从DMG的产品开发看数控机床的发展趋向

中国机床工具行业的“十五”发展规划，把当今世界机床制造业的发展趋向，归结为“复合、高速、智能、精密和环保”等几个方面，如果我们把德国DMG公司的产品作个分析，就不难看出他们的技术创新，正代表着当今数控机床的发展趋向。

1.  串并联结合的Tri Center

自1994年美国C&L公司在芝加哥展览会上推出VARIAX六条腿并联机床以来，这类新概念机床国际上发展得很快。并联机床不仅用于切削加工，还可当作试验平台、工业机器人、机械装配等来使用。然而当今并联机床的另一个发展趋向，就是串并联相结合，DMG的DMT100就是一个代表。所谓串并联相结合，就是在并联机床上串联传统机床的若干部件，以扩大并联机床的工作范围，增加灵活性以及提高加工精度。在2001年EMO机床展上亮相的Tri Center(DMT100)由三杆带动铣头运动，铣头能绕C轴 X轴回转，依据并行运动学的原理，能加工各种复杂几何形状的工件。DMT100快移速度100m/min，加速度2g，运动部件重量800kg，主轴转速大于10000r/min，机床能耗低，刀具在空间自由运动使复杂工件的加工变得简单。

2.  铣头倾斜的加工中心DMP60Linear

当今，加工中心的一种创新设计就是立柱倾斜，其目的是为了更好地排屑及排放冷却液。这种结构是将立柱设计成和铅垂直线成一定角度，往往是主轴轴线向操作者倾斜。德国DMG公司的DMP60，它的设计是将铣头主轴轴线与水平面成45°交角，主要是为了在干切削时有利于排除切屑。DMP60的工作台，不仅可以作C轴回转，还具备绕A轴作45°翻转功能，以转向同主轴轴线垂直。

这是一台适宜于高速加工的加工中心，主轴转速18000r/min，快移速度100m/min，加速度为1.5g。该机结构也是采取斜床身形式，床身倾斜45°，铸件成三角形筋板状，刚性及抗振性强，进给采用直线电机，机床精度高。

3.  超声振动加工技术

当今，在医疗器械、光学工业以及汽车工业等领域内，对高硬度的零件需求日益增加，因为诸如陶瓷、玻璃、硬质合金等材料具有良好的抗磨损、耐高温、抗腐蚀性能。但此类材料的高硬度及脆性，使传统的工艺方法难以加工，然而隶属DMG的Hermann Sauer公司研制成功了超声振动加工技术，使硬脆材料的加工技术获得了新的突破。

振动切削理论是在切削过程中加入了超声振动。由工业金刚石颗粒制成的铣刀、钻头或砂轮，在加工过程中对零件表面进行20，000次/秒的连续敲击，即使是高硬材料，在如此高频的振动敲击下，一个很小的切削力也可将其瓦解。当然，DMG机床的进给力还是很大的，因此在振幅的最高点，附在刀具上的金刚石颗粒以撞击方式将零件表面材料以微小颗粒形式分离出来。

这种加工方式的效率要比传统方式提高5倍；零件表面光洁度Ra<0.2µm；可加工φ0.3mm的精密小孔；切削温升低，故可保护刀具及延长寿命。采用超声技术的DMS机床，主轴转速3000r/min~40000r/min，X轴行程为350mm或500mm，刀具中心冷却，冷却液将细屑冲离加工区。机床的监控方式有2种。ADR为控制冲击力，将刀具的进给量设定到最佳范围，而ACC是通过声音进行控制的，即以加工过程中发出的声音信号来进行控制，若需要取得较好的表面质量，ACC方式为更好。

随着电主轴及直线电机技术的日益成熟，当今数控机床的高速化发展越来越快，就金切机床领域而言，DMG公司的产品仍处于领先地位。

高速化不仅对机床的抗振性、抗热变形能力要求很高，而且对装配时的清洁度要求也非常严格。DMG除了对上述诸要求充分注意以外，还注重防尘处理。如对光栅、导轨、主轴箱等重要部位严加密封。除此以外，还对机床的环境适应性以及电柜箱的空调与干燥等均下了不少功夫，这就为机床的持续高速加工提供了可靠保证。

