一、采用高速加工中心的必要性
　　高速加工中心在機床領(lǐng)域中已經(jīng)確立了不可動(dòng)搖的地位，現在沒(méi)有人懷疑高速加工中心的發(fā)展前景。許多機床廠(chǎng)都把高速加工中心作為了自己的主導產(chǎn)品，說(shuō)明高速加工中心的巿場(chǎng)之廣闊。高速加工中心的制造技術(shù)也已進(jìn)入成熟期。用于高速加工中心的新部件和新的機床配套件不斷推出，進(jìn)一步提高了高速加工中心的水平。

高速加工中心一般采用電主軸，在使用過(guò)程中電主軸從啟動(dòng)達到某一轉速，或從某一轉速到停止所耗用的時(shí)間相對較少，也同樣節省了時(shí)間。

二、高速加工中心的結構特點(diǎn)

對高速加工中心機床性能的要求：

1.高的主軸轉速，一般在每分8000轉以上；（按機床規格的大小而不同）
    2.高的進(jìn)給速度，一般在每分15米以上；
    3.快的移動(dòng)速度，一般在每分55米以上（按機床規格的大小而不同）；
    4.高的加（減）速度，一般在0.5g-1.5g以上（按機床規格的大小而不同）；
    5.微米級的加工精度；
    6.高的靜、動(dòng)態(tài)剛度和輕量化的移動(dòng)部件。

按照上述要求，臥式高速加工中心在結構上有以下特點(diǎn)：

·主軸一般采用電主軸，電主軸具有結構緊湊、精密、轉速高的特點(diǎn)。
    ·三座標的結構有少數機床采用動(dòng)柱式結構，其余大多數則采用“箱中箱”式結構?！跋渲邢洹笔浇Y構是幾種形式中速度和加速度水平最高的。

一般移動(dòng)速度在50m/min以下的加工中心大都采用新設計的立柱移動(dòng)式結構，配上外置Z軸或者外置X軸，則機床制造上非常簡(jiǎn)單，工藝性好，因而成本低，是一種比較經(jīng)濟的高速加工中心。

由于動(dòng)柱式加工中心立柱本身是一種懸臂梁結構，切削力產(chǎn)生的顛覆力矩將使立柱產(chǎn)生變形和位移，影響機床的精度，所以立柱一般設計得較重，當驅動(dòng)立柱移動(dòng)時(shí)較高的立柱將因頭重腳輕而不適合較高的速度和加速度，因此高速移動(dòng)的立柱一般不宜太高因而影響上下移動(dòng)的行程。 
      為了減小切削力產(chǎn)生的顛覆力矩，機床設計時(shí)常把立柱后導軌加高，與前導軌不在一個(gè)平面上，但是后導軌因空間限制不能提得太高，太高將與主軸電機相干涉。當把后導軌提到立柱上端問(wèn)題得到解決，這樣就產(chǎn)生了框架式結構，原來(lái)的立柱變成了有著(zhù)上下導軌的滑架。加上前面支撐主軸滑枕的框架合在一起形成了今天流行的“箱中箱”結構。所以它上下兩個(gè)導軌支撐的滑架就相當于動(dòng)柱式機床的立柱，這樣這個(gè)立柱就由懸臂梁結構變成具有兩端支撐的簡(jiǎn)支梁結構。簡(jiǎn)支梁的最大變形點(diǎn)在中間，同等條件下它的最大變形僅有懸臂梁的十六分之一。這樣這個(gè)滑架就可以在不影響剛性的情況下做得比較輕，為高速度和高加速度提供了條件，這就是“箱中箱”結構得以流行的主要原因。

線(xiàn)性伺服進(jìn)給驅動(dòng)采用直線(xiàn)電機已很普遍，但更多的還是采用旋轉伺服電機加滾珠絲杠驅動(dòng)。伺服電機加滾珠絲杠驅動(dòng)雖然在速度和加速度等方面不如直線(xiàn)電機，但經(jīng)濟節能，也非?？煽?，因此被廣泛采用。 
     一些公司也在采用直線(xiàn)電動(dòng)機驅動(dòng)，如SPECHT500L移動(dòng)速度達到100米和120米/分。直線(xiàn)電動(dòng)機驅動(dòng)具有更好的動(dòng)態(tài)特性，結構也更簡(jiǎn)單，具有高的直線(xiàn)速度、高加速度、行程長(cháng)度不受限制、機械零件少、無(wú)磨損、高剛度等優(yōu)點(diǎn)。

它的缺點(diǎn)是：

·巨大的強磁吸力作用于導軌上，采用雙直線(xiàn)電動(dòng)機驅動(dòng)雖然可以抵消作用力但將增加成本；
    ·不可能放大拖動(dòng)力；
    ·高功率損失及高發(fā)熱；
    ·產(chǎn)生干擾磁場(chǎng)；
    ·防鐵屑困難；
    ·造價(jià)較高。

