钛基材料以及镍基合金在不断发展。这种发展的推动力是涉及耐高温的、尤其是轻而强的元件的航空航天工业或涡轮机建造工作。专家在EMO上将展示目前可能做到的程度。

在加工镍基合金、钛合金时，它们就属于非常特殊的材料。加工它们的机床、工艺以及刀具必须能承受应力，同时还能保证高精度的结果。只有较少的厂商提供的专利技术的机床和工艺，能满足这种材料的要求。在此，其中一些人先透露他们会给EMO的参观者在重型机械加工方面提供些什么。

例如Heller集团，作为一个专业生产厂家，开发的不仅仅是机械设备和生产系统。“在高性能的加工过程中，类似的规则适用于在第一方程式赛车的那些规则：决定性的不是最快的赛车，而是赛车、驾驶员和策略在环形赛道上的最佳互动。”Heller集团的首席执行官Manfred Maier先生对于相互关联作了更多的描述。据Maier称，每台机床也可以理解为一个多链路的机械电子链，在此链条中，几乎所有区域都可以影响到总体性能的发挥。他认为，比如提高数轴上的驱动功率，如果机床的主轴无法与足够的切削加工性能相匹配，那并不能带来多少益处。

图1 Heller的首席执行官Manfred Maier说：“这不是将奖品带回家的最快的赛车，但包括驾驶员在内的所有组件具有完整互动性，并考虑环形赛道条件。”

最弱链决定了整个链条的强度

相反，如果仅仅是提高主轴容量，而配套设备不能够承受由此产生的作用力也不能达到目的。这个题目当我们做机床的动态特性分析时明显变得更加复杂。正如Maier所强调的，在这里，即使很小的力量都足以使重型机械加工过程失去平衡。Maier解释说：“我们Heller集团在建造机床和组件或在开发机床时，要特别注意整个机床的动态性能。” 这个Heller首席运营官称，除了高性能的加工机床之外，还有达到目前加工任务交界区域的综合案例研究。“我们所提供的应该是很不错的内容。我们的目标是能够向客户提供所要加工元件的一个最优、最经济的系统解决方案。”

钛及其合金要求刚度和阻尼

Maier补充说，现在，重型切削加工对使用的刀具技术有特殊要求。在这里，高成本效益加工的重要性主要体现在强大的切削刃、坚韧的切削材料、坚硬和坚固耐久的刀片座，以及可转位刀片或刀具架的安全固定。但即使这样也还不够：在不同案例研究的过程中，已经出现了数控路径新一代，作为CAD/CAM链的一部分，也是一个可能出现问题的因素。在这里，问题变得很清晰，即动态交互过程的所有组件的质量是至关重要的，并取决于所有部件的互相匹配。Maier告诉我们：“在这些见解的基础上，我们现在便可以加工高性能材料，即使用的是我们的标准机床。”

图2 Uwe Speetzen说：“由于有了特殊的旋转进给和特定的冷却润滑剂，Makino公司成功提高了在钛加工方面的生产力。”

虽然Heller已经成功地在其标准的机床进行重型切削加工，以下的来自Makino和Handtmann的专家，也揭示了什么样的特殊功能应该设置到机床中，以便预先指定用于加工钛材料的机床。Makino Europe的副总裁Uwe Speetzen说：“在铣削方面，Makino公司的方法是基于这样的理念，即设计成能对付极端刚性的机械结构，以及刚性的导向和驱动系统。”

所有组件也必须有良好的阻尼特性。“主轴系统必须进一步在较低的转速范围内提供较高的驱动性能和较大的扭矩。如Speetzen所强调的：主轴轴承必须设计为有强大的径向力，表现出综合实力。Speetzen 告诉我们：HSK-A125刀具界面必须按以下参数设计：在这种情况下，大型机床：最大扭矩为150N.m，驱动功率为100kW（100％占空比），刀具的控制力为98kN，通过主轴的冷却液流量为200l/min或70bar（1bar=105Pa）。