就数控车床而言，DMG是采用直线电机最多的机床制造商。其优点是除了能提高机床的进给速度以外，也省略了传统的易磨损机械零件，而且还能达到无反向间隙的高动态性能的良好效果。

就中国市场的需求情况来看，多轴联动加工中心是进口量最大的品种之一。如铣头立卧转换式、铣头摆转式、工作台双轴摆转式等，均是我们航天航空、造船、兵器及模具行业等的招标清单中最常见的。

DMG公司的多轴联动加工中心，主要是DMG DMU两个系列。铣头回转的，如DMG60T立式加工中心，其铣头能绕B轴回转103°，因此对某些复杂零件的背面也能加工。而DMU160P及DMU160U其铣头能立卧转换，如配上回转工作台，就能对箱体类零件进行五面加工，由于铣头立卧回转是连续控制的，因此对复杂型面的零件也能加工。

DMG165是一台双铣头的门式加工中心，其结构之所以布置成双铣头，主要是为了粗精加工。该机床工作时并非双头同时切削，而是单个驱动。先由立铣头Z轴下降作粗加工，然后回复至原位再由摆转铣头下降进行精加工，若配上回转工作台，机床就能多轴联动加工。该机床主轴最高转速可选配30000r/min，标准配置12000r/min，其第二轴摆动铣头的范围是±95°。由于采用了高动态性能的直线电机驱动，其快移速度达90m/min，加速度2g，机床结构为龙门移动式，模块化床身重达25吨，故机床刚性好，能加工高精度大型零件。机床三向行程X/Y/Z为1650mm/1200mm/800mm。

众所周知，DMG公司的多轴联动工作台的品种繁多，主要是回转与可倾相结合，DMU80P五轴加工中心，其转台型式就是非常典型的式样。此外，DMU50/70evolution的转台也很别致，它安置在斜床身的底座上面，进行2轴转摆。除此以外DMU35M及DMU50M，还可采用手动摆动工作台，一次装夹后就能作五面加工。

激光加工也是DMG公司近年致力发展的新技术，一般有两种形式。DML40激光加工机，是用激光直接对工件进行加工的，以取代传统的电腐蚀加工工艺，尤其适合对陶瓷、石墨及其他超硬材料的加工。它的优越性不仅是能节省工时，更体现在能去除工件的某些因刀具干涉而不能切削部分，甚至对盲孔也能加工。当然，对环保也起到积极作用。DML40的操作也很方便，将三维CAD图纸直接输入就能加工。机床为6轴控制，三个直线轴，两个偏转镜回转轴以及一个聚焦轴，激光束能以小于20°角度范围内投入到加工面上，从而完成90°垂直面的加工。DML采用新型光学结构图。DML40的脉动式YAG激光平均功率为100W，Q开关装置发出的激光脉冲最大功率可达200kW。激光束直径在φ0.04mm-φ0.1mm范围之内，切除率可达到25mm³/min。机床工作台面积300mm×400mm，三向行程X/Y/Z为400mm/300mm/500mm，工作台承载500kg。

DMG另一种激光加工机的型式是高速铣削与激光加工相结合。DMU60L是一台激光加工中心，除能自动换刀进行高速铣削以外，还带有激光雕刻功能，以去除铣刀难以加工区域，为加工复杂模具的型腔及雕刻细纹图案等拓展了新的空间。机床工作台面积600mm×1000mm，三向行程X/Y/Z为630mm/560mm/560mm，工作台承重400kg。激光加工参数同DML40。

DMG公司之所以能不断开发新产品，在制造业中享有盛誉，是和他们斥巨资致力于开拓分不开的。该公司平均每年要推出20多个新产品，而每个产品的开发一般需投入200~500万马克。他们除了自己有强大的设计能力之外，还和斯图加特等大专院校联手合作，及时将新发明、新专利转为新产品。

DMG公司近期将在中国上海开设工厂，这是该公司的第11家工厂，也是欧洲以外的第一家工厂，将首先推出CTX310数控车床和DMC64V立式加工中心，这些产品包含着DMG的最新技术创新成果，能使中国的制造业装备得以良好武装。