對大型工件進行“完整加工”一直是難題，機床設(shè)備的快速發(fā)展使這個問題得到解決，并證明了完整加工與大型工件的處理并非相互排斥。人們把焦點都放在水電和壓縮空氣消耗上，卻極少考慮空間使用問題，就生產(chǎn)成本“能效”來講，每平方米所蘊含的生產(chǎn)力其實有著巨大的潛力。

“完整加工”一詞在生產(chǎn)領(lǐng)域由來已久，如今更受關(guān)注。回顧過去，當(dāng)初只有多面加工和多方向或六面加工。隨著多種生產(chǎn)技術(shù)的整合，單個加工中心已經(jīng)能完成從毛坯到成品零部件的完整加工。

完整加工越來越依賴五軸聯(lián)動加工。除需整合多種生產(chǎn)技術(shù)外，五軸加工系統(tǒng)還要求能在空間中以相對隨意的方式定位工件和工具，并使其自由回旋。這一要求使得完整加工，尤其是對小型工件的完整加工，得以應(yīng)用在大小型機床上。完整加工在工件質(zhì)量方面的優(yōu)勢，也比傳統(tǒng)的“泰勒制”科學(xué)管理生產(chǎn)更勝*。

完整加工——大型工件受益良多

一開始，大型工件加工似乎面對諸多限制。大型工件通常需要進行諸多操作，因此加工中心需要配備大容量的刀庫，并要求某些工具必須與工件的尺寸相近。那么在一臺龐大的機器上完成所有生產(chǎn)步驟是否可行呢？

以往人們總是過快地做出決定，卻沒有充分地考慮完整加工的好處。其實，它具備很多方面的優(yōu)勢。相比在加工小型工件的優(yōu)勢，完整加工對于大型工件而言，其優(yōu)勢更是有過之而無不及。在多階段的生產(chǎn)過程中，即便各生產(chǎn)系統(tǒng)間的緩沖達(dá)到zui低，大型工件仍需要非常大的存儲空間。例如，一個標(biāo)準(zhǔn)的箱式托盤只能容納24個貨車渦輪增壓器的半邊外殼。即使加工只需幾分時間，若要滿足一個班次中未完工產(chǎn)品的緩沖需要，那它所占的空間就足以把生產(chǎn)現(xiàn)場變成像是帶有切屑分區(qū)的物流作業(yè)站。每增加一個生產(chǎn)步驟，則需要更多的空間。在這種情況下，顯然不能把空間效率只當(dāng)作假定條件而已。

根據(jù)各工件的重量，機器的每個裝卸步驟都需要使用裝卸工具。在大型機器中，這些裝卸步驟的實現(xiàn)都是自動化的。為保證生產(chǎn)過程的一致性，裝卸工具通過自動輸送和緩沖區(qū)相互銜接起來。價值創(chuàng)造要素在資源投資中所占百分比極小，并且近年來持續(xù)下降，而與此同時，工件也取代了冷卻潤滑劑在很多地方的使用。

如果將完整加工用于大型工件，則可以大量降低在物流和自動化方面的開支。所需機器的尺寸取決于軸的布置。可以確定的是，在*條件下，工件可以進行雙旋轉(zhuǎn)，也就是說繞著兩個軸旋轉(zhuǎn)。如果工具能進行X、Y和Z三個平面上的線性運動，則可以使工具或工件盡可能少旋轉(zhuǎn)和平衡動作。

圖1 斯塔瑪雙主軸和五軸聯(lián)動砂輪安裝生產(chǎn)，主軸距離為600mm

在設(shè)計可以容納較多大型刀具的加工中心時，還要考慮到熱效應(yīng)。只有在這種情況下，完整加工才能在相對較小的空間內(nèi)發(fā)揮所有優(yōu)勢。結(jié)合雙主軸復(fù)合加工（圖1），用戶能獲得*空間效益，因為完整加工能與雙主軸加工實現(xiàn)互補。同時創(chuàng)造了zui高水平的每平方米生產(chǎn)力。圖2所示為同時加工兩個工件的加工中心，其zui大尺寸為500 x 500 x 500 mm，占地面積僅12 m2。

圖2 斯塔瑪加工中心MC526——所需占地面積僅為12m2

根據(jù)工件參數(shù)，完整加工夾緊一個工件zui多可能需要50個工具，所設(shè)計的工具庫必須能符合如此大的尺寸要求。除了要獲得快速的換刀間隔，進而實現(xiàn)快速的切屑到切屑換刀時間，機器內(nèi)部工具管理還必須高度智能化。位于德國Schlierbach的斯塔瑪（Stama）制造的工具庫不僅可用于單主軸和雙主軸加工，而且具有多達(dá)120個位置的超大容量。

大容量刀庫面臨的主要挑戰(zhàn)，是要同時實現(xiàn)特定刀具的隨時供給和縮短刀具干擾時間。通過刀庫的工程設(shè)計來解決這兩個問題，利用快速抓取裝置或快速移動鏈條是*的。為了盡可能降低刀庫需要應(yīng)對的高動應(yīng)力，斯塔瑪?shù)募庸ぶ行亩寂鋫淞?ldquo;斯塔瑪?shù)毒吖芾?rdquo;解決方案（圖3）。有了刀庫分類裝置的幫助，就能保證在加工過程中，按照所需的正確順序，把刀具放入刀庫中。另外，新的刀具裝入刀庫中后，或是切換到同規(guī)格的備用工具后，順序會持續(xù)得到更新。因此，可以保證在zui低動應(yīng)力的情況下，大型刀庫中始終保持快速的切屑到切屑換刀時間。

圖3 刀具分類裝置：“斯塔瑪工具管理”保證一致的短暫切屑到切屑換刀時間

過程整合

除了五軸聯(lián)動完整加工外，銑削中心還對各生產(chǎn)工序加以整合，這為質(zhì)量和物流方面創(chuàng)造更好的前景。舉例說，原本需先在車銑機床上完成所有粗車工序，然后才能開始細(xì)車步驟。而將車削主軸并入加工中心，就可以實現(xiàn)任意順序的五軸聯(lián)動車銑操作（圖4）。同時還能在各操作步驟之間自由移動工件，而無需從機床上取下工件。如果由工件來執(zhí)行旋轉(zhuǎn)動作，那么工件可以在夾緊裝置松開后卻不離開夾緊裝置的情況下旋轉(zhuǎn)至定位，這樣就無需再單獨夾緊。

圖4 在同一中心上配備車銑加工的完整加工——貨車渦輪增壓器外殼的雙主軸車

什么是“泰勒制”？

物質(zhì)方面的直接浪費，人們是可以看到和感覺到的，但由于人們不熟練、低效率或指揮不當(dāng)而造成的浪費，人們既看不到，又摸不到。所有的日常活動中不注意效率的行為都在使整個國家資源遭受巨大損失，而補救低效能的辦法不在于尋求某些出眾或是非凡的人，而在于科學(xué)的管理。提出這個觀念的人正是被西方管理界譽為“科學(xué)管理之父”的泰勒。

泰勒制可以使作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化，可以提高生產(chǎn)效率，泰勒制也叫科學(xué)管理。