多主軸數(shù)控加工機(jī)床在高速加工技術(shù)中的應(yīng)用

　　在制造業(yè)高速數(shù)控加工中（MC）機(jī)床已得到了極為廣泛的應(yīng)用，并已成為現(xiàn)代數(shù)字化制造企業(yè)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)字化制造的關(guān)鍵基礎(chǔ)裝備，是實(shí)現(xiàn)批量定制產(chǎn)品高效高速加工生產(chǎn)的核心設(shè)備。

　　高效高速加工（HEM-HSM）通常包含有兩方面的基本含義：

　　◆高金屬切除率

　　高效加工，就意味著要求數(shù)控機(jī)床應(yīng)具有高金屬切除率，或者說要求數(shù)控機(jī)床主軸應(yīng)能提供足夠高的切削加工能力。金屬切除率（mrr）定義為單位主軸運(yùn)行時(shí)間內(nèi)切削金屬材體積或重量，典型單位為cm3/min。

　　◆高加工零件產(chǎn)出率

　　高速加工，則意味著要求數(shù)控機(jī)床應(yīng)具有高加工零件產(chǎn)出率。首先，這就要求數(shù)控機(jī)床加工零件運(yùn)行中非切削輔助運(yùn)行（非增值運(yùn)行，主要包括換刀與空行程等）時(shí)間應(yīng)盡可能短，或者說要求機(jī)床應(yīng)具有高主軸運(yùn)轉(zhuǎn)率（主軸運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間占零件加工周期時(shí)間的百分比）。其次，要求零件加工生產(chǎn)周期時(shí)間盡可能短，或者說要求機(jī)床應(yīng)能提供高切削速度、高加工進(jìn)給速度和高坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)加/減速度以及快速刀具交換能力。

　　為實(shí)現(xiàn)上述這兩個(gè)基本目標(biāo)，數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)師們?cè)趥鹘y(tǒng)高自動(dòng)化數(shù)控MC機(jī)床基礎(chǔ)上，經(jīng)過長(zhǎng)期持續(xù)努力創(chuàng)新性地研發(fā)出高速電主軸、直線電機(jī)、高速滾珠絲杠、力矩電機(jī)、直驅(qū)式主軸擺角頭和直驅(qū)式數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)等數(shù)控機(jī)床各種關(guān)鍵功能部件，并對(duì)傳統(tǒng)數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化與創(chuàng)新，研制出了能夠?qū)崿F(xiàn)高效切削加工與高加工零件產(chǎn)出率的新型高速數(shù)控加工機(jī)床，主要包括有：

　　1、高性能五坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床

　　通過集成更多的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)軸，配置高功率、高轉(zhuǎn)矩、高速主軸在一臺(tái)高速數(shù)控MC機(jī)床上，并采用“一次裝夾完成全部加工” 工藝策略，實(shí)現(xiàn)高速粗精多工序加工、或與3/4/5坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)、或與多面體多工序加工一次完成，或者說更多地使用高性能五坐標(biāo)數(shù)控MC機(jī)床進(jìn)行復(fù)雜產(chǎn)品零件的高效、高速加工。

　　2、多主軸高速數(shù)控機(jī)床

　　將多個(gè)主軸集成在一臺(tái)高速數(shù)控機(jī)床上以實(shí)現(xiàn)大幅度提升數(shù)控機(jī)床的總切削加工能力，以取得高零件加工產(chǎn)出率，這就是多主軸高速數(shù)控機(jī)床。多主軸高速數(shù)控機(jī)床主要包括多主軸高速數(shù)控加工中心（MSMC）機(jī)床和多主軸高速數(shù)控車削中心（MSTC）機(jī)床等。

　　3、高速復(fù)合數(shù)控加工機(jī)床

　　基于“一次裝夾完成全部加工”工藝策略，優(yōu)化與創(chuàng)新傳統(tǒng)高速數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)將銑、車、鉆、鏜等多種不同加工工藝集成在一臺(tái)高速數(shù)控MC機(jī)床上實(shí)現(xiàn)復(fù)合化加工，這就是高速復(fù)合數(shù)控機(jī)床。

　　上述這幾類高速數(shù)控機(jī)床和普通高速數(shù)控機(jī)床相比具有更高的加工效率和加工零件產(chǎn)出率，可歸類于一種高效高速數(shù)控加工機(jī)床范疇。本文限于篇幅僅對(duì)其中多主軸數(shù)控加工中心（MSMC）機(jī)床相關(guān)技術(shù)進(jìn)行介紹和討論。

　　4、多主軸數(shù)控MC機(jī)床

　　眾所周知，對(duì)普通數(shù)控加工機(jī)床（無論是數(shù)控MC機(jī)床，或是數(shù)控TC機(jī)床）通常都僅設(shè)計(jì)有一個(gè)主驅(qū)動(dòng)裝置—主軸裝置。顧名思義，MSMC機(jī)床則是它設(shè)計(jì)有多個(gè)主軸。對(duì)MSMC機(jī)床來說，一般設(shè)計(jì)有2～6個(gè)主軸。制造業(yè)中應(yīng)用最多的是為雙主軸的MSMC機(jī)床，其次為3/4主軸的MSMC機(jī)床。

　　實(shí)際上，在普通數(shù)控MC機(jī)床上，再增加1個(gè)、2個(gè)或更多的主軸，就可構(gòu)成最初始的MSMC機(jī)床。因此，MSMC機(jī)床保持了普通數(shù)控MC機(jī)床的各種主要的先進(jìn)功能特征，如自動(dòng)刀具交換（ATC）、自動(dòng)工件交換（AWC）和多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)加工等功能。同時(shí)，和普通數(shù)控機(jī)床一樣，MSMC機(jī)床可設(shè)計(jì)為立式結(jié)構(gòu)、臥式結(jié)構(gòu)、典型低軌動(dòng)龍門結(jié)構(gòu)，以及高架橋式動(dòng)龍門結(jié)構(gòu)等。