前幾年中（zhōng）國機床市場對大型（xíng）機床需求旺盛時，中國機床企業開（kāi）發了一批龍門式或橋式數控（kòng）鏜銑床（chuáng）和數控車銑複合加（jiā）工中心等大、重型機床。其中規格比較大（dà）的有齊（qí）齊哈爾一廠、二（èr）廠的立車，二廠的鏜杆直徑320mm數控鏜銑中心和重型數控車床，上海機床廠的紮輥磨床、武漢重型機床廠早年的（de）16米立車等等，市（shì）場的需求，推動並加（jiā）快了（le）中國大、重（chóng）型機床的發展，發展成果顯著。

      眾所周知，大型和超大型工件的特點是尺寸大，尺寸從幾米到幾（jǐ）十米（mǐ）不等；重量很重（chóng），重量從幾噸、幾十噸（dūn）到幾百噸，這就要求機床具有足（zú）夠的剛度和承載能（néng）力，要有足（zú）夠的空間（jiān）容納（nà）工件，還要有足夠的驅動和切削功率，加工刀（dāo）具也要有相（xiàng）應的（de）切削能（néng）力和壽命。所以，必須攻克這一整套的裝備和技術才（cái）能完成這些大型、超大（dà）型零件的加工任務。

      國外在研發用於加工大型和超大型零件（jiàn）的設（shè）備（bèi）方麵的（de）成果較多，進展也比我們快，特色機床更多，技術水平更高。下麵（miàn），從德國《WB》雜誌報道的相關信息中（zhōng），有選擇（zé）地簡介（jiè）幾個歐洲企（qǐ）業（yè）加（jiā）工有代表性的大型和超大型工件的方法和加（jiā）工設備情況，僅供業界參考。

      超大規格（gé）傳動裝置殼體的加工

      在為製造船（chuán）舶和風電設備等（děng）應用的大型齒輪（lún）傳動裝置（zhì）殼體（tǐ）所提供的加工設備方麵，德國Renk公司的聲（shēng）譽（yù）較好。他們製造了重達100噸、傳遞扭矩達350 kNm的標準係（xì）列的傳動裝置。由於傳動齒輪是每個（gè）傳動裝置的核心部件，Renk公司自己生產齒輪。傳動裝置的殼體由上、下殼體兩部分（fèn）組成，而殼體本身就重達20噸，殼體也是自己加工製造。

      為這項任務，Renk公司用了2台能（néng）加工的（de）工件尺寸為9m×3.8m×2m的（de）大型加工中心，既承擔平麵銑削加（jiā）工，還要（yào）預加工軸承孔，從粗加工到精整尺寸（cùn）以及全部的孔加工。用這種方式（shì），Renk節省很多準備時（shí）間。加工時間是一個重要因素，所以（yǐ）要充分利用好機床的生產能力（lì）。每台大型加工中心最近7年的平均使用時間有4,700h。加（jiā）工一個傳動裝置的上、下殼體要花費30至50小時，因此，能節省每一分鍾都是（shì）值得的。

      要（yào）提高（gāo）加工超大型工件的效率，除了機床本身的性能好以（yǐ）外，切（qiē）削性能良（liáng）好的刀具也（yě）很重要。20多年來，Renk公司一直應用山高（gāo）（SECO）刀具公司的刀具。在大型機床上應用了SECO公司的Double Octomill麵銑刀（dāo），這個具有16個刀片的麵銑刀，可提供（gòng）的直徑從63mm至500mm不（bú）等。大功率（lǜ）可轉位刀片適合對各種不同材料（liào）的大型零件進行粗加工和精整加工。考慮到應用的（de）靈活性，由（yóu）高速鋼（HSS）製成的中間夾緊孔和導向杆保證在大（dà）進給量時，16個可轉位刀片都能很好的精確定位，每個刀片（piàn）顯示的（de）成本（běn）都很低。Double Octomill麵銑刀能以很高的速度進行切削加工，同時也降低了刀具成本。

