革新制造：精密加工技术驱动车间生产力

Index MS32-6多主轴车床采用公司新刀架平台，W型花键接口和快速夹紧系统实现快速换型。

我的“Chasing Threads”专栏阐述了本文缘起。简言之，实体国际制造技术展（IMTS）虽未于本月举办，但软件设备供应商一直备战此时发布新品，助力贵司等车间成为更高效、更有效的运营体。

因此我联系多家支持展会的精密机加工行业供应商，探听其捕捉的趋势及新技术如何应对挑战。与多方深谈后，两大趋势最为清晰：自动化不止机器人，大批量生产加工设备趋向柔性化。顺此脉络，以下片段介绍助力车间卓越服务客户需求的技术。

车间自动化形式多元

机床车间语境下提“自动化”，许多人脑海首现机器人。机器人看管机床确实在车间愈发普及。COVID-19导致人力挑战下，此类自动化生产价值尤显。不出所料，机床制造商越来越多被询问设备可选自动化方案。

Marubeni Citizen-Cincom便是例证。其Citizen瑞士型机床可配真空弹出、线材弹出和托盘上下料单元实现自动化零件处理。真空系统将零件从副主轴弹出至真空提取器，收集于外部托盘或转盘。线材弹出系统专为细长精密零件设计，含零件收集托盘或工作台。托盘系统支持在制品收集和部件抽检，穿梭存储托盘单元可在加工过程中卸载成品。亦可自动送料至机床主轴。

Marubeni Citizen-Cincom现为其L20XII ATC瑞士型机床提供B轴自动换刀功能，可容纳13把刀具。

公司现亦为B轴L20XII ATC瑞士型机床提供自动换刀功能（如下视频）。刀具安装于刀架，最多容纳13把前加工B轴刀具（12把存储于ATC）。ATC刀具可配合现有车削刀具和横向加工旋转刀具使用。可离线预设实现快速换型，支持医疗植入件等复杂几何形状完整加工。

仓储式送料器易部署的自动化工具。如Edge Technologies新款Edge Patriot 880（直径8-80 mm，6/12英尺版本）具备快换导轨和可调滚轮稳定架。公司称其填补大直径棒料市场空白，提供稳健经济方案。6英尺版本适合想超越常规短送料器功能、实现6英尺棒料送料且带残料回收的用户。

CAM编程亦可自动化，DP Technology持续打磨其人工智能（AI）引擎赋能此项。目标是“构建智能”，整合资深程序员长期磨砺的最佳编程实践数据库。

DP最新版Esprit软件含Machine Swap等功能，利用数字孪生概念在虚拟环境创建加工操作全貌数字副本。公司称此能力适配多机型车间。例如，为立加编写的零件程序可转为卧加运行，AI引擎自动生成新代码因其知晓卧加运动学。又如Automatic Link功能，AI引擎可创建最优安全切削操作连接，随工件材料去除和刀具间隙变化调整移动以加速循环时间。

Esprit利用AI引擎为包括瑞士型在内的多种机床“构建智能”CAM编程。创建含机床运动学数据的精准数字孪生是关键。

公司亦紧密协作机床制造商和经销商开发免手工编辑后处理器，称这对程序员同样是巨大时间节省。

Star CNC称无人加工持续演进带来对过程监控和预测分析的更高需求，以支持轻度或全无人运行。其新SMOOSS-i软件支持通过实时数据采集远程监控及作业完成实时状态。其他功能可基于刀具寿命状况、剩余原材料、机床当前状态预判所需操作员关注点，助力更好决定操作员何时需驻守特定机床，优化时间管理。鉴于COVID-19社交距离建议，亦可减少单一区域人员聚集。

SPC Innovations Detector系列采用模块化设计，据称易于校准和配置针对特定零件的各类传感器，且系统可移装他机。

同理，为建立无人加工信心，零件须定期测量尺寸控制，刀具亦须检测磨损断裂。SPC Innovations现推出Detector机内断刀及零件检测系统。系统含通用工业触屏，用于编程监控带编码器电子接触式传感器（探针型），可配置刀具/零件存在性检测或零件测量。在制件关键属性测量可自动修正刀具偏移补偿磨损，亦可自动剔除因异常（如误装）导致的不良品。

新系统最多支持16个传感器。机床自带物料搬运可移动零件至传感器，或设横向滑板移动传感器至零件测量直径、长度等。模块化设计易于基于特定零件校准配置各传感器，且系统可移装他机。此外，此类自动机内检测可大幅减少人工分拣测量和零件物理接触。

生产设备趋向柔性

传输机床是大批量加工公认选项。但Gnutti等制造商也在向柔性化设计。例如其Piccola机床加工最大13 mm线圈料。线圈料加工免除更换新棒料规格，无棒料残余实现高材料利用率。此外，Piccola新多工位换刀系统最多容纳六把刀具，提供跑不同工单或长周期作业冗余刀具的通用性。

