龍門式加工中心首先是把相互對立的東西結合為一體,如高剛度和高動態性能,由于動態部件的剛性好、質量輕,所以機床的動態性能高、定位準確。高動態性五軸聯動加工中心上方的高架橋可以移動,同立式運行的機床以及龍門式運行的機床相比,機床需要的運動質量比較小。由于這種機床有恒定的質量比,在進行加工時,無需考慮工件的尺寸和重量,而且在剛性和動態性上均可實現對驅動裝置的優化設計。

雖然三軸或三加二軸銑床目前依然占居著統治地位,但龍門式加工中心的五軸配置方案如今已經成為必不可少的了。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行細致的精加工。
 

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,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機主軸,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,而且可以自動進行更換。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,轉矩達1200Nm。叉頭(A軸+120°/-95°,C軸6275°)為剛性設計,裝有液壓夾緊裝置(圖3)。
 

圖2  采用主軸更換裝置可以自動更換具有不同特性曲線的高頻電動機主軸
    機床本身是焊接結構,用聚合物或水基混凝土澆筑。這不僅涉及到側面支座,而且Y軸梁和Z軸滑板在導軌部位也是在振動下現場澆筑的。這種組合可提供高抗振的優點,同時又具有很高的熱穩定性。靜態部件內部填充聚合物,使機床有極佳的減振性能。
 

圖3  叉頭(A軸+120°/-95°,C軸6275°)為剛性設計,裝有液壓夾緊裝置
    X方向的驅動由四個相對張緊的伺服電動機承擔。X軸上的加速度為3 m/s2,X軸上的工作速度和快進速度為50 m/min,Y軸方向為30 m/min,Z軸方向為15 m/min。包括轉動軸在內的所有軸均裝有直接測量系統。根據型號的不同,X軸方向上的運行路徑分別為5000~50000 mm。Y軸方向上的運行路徑標準型號為3200 mm,Z軸為1200 mm。
    機床上組件的尺寸比例合適,尤其是滾球主軸和直線導軌,因而使此種機床的用途可以非常廣泛,不會遇到機械上的極限,作為附加效益,這對機床的壽命具有積極的影響。導軌的比例對達到的精度具有極為重要的影響。所以,需要注意直線導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  加工中心裝有兩個刀具箱,一個裝20把刀具,采用HSK-63-A刀架,另一個裝8把刀具,采用的是HSK-100A刀架
    由于加工中心采用模塊式結構,因而型號可以有很多種類,如有一個橋兩個Z軸滑板的,有兩個橋和各一個Z軸滑板的,有兩個橋各兩個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,現有一家刀具和模具制造廠家安裝了這種機床,就裝有兩個刀具箱,其中一個裝20個刀具,裝有HSK-63-A刀架,另一個裝8個刀具,采用的是HSK-100A刀架。主軸箱內有兩根主軸:一條主軸的功率為30 kW,轉數達24000r/min,主要用于精加工,另一條軸功率為25 kW,轉數達9000 r/min 1,主要用于粗加工。機床的控制采用Fidia C20型機床控制裝置。

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