新型CNC多主轴车床：您的车间该选吗？

Davenport Machine Company在本世纪初打造优秀多主轴机床设计。据总裁Don Firm透露，公司罗切斯特总部展示的1908年DA型与车间组装的1996年B型零件高度互换。

但承载Davenport与多主轴自动车床的世界急剧变化。市场压力——小批量、高公差、熟练调机人才稀缺——迫使重审经典多主轴自动机。Firm主导Davenport开发面向下世纪的多主轴机床。CNC伺服技术已进化至多主轴实用化节点。

他视新机型LS 522为车床车间问题的答案，亦为非车床车间的工艺替代。近期探访中，我们在IMTS 96发布前抢先预览此机。

多主轴基础逻辑

多主轴机床加工快，源于设计允许同时执行多道切削工序。一般而言(存在诸多变体)，每根主轴交汇两个独立刀具运动轴。

一是横向滑块，垂直主轴中心线移动刀具。二是纵向滑块，从尾座端沿中心线移动端面加工刀具。分别对应单点车削中心的外圆刀与内孔刀。但多主轴可每主轴同步使用外圆与内孔刀。Davenport五主轴设计，单次可同时投入至少十把刀具。

主轴环绕可分度鼓周向布置。因所有切削同步发生，鼓每分度一次产出一个成品件。五主轴Davenport每转出五件。

产量还是精度

记忆所及，多主轴自动车床长占小回转件大批量生产霸主。但其单件切削速度不快于其他机型。因多为棒料机，主轴转速保守，远低于夹持式与单主轴CNC车削中心。

多主轴速度秘诀在于累积循环时间而非加法循环时间。将零件加工周期拆解为众多微操作，在多主轴上同步并行执行。

机床循环时间由最长工序决定。例：三工位端面钻削0.75秒(含分度)，四工位横向开槽0.65秒。因同步并行，作业循环时间取最长操作即0.75秒。

多主轴自动机以高速著称，高精度非强项。机械结构的凸轮、轴、杠杆等驱动机构累积误差大，难稳定满足客户日益严苛的紧公差需求。

高公差需求常转向单点CNC车削中心。"其可编程性与伺服轮廓控制比大多数自动机公差高一个数量级。" Firm说。

但单点车削为顺序工艺，无法达多主轴产量。粗加工后精加工，端面后钻孔镗孔。车削中心循环时间为加法：各工序时间求和。切削参数优化可压缩单工序时间，但流程本质为顺序。

自动机困境

多主轴自动机属纯机械运动控制最后阵地。多见于专做"车床件"的专业车间。这些车间常以所用车床品牌闻名而非产品：Davenport车间、New Britain车间、Acme车间等。

车间专用特定品牌机床有深层原因。调机是高技能技师活，各机床特性独特。

多主轴调试运行是手工作业。需高超技艺经验"微调"驱动机械运行。遗憾的是，能胜任人才日益稀缺。

人才短缺叠加调机频次上升：长周期订单——车床行业传统命脉——趋向缩短。

客户小批高频下单，响应JIT库存与产品生命周期缩短。激烈竞争下传统车床合同减少。

部分配置固定机床应对回头单。订单完成机床闲置。车间在调机成本与闲置成本间抉择。利润压力下闲置资源难以自圆其说。

LS 522革新点

从基座起全新设计。基座为单体环氧花岗岩铸件。复合材料具备卓越阻尼特性与热稳定性。

基座设计尾座端敞开。切屑输送机连冷却液回收箱可滑入此开口，定位于切削区正下方。铸于基座的导槽导引切屑冷却液入输送机。

核心赋能技术是运动控制系统。"伺服技术现已达多主轴实用化节点。" Firm说。"五年前，仅LS 522用电子元件成本就超机床预估基价。"

