4軸卡盤車床縮短加工周期

現在，讓我們再來想象一下一台4軸車床在四角形分度托架轉鼓上的加工情況吧。這種托架轉鼓的功能大致與HMC機床上的托盤交換裝置功能相同。它能夠使四根主軸中的兩根處於密閉的加工環境中，並同時車削加工兩個工件。此時，處於加工區外面的兩根主軸可以採用手工、機械手或龍門式上料機安裝需要加工的工件。當工件在其中的一對主軸上完成車削加工以後，托架轉鼓開始分度操作，將其餘兩根裝有新工件的主軸送入到加工區域內。只要車削加工操作的周期超過新工件的安裝時間，那麼只有在主軸托架轉鼓的分度過程中才會發生幾秒鐘的延時現象。

Camloh Machinery Solutions公司的Bill Camloh, Jr.先生列出了這種車削加工平台的三大優點：第一，這類機床可以節約很多的零件裝卡時間；第二，當一個工件A面和B面上的加工周期處於不平衡的狀態時，採用這類機床加工非常有效；第三，不管工件是採用手工安裝，還是通過自動裝卡，只要車削加工的周期超過工件的安裝時間，那麼機床的生產效率都是完全一樣的。

Camloh先生在紐約LaFayette的機床銷售公司，該公司提供日本Kitako公司製造的4軸數控卡盤車床 (Kitako公司的母公司是Kitagawa公司)。這類機床是通過美國SB Machine Tools機床公司進口的。Camloh先生在本文中詳細地介紹了這種4軸卡盤車床的設計，並列舉了一個實例，說明如何利用這類機床來提高加工周期完全不同工件的生產加工效率。

4軸卡盤車床的設計

Kitako公司的4軸卡盤車床是在該公司原3軸機床的基礎上設計生產的。這類3軸車床通常可以同時用於粗加工、精加工和工件的裝卡。托架轉鼓具有足夠的空間安裝第四根主軸，於是該公司在這台車床上又增加了一根主軸，以適應更大範圍的複合車削加工。

Kitako 公司可以提供主軸為卧式和立式布置的各種車床。卧式車床的卡盤直徑範圍為100～200mm(4～8in)。如果從操作人員的角度來看，主軸的布置正好面向操作人員的位置。立式車床通常用於大、中型工件的車削加工，其所提供的卡盤直徑範圍為200～380mm(8～15in)。

機床的設計可以適應自動化操作的要求，也可以作為關鍵的加工設備或經過改裝安裝到生產現場。根據Camloh先生的估計，在出口到美國的500多台機床中，有 90%左右的機床裝有自動化系統。通常是以一個工程包的形式安裝一台龍門式上料機(單臂、雙臂或三臂型)。還可以提供雙重獨立的龍門吊臂，如同機床上和地板上安裝的機械手那樣。在這些零件裝卡系統上還可以安裝氣壓表或探針，以便在卸除零件時對零件進行測量。例如，可將這些信息輸送到控制系統中，以自動地補償磨損的刀具。

**表採用4軸卡盤車床和雙軸車床加工鑄鐵罩的情況比較**
操作	4軸卡盤車床	雙軸車床
A面加工時間	59s	59s
零件裝卸時間	0s	12s
托架分度時間	1.5s	0s
B面加工時間	23s	23s
零件裝卸時間	0s	12s
托架分度時間	1.5s	0s
總加工周期	42.5s/件	71s/件
機床正常運行時間	98%	32%

加工區域中工作的兩根主軸都是由其本身的轉塔或組合刀具提供服務的。組合刀具一般用於大批量零件的生產。標準的轉塔一般擁有8個工位，而含有10工位的轉塔，可擁有多達5個工位的活動刀具。是否使用活動刀具應取決於鑽削、攻絲及其他加工操作所需的時間。Camloh先生說：「如果這段時間佔據了總體加工周期的一大部分，那麼在銑床上進行非車削加工將具有更大的意義。因為這會使零件降低裝卡時間所帶來的價值消失殆盡。」例如，在整體加工周期較短的情況下，15s的新工件裝卡時間具有重大的意義。然而，對於包括活動刀具操作在內的較長加工周期而言，這15s的時間就顯得不那麼重要了。

典型車削應用範圍

4軸卡盤車床不一定只適合於大批量工件的加工需要。Camloh先生說：「卡盤車床也適合於500件左右的批量加工。」該卡盤車床通常的加工應用範圍如下：

一個類型的零件可以在所有4個卡盤(AA/AA)中進行一次車削操作；
同時在一個卡盤中車削加工一個零件的A面，並在另一個卡盤中(AB/AB)車削同一零件的B面；
同時在兩個卡盤中車削加工一個零件的A面，並在另兩個卡盤中(AA/BB)車削同一零件的B面。

特別是在A面和B面加工周期相對較長和加工操作不平衡的情況下，採用4軸設計形式的車床對上述最後一個例子的加工最為有效。按照表中所列的鑄鐵罩加工進行考慮。這些零件的A面車削、鏜削和偏心鑽削加工周期為59s，而B面的鏜削和端面加工周期為23s。零件裝卡時間12s。如果採用一台雙軸車床的一根主軸車削加工這個零件的A面，另一主軸車削加工同一零件的B面，那麼加工B面的主軸就要閑置36s的時間。它必須等待另一根主軸完成長達59s的加工操作。從這個實例中可以看出，完成一個零件的加工需要71s的時間，因為總體加工周期等於最長的加工操作時間加上零件的裝卡時間。

另一方面，當4軸卡盤車床在進行AA/BB加工操作時，其總體加工周期建立在A面和B面的平均加工周期的基礎上。當兩個零件的A面完成加工后，托架就會對其餘兩根主軸進行分度，開始對另外兩個零件的B面加工。從這個實例可以看出，每加工兩個零件需要85s。這表明，完成每一個零件的加工時間為42.5s。此外，4軸卡盤車床的主軸利用率達到了98%，而雙軸車床的主軸利用率只達到32%