為了適應(yīng)汽車工業(yè)用戶快速發(fā)展帶來的挑戰(zhàn)，提供兼具高效性和靈活性的生產(chǎn)線裝備，Cross Huler Ex-Cell-O Lamb不斷研發(fā)新的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其推出的“專機(jī)式加工中心”概念是以加工中心和專機(jī)的組合形式來加工工件的一種新工藝。

作為機(jī)床制造公司，我們的任務(wù)是要不斷尋求采用新的技術(shù)，接近、跟上或者是超過汽車工業(yè)用戶在市場和投資結(jié)構(gòu)方面的快速變化而帶來的挑戰(zhàn)。在汽車零部件的加工系統(tǒng)中，OEM供應(yīng)商和零部件提供商既需要傳統(tǒng)加工系統(tǒng)的高效性，又需要能適應(yīng)市場不斷變化的靈活性，而且生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間要盡量縮短。上述這些因素驅(qū)使我們開發(fā)一套新的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，利用成熟的、經(jīng)過驗(yàn)證的加工單元來盡量避免新系統(tǒng)帶來的風(fēng)險(xiǎn)。由于外部采購件的價(jià)格逐步降低，設(shè)備的投資額越來越少，設(shè)備的交貨期越來越短，要平衡來自汽車制造業(yè)的諸多因素，機(jī)床企業(yè)往往很不容易做出一個(gè)選擇。

加工柴油發(fā)動(dòng)機(jī)缸體采用全自動(dòng)珩架機(jī)械手上下料

資金方面的考慮

我們發(fā)現(xiàn)，在汽車動(dòng)力總成零件企業(yè)，盡管其采用的是低勞動(dòng)成本的制造，但這并不意味著零件的輸送采用大量的手工操作而不是自動(dòng)化，或是不投資購買快速、高效的機(jī)床設(shè)備。

并聯(lián)加工工藝，程控加工中心分組組成敏捷加工單元

在中國和墨西哥，我們已發(fā)現(xiàn)動(dòng)力總成制造企業(yè)在采購帶有自動(dòng)上下料機(jī)械手的設(shè)備，然而多數(shù)情況下，機(jī)床間零件的輸送還是采用人工方式。當(dāng)然，機(jī)床的優(yōu)越性主要還是體現(xiàn)在精度和可靠性上，這是不能有任何折扣的。

在中國某重型卡車制造廠，鑄鐵材料的發(fā)動(dòng)機(jī)缸體采用了一個(gè)完整的敏捷式加工系統(tǒng)。該加工系統(tǒng)采用12臺帶有液壓夾具、4軸工作臺、臺面為800mm×800mm的MEGA 加工中心，帶有交換托盤，人工上料，加工節(jié)拍為4s，機(jī)床線速度為80m/min。缸體的粗加工采用高加速度、高效的切削，加工中心機(jī)床間的零件輸送采用動(dòng)力滾道輸送，精銑和鏜削采用一條12工位的自動(dòng)線。這是一條年產(chǎn)1.5萬件發(fā)動(dòng)機(jī)缸體并且可擴(kuò)展的系統(tǒng)。

XT525通過式加工中心，以加工單元的形式，來擬補(bǔ)專機(jī)和加工中心之間的鴻溝

在墨西哥的某發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)線，采用27臺 STAR 500臥式加工中心作為缸蓋的粗加工，包括零件的檢查、加工定位面、去除毛坯鑄造冒口、加工工藝孔等。系統(tǒng)中還包括了一臺真空測試儀，檢查鑄造毛坯的縮孔情況，機(jī)床配有上下料機(jī)械手。采用我們（Cress H焞ler Ex-Cell-O Lamb）標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)，可以使制造商生產(chǎn)出低成本、可靠的、易維護(hù)的、滿足產(chǎn)品加工質(zhì)量和耐用的機(jī)床。

在中國的另一個(gè)汽油機(jī)生產(chǎn)廠，發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的加工采用56臺 XS系列的臥式加工中心，缸蓋采用48臺加工中心。這些機(jī)床采用自動(dòng)的裝夾機(jī)構(gòu)，機(jī)床間的零件輸送靠動(dòng)力滾道來完成的。該加工系統(tǒng)可生產(chǎn)兩種不同型號的產(chǎn)品，每種型號的年產(chǎn)量為15萬件，總產(chǎn)量為年產(chǎn)30萬件。

