立式加工中心供应商乐观地展望 2022 年。他们希望更多地使用自动化，并提高对使用三轴以上设备进行加工的好处的认识。
加利福尼亚州太阳谷 LA Gauge Company 运营总监 Memo Olmedo，在该公司的 10 台三井精机五轴立式加工中心之一。 （由 Mitsui Seiki 提供）根据设备制造商的说法，在一个或两个设置中获得工件的更多侧面只是 VMC 价值主张的一部分。在机器前面使用机器人实现自动化，或添加旋转轴有助于确保生产率，而了解机器运动学（机器如何随时间移动）是再现性的关键。
范围广泛选择，从更简单的三轴机器到五轴——两者3 加 2，在较小程度上，连续版本——为商店提供了大量机会，让 VMC 承担小批量和大批量运行。生产返修零件的机会提供了另一种激励。
VMC 业务良好
首先，尽管围绕 COVID-19 大流行的不确定性和混乱的政策随着它拖入动荡的第三年，对 VMC 的需求强劲。然而，不出所料，供应是一个令人担忧的问题。
“这个行业非常火爆，”位于伊利诺伊州霍夫曼庄园的 DMG Mori USA 国家工程总经理 Jeff Wallace 断言。搞砸了。我们卖的是搞砸了的东西。好问题是，我们正在出售我们拥有的一切；糟糕的问题是四到六周的交货时间延长到了四到六个月。”
VMC 在多种应用中很受欢迎，Wallace 说，即使是“一些小批量生产拍卖中心，我们在那里制作一些简单的棱柱形零件。即使是立式三轴机器也有很高的需求。”
鉴于大流行病加剧了劳动力短缺，VMC 的自动化已成为主要问题。
Chiron 计划推出其 Micro5加工中心，专为 50 x 50 x 50 毫米的小工件而设计，今年。 （由 Chiron 提供）“我们经常看到垂直方向可以改装旋转轴，这样我们就可以接触到零件的不止一侧。客户希望尽可能多地实现自动化——甚至自动化一些三轴立式加工中心。添加旋转轴甚至双旋转轴，以便能够翻转零件并到达另一侧，这样我们就不必将其从虎钳上拆下并带到另一个虎钳上——无论我n that machine or another machine——现在非常流行。客户正在研究如何优化这些 VMC 并能够从中获得更高的生产力。
“VMC 的优点在于它们相对便宜且易于设置。你把它们放在地板上，大多数都有一个三点调平系统。对于客户来说，进入 VMC 是非常划算的，尤其是对于短期生产。对我们几乎所有产品的全面需求都很高——这对行业有利。我们不是唯一的；所有其他建筑商都看到了类似的情况。蛋糕很大，我很高兴这个行业很健康。”
DMG Mori 使用其 ROI 计算器帮助说明其 VMC 如何帮助商店提高利润——尤其是“所有回流继续。我们看到很多产品回到美国——我们拥有的低成本棱柱形零件在过去的 20 年里，我一直在大洋彼岸购物。中小型商店在制造这些商品组件方面变得非常高效——VMC 非常适合做这些事情。
“这里需要注意的是人力以及您是否想要自动化：它是否坚持在机器前面或放在旋转轴上的简单机器人？我们在 DMG Mori 内部建立了一个自动化小组，协作机器人开始在这些 VMC 平台上起飞。我们甚至不必在门上添加像气缸这样简单的东西；我们会让机器人开门。” Wallace 说，通过采取这些步骤，客户的产量提高了 5% 到 6%。
他总结道，多轴 VMC 在美国的占有率越来越高——事实上，随着 DMG Mori 看到过去几年销售额增长了十倍。他说，欧洲最初在采用方面具有优势，但“以典型的美国方式，一旦我们醒来，它&rs就像，‘好吧，让开。’美国已经觉醒，再次主要受到劳动力问题的驱动。由于人们不想做这项工作或者我们找不到人才，您如何最大限度地减少与机器的互动来制造零件？这就是多轴闪耀的地方。如果我能正确地准备好我的棒材，在它完成之前我可能再也不需要接触那个零件了。”
促进自动化的是该公司的 Celos 人机界面控制，它允许机器操作员快速操纵一个执行各种任务的机器人范围。 “我们开发了应用程序，如果您将机器人放在机器前面，操作员不必是机器人程序员。有一个拖放式图形用户界面可以帮助操作员编程。我们的目标是让人们掌握这项技术，这样他们就不会对自动化持谨慎态度，而是会乐于接受它。”
VMC 优势
一般来说三井精机首席运营官 Bill Malanche 解释说，VMC 更易于安装，“通常可以在更短的时间内启动和运行，并且对日常业务的干扰更少”。 “它们的尺寸通常也小于许多水平的，从而减少了宝贵的工厂占地面积的整体使用。我们机器的设计让商店和大型工厂在更小的平台上拥有更多的能力。在我们的 Vertex 系列 VMC 中，Y 轴提供比 X 轴更大的行程，从而使机器的整体宽度更小。大多数 VMC 的宽度通常大于深度。”
