立式车床在汽车领域的应用

最近几年新开发出的立式车床主要有两种，一种是倒立式车床（属卡盘式机床），主要应用在汽车制造业及其他工业的大、中批量的自动化生产中；另一种用于强力重载加工的大型立式转塔车床（VTL），它配置有高功率主轴和能承受上千公斤重量的工作台。一般VTL主要用来加工如飞机发动机、石油天然气勘探设备、军用非路面行驶车辆、泵、压缩机等产品中的各种零件。据供应商称，当前的应用领域和原来相同，但用户已经从原来的设备制造商扩展至二级零件承包商。

随着机床技术的迅猛发展，现在大多数的VTL都能自动换刀，并普遍配备了驱动式刀具，其中以四轴机床居多。它能够在一个设备上完成如火车车轮那样的工件的加工。一些机床还配备有托盘式工件交换系统，以使操作者在加工工件的同时装夹好下一个待加工工件。

著名的VTL制造商Giddings & Lewis公司（简称G&L公司）在开发出VTC1600型之后又扩大了VTC系列机床的型号，四种型号的最大加工直径为1700mm～2700mm，工作台直径为1250mm～2500mm。

这四种机床的特点是设计使用75kW AC电机驱动的双速工作台，能给两个较小的机床提供24550Nm的最大扭矩，给较大型机床提供41144Nm的最大扭矩，工作台也可选用液压（油缸）驱动。

尤其值得一提的是该系列机床都对其各部分进行了重新设计，减少了许多计数器和易于造成非正常运转的部件，如限位开关等。由于缩减了约50%的计数器，因此，大大提高了机床的可靠性，同时也使G&L公司提供的机床价格降为原产品价格的2/3。

同时，G&L公司的VTC机床使用了公司专有的楔形锁紧的模块式刀具系统。这个系统类似于镗铣床或加工中心的锥形接口系统，但它不像传统的锥柄刀具那样从主轴锥孔内拔出，而是用液压楔形装置加力，将刀具从主轴锥孔内自动退出或快速插入主轴锥孔内。

据G&L公司介绍，该刀具系统也能采用电液装置，并可采用内冷方式冷却刀具，还具有比Hirth连接器和横向键易于制造的优点。

对于重型立式加工机床的开发，最新的产品是Hass自动化公司最近推出的立式车削中心（VTC）。它能在一次装卡中同时使用驱动式刀具加工直径为1220 mm、高710 mm、重4500kg的工件，机床设计有直径为1220mm带T型槽的工作台和锥度为50号的铣削头；工作台由22.5kW电机驱动，由双速齿轮箱变速；用伺服马达对C轴实行驱动与控制，插补精度为±30arcsec。

驱动式刀具的使用是通过具有30hp的矢量驱动系统驱动50号锥度的主轴，产生610Nm的扭矩和最高达5000r/min的转速来进行加工。机床配备可存贮30把刀具的侧装式刀具自动交换系统，能安装21把铣刀和钻头、2把车刀和1把镗刀。

倒立式车床的主要特点是，从结构上看相当于将传统的立式车床颠倒而成，即由主轴装夹工件并沿3个直线轴运动，而刀架固定不动，彻底改变了传统车床的理念。最早由EMAG公司发明生产的VSC系列现已发展成能进行车、镗、铣、磨、滚齿、激光加工的倒立式多功能中心。加工过程中，装夹工件的主轴可从外部传送装置上抓取工件，然后把工件定位于加工区；主轴作旋转主运动，由固定在转塔式刀架上的刀具进行加工。加工完成后，主轴将已加工完的工件送回到传送装置上，传送装置又将下一个工件送到相应的位置。

这种机床的布局较传统的车床有很大的优势，传统的车床要求操作人员时刻注意车床的运转状况，并且在车床上方安装有塔架式吊车或机器人，其余外围的操作人员的任务是将未加工工件放到传送装置上，然后拿走加工好的部件。而使用倒立式车床，操作人员的任务简化成将工件放到传送装置上，然后移走机床上加工好的工件。由于花时间少且效率高，根据工件大小和加工时间，这种操作一般只需1～2h，每班最多进行1～2次。

同时，它还取消了机器人或塔架式吊车，削减费用并减小了占地空间。用户不只是节省了机器人的最初成本，而且节省了编程和工具耗损的费用。同时使传送装置得到简化，但这种简化也是以牺牲机器人或塔架式吊车的柔性作为代价的。

这一结构的典型代表是Hardinge公司VL系列车床（VSC系列的改型产品）。这种车床是由Hardinge公司与德国EmagMashinenfabric 机床公司的合资厂Hardinge-Emag GmbH公司生产的。VL3的特点是：功率为15.6kW，主轴转速7500r/min，能加工直径为79mm或130mm 的工件，卡盘能装夹直径为152mm的最大工件。VL5的特点是装备了功率为22.3kW、最高转速为4500r/min的主轴和一个能传送28个工件的（圆柱形）工件传送装置；卡盘能装夹尺寸为直径为204mm或254mm的工件。

两种型号机床Z轴的进给速度均为30m/min，X轴的进给速度为60m/min，都装备有刚性盘式的12位VDI 40型双向刀架，能够在任何位置启动驱动式刀具。选择 GE Fanuc21-iT控制系统为标准型，驱动式刀具和C轴由Fanuc 21-iT控制。

倒立式车床也都能组建于柔性制造单元中。简单的工件传送装置能够连接到柔性制造单元的自动传输线中，也可重新构建以应付产品变化的需要。而且，车床的小机座占地面积小，意味着基于倒立式车床的柔性制造单元的占地面积也小。

由Mazak公司新推出的IVS200倒立车床，是为满足汽车制造业中大批量零件生产的市场需要而设计开发的。它的主轴启动速度快，具有快速工件处理功能（无需塔架式机器人），加速度0.9g，X轴进给速度为110m/min，Z轴进给速度为60m/min。机床配备刀具预调装置，当将刀尖对准预调装置的猫眼时，机床控制系统即可将刀具的偏移量和其他特征录入，并在加工中对刀具的状态实行自动监控及对刀具磨损、热变形等实行自动补偿。该公司还开发出两台可对工件的另一端进行加工的双主轴机床。

由美国DMG公司生产的CTV250车床，曾被称为是柔性制造单元使用的扩展平台。该机床的特点是X轴由直线电机驱动，可使其加速度达到1g，进给速度达100m/min。机床装备有功率为25kW的驱动电机，最高转速为5000r/min的主轴，直径为254 mm的卡盘。Y轴用于偏心钻孔和铣削加工。选用西门子840D数字控制系统。

锻件和铸件是各种工件的常用坯料，尺寸和几何形状的不规则变化对自动化加工是一种挑战。Mori Seiki公司新推出的倒立式车床就是专门为加工小型铸件和其他长径比较小的工件而开发的，例如刹车制动轮、电机壳体和压缩机转子等。

机床最高主轴转速5000r/min，最大输出功率为11.2kW，能加工直径所为400mm、长为150 mm的工件。车床的滚珠丝杠和线性导轨用渗入润滑油的石碳酸垫片实行永久性润滑，这样就减少了经常添加润滑油的工作量，同时避免了由于采取油润滑所造成污染的问题。

总之，高效率的立式车床在技术上完全可以取代卧式车床，而且比卧式车床具有更多的优点。

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