多主轴数控加工机床在高速加工技术中的应用

　　在制造业高速数控加工中（MC）机床已得到了极为广泛的应用，并已成为现代数字化制造企业实现产品数字化制造的关键基础装备，是实现批量定制产品高效高速加工生产的核心设备。

　　高效高速加工（HEM-HSM）通常包含有两方面的基本含义：

　　◆高金属切除率

　　高效加工，就意味着要求数控机床应具有高金属切除率，或者说要求数控机床主轴应能提供足够高的切削加工能力。金属切除率（mrr）定义为单位主轴运行时间内切削金属材体积或重量，典型单位为cm3/min。

　　◆高加工零件产出率

　　高速加工，则意味着要求数控机床应具有高加工零件产出率。首先，这就要求数控机床加工零件运行中非切削辅助运行（非增值运行，主要包括换刀与空行程等）时间应尽可能短，或者说要求机床应具有高主轴运转率（主轴运转时间占零件加工周期时间的百分比）。其次，要求零件加工生产周期时间尽可能短，或者说要求机床应能提供高切削速度、高加工进给速度和高坐标运动加/减速度以及快速刀具交换能力。

　　为实现上述这两个基本目标，数控机床设计师们在传统高自动化数控MC机床基础上，经过长期持续努力创新性地研发出高速电主轴、直线电机、高速滚珠丝杠、力矩电机、直驱式主轴摆角头和直驱式数控转台等数控机床各种关键功能部件，并对传统数控机床结构进行优化与创新，研制出了能够实现高效切削加工与高加工零件产出率的新型高速数控加工机床，主要包括有：

　　1、高性能五坐标数控机床

　　通过集成更多的运动坐标轴，配置高功率、高转矩、高速主轴在一台高速数控MC机床上，并采用“一次装夹完成全部加工” 工艺策略，实现高速粗精多工序加工、或与3/4/5坐标联动、或与多面体多工序加工一次完成，或者说更多地使用高性能五坐标数控MC机床进行复杂产品零件的高效、高速加工。

　　2、多主轴高速数控机床

　　将多个主轴集成在一台高速数控机床上以实现大幅度提升数控机床的总切削加工能力，以取得高零件加工产出率，这就是多主轴高速数控机床。多主轴高速数控机床主要包括多主轴高速数控加工中心（MSMC）机床和多主轴高速数控车削中心（MSTC）机床等。

　　3、高速复合数控加工机床

　　基于“一次装夹完成全部加工”工艺策略，优化与创新传统高速数控机床结构设计，实现将铣、车、钻、镗等多种不同加工工艺集成在一台高速数控MC机床上实现复合化加工，这就是高速复合数控机床。

　　上述这几类高速数控机床和普通高速数控机床相比具有更高的加工效率和加工零件产出率，可归类于一种高效高速数控加工机床范畴。本文限于篇幅仅对其中多主轴数控加工中心（MSMC）机床相关技术进行介绍和讨论。

　　4、多主轴数控MC机床

　　众所周知，对普通数控加工机床（无论是数控MC机床，或是数控TC机床）通常都仅设计有一个主驱动装置—主轴装置。顾名思义，MSMC机床则是它设计有多个主轴。对MSMC机床来说，一般设计有2～6个主轴。制造业中应用最多的是为双主轴的MSMC机床，其次为3/4主轴的MSMC机床。

　　实际上，在普通数控MC机床上，再增加1个、2个或更多的主轴，就可构成最初始的MSMC机床。因此，MSMC机床保持了普通数控MC机床的各种主要的先进功能特征，如自动刀具交换（ATC）、自动工件交换（AWC）和多坐标联动加工等功能。同时，和普通数控机床一样，MSMC机床可设计为立式结构、卧式结构、典型低轨动龙门结构，以及高架桥式动龙门结构等。