在他的职业生涯中，Malanche 回忆说，他在美国和国外的公司安装了数十台立式机器。 “直到今天，我仍然偶尔会在贸易展上遇到一位客户，他记得我安装了他们的机器，并说他们仍然拥有它，而且还保留着零点几。”
三井精机强调夹具钻孔式机器设计有超喜他指出，在紧凑的工作范围内具有很高的精度，这使它们成为高成本、小批量生产的理想选择。
“我们有一个客户正在生产需要极小公差的复杂航空航天部件，”Malanche解释。 “他们使用的立式机器正在生产一系列零件，这些零件不仅用于生产，而且用于持续的现场支持。这种环境意味着这些机器有一天可以用于生产零件，但可能会出乎意料地被迫更换以抵消现场支持需求。
“该客户拥有生产零件的合格机械师，但水平的工作不适合只点击“周期开始”；工件有许多集成的孔和过程检查，需要在生产零件时进行。”该客户开始使用 5 台 Mitsui Seiki VMC，现在有 16 台投入运营。
Mitsui Vertex 机器提供特别需要的直接驱动型旋转轴电机等选项用于改善机翼市场的轮廓控制。该公司还拥有专为多工艺能力而设计的组合平台机器，如加法/减法金属沉积、铣削/研磨和称为 Blue Arc 的高速电腐蚀工艺，该工艺正在通过以下方式获得许可通用电气。（由 Mitsui Seiki 提供）如果零件必须从机器上取下以进行“过程中”CMM 检查，以便从一个操作到另一个操作，Malanche 说，“我们帮助客户实现了流程的半自动化，其中他们可以为机器安排“零点”夹具底板，以允许相同的零件从一台机器转移到另一台机器，再转移到 CMM，只需最少的设置和验证周转时间。”
有时，相当小的可选改进可以对基线 VMC 进行调整以帮助实现自动化。工具测头和主轴测头等项目可用于加速转换，并结合高度可重复的零点底板可以增加多功能性。
“但我认为最大的优势在于拥有配备五台机器的机器轴加工，”Malanche 断言。 “尽管为大多数 VMC 添加第五轴通常前期成本高昂，但投资是值得的，有时关键应用程序很快就能收回投资。配备内置于机器结构中的高精度旋转五轴工作台的出现使制造商能够在工艺流程中获得更多功能的优势。”
Mitsui Seiki 设计了其 VMC 平台来应对许多独特的制造挑战， 他继续。该公司的基准五轴 Vertex 系列提供三种尺寸，可处理直径从 500 毫米到 1200 毫米的零件。 “我们通过改编来构建它们旨在解决许多制造挑战和新方法。我们的机器不是建立在一个通用平台上，只是为了更大的冲程而增加了滚珠丝杠；这些都是建立在为多年的服务和寿命而设计的独立铸铁件上。我们最小的版本，带 400 毫米旋转台的 Vertex 550-5X，重 20,000 磅，而 Vertex 100X 是这个重量的三倍。这些不是‘一次性’VMC 机器。”
Vertex 机器配备了直接驱动型旋转轴电机等选项，以改善机翼市场的轮廓控制，他补充说。 “我们拥有专为多工艺能力而设计的组合平台机器，例如增材/减材金属沉积、铣削和研磨以及称为 Blue Arc 的高速电蚀工艺，该工艺已通过通用电气获得许可。”通过这些选项，用户可以切割陶瓷、石墨、铝、钛、铬镍铁合金等材料。
这 k灵活性的趋势正在帮助 VMC 重新确立其在市场中的地位，多年来，更高产量的要求加上劳动力能力的下降，让 HMC 接管了市场。 “在看似相对较短的时间内，对 VMC 的需求让位于 HMC，拥有更大的工具更换器、托盘更换器和成熟的柔性制造系统，”Malanche 说。 “三十年前，大多数中高生产车间严重依赖立式加工中心，原因有很多，包括设置时间、易于访问、易于维护、熟练工人的可用性和产品组合。 VMC 在高精度零件制造市场重获新生。”
运动中的机器
运动学的关键概念，或机器如何运动，是 YCM Technology USA 在加利福尼亚州卡森市强调其针对北美市场的内置运动学校准。这些套件——配备测头和刀具长度 m测量和工具球——将成为 YMC 的 3 加 2 或连续五轴机器的标准配置，中西部业务开发经理 Brian Huff 说。
当机器执行其功能时，精度会发生变化，Huff指出，并且“操作员通常会认为机器不准确或拾取不准确。”解决这个问题需要定义第四和第五轴的旋转中心并能够校准它们。他说，从历史上看，制造商可能会将旋转中心设置为机器安装的一部分。 “如果客户在准确性方面遇到困难，则需要拨打服务电话，他们会回来重新定义这些旋转中心——这可能代价高昂。事情发生了，机器移动了，工件的重量发生了变化——还有其他动力在起作用。一些制造商更愿意接受运动学校准的重要性。因此，我们的间est是为了让我们的用户和运营商更容易；它不需要服务电话，而且您的机器精度最高。”
