机床自动化通常涉及批量经济型加工，所谓的混合加工虽然大大增加了操作过程的复杂性，但却提高了灵活性。本文提及的自动化项目介绍了如何在没有人工干预的情况下，加工不同规格和各种序列的扩散器。

用一台自动化机器取代7台机器设备和手动操作工位，这是对一个成功的自动化项目的简短的总结，ABB涡轮增压系统有限公司让这一项目成为了现实。此后该公司位于瑞士Klingnau的加工厂便开始通过一台自动化控制的、由DMG Mori的车削铣削中心和西门子的Sinumerik 840D sl型数控系统组成的CTX gamma 1250 TC(车铣复合数控机床)生产扩散器(图1)。这些在涡轮内延缓吸入空气，从而使其压缩并增压的扩散器有着不计其数的规格和种类(图2和图3)。ABB公司负责投资和项目实施的员工Christian Zott补充道：“通过10个不同的毛坯件，我们基本上可以全自动化加工350种不同规格和各种序列的扩散器，而且无需人工介入。”

无故障的加工过程

新的生产加工过程没有故障，包括测量和清洗这些必需的加工步骤，因此机器生产出来的扩散器可以直接进行安装。

毛坯件放在两个各自拥有25个存放位置的耙形结构的盒架上(图4)，它们将在一个通过机器代码读取的日程安排内完成加工处理。没有进行自动化生产之前，预成型的坯件分别按照种类和规格进行处理，而现在可以按照任意顺序加工重量约在5～32kg的扩散器。

检查顺序

机器操作者装载完一个耙形盒架后，机器会根据每日程序检查毛坯件的序列是否与待加工的扩散器的序列一致，一旦发现存在偏差(例如，一个坯件的外径不合适)，操作者就会收到一个反馈信息，通知他盒架中的哪个位置需要检查。

“修正完偏差后会重新进行彻底检查，由此排除程序启动时的调试错误。”生产组长Lulzim Ajdam介绍说。在车削-铣削中心上的全套加工从扩散器的背面开始：材料粗加工、刨光、铣切两个凹槽，然后加工螺纹，接下来去除毛刺、进行标注并测量，工件从副轴移至主轴后再铣切叶片(图5)。

跨技术的机器控制使所有加工方法和功能成为可能，使用公司自己生产的工业机器人IRB4600/60(图6)完成装卸。凭借其万能的抓臂系统，机器人可以将毛坯件抓放至一侧，同时将成品扩散器抓放至另一侧，从而在一次操作中完成车铣中心的装卸。

在机器人将其装入机器之前，从耙形盒架中取出的毛坯件会经过一个对中站，加工之后机器人将成品件从机器中取出，送入清洗设备中清洗，在将扩散器放入成品件盒架之前，机器人会检查目标位置是否真正空闲。

对产生力的影响

该自动化项目使多方面的生产力得以提高，Zott总结道：“我们的总加工时间大幅度缩短，加工灵活性明显提高，我们的下一个目标是切实达到力争的0.35的操作系数。”根据不同的扩散器类型和规格，此前超过1h和接近2h的加工时间被缩短至现在的半小时和不足1h之间。

由于灵活性的提高和加工时间的缩短，扩散器的库存量也随之减少，因为当世界上任何一个地方的涡轮机停止运转，急需一个新的扩散器时，针对这种故障的反应时间从近30天缩短至**。每日程序可以在特定位置中断，以便在不同的处理工作中手动装载并处理某个坯件，之后程序继续运行。由于排除了安装错误，*终生产质量明显优于从前。如上所述，这不仅适用于毛坯件，也适用于机床。

**的刀具方案

加工完毕后，所有刀具都将自动被检测和测量，操作者会在刀具破损时收到一个故障提示，并且必须介入。刀具磨损监控通过Sinumerik 840D sl(图7)的刀具管理来完成：基于经验和测量的综合考虑，针对每种刀具类型都会确定*长的使用寿命或件数，达到这些确定值后，控制器会自动锁定刀具，并用刀具盒中现有的替换件对1～6个刀具进行更换。

这还远远不够。“我们为每个刀具制定了一个加工不同变量的子程序，这让我们在修改程序时无需输入所有程序，只需在工具程序中修改相应变量的数据即可。”Ajdari介绍说，“这样做虽然花费很高，但在生产运行过程中却是物有所值。”通过刀具程序中的变量匹配可以随时随地完成刀具的补偿校正。

除校正外，刀具的根本性改动也采用相同的方式来进行，例如当一个除毛刺刷的进刀值高了0.1时。Zott说道：“保持*新水平并能针对新的刀具技术迅速做出反应非常重要，这种方式也便于新刀具的迅速使用。”

直观控制

一旦机器中的所有程序开始运行后，数控机床上的手动输入便被限制到*低程度;但上述刀具数据和参数将一直保持，不过在进刀时有一段很忙的时间，每个程序都需要单个运行，以便发现并排除故障。

Ajdari清楚地记得：“如此直观的控制让我们受益匪浅，必要时我可以通过菜单从外部用电话来指挥机器上的同事，因为这些控制结构一目了然。”

此前需要7台机器和操作工位的地方如今仅放置了一台CTX gamma 1250 TC(车铣复合数控机床)，机床每天早晨开启一次，接下来工业机器人不断给机床补料，机床便加工出一个又一个的扩散器。

自动化和灵活性兼顾的生产加工是一项非常复杂的任务，必须及早发现并消除潜在的故障，整个过程清晰明了，深思熟虑。

混合意味着生产效率

只有穷尽所用自动化技术的全部可能性，这样的制造形式才有生产效率，因此“混合加工”的说法虽然正确，但却与人们口头所理解的混合相去甚远。

图1 跨技术的机器控制使得由一台机器人装载的车铣中心能够实现所有的加工方法和功能

图2 扩散器的3D设计图

图3 大约有350种不同形式的扩散器可以在没有人工干预的情况下以单个方式和任意顺序全自动生产

图4 毛坯件放在两个各自拥有25个存放位置的耙形结构的盒架上，它们将在一个通过机器代码读取的日程安排内完成加工处理

图5 一个叶片铣削完毕的工件即将被机器人从机器中取出

图6 一台工业机器人负责机床的装卸

图7 Sinumerik 840D sl上的刀具磨损监控视图