Hwacheon称见证对其D2-5AX五轴机床生产的高复杂零件自动化方案兴趣增加。可配自动工件更换器，八或20工位，最大工件直径300 mm、重量80 kg。

Mikron称其MultiX旋转传输平台重点在于可配置性、可扩展性和柔性。这些机床提供真正车削能力，单工位可同时三刀参与切削（机床4-24工位）。所有标准加工单元可交换且极高精度重复定位。因此配置某工单的机床可通过交换加工单元重配置他工单。此外提供不同刀架，单单元可装多刀。

Porta PortaCenter概念亦为满足高混流生产开发，因总零件量持续上升但批量收缩。这些标准机型含三个四轴加工工位和一个上下料工位，单机提供替代多台常规四轴卧加（HMC）的方案。称可降低工装、刀具、人工、占地、检测、公用设施成本，实现快速换型新工单。事实上，PortaCenter额外A轴和U轴使其单次装夹加工常规HMC无法完成的零件。标准PortaCenter ISO40机型提供10英寸加工包络，ISO50机型提供20英寸包络适配大工件。

当棒料尺寸超瑞士型机床容量时的替代方案：Doosan Puma TT-1300SYYB双刀塔各带Y轴运动，可分别或同时接近主/副主轴。

熟悉瑞士型机床的车间在工单推挤或超越棒料容量时也有选择。Doosan称新款Puma TT-1300SYYB为2英寸棒料零件提供生产率、精度和柔性。该机双刀塔各带Y轴，可分别或同时接近主/副主轴，后者用于夹持车削等操作。

小零件领域，Index新推MS32-6多主轴车床（页顶图），据称将多主轴技术选项拓展至更广泛车间。含公司新刀架平台，W型花键接口实现精准定位快速换型。新快速夹紧系统让离线预设刀具轻松上机。Index称这些功能组合可削减90%以上换型时间，使车间兼具多主轴闻名的高生产率和小批量通用性。

Tornos小占地面积SwissNano瑞士型机床现推大直径7mm机型。

Tornos同样提升小占地SwissNano瑞士型机床柔性，推出更大7mm直径机型。保留原4mm机型热稳定性和6轴运动学设计（后主轴安装于三线性轴），主轴功率翻倍（2.5 kW）加工更多特种材料。且副主轴下可装二/三/四把刀，实现并行操作。

Horn为瑞士型机床提供带集成冷却管理系统的W&F Linear单元。专用管路设计让用户仅连两根管路至单元接口即可向刀架供高压冷却液。

快换刀具亦提升瑞士型等生产机床柔性，更好适配小批量。如Tsugami提供动静态刀架均可机外预设、秒级换刀，消除操作员对刀失误，大幅减少二次工序需求，鼓励冗余刀具和无人加工。

Horn联合W&F Werkzeugtechnik为瑞士型机床提供带集成冷却管理的W&F Linear单元加速换型。Horn称虽非首创快换方案，但解决了瑞士加工严苛要求固有的稳定性挑战，及因狭窄工作包络导致的额外换刀时间。

据公司介绍，瑞士型机床换刀常需修光切削刃、管路刀架（若内冷）。修光耗时，且涉及刀具定位工件外径，过度拧紧刀架亦可能崩刃。W&F Linear系统为直装块，定制替换用户特定机床刀块。块体专用管路设计，仅连两根管路至块体接口即可跑高压冷却。冷却液经块体通过HSK冷却管进入刀架，插入各刀位底部管路口。

管路口亦为建立切削刃位置提供固定距离。管路口作挡块，刀架靠其定位，即使无内冷亦然。因刀架长度已知、挡块给定精确位置，用户可在无需修光情况下确立切削刃位置。换刀简化为拔出旧刀架、换刀片、插回。

CNC铣床换刀不成问题因有ATC。但车间欲用高速主轴赋能常规机床微加工——NSK称此市场增长——仍需操作员干预。

NSK电动主轴可达80,000 rpm。

据公司介绍，小直径刀具通常需15,000 rpm以上主轴转速，常规机床常难达标。安装在机床自带主轴内的高速主轴类型之一为电动式。NSK称电动主轴优势在于简单对接机床CNC、长寿命、恒定转速、高精度、良好重复性。传统电动主轴缺点：虽可存ATC刀库，但操作员须停机断开电信号和气动冷却吹扫管路方能装入ATC。最新机型免人工连断这些元件，实现全自动换刀。这为低转速机床在需要时提供微加工所需高转速带来灵活性。NSK电动主轴最高80,000 rpm。

快换工装在高混流生产环境加速换型中愈发普及。Hainbuch近期为其系统增设双爪模块，实现立方体零件夹持。

前景无限（一如既往）

此技术采样仅为采样。单篇文章无法囊括精密机加工行业所有新品。一如既往，《Production Machining》将持续推出有益新设备、软件和概念。也期待继续深入探讨本文提及等主题，撰写先进技术在贵司等车间成功应用的故事。订阅印刷版。

八主轴剖析

不久前访问Schütte德国总部时，《Production Machining》了解其八主轴ACX CNC多主轴，为六主轴Generation SCX CNC多主轴变体。挑战之一：为可达85轴控制的机床提供直观操作界面。详情请阅。