一种不同的加工中心

正如任何从事金属加工制造的人都敏锐地意识到的那样，专用加工技术和柔性加工技术之间的斗争继续在世界各地的机加工车间进行。大量混合和小批量产品涌入金属加工制造业是显而易见的，而且很有可能是不可阻挡的。它似乎渗透到机械加工操作的方方面面。

这些通用术语——高混合、小批量——是相对的。例如，对于模具车间来说，5 个批量可能被认为是“大批量”。在二级供应商中，大批量可能被认为是 500,000 件或更多。而相对而言，这家拥有 50 万件的二级供应商可能根据过去几十年的整体制造趋势，从之前的 100 万件调整了产量。今天，同样的“大批量”可能更像是 5,000 件。是相对的。

在寻找允许车间优化其生产以反映当今制造需求的现实的资本设备时，有许多机床配置可供选择。我们在这里展示的设计之一。它被称为多中心，并已发展成为多品种、灵活生产和大批量、专用加工能力之间的桥梁。

变形旋转传送

为了进一步了解 Multicenter 背后的概念，我们与位于意大利布雷西亚的 Porta Solutions 的第二代所有者 Maurizio Porta 进行了交谈。其北美总部位于康涅狄格州纽因顿。 Porta 先生的公司由他的父亲 Oscar 于 1958 年创立，开始为各种应用制造专用机床，并见证了专用与灵活生产要求的变化。

“最初，我们制造旋转传送机床，”Porta 先生说。 “这些机器反映了制造零件的机器的时代。零件为王，创造专门用于优化其生产的工具就是游戏的名称。”

传统上，在旋转转移技术中，车间会找到一份工作，然后围绕零件设计一个生产系统。有些工作可能多年来几乎没有变化。随着产品生命周期的缩短，专用生产机器在许多应用中的成本变得越来越不合理，这主要是因为为新工作重新加工它们是困难的、昂贵的，而且通常根本不值得付出努力。

2005 年，Porta 将其解决方案引入了专用机器与 Multicenter 形式的灵活机器。其想法是将围绕特定零件设计的专用加工技术与加工中心平台连接起来，该加工中心平台可以随着零件组合的变化而轻松重新加工。

该机床以四工位转盘为中心，采用最流行的配置，具有三个卧式加工中心模块。工作台上的第四个工位是一个可以有人或自动化的装卸工位。

每个 HMC 模块都能够在每个工位进行三轴或真正的四轴加工。加工中心模块逐步运行，但独立控制。机器生产一个零件，一个零件在多个操作中，或同时生产多个不同的零件。在返回装载/卸载站完成之前，所有四个不同的零件都将由所有三个主轴加工。

使用三个主轴，可以根据需要改变加工操作，增加机器的灵活性。四工位托盘搬运车的一转可以生产一个完整的零件、四个完整的零件或四个的变体。然而，Porta 先生说，大多数应用程序都使用渐进式加工顺序。

Porta 先生谈到了一种应用，客户在 Multicenter 的一个周期中确实生产了三个不同的零件。 “这些零件组装在一起，因此机器的每个循环都生产了一整套零件，”Porta 先生说。 “加工完成后，零件被组装并运送给客户。这是一个非常高效的应用程序。”

多中心与 HMC 比较

HMC 开始看到对处理高混合和小批量工作的商店的投资增加。它们具有固有的灵活性，并且可以使用托盘穿梭系统轻松适应自动化，将工件运送进出机床。此外，卧式设计的刀具容量也优于其最大的竞争对手VMC。

调查由 Production Machining 进行 的内部市场研究业务 Gardner Intelligence 的 HMC 采购预测显着上升；比 2017 年的数字高出 85%。

然而，Porta 先生指出，如果体积和工件复杂性需要不止一个 HMC，Multicenter 就会找到它的利基。 “它是专用机器的高产量与 HMC 的低产量和灵活性之间的一座桥梁，”他说。 “多中心机介于这两类机床之间，它是标准机床，而不是特殊机床，这使得交货时间大大缩短。”

该机器专为 10 英寸工作立方体而设计，尽管该设计可扩展用于更大的零件。三个加工中心中的每一个都配备了自己的工具更换器，每个工具更换器的标准配置为 12 个工具。如果需要，可提供更多工具容量，每个工具最多 40 个工具。每个机床主轴在刀尖处有三个轴，第四个旋转轴位于每个工作台上。所有轴均由机床的 FANUC 或西门子 CNC 控制。