48臺加工中心組成的缸蓋生產(chǎn)線，生產(chǎn)節(jié)拍108s，產(chǎn)量 30萬件/年（兩種型號）#p#分頁標(biāo)題#e#

工藝發(fā)展的趨向

汽車工業(yè)的生產(chǎn)要達(dá)到正確的靈活性，工藝趨向是一個(gè)竅門。并列加工工藝，即由一個(gè)或多個(gè)加工單元組成的多工位程控機(jī)床的方案是最好的。當(dāng)然，其它的加工工藝，如順序加工工藝、組合式方案等，在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體和其它動(dòng)力總成件上也得到了普遍的應(yīng)用。

1、順序加工工藝

順序加工工藝（即傳統(tǒng)的自動(dòng)線）在汽車業(yè)中還是很受歡迎的。當(dāng)產(chǎn)品在設(shè)計(jì)上不易改變，或是僅進(jìn)行單一的變動(dòng)設(shè)計(jì)，以及當(dāng)采用重切削或是加工精度要求很高時(shí)，必須采用此方案。專機(jī)自動(dòng)線加工內(nèi)容按工序分配給不同的單獨(dú)工位順序完成，并由一條剛性的輸送帶連接起來。與加工中心比較而言，每道工序的加工內(nèi)容較少（通常只有一個(gè)）。
這種加工系統(tǒng)是可以改變的，但相對并列加工系統(tǒng)，它的靈活性尚顯不足，只適合生產(chǎn)同一“家族”系列的產(chǎn)品。若產(chǎn)品發(fā)生明顯變化，專機(jī)自動(dòng)線就不是一個(gè)好的選擇了。順序加工工藝（如專機(jī)自動(dòng)線）在產(chǎn)品質(zhì)量保證上有它的優(yōu)勢，因?yàn)槊康拦ば蚨际?“專門”的，所以當(dāng)加工中出現(xiàn)質(zhì)量問題時(shí)則可有據(jù)可查。

2、并列加工工藝

并列加工工藝的優(yōu)點(diǎn)在于它的敏捷性和易擴(kuò)展性，當(dāng)有一臺設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，整條生產(chǎn)線不會因此而停頓下來。然而，并列工藝沒有嚴(yán)格的質(zhì)量檢驗(yàn)過程，這種從多個(gè)通道匯合的柔性優(yōu)點(diǎn)，有時(shí)會變成多種渠道帶來的“錯(cuò)誤”累積，給追溯造成困難。

并列工藝，即以加工中心組成加工單元的概念，是具有優(yōu)點(diǎn)的。我們在缸體加工中采用混合工藝取得過成功。專機(jī)自動(dòng)線在粗、精加工那些具有“不變”的特性時(shí)采用，而一組加工中心（并列工藝）加工那些在設(shè)計(jì)上可變動(dòng)的特性因素或是4缸和6缸共線生產(chǎn)時(shí)采用。一個(gè)并列的工藝，由于采用單獨(dú)的設(shè)備和重復(fù)的功能，可以優(yōu)化有效使用率（Overall Operational Efficiency），使其達(dá)到80%～85%，這促使機(jī)床的有效利用率高達(dá)90%。

一般來說，專機(jī)的有效利用率要低一些，但我們努力縮小這個(gè)差距，使其接近于柔性單元的水平。將一條年產(chǎn)60萬件的專機(jī)線，改造成三條生產(chǎn)能力稍低、但具有更高可靠性的、單條線生產(chǎn)能力為20萬件的生產(chǎn)線。這樣的解決方案和一條專機(jī)線相比，能夠提高有效使用率，并可簡化刀具管理和庫存管理。

3、專機(jī)式加工中心

幾年前出現(xiàn)了一個(gè)重要的革新工藝?yán)砟睢獙C(jī)式加工中心，它結(jié)合了自動(dòng)線和加工中心的特點(diǎn)，將機(jī)床轉(zhuǎn)化為一個(gè)獨(dú)立的加工單元。