隨著(zhù)技術(shù)的不斷進(jìn)步，直線(xiàn)電動(dòng)機驅動(dòng)的這些缺點(diǎn)將被逐步克服，使用直線(xiàn)電機是將來(lái)高速移動(dòng)裝置的發(fā)展方向。

三、 敏捷制造系統

由高速加工中心組成柔性生產(chǎn)線(xiàn)，配上由桁架機械手組成的智能的工件輸送裝置（也可由導軌機器人作工件輸送），并且高速加工中心在工序布置上盡可能采用并聯(lián)的布局形式，這種柔性生產(chǎn)線(xiàn)我們稱(chēng)之為敏捷制造系統。當然有時(shí)為了節省投資也可由簡(jiǎn)單的物料系統即由人工或由助力機械手來(lái)上下料，構成了簡(jiǎn)易型的敏捷制造系統。 
      敏捷制造系統的特點(diǎn)是：在布局上盡可能采用并聯(lián)形式的高速柔性制造單元加上智能的物流系統。

由桁架機械手與高速加工中心組成的敏捷制造系統具有以下優(yōu)勢：

·在項目初期，可以按資金和巿場(chǎng)情況分批投入、滾動(dòng)發(fā)展。所謂分批投入是指并聯(lián)布局形式的加工中心由于幾臺工序內容相同，可以按資金和巿場(chǎng)情況先投入一臺或兩臺，其余的幾臺可以留出安裝位置，在條件具備的時(shí)候再投入；
    ·具有很強的柔性，產(chǎn)品改型非常方便；
    ·設備的故障不會(huì )造成全線(xiàn)停產(chǎn)；
    ·機床品種單一，維修和備件都方便；
    ·設備臺數少，占地面積??；
    ·在產(chǎn)品批量不是特別大時(shí)，采用敏捷制造系統可以節省投資；
    ·由于采用標準的高速加工中心和可以采購到的桁架機械手，交貨期因此縮短。

由于采用了桁架機械手進(jìn)行工件輸送，可以大大簡(jiǎn)化作為柔性線(xiàn)的基本單元——高速加工中心的結構，這樣每臺高速加工中心單元的制造成本會(huì )下降，而且可以形成批量生產(chǎn)，縮短了機床的制造周期，使敏捷制造系統的供貨周期要比剛性自動(dòng)線(xiàn)更短。在國外由于專(zhuān)機的價(jià)格較高，組成自動(dòng)線(xiàn)的機床臺數也較多，所以剛性自動(dòng)線(xiàn)的價(jià)格往往高于敏捷制造系統的價(jià)格。國內的專(zhuān)機價(jià)格比國外低得多，而國內高速加工中心由于大量采用國外進(jìn)口的配套件因此價(jià)格與國外差距較小。這樣在國內敏捷制造系統的價(jià)格與剛性自動(dòng)線(xiàn)的價(jià)格是各有優(yōu)勢的，一般批量較小時(shí)敏捷制造系統的價(jià)格較低，批量大時(shí)剛性自動(dòng)線(xiàn)的價(jià)格較低，交叉點(diǎn)一般在年產(chǎn)3-8萬(wàn)件之間。在國外這個(gè)交叉點(diǎn)要在年產(chǎn)20萬(wàn)件的批量上。當然這與剛性自動(dòng)線(xiàn)的配置水平有直接的關(guān)系。

柔性制造系統同樣是采用高速加工中心和桁架機械手，而在布局和工序安排上采用串聯(lián)的布局方法，這樣就組成了柔性制造系統。兩者相比有以下不同。

串聯(lián)布局的柔性制造系統由于每一加工單元負擔的加工內容少因而減少了刀具的總體數量而減少前期投入（但不減少使用成本），由于負擔的加工內容少因而減少了回轉工作臺的使用，但是增加了機床和夾具的種類(lèi)，工件加工過(guò)程中裝夾次數增多。兩種系統總體投資基本相當，但是由于柔性制造系統所有機床加工內容不同，只有全線(xiàn)全部完成才可以生產(chǎn)出合格的零件。因此柔性制造系統不可能分批投入資金，前期投入較大。

 在敏捷制造系統方案的機床選擇上，也可以采用高速加工中心、數控機床、專(zhuān)機相結合的方案，像汽車(chē)發(fā)動(dòng)機的缸體、缸蓋特別適合采用敏捷制造系統，它們在生產(chǎn)線(xiàn)的前部分工序主要是面的銑削加工，像頂底面、左右面、前后面、瓦檔面，由于工序單一，單工序時(shí)間較長(cháng)，采用數控的專(zhuān)用銑床或自動(dòng)線(xiàn)往往可以進(jìn)一步減少投資，也能適應產(chǎn)品的變型，具有一定的柔性。主油道孔、缸孔的粗鏜也同樣可以采用槍鉆和專(zhuān)機解決。生產(chǎn)線(xiàn)后部分的精加工工序，象缸體加工的曲軸孔、凸輪軸孔的精加工、缸孔及止口的精加工、缸蓋導管孔的精加工可以根據被加工零件的具體情況采用高速加工中心或者采用精密專(zhuān)機來(lái)完成。