      用這把刀具在鑄鐵箱體（tǐ）上進行的實際切削對比試驗（yàn）證明，加工大型鑄鐵箱體件的效果很好。刀片材料有很好的耐磨鍍層，適合於高速切削加工。切削（xuē）速度提高到350m/min時，功率指示表總是處於綠（lǜ）色區域。從振動和噪聲的情（qíng）況看（kàn），這個刀具可達到更高的切削速度，作為對比，這裏用的切削速度是215m/min。

      試驗記錄表明，刀刃與工件的齧合時間減少了一半多，即由25.86min減為11.78min.，同時，切削（xuē）量由1,209 cm3/min提高到2,268 cm3/min。對用戶而言，加工速度的提高或切削效率的提高（gāo）的直接好處是能明顯降低加工成（chéng）本。

      對比（bǐ）試驗的另一個結果是，用（yòng）以前（qián）的刀具加工，每個刀片隻能加工（gōng）半（bàn）個工件，而（ér）用SECO的Double Octomill麵銑刀，每把刀可加工5個工件。顯然（rán），刀具壽命提高了10倍。由此可見，Renk公司用他們的大型機床配備SECO的Double Octomill麵銑刀的加工（gōng）方案是成（chéng）功的。

      直徑達8,000mm環形零件的加工

      成長強勁的能源（yuán）工業部門，近年來，在風力設備上特別需要（yào）應用環形零件；塔形結構件需要的法蘭（lán）連接也需要直（zhí）徑8,000 mm的環形零件；同樣，纜車吊（diào）箱和轉子葉片（piàn）最佳定位（wèi）必需的大型旋轉聯接機（jī）構也少不了大型環形件。可是（shì）要找一台（tái）高生產率的（de）加工（gōng）大型環形零件的專用機（jī）床並不容易。由於實（shí）際市場容量並不大，人們往往隻能（néng）選用一些現有的龍門結構的立車或立式銑削中心來加工。而西班牙的Ibarmia公司提出了（le）一整套加工大型環形（xíng）零件的特殊解決方案。因為很多（duō）用戶都需要（yào）包括鑽孔、銑削和車削等加工大型環（huán）形件的全套加工方案。下麵就簡介一下他（tā）們的方案。

      Ibarmia公司把環形件安裝在（zài）機床（chuáng）轉台上，呈準確的自然（rán）水平位置進（jìn）行加（jiā）工，這（zhè）樣便於分度，可以用回轉頭或角鏜頭一個接一個地進行臥式（shì）孔加工。該公（gōng）司製造（zào）高精度轉台（tái），用合適的同步電機直接驅動，並按（àn）需要選用滾（gǔn）動軸承轉台或（huò）靜壓（yā）轉台，這兩種轉台（tái），都是通過（guò）1個高質量的大齒輪和2個小齒輪（lún）驅動，轉台還配備一個通過海德漢的RCN空心軸同步發送機工作的直接測量係統，用於（yú）精確的回轉控製。近20年來，Ibarmia公司開發了一係列適合用戶需要（yào），並滿足不同工件夾緊的各種手動或自動定心的夾緊裝置，其中就有靈活的快速找正的夾爪和支架。

      Ibarmia公司還集成一個包括刀具監控和管理的先進的控製係統。除（chú）了（le）可以無（wú）人化生產外，需要時還能診斷刀具破（pò）損或工件損壞引起機床停機的時間。

      用（yòng）可轉位刀片的鏜刀，在已知孔深的情況下，還（hái）要求用高壓冷卻液內冷卻刀具（jù）。這不僅是散熱必需的，而且也是借高（gāo）壓冷卻液排出（chū）切屑的重要手段，以保證所要求的加工（gōng）精（jīng）度和質量。冷卻液泵是用壓力為20巴到60巴可調的電泵。為了防（fáng）止高壓冷卻液流出和切屑傷人，加工空間密封（fēng）是必要的。切屑（xiè）和冷卻液通過兩級淨化處理。

