MCM――一个不该被中国制造业忽略的品牌
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MCM――一个不该被中国制造业忽略的品牌
作者：王学武
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& 作者简介：王学武，男，70后，机械工程专业毕业，现任日发上海麦创姆实业有限公司副总经理
&&&2015年1月的一天，米兰下着鞯南赣辏灰沟闹藜史尚泻2个小时公路旅程，我们一行五人终于抵达了意大利北部的小城―皮亚琴察省威格索内市，走进了业内人称”豪华”卧式加工中心的制造基地的意大利MCM机床公司――一家有着纯正欧洲血统的航空设备制造厂。
&&& 伴随中国近20年制造业的高速发展，越来越多的欧洲机床劲旅纷纷踏足中国。意大利MCM加工中心制造公司就是其中的一家，但却是姗姗来迟的竞争者。初识MCM是十几年前的事了，当时我在美国一家航空设备的制造商那里做销售，一个航空客户向我推荐了这家卧式加工中心的专业制造厂，建议我关注一下。当时看了机床的样本，最初印象仅仅是设备的结构件相当的中规中矩，有点像房间里的家具，棱角分明，是我所见到过的最漂亮的基础件。这么多年过去了，现在终于有机会一睹MCM的真容了。
&&& 首先，让我们看一下，MCM的整机结构：
图一 1978年MCM制造的第一台HMC&&&&&&&& 图二& 现在，MCM公司的i. TANK HMC主体结构
&&&& MCM公司是法国赛峰集团最主要的设备供货商，也是欧洲宇航防务公司的最重要合作伙伴。也是国际顶级赛车制造者法拉利公司豪华发动机的智能工厂的设计者/制造者。由此，我们窥见一斑MCM加工中心公司的技术实力和制造实力。
&&&& 图一的卧式加工中心是MCM公司1978年的设计，而图二的卧式加工中心布局，则是MCM公司目前最主力产品结构。两者时间上整整跨越了30年。我们知道，经历30年的演变，国际数控机床制造技术发生了，颠覆性的改变。然而，MCM机床制造设计技术的理念却始终如一，MCM公司的总设计师，MCM公司的缔造者，包莱蒂先生对于机床精度-性能-高度智能的追求却从没有发生改变。MCM机床的机械结构设计始终遵循：热对称、高刚性、重心驱动的主旨。
&&& 图一的卧式加工中心，整机采用十字滑台结构，突出特点是X轴（横向）丝杠采用床身中心布局；Y轴（垂向）丝杠采用立柱中心布局，从主轴箱正中穿越，为此，主轴驱动电机采用了偏置设计；Z轴（纵向）丝杠布局在滑枕正中心。X/Y/Z三轴采用伺服电机直接驱动，减少了传动误差。这在当时是相当超前的布局结构。为了实现三轴驱动点与移动部件重心位置的重合，设计牺牲了三轴拖链的放置空间，甚至改变了主轴箱的布局空间。三轴布局几乎完全对称，热变形从中心向周边扩散，确保了机床长期运行的精度热稳定性；而图二，整机采用了正T型结构，X轴丝杠依然布置在异型立柱（加主轴重量）的前后重心上（有单根驱动/双丝杠驱动的不同配置）。Y轴丝杠采用过立柱中心的一根布局或者左右双丝杠驱动的双驱布局，甚至还有中心布局的双丝杠驱动布局。Z轴丝杠则采用中心布局的一根，中心布局的2根双驱，两边布局的2根双驱多样配置。在这里，一切设计均让步于精度和性能。同样，i. TANK系列所采用的A轴摆动工作台和A轴摆动主轴头，MCM也同样采用了绝对对称布局的涡轮蜗杆双驱或者扭力马达的双驱结构。由此，我们不难看出MCM总设计师包莱蒂先生的坚持和良苦用心。
&&&&&&&&&&&
i. TANK五轴结构&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& Z轴中心双丝杠布局&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
&&&&下面，我们简单来探讨一下，采用对称布局、重心驱动的优点：
&&& 第一、重心驱动，驱动弯矩产生的摩擦力几乎为零，运动没有额外的能量消耗，故所需驱动力为最低。
&&& 第二、重心驱动，机床运动不会产生额外的变形，有利于机床保持良好的动静态精度。
&&& 第三、重心驱动，有效降低了摩擦损耗，零件使用寿命大大延长，精度保持性好。
&&&&第四、重心驱动，可以有效降低摩擦热的产生，减少热变形。
&&&&第五、由于机床采用了对称布局，机床的热变形是从中心向两边成对称性扩散，零点稳定，配合全闭环系统的应用，机床可以很轻松的实现极高的精度及稳定性（说明：任何一款机床，只要它有相对摩擦运动，只要它有电气系统，它在运行的过程中就一定会有热量产生。而且，在加工的过程中，还会有切削热的堆积，即使机床配备了恒温控制系统，机床本身也还会有一定范围的温度变化。所以机床产生热变形是不可避免的）。
&&& MCM机床的设计，从原理上保证了，机床极佳的动态刚性、优异的精度获得、稳定划一的使用可靠性。这也就不难理解，为什么MCM的机床，可以达到坐标镗的机械精度和加工精度。
&&&&其次，我们来看一下，MCM是怎样制造卧式加工中心的。
&&&&A 宽大的底座设计，为机床刚性提供了坚实的保障。
