超越传统组合机床：专为汽车行业设计的大型机床的集成与控制
在组合机床领域，标准配置已难以应对日益复杂的加工操作，Spada Machines 因此选择开发高度集成的专有解决方案。正是在这一背景下，该公司与 NUM 展开了长期合作，其成果之一便是开发出一款面向汽车行业的机床，该机床以高度的复杂性和工序协同性为显著特征。
汽车行业加工复杂度的不断提升，特别是涉及电气化相关零部件时，正对传统生产模式构成压力，尤其在需要同时以受控方式管理多个加工工序时。 正是在这一背景下，NUM与Spada Machines——这家总部位于布雷西亚、专注于设计和制造组合机床、多轴车削中心及专用机床的公司——之间的长期合作达到了新的高度：为一家德国汽车客户开发了一台组合机床，其集成度和工序密度远超行业标准。
“该项目的核心挑战不仅在于增加加工工序数量，更在于实现协同管理，”NUM意大利公司总经理Marco Battistotti强调道。 “事实上，这台机床是NUM迄今为止参与过的最复杂的项目之一，其参数清晰地彰显了其复杂性：66个控制轴、共计26个主轴，以及可同时管理多达40个加工工序的能力。”
独树一帜的路径
Spada Machines 在这一领域采取的定位，打破了传统组合机床技术的既定规范。这家历史可追溯至 20 世纪 60 年代的公司，实际上选择不参与标准配置（无论是立式还是卧式）的竞争，而是围绕客户的应用需求开发专有解决方案。 “创立之初，我们就清楚地意识到无法与那些已主导该细分市场的企业竞争，”Spada Machines首席执行官Mauro Guerra表示，“我们必须提供差异化的产品。”
这一理念催生了获得专利的Multi-S技术，该技术基于多工位结构，能够集成车削和铣削操作——甚至实现同步加工——将多种加工工序集中于单次装夹中。这种配置使设备能够突破传统组合机床的局限，在同一系统内处理材质、几何形状和尺寸各异的工件，同时保持高精度和工艺稳定性。 在这段历程中，自技术研发初期起，与NUM的合作便至关重要，对控制架构和应用解决方案的制定做出了重大贡献。
灵活性、效率与精度
这种集成水平在为德国汽车行业客户开发的机床上得到了最充分的体现，该机床将组合机床技术推向了传统配置中罕见的集成度和工序密度。
“我们开发的这台机床，”Battistotti 解释道，“拥有 66 个控制轴、共计 26 个主轴（其中 13 个为闭环控制，13 个为开环控制），能够同时处理多达40个加工工序，相当于40 个零件程序并行运行。 但关键问题不仅在于程序的并行执行，更在于它们的同步，因为整机的整体效率取决于这种协同。”
该结构基于多工位架构——最多可达12个加工工位——每个单元均可根据加工周期进行重新配置：主轴可转换为C轴或铣削单元，在同一工艺流程内实现从车削到铣削的切换。这种灵活性产生了极多的操作组合，并使多个生产阶段得以集中于单一系统中。
“这种多功能性，”Spada Machines项目经理Mattia Spada强调，“得益于注重稳定性的机械设计。事实上，机床必须在的前几个工位承受重切削，同时在精加工过程中确保高精度。 因此，底座和结构经过专门设计，旨在隔离振动，防止在重切削加工过程中产生的应力传递到后续工位，从而保持零件质量和工艺可重复性。”
技术合作
在此背景下，NUM的贡献远不止于提供数控系统，更直接延伸至机床机电一体化架构的定义。 该系统基于 5 个模块化 NCK 的配置，旨在协调大量活动轴和工艺的管理，并采用单个集中式 PLC——这一选择逆多 PLC 架构的趋势而行，通过实现对所有机床功能的统一控制，简化了管理，并避免了同步独立逻辑系统的需要。
“该架构辅以安全功能的全面集成，”Spada补充道，“这些安全功能分布于所有轴和主轴，但由集中式系统管理；此外，基于DSL技术的驱动系统通过单根电缆同时传输动力和反馈信号，极大地减少了布线。在拥有66个轴的系统中，这一选择对机床的设计和工业化产生了重大影响，使其更加紧凑高效。”
NUM的技术贡献还体现在采用了液冷同步主轴，这在组合机床领域实属罕见。“与基于异步电机的传统系统不同，” Battistotti解释道，“这些主轴采用直驱设计，没有中间传动机构，与电机同轴运行，而液冷系统则能保持恒定的工作温度，从而确保尺寸稳定性。 其结果是更高的持久精度，同时具备卓越的动态性能。”
持久高效
更值得关注的是，该架构能够转化为真正的连续运行能力，其关键参数并非理论速度，而是长期效率。系统集成了先进的监控功能，可实现实时工艺控制，并在异常导致废品或设备停机前及时检测——这对同时加工多个零件的多工位压力机而言至关重要。 “宁可增加一秒节拍时间，也要实现更高且更稳定的效率水平，”Guerra 指出，“因为稳定性才是决定整体生产力的关键。”
与此同时，基于具有电网反馈功能的模块化驱动器的能源管理，使得减速阶段产生的能量得以回收利用，从而提升了这一高装机功率系统的整体效率。最终形成的平台虽然是为电动汽车领域的特定应用而开发，但展现出了清晰的工业可扩展性。