占地面积更小，功耗更低

Porta 先生说，Multicenter 的设计优势在于，该机器的典型客户需要三到四个 HMC 才能达到其生产数量，但可以在一个平台上获得它们。机器运行更容易，耗电量更少，占地面积也更少。

HMC 及其相关的装卸区域的占地面积要求并非微不足道。 “现在，将楼面面积乘以三，事情就变得相当大了，”Porta 先生说。 “因为 Multicenter 本质上是一个平台上的三个 HMC，所以它只占地 87 平方米。我们计算出三个典型的 HMC，伴随着自动化，将占用 240 平方米。”

据 Porta 先生介绍，与三台独立卧式加工中心相比，Multicenter 的能耗降低了 50%。他引用了 Multicenter 51 kWh 的消耗数据，而三个加工中心的消耗数据为 120 kWh，产量相当。

他说，这些费率通过减少多余的配件来证明是合理的。例如，加工中心驱动三个自动化系统、三个排屑器和三个托盘更换器。此外，与三对一平台相关的维护更多。

两个目标客户

据 Porta 先生介绍，Multicenter 有两个目标客户。由于公司是建立在大批量专用机械上的，Multicenter 被设计成一个批量生产中心。

“我们的一些客户将 Multicenter 专用于单个零件，例如一台特殊的机器，”Porta 先生说。 “在某些情况下，这些工厂每年生产 700,000-1,000,000 件汽车零部件。三个加工中心在一个平台上的固有优势——通过更少的占地面积、更少的能源和更少的劳动力降低成本——仍然适用于这些应用。”

Multicenter 与其特殊机器祖先的不同之处在于它在小批量应用中具有成本竞争力的能力。 “我们的一些客户使用 Multicenter 来完成不是大批量而是高组合的生产订单，”Porta 先生说。

对于第二个目标群体，500 到 5,000 个批次是典型的。这些商店通常不是为库存制造零件，而是履行“现货”订单。

这些车间倾向于利用 Multicenter 的能力来响应订单的到来。这些作业车间中的机器是为灵活生产而不是专门生产而配备的。

快速更换夹具

Multicenter 的结构与 HMC 完全不同。机座是Porta先生将其描述为封闭箱体结构的焊件。在盒子内部，一个四工位转台承载加工托盘。盒子有三个壁，每个壁上都有一个加工中心模块，有自己的一组线性导轨。第四面墙是开放的，供装卸站进入工作区。

在开发 Multicenter 时，Porta 设计了灵活的工件夹持系统。安装在机器的三个托盘上的每个托盘上都有一个接收器，可以通过托盘在 B 轴上连续定位或连续定位轮廓。接收器是标准化的，并保留在托盘上。

特定工件的夹具安装在接收器上，并在 CNC 下打开或关闭，液压系统由控制系统持续监控。只需更换接收器上的夹子即可完成转换。这导致转换时间为 30 秒。

为了接近工件的第五面，夹具设计为转位 90 度，以将零件的该面暴露在主轴上。虽然此操作通常在主轴 3 上完成，但如果需要，也可以在所有主轴上完成。如果需要单点车削来完成零件，这些夹具还可以选择 U 轴。

运行程序

三主轴多中心的编程相对简单。每个加工中心模块在发那科或西门子控制中都有自己的页面，因此它的编程基本上是一台三轴机床，一次有一个 B 轴。编程从主轴一到二再到三。

即使实际上有三个单独的程序同时运行，也不需要单独的同步控制。 Porta 使用的两个 CNC 品牌都在控制后台运行程序同步。

因为机器有三个主轴并且通常运行顺序操作，所以平衡循环时间以消除死时间很重要。 Porta 与微软合作开发了一个名为 Energy Characterization 的软件包。

该软件读取主轴电机的功耗，有效地降低功率以实现更轻的切割，并通过再生制动将其传输到使用更多功率的主轴。最终结果是优化了功耗。

Porta 与工业 4.0 连接功能兼容。它的一些开发方案是比较先进的。可用的信息，无论是生产 1,000,000 个零件还是 500 个零件，对任何制造商都是有价值的。数据正在加入芯片，成为金属加工制造的货币。