每個工件的測量時間最多節(jié)省70%，校準(zhǔn)時間最多節(jié)省60%。