立式加工中心应多久校准一次？根据应用情况，可以每周一次、每月一次，甚至每天一次，Huff 建议。
“我们告诉我们的客户，如果您有更重要的工作并且您注意到更多偏差，请运行运动学程序。如果您正在运行紧公差工作，请运行运动学；在工作之前运行它，每天运行它以确保。如果您在一周内看到 0.0005" 的偏差，也许每周运行一次。”这相当于 0.0127 毫米。
理想情况下，Huff 希望“让运动学成为一种正常的对话”，并试图帮助弥合在安装时定义旋转中心的公司与认为运动学校准的公司之间的差距应该易于访问和快速执行。“它正在成为为所有制造商提供一种生活方式。”
YCM 解决精度的另一种方法是通过与 Kessler 的合作，Kessler 的主轴和头出现在 YCM 立式机器上，以解决 A 和 C 或 B 的夹紧力和 C 轴并保持刀具尖端的刚性。 “我们的双柱五轴模具成型机上的标准主轴的峰值功率为 54 hp，”Huff 说，即 40.2 kW。 “这是一台 HSK 100，转速为 16,000 RPM，可在 2,500 RPM 时产生全马力。高刚度、扭矩、转速和马力造就了真正多功能的主轴和头配置。我们的航空航天版本转速高达 18,000 RPM，HSK 63 主轴可产生 94 马力 [70 千瓦]，专用于铝加工。”此外，与 Kessler 的合作伙伴关系为 YCM 提供了用于主轴维修的中西部资源。
YCM Technology 尤其重视其五轴机床。虽然 3 加 2 配置更受欢迎，但全五的需求Huff 指出，轴正在增长。他也看到了自动化需求的增加。
“我们一直将自动化需求视为机器包的一部分。这不仅仅是码垛；我们看到越来越多的人接受和关注取放自动化。它非常适合五轴，因为在许多情况下，您可以在一两个设置内完成整个工件的加工。在这种情况下，零件的工件夹持是至关重要的，并且您不会在刀具的路径上有任何夹具或夹具的干扰。如果您可以从底部握住工件并允许接触到五个侧面，那就太理想了。对于自下而上的工件夹持，有些制造商设计的系统做得很好；我们目前正在与提供此类解决方案的公司合作。此外，我们还提供带有 YCM 机器的托盘化自动化包，并正在进一步开发协作和拾放自动机离子包。”
以高产量为目标
在过去的两到三年中，Chiron 推出的大多数 VMC 都是稳健的大批量生产平台，旨在满足加工需求位于北卡罗来纳州夏洛特的 Chiron America 的业务开发经理 Simon Knecht 说：“大型汽车和航空航天部件的加工中心”
“随着这些加工中心的成功建立并广泛提供给我们的北美客户，我们正在进一步加强我们的产品Knecht 说。
快速更换机器上不同工件的能力推动了减少工件数量的方法在同一台机器上设置和完成尽可能多的操作。凯龙报价五轴立式机器，集成工件更换功能，可在机器工作时进行零件装卸。 （由 Chiron 提供）他说，今年，Chiron 将推出在瑞士开发的 Micro5 加工中心，专为小型工件设计——尺寸为 50×50×50 毫米。 “这种加工概念的速度和动力旨在支持客户提高生产率。除了高速和最小移动质量的基准外，该机器还是一个模块化平台，可以配备集成自动化。此外，Micro5 专为灵活的可扩展性而设计，这使制造商能够创建具有多台机器的无缝生产线。”
VMC 通常基于模块化概念，他解释说；从第四轴布局更改为第五轴布局是常见的做法。 “很多时候，我们的客户将机器配置更改为不同的表e 设置利用工作台上的第四或第五轴。”
与其他供应商一样，Chiron America 正在解决操作员技能差距问题。 Knecht 说，智能自动化“是确保计划生产时间内产量的解决方案的一部分。” “自动化技术，尤其是机器人，通常技术可用性高，运行可靠性高。通过专为小批量设计的工艺和单元，我们的自动化解决方案甚至能够更换机器中的夹具。与更换夹具通常需要一个多小时的手动设置相反，使用零夹紧系统使 VMC 自动化可提高产量并使机器恢复其设计目的：加工。我们的加工台轴配置专为适应这些夹紧方法而设计。”
向电动汽车的转变和流行病压力大的供应链等趋势要求设备制造设置具有更大的灵活性-减少 VMC 成为关键工具。 “在机器上快速切换到不同工件的能力推动了减少设置次数并在同一台机器上完成尽可能多的操作的方法，”Knecht 说。 Chiron 的集成工件更换功能可在其五轴 VMC 运行时实现零件装卸。
利用这种灵活性并将 VMC 用于许多不同的工件“将在投资回报率方面带来切实的好处，”Knecht 总结道. “太多次我看到专用机器和设备在失去工作或项目后停滞不前，而制造商无法充分利用机器。”