除主轴驱动电机外，LS 522拥有十个可编程线性轴。每横向/纵向滑块配专用伺服电机。电机运行显著安静于机械驱动。

为模拟凸轮冲程运动，紧凑伺服内置齿轮箱将旋转运动转为线性运动产生输出轴冲程。线性电机直驱对应刀具滑块，省去滚珠丝杠。冲程完全可编程。

齿轮箱提供机械增益，输出轴推力达800 lbs/滑块——足以将成形刀压入大多数材料。

主轴鼓分度定位关乎工件尺寸精度。采用Hirth多齿联轴器定位。分度时间0.4秒。棒料容量：圆料0.875英寸、方料0.625英寸、六角料0.75英寸。

主轴驱动：14 hp交流电机经行星齿轮系驱动五主轴。转速CNC可编程，250-6000 rpm。单主轴可编程停转实现铣扁、横向钻/攻丝。

新Davenport控制系统：486 PC。运动控制板连接计算机与伺服。SERCOS光纤环反馈链接伺服与运动控制板，传输定位数据。

精度突破

"Davenport机械多主轴尺寸精度极限在0.002英寸公差以上——根本未设计更高精度。" Firm说。

这正是打造LS 522的另一动力。伺服电机替代凸轮、Hirth联轴器用于主轴鼓，将新机精度提升至±0.0002英寸。

换型提速

"传统机械多主轴含Davenport，换型调机需12-48小时。" Firm说。"新多主轴完全换型约2小时，同族零件更短。换型如此快，无理由专机专用限制资源利用。"

缩短换型核心在于伺服驱动可编程性。机械机凸轮产生滑块运动，冲程微调(轴补偿)是十滑块逐一机械调试的试错漫途。

伺服替代凸轮根本改写过程。可编程冲程下，快移与进给键入设定。刀具偏移补偿在控制器完成。

每主轴设两基准点。纵向零点为横向滑块起点。主轴中心线为端面滑块径向零点。所有轴移动为正向数值。同凸轮机，每轴移动为冲程式。新Davenport沿用标准成形刀具，车间无需弃库存刀具。

操作员/程序员仅输入起始尺寸与终尺寸。驻留数据库自动计算0.0002-0.050英寸/转进给率。各滑块重复输入。工序分配与序列经工艺规划表完成。

重塑生产车削的力量要求车间重新审视工件加工视角。循环时间长期作为生产率唯一度量与投标基准。

客户与车间仍高度关注循环时间，重要性不容忽视。但总循环时间——切削前后发生的一切——不容忽视。随生产批次缩短与JIT排程快速响应需求，总循环时间成效率关键指标。换型速度是榨取生产利润关键。车间整体吞吐能力常是中标与否决定因素。

拓展新疆域

新Davenport LS 522几必将在车床车间获欢迎。伺服驱动系统忠实复刻机械机功能与速度。

机械多主轴积累的作业经验可直接迁移CNC机。刀具亦无需改动适配新机。

"并行加工效率毋庸置疑。" Firm说。"摆脱漫长换型束缚、实现更高公差、简化操作、同时保持不逊机械机的加工速度——这就是新机承诺。"

非车床车间生产车削领域，Davenport期望LS 522提供单主轴单点车削中心的工艺替代。这些车间懂编程但多不谙成形刀与并行工艺规划。

若这些车间能从双轴单点轮廓车削转向单轴成形刀车削，Firm预见中高产量车削车间引入新多主轴机床将大幅跃升吞吐量。

适合您吗？

本质上两类车间值得考量新多主轴机床：车床车间、现用单点车削中心处理中高产量高混流零件的车间。

车床车间应识别：降低换型需求不失机械功能是生产红利。在当今制造环境下，经济性覆盖更短周期与更紧公差合情合理。

单主轴单点车削车间转向多主轴成形刀加工是重大工艺变革。"改变加工方式从不易。" Firm说。"须权衡成形刀具与单点刀具成本差异。这是全新车削方式，需学习。"

但若能在大幅增产前提下保持质量要求，转型值得。单机吞吐量增大即更多作业分摊。

因此，若您从事中高产量高混流精密零件车削，未涉足CNC多主轴机床的车间，不妨审视这款新机床——作为单点车削中心的工艺互补，或自动机的替代选项。