      Ibarmia的動立柱機（jī）床可標準配置SV係（xì）列的立式主軸頭或SVK係列的立/臥自動轉換主軸頭。一個尺寸規格大的支柱，在轉台一側從（cóng）外向內移動，可加工不同直徑（jìng）的環形零件。把強有力的主軸頭安置在支柱前麵進行孔加工。而（ér）配置SVK自動主軸頭的方案（àn），可進行立式和臥式孔加（jiā）工（gōng），這對於一次裝卡就能完成各種孔加工和（hé）其他加工來說是比較理（lǐ）想的（de）配置。

      機床還可以配置兩個加（jiā）工單元，同時（shí）對工件進行加工（gōng）。如FVV係列機（jī）床就配置兩個立式（shì）主軸單（dān）元（yuán）；FVK係列機床配置一個立式主軸單元和一（yī）個可用於立/臥加工的立/臥自動轉換主軸單元；而FKK係列機（jī）床則帶（dài）兩（liǎng）個用於立/臥加工的立/臥自動轉換主軸單元。在加工不（bú）對稱孔的情況下，或（huò）者（zhě）需要銑（xǐ）削（xuē）加工時，機床可以用一個帶有另一控製軸的十字（zì）滑座來擴（kuò）展機床的功（gōng）能。

      就機床結構而（ér）言，認為龍門式結構（gòu）較好，加工幾乎不受限（xiàn）製。所以他們開發了P係（xì）列和G係列不同龍門結構機床。P係（xì）列龍門結構機床可加（jiā）工小直徑至很大直徑的環形件。轉台位於（yú）橫梁中間下方，橫梁上可選配一個（gè）或兩個可移（yí）動（dòng）的立式主軸加（jiā）工單元，並（bìng）可同時用兩個立式主軸（zhóu）加工（gōng）單（dān）元加工，效率更高。如需臥式加工，則可按（àn）需要選配不同角度的鏜頭或臥式主軸頭。在G係列龍門結構機床上，工件的徑（jìng）向（xiàng）定位不通過（guò）轉台，而應用（yòng）獨有的線性軸，包括立柱在內的龍門架沿長度方向運動進行定位，其巨（jù）大的優點是除可加工大型環形件外，還可加工大型平（píng）板件。

      2011年新開發（fā）了一種專用於加工環形（xíng）件的大型立車係（xì）列（liè），在巨大的床身上裝有一個靜壓轉台，驅動功率為350 kW，可加工直徑3,500mm以上的的工件，而且多種加（jiā）工可在一台機床上完成。

      其實中國齊齊哈爾機床一廠和二（èr）廠生產的大型數（shù）控立車或數控立式（shì）車/銑加工（gōng）中心都可加工環形類零件。武漢重型（xíng）機床廠早年就生產了16m立車，滿足了中（zhōng）國建設需要。這種大直徑環形類零件平放在立車的工作台上，找正並卡（kǎ）緊後就可加工。也許國產機床（chuáng）的（de）性能和加（jiā）工效率還有待進一步改善和提高。

      大型圓柱類和圓筒類零（líng）件的內部加工

      大家知道，在普通車床上（shàng）可以用單（dān）邊夾緊的鏜杆加工內輪廓和直徑，在（zài）組合了振動阻尼（ní）結構後，也能實現（xiàn）大長徑（jìng）比（L/D）零件的有效加工。傳統（tǒng）的加（jiā）工方案表明，由於單邊夾緊和在大管道（dào）內部加工時，刀具缺少支撐，發現在這種情況下，正是這個長徑比（L/D）成了（le）製約加工的（de）重要因素。

      德國（guó）的Rottler機（jī）床製（zhì）造公司與用戶和技術合作夥伴一起（qǐ），根據加工任務的要求，並優先考慮（lǜ）用戶的生（shēng）產條件，研究機床的結構方案和加工（gōng）可行性。20多年來，應用新技術開發了各種用於圓柱孔和襯套輪（lún）廓及大型管件的內部加（jiā）工和杆件材（cái）料的鏜孔與擴孔的機床。

