龍門式加工中心首先是把相互對立的東西結(jié)合為一體，如高剛度和高動(dòng)態(tài)性能，由于動(dòng)態(tài)部件的剛性好、質(zhì)量輕，所以機(jī)床的動(dòng)態(tài)性能高、定位準(zhǔn)確。高動(dòng)態(tài)性五軸聯(lián)動(dòng)加工中心上方的高架橋可以移動(dòng)，同立式運(yùn)行的機(jī)床以及龍門式運(yùn)行的機(jī)床相比，機(jī)床需要的運(yùn)動(dòng)質(zhì)量比較小。由于這種機(jī)床有恒定的質(zhì)量比，在進(jìn)行加工時(shí)，無需考慮工件的尺寸和重量，而且在剛性和動(dòng)態(tài)性上均可實(shí)現(xiàn)對驅(qū)動(dòng)裝置的優(yōu)化設(shè)計(jì)。
雖然三軸或三加二軸銑床目前依然占居著統(tǒng)治地位，但龍門式加工中心的五軸配置方案如今已經(jīng)成為必不可少的了。由于加工中心所需投資成本高，所以這種機(jī)床是可以在多種加工方案中使用的。無論是在對材料加工的切削量大小方面，還是在工件的成套整體加工方面，機(jī)床既要能滿足能切除大量切屑的粗加工，也必須能夠做到對工件進(jìn)行細(xì)致的精加工。
圖1 UBZ-NT龍門加工中心用于粗加工和精加工
Handtmann A-Punkt Automation GmbH公司就向自己提出了這樣的挑戰(zhàn)，將其UBZ-NT龍門加工中心(圖1)配備了主軸更換裝置(圖2)。這樣就可以采用具有不同特性曲線的高頻電動(dòng)機(jī)主軸，大多是一種粗加工和精加工主軸的組合，用于加工鋼、鑄造材料、鈦、鋁、有色金屬和塑料，而且可以自動(dòng)進(jìn)行更換。接口為HSK 63 A和HSK 100。也可提供采用變速主軸的型號。功率為19～100 kW，轉(zhuǎn)矩達(dá)1200Nm。叉頭(A軸+120°/-95°，C軸6275°)為剛性設(shè)計(jì)，裝有液壓夾緊裝置(圖3)。
圖2 采用主軸更換裝置可以自動(dòng)更換具有不同特性曲線的高頻電動(dòng)機(jī)主軸
機(jī)床本身是焊接結(jié)構(gòu)，用聚合物或水基混凝土澆筑。這不僅涉及到側(cè)面支座，而且Y軸梁和Z軸滑板在導(dǎo)軌部位也是在振動(dòng)下現(xiàn)場澆筑的。這種組合可提供高抗振的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)又具有很高的熱穩(wěn)定性。靜態(tài)部件內(nèi)部填充聚合物，使機(jī)床有極佳的減振性能。
圖3 叉頭(A軸+120°/-95°，C軸6275°）為剛性設(shè)計(jì)，裝有液壓夾緊裝置
X方向的驅(qū)動(dòng)由四個(gè)相對張緊的伺服電動(dòng)機(jī)承擔(dān)。X軸上的加速度為3 m/s2，X軸上的工作速度和快進(jìn)速度為50 m/min，Y軸方向?yàn)?0 m/min，Z軸方向?yàn)?5 m/min。包括轉(zhuǎn)動(dòng)軸在內(nèi)的所有軸均裝有直接測量系統(tǒng)。根據(jù)型號的不同，X軸方向上的運(yùn)行路徑分別為5000～50000 mm。Y軸方向上的運(yùn)行路徑標(biāo)準(zhǔn)型號為3200 mm，Z軸為1200 mm。
機(jī)床上組件的尺寸比例合適，尤其是滾球主軸和直線導(dǎo)軌，因而使此種機(jī)床的用途可以非常廣泛，不會遇到機(jī)械上的極限，作為附加效益，這對機(jī)床的壽命具有積極的影響。導(dǎo)軌的比例對達(dá)到的精度具有極為重要的影響。所以，需要注意直線導(dǎo)軌必須保持有足夠的距離，UBZ-NT龍門加工中心Y軸上的間距就有1200 mm。
圖4 加工中心裝有兩個(gè)刀具箱，一個(gè)裝20把刀具，采用HSK-63-A刀架，另一個(gè)裝8把刀具，采用的是HSK-100A刀架
由于加工中心采用模塊式結(jié)構(gòu)，因而型號可以有很多種類，如有一個(gè)橋兩個(gè)Z軸滑板的，有兩個(gè)橋和各一個(gè)Z軸滑板的，有兩個(gè)橋各兩個(gè)Z軸滑板的。刀具箱也可以制成多種多樣。比如UBZ-NT-G 500/300 T3加工中心，現(xiàn)有一家刀具和模具制造廠家安裝了這種機(jī)床，就裝有兩個(gè)刀具箱，其中一個(gè)裝20個(gè)刀具，裝有HSK-63-A刀架，另一個(gè)裝8個(gè)刀具，采用的是HSK-100A刀架。主軸箱內(nèi)有兩根主軸：一條主軸的功率為30 kW，轉(zhuǎn)數(shù)達(dá)24000r/min，主要用于精加工，另一條軸功率為25 kW，轉(zhuǎn)數(shù)達(dá)9000 r/min 1，主要用于粗加工。機(jī)床的控制采用Fidia C20型機(jī)床控制裝置。