Cross Huler Ex-Cell-O Lamb設(shè)計(jì)的加工單元，消除了專機(jī)與加工中心之間的對立，彌補(bǔ)了專機(jī)和加工中心之間的鴻溝，是以加工中心和專機(jī)的組合形式來加工工件的一種新工藝。專機(jī)式加工中心用一個(gè)旋轉(zhuǎn)的C軸來裝夾工件，夾具與專機(jī)線或加工中心的類似。在夾具上的工件可以在X、Y、Z軸間作軸向移動(dòng)，也可以作旋轉(zhuǎn)。刀具主軸在夾具周圍以U型布置，切削時(shí)工件向刀具運(yùn)動(dòng)。刀具包括銑、多軸主軸箱，甚至還包括有車削等工序。專機(jī)式加工中心的軸比專機(jī)要少，使得它更簡單、可靠。因?yàn)闇p少了換刀時(shí)間，生產(chǎn)能力要比加工中心高。它的初期投資和運(yùn)轉(zhuǎn)周期都要低一些。其它優(yōu)點(diǎn)還包括占地面積小，減少庫存、安裝和公用設(shè)施費(fèi)用和零件輸送費(fèi)用等。

幾種技術(shù)的選擇比較

1、直線電機(jī)與滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)的比較

采用直線電機(jī)可以使我們能夠用單一的刀具，通過刀具的軸向進(jìn)給，并采用差補(bǔ)的方式來加工大直徑的孔。其顯著優(yōu)點(diǎn)就是不必使用特殊刀具，從而降低刀具的費(fèi)用。直線電機(jī)在精度和速度上要高于傳統(tǒng)的滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)，其移動(dòng)速度可達(dá)120m/min，軸的加速度也很快，如Ex-Cell-O的直線電機(jī)機(jī)床屑到屑的時(shí)間可達(dá)2.6s。

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SPECH 550 Duo雙主軸加工中心

然而在鉆安裝孔、攻絲、鉆缸蓋油孔等簡單的加工中，滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)還是有其優(yōu)勢的。它們的價(jià)格便宜，而且能夠滿足質(zhì)量要求。

2、濕式加工與微量潤滑MQL比較

相對濕式加工而言，人們對微量潤滑MQL（minimum quantity lubrication）越來越感興趣。微量潤滑可以節(jié)約處理鐵屑和冷卻液的費(fèi)用，降低冷卻液對環(huán)境造成的污染，并能夠準(zhǔn)確地控制切削過程中潤滑液的供給量，使之與空氣混合形成氣霧劑（aerosol）。銑削只需要少量的潤滑，而攻絲和切螺紋時(shí)需要的較多。由CNC控制的精確供給系統(tǒng)與機(jī)床的主軸罩集合成一體，通過輸送管提供給切削刀刃適量的氣霧劑。

3、單主軸與雙主軸的比較

近年來，有關(guān)單主軸與雙主軸在車削中的比較引發(fā)了很多爭議。歐洲人習(xí)慣上更樂于使用雙主軸，因?yàn)殡p主軸可同時(shí)加工兩個(gè)零件。對于大行程、大尺寸工件的加工，現(xiàn)在采用SPECHT雙主軸的加工中心。一個(gè)機(jī)床上同時(shí)裝有兩個(gè)主軸、兩個(gè)夾具、兩套刀具交換器，使得機(jī)床效率得到提高，減少占地面積。另外，安裝和配套費(fèi)用、公用設(shè)施費(fèi)用和冷卻液消耗也有所降低。

但是，當(dāng)雙主軸機(jī)床發(fā)生故障時(shí)，其加工效率也同時(shí)損失掉了兩倍。所以需要對維修人員進(jìn)行很好的培訓(xùn)，使其能在盡量短的時(shí)間內(nèi)修復(fù)機(jī)床。

在北美國家，雙主軸概念還是在被緩慢地接受，維修和保養(yǎng)上的復(fù)雜性是影響其廣泛使用的主要原因。實(shí)際上，維修單主軸需要的人員更多，因?yàn)橐嗑S修一臺機(jī)床，就存在更多的潛在停機(jī)問題。

4、挑戰(zhàn)CGI（compacted graphite iron）

在柴油機(jī)中，CGI材料的應(yīng)用呈增長趨勢，機(jī)床的制造商正在逐步尋找解決這種硬材料的加工方案。在與這種薄壁截面（為減少毛坯余量和重量）打交道時(shí)，我們需要大扭矩主軸和大進(jìn)給力。MEGA機(jī)床的每個(gè)軸的雙滾珠絲杠都具有充足的進(jìn)給推力和硬度。

事實(shí)上，完美的加工解決方案是不存在的，每種工藝都有其特殊的地方。問題的關(guān)鍵在于要找到一個(gè)具有廣泛經(jīng)驗(yàn)的系統(tǒng)提供者，他能夠幫助你優(yōu)化加工工藝，并合理選擇物料輸送和刀具，滿足生產(chǎn)當(dāng)中的特殊需要。