      ABD結構係列的孔（kǒng）加工機床（chuáng）是為在工件上組合（hé）加工直徑2000 mm和長15000 mm的圓柱孔而開發的。在機床上用刀具固定和工件轉動的方式進（jìn）行加工。在迄今為止的機床上，穩定（dìng）性和孔加工能力受限於（yú）回轉中心到床身間的距離，中心架與床身（shēn）聯接不穩定、進給力通過不利的（de）杠杆比傳遞到孔加工刀具上也是不可忽視的因素。為克（kè）服這些缺點，Rottler的ABD係列機（jī）床增加了一個上床身。這樣，上床身部件可使（shǐ）中心架和回（huí）轉支架的結構形式更緊湊，加工工件的外直徑也大了。增加的成本可通過提高進給速度得到補償。加工使用的新刀頭裝了新的可轉位刀片，在（zài）加工內孔時，由專用的導板導引（yǐn）。

      由於能傳遞300 kN的進給力和400 kW的驅動功率，使切屑厚度可達70mm，並為可轉位刀片的標準路勁（jìn）和鑽孔長度設定切削參數，使之不用換刀就能完成一（yī）次切（qiē）削加工。用乳化液作為刀（dāo）具和（hé）導向板的（de）冷卻潤滑劑。

      用臨界阻尼的靜壓導軌和一個在基座上的由4個（gè）滑枕滾柱支架組成的輔助支（zhī）撐是考慮鑽孔時（shí）突出的（de）穩定性問題。由於剛度（dù）高，就不需要用動力鏜杆導向支（zhī）撐（chēng）來（lái）加工導（dǎo）向孔或打中心孔了。在（zài）加工偏心孔時，對支架（jià）穩定性（xìng）的影響很大，導致支架在基座上的固定聯（lián）接鬆動，並要通過在床身上移動主軸箱（xiāng）來適（shì）應不（bú）同長度的工件加工。由此產生了一種全新的（de）重型機床設計，這個係列的機床可以加工外直徑達5,000 mm和長度達25,000 mm的工件。

      基於（yú）加工（gōng）造紙機用的軋輥和滾筒等複雜的內輪廓對機床提出（chū）的特殊要（yào）求，Rottler公司開（kāi）發了一種便於攜帶的專用車削加工單元，它也能適合現有（yǒu）的平床身車床，形成了Tabo結構係列鑽鏜床和便（biàn）攜式加（jiā）工單元（yuán），加工範圍（wéi）覆（fù）蓋內直徑1,200 mm、長12,000 mm的軋輥、滾筒和圓柱體類工件，能按需要自由編程加工（gōng）它們的（de）內輪廓。

      以後又在ABD結構係列部件基礎上，開發了TFB結（jié）構係列深孔加工機（jī）床（chuáng），用於加工直徑150 mm至1,800 mm和長度達15,000 mm的工件。這（zhè）種TFB機床適合用BTA深（shēn）孔加工方式（即用高壓（yā）切削液使切屑從空心鑽杆內排出的方式）或Ejector方式（即用高壓（yā）氣體使切屑從空心鑽杆內排出的方式）進（jìn）行孔加工。用TFB結構係列機床也（yě）能以工件和（hé）刀具都同時回轉的方式進行孔加工，由此會使加工的孔獲得盡可能高（gāo）的（de）同軸度。

      後來，又因大型專用油缸製造（zào）商（shāng）Hilfrich公司提出的要在短期內能用圓柱材（cái）料加工直徑700 mm的鏜孔（kǒng）要求，Rottler公（gōng）司大（dà）約經過15個月研發製造，世（shì）界上第一台（tái）用實體鑽孔的方法鑽削直徑700 mm的深（shēn）空加工機（jī）床2012年已交付用戶使用了（le）。經過兩個驅動單元最大產生200 kN的進給（gěi）力。按計劃的加工（gōng）任務要求，在4級主軸箱上的驅動功（gōng）率308 kW，而在刀具上的2級驅動功率為130 kW。