根据Speetzen的说法，在Makino公司的设备中，其机床的特点是两侧的机电一体化系统。例如，电动机主轴是独立控制的，即该系统中的“自主主轴技术”功能（AST?1-4），也可以识别进给动力、进行比较，根据情况决定和给出进给速度和主轴转速。直线导轨通过准流体静力学作用被动阻尼。另一方面，进给驱动通过控制系统实现主动阻尼。在很多方案中，机器为五轴加工中心。例如：圆形轴是经过电子预应力处理的，能够做五轴同时粗加工。Speetzen说，更重要的是附加的冷却液供应系统。通过一个特殊的旋转进给，Makino机床能够提供70bar压力，200l/min流量。Speetzen解释说：较高的冷却液流量有针对性地出现在刀具的末端，用极其精细的水滴，形成一个专门开发的冷却润滑剂的结合，有助于生产力的显著增加。

图3 Christian Podiebrad说：“使用HBZ耳轴系列，可以成功高效加工直径达1700mm的钛工件。”

BAZ系列能提高钛产品生产性能

Handtmann的A-Punkt自动化技术总监Christian Podiebrad说：“使用HBZ耳轴五轴联动卧式加工中心，我们Handtmann已经开发出了一系列供加工钛工件的高性能设备，根据型号的不同，最大直径有850mm，1300mm和1700mm几种。”

Podiebrad介绍说，以HSK 100型为例，其刚性的刀具接口，可以使用扭矩很高的主轴，满足成本效益高的钛加工工艺的要求。例如：钢和钛，可以用最大扭矩为430N.m的“小型”HBZ耳轴TR 80加工，而HBZ TR 120和HBZ TR 160耳轴甚至可以达到1010N.m的扭矩。

这些主轴能这么使用，主要的原因是其刚性的机械设计，这显然是基于有限元计算。因此，可以带着保持机床特别的刚性并能应对高台负载和动态的目的，来设计重要的组件。例如：Z轴，是一个焊接结构，实现更高的弹性模量。在此顶部，A轴双侧都有驱动器和卡具，X轴的上下两套导向装置，总体上，一个更紧凑的本质刚性的基本机床，可以使用三点式地板上安装，特别是能抵抗钛加工中所产生的很高的进给力，Podiebrad解释说。

在高进给速度时，在被称为“Powercube”中闭环功率流和基本框架中的热对称稳定性，是一个经过深思熟虑的机械结构。它们与这一系列的主轴高扭矩相结合，显然是非常适合钛的HPC加工工艺。据Podiebrad称，HBZ耳轴五轴卧式加工中心的水平主轴在钛加工方面还带来了另一个优势，即废金属屑直接从工件清除。因此，有效地避免了显著的温度效应和重复切削，从而刀具使用寿命得以增加，刀具表面得以优化。

为了监测、稳定和完善当前所有的加工工艺，HSMS（Handtmann的主轴监控系统）已投入运行。这可以不断地监控主轴的振动、轴承温度和转速。此外，可以自动确定最佳的进给率。作为控制系统，西门子840D SL或Heidenhain TNC640可供用户选购。

专家告诉我们：“在刀具方面，我们为用户提供了各种灵活性的考虑，有可用于加工有深腔体的钛产品（400mm的HBZ TR 80和500mm的HBZ TR 120和160）的长刀具，和可变型的大型刀具箱。”

总之，该系列产品在加工钛元件方面具有高的加工率，少的生产时间和低的成本，实现了高性能加工工艺。

标准版的机床可以迅速交货，而且以需要的安装和调试时间短而著名。尽管是标准机床支架，但由于各种选择和主轴的选择范围大（包括铝材加工的高性能主轴达到30000r/min），该机床显然提供了极大的灵活性。

Podiebrad总结说：“有Handtmann专利技术和设备制造商的支持，有夹紧装置、刀具的选择和编程策略，在高性能钛加工设备的整套承包工程领域，我们便能在市场上处于有利地位。”