i. TANK系列的整体底座&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& i. TANK系列整机有限元分析图
&&& B X轴采用大幅度后高前低的不等高双轨设计，前后导轨面连线与水平面夹角接近30度，使异型立柱自身和主轴箱形成一个有效的平衡系统，既保证了自身的稳定，又减小了切削抗力对立柱产生的倾覆力矩，这一点对于A轴摆动的五轴重切削加工中心尤为重要。同时，在保证结构稳定的基础上，有效降低了移动部件的整体重量，获得了更高的响应速度。
i. TANK系列的异形立柱&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& i. TANK系列X轴不等高导轨设计
&C 尽可能多的选择简单结构，优化设计：
&&&& 1）主轴全部采用电主轴设计。MCM公司自行设计使用的电主轴多达上百个规格，每个规格的主轴在MCM工厂都备有至少1根备件主轴。MCM生产的最大的电主轴当属6台为批量加工空客A380主襟翼滑轨而设计的JET 5柔性生产线用高扭矩电主轴，S1扭矩为7640Nm。经典的电主轴当属115/132kw的高温合金电主轴，扭矩在824/1303Nm的恒扭矩转速达到了1332rpm，既满足了飞机高温结构件大扭矩的需求，也满足了发动机机匣类零件高温合金高效钻孔的需求。电主轴加工高温合金最大的优势在于，不仅提供了强大的扭矩，也提供了高效加工所需的持续功率。这里需要解释一个问题：现在很多人认为，电主轴刚性不如机械主轴，这是一种误解。扭矩输出相同的两根主轴，即表示两根主轴达到了同样的做功能力。主轴刚性不是由是否齿轮传动决定的，而是由主轴的材质和主轴轴承的材质、直径决定的。相反电主轴的高扭矩是在高功率的的基础上获得的，做功效率更高，无传动损失，传动平稳。主轴（电机）不容易出现过载和损毁。
&&&&2）A轴摆动工作台、A轴摆动五轴头和B轴工作台，都可以使用双驱蜗轮蜗杆，又可以配置高扭矩直驱马达。采用直驱马达结构简化，非接触传动，无磨损，精度保持性长，长期使用后不会出现的返程间隙。
i.TANK系列五轴头（左扭力马达/又涡轮蜗杆&&&&&&&&&& MCM自制摇篮工作台
&&& 3）矩阵式刀库，存取刀具更加灵活便捷，存储量大，适合将角度头、砂轮、铣刀分类存放。三轴伺服驱动找刀、伺服机械手换刀，解决了换刀系统长期使用换刀点误差调整的问题。标准配置有刀柄自动清洗，刀具自动装刀系统使用非常方便。配合MCM研制的jFMX工厂管理系统，更容易实现刀具的管理和整线刀具的共享。
矩阵刀库和找刀机构&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 伺服驱动的凸轮机械手
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& &&& 刀柄清洗和上刀机构
&&& D 更加注重辅助机构的优化设计和辅助机构在整个加工中心中的重要性：如采用伺服驱动刀库换刀门，伺服驱动分割齿轮实现工作台的自动交换，高压冲屑替代了螺旋排屑器，高压吹气清洁系统替代了旋转视窗，刀柄清洗装置作为每台机床的标准配置，刀库配备辅助的装刀装置，冷却系统采用三级以上的过滤系统等等。
提升式排屑器和冷却系统
交换台齿轮&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& &刀库门驱动
& E 高度集成化的单元结构。
&&& MCM制造的每一台机床都标准配置MCE（MCM子公司）开发研制的jFMX 1级管理软件系统，可以实时监视资源状态，对夹具、刀具、托盘、工件实时管理，平衡生产订单和调整优先顺序。每一台MCM的机床通过硬件添加和额外培训，都可以实现铣、车、磨削的综合加工。199把矩阵刀库是MCM卧式加工中心的标准配置，多达999把的刀库可以满足一台机床HSK63A/HSK100A刀柄，砂轮磨头，附件头的混合存放，自动换刀的机械手可以满足您主轴、直角头刀具和砂轮的自动交换。
F 精益求精的部件加工和整机装配：
盘调整装置/托盘，人工刮研的结合面
最后，让我们回顾一下MCM公司提供给世界的精彩装备：
1& 多托盘柔性单元/柔性线
2& 空客380主襟翼钛合金滑轨加工柔性线：6台
3& 铝合金/钛合金翻板铣
&&&&在MCM的日子，每天都会有不同的发现，每天都会为MCM精益求精的制造理念，尽善尽美制造工艺，严谨求实，不苟丝毫的员工作风所折服。在赞叹之余，也为中国机床行业大而不强，浮而不实的行业现状所担忧。我们的机床制造需要，一代、两代甚至更长时间的韬光养晦的努力和蛰伏，从一点一滴做起，从一个小零件做起，从一个传感器，从一个小电容，从一个小螺丝做起，从每一个细节的设计入手，做真正属于中国的加工中心，做出真正能够代表中华五千年文化精髓积淀的产品，为世界打上中国创造的商标。
&&& MCM是值得每一个热爱加工中心数控技术的人来学习的。
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