      通過強力夾緊的主軸，經由4個夾爪的機床花盤把最大132,000 Nm的扭矩傳遞到工件上，4個刀具支架和3個工件支架分別支撐著鑽杆和工件。

      必要的備件有鑽孔供油裝置、鑽杆和鑽頭等。不同的鑽（zuàn）孔直徑需要相應直徑的鑽頭和鑽杆，用工件轉動和（hé）刀具固定的方式實體鑽削Ø700 mm的孔，需要290 kW的驅動功率，每小時加工的切屑有1,900 kg，同時要用切削（xuē）冷卻油通過鑽杆和鑽頭直接噴向切（qiē）削刃，以冷卻刀具和（hé）排除切（qiē）屑。可見，加工的效率還是很高的（de），當然（rán）需要（yào）的機床功率也很大，其中（zhōng），解決（jué）斷屑和及時排除如此（cǐ）大量的切（qiē）屑也非易事，所以，加工難度不小。

      大規格超（chāo）精密機床DIXI 210

      DMG森精機研發的產品中，大規格超精密（mì）機床DIXI 210當屬目（mù）前（qián）世（shì）界上獨（dú）有的最（zuì）新、規格最大、技（jì）術水平最高（gāo）的超精密加工機床。它結合了瑞士的精密加工傳統以及手工（gōng）技藝和德（dé）國工程技術人員認真的製造工（gōng）藝。這是一（yī）台高（gāo）檔的龍門結構機床，製造的很完美。為了達（dá）到盡可能（néng）高的剛性和穩定性，龍門結（jié）構采用3點支撐，即用3個由GGG60材料製成的鑄件塊來支撐。這為在強力銑削加工時達（dá）到最好的精密度和盡可能大的功率值奠定了基礎。數據表示（shì），用DIXI 210超精密機（jī）床，隻要（yào）多一點（diǎn）夾緊，就可以加工直徑達2,500 mm、高1,250 mm以及最重8,000 kg的工件（jiàn），既可（kě）以高效率進行粗加工，也可以高動態（tài）（0.6g）、快速進給（60mm/min）進行精整加工，體積精度＜35μm。主軸采用不同的大功率電（diàn）主軸，最大功率為114 kW。同樣也可以選用1,550 Nm和最高轉速6,300 r/min的電機驅動主（zhǔ）軸。這麽大的機（jī）床，精密（mì）度是（shì）真正（zhèng）的拿手技藝，隻有通過（guò）有經驗的DIXI員工的手工刮研500多小時後，才（cái）能達（dá）到精密度（dù）規（guī）定的接觸麵平整度、直線度和垂直度的要求（qiú），在所有（yǒu）直線坐標和回轉坐標的共同高精度作用下，最終才能在工件上達到（dào）最小的形（xíng）位誤差。

      用戶在以後的使用過程中不丟（diū）失精度，其中之一是要注（zhù）意控製所（suǒ）有發熱部件的冷卻問題（tí）。此外，機床安裝後要全部進行三維尺寸的測量，有時還要進行精確的調整（zhěng），既要注（zhù）意局部的熱膨脹，也要關注空間精度和環境溫度梯度。

      總之，世界主要機床製造大國，大、重型機床創新（xīn）成果很多（duō），中國機床工快速發展中，大、重型機床的成果也很（hěn）突出，不必多說。以上介紹涉及（jí）的大型和超大型工件的（de）加工設備，中國的機床工業幾乎都能提（tí）供。近年來，中（zhōng）國（guó）風電工業的強勁發展以及航空、航天和國防軍工技術的發展（zhǎn）成（chéng）果，都是很好的例證。我想，現在中國（guó）機床行業（yè）完全有能力解決（jué）這類零件的加工問題。