图1  这台高约5.5m、宽约6.7m和长约12.3m的龙门加工中心可以在一道工序上完成电厂汽轮机转盘的整体加工

Planmaster龙门加工中心除了研磨单元之外，还包含有一个铣、镗、车的组合单元，可以实现一次定位就完成涡轮机叶轮的整体加工。设备的数控系统可以对17个轴进行控制。

针对汽轮机叶轮的整体加工，中国的一家企业从位于黑森Babenhausen地区的Elb-Schliff Werkzeugmaschinen公司购制了一台相应规格的龙门加工中心。对于各个客户的不同要求，该机床制造厂家总体上都可以提供模块化的标准机器组件，以供研发人员之用。通过此方式，可以构建出高约5.5m、宽约6.7m和长约12.3m的Planmaster龙门加工中心（图1）。中国哈尔滨汽轮机厂有限责任公司（简称HTC）在2006年2月份描述了其要求并询问这些要求是否可以得到满足。在八个月之内，Elb-Schliff机床制造厂制定出了一种方案，HTC也接受了该方案。在2008年12月，设备得到顺利验收。哈尔滨汽轮机厂安装的Planmaster机床设备的功能是多元化的。该家中国公司为电厂制造大型汽轮机的叶轮。即使出现极小的缺陷，也不被电厂运营商所接受。因此，每一个工件的造价都非常高——每一个汽轮机叶轮的造价都在100万欧元以上。

图2  在Planmaster龙门加工中心上，Sinumerik 840D可以配合机床所有的17个轴

2m圆形工作台最大允许误差为5μm

为了满足HTC的高要求，Elb-Schliff公司想尽了一切办法。基本的思路是采用该公司近年来所制造的较小型龙门研磨加工中心。对特别重要的部件即圆形工作台的设计方案进行了深入的研发。因此，工作台在尺寸规格上得到了显著的提升：直径从1m扩大到2m，载荷能力从3t扩展到20t。据该家机床制造厂商介绍，圆形工作台在设备的精度方面起到了很关键的作用：在研磨时需要达到5 μm的轴向振动精度，这在该种规格的工件上已经算是很特殊的。为了达到此数值，HTC采用了一种可调的无磨损、可靠性高的静液轴承。

与上一代产品型号不同，该Planmaster龙门加工中心除了研磨单元之外，在设备的另外一侧还包含有一个铣、镗、车的组合单元。这里并非要实现平行加工，而是要在一道工序上对无轮机转盘进行整体加工，由此可以达到最高的精度。因为无需转装，由此也可以节省大量加工时间。

自行研发和制造机械部件

Elb-Schliff公司完全自行开发和研制机械部件。在控制技术方面则有所不同，要对12个NC轴和5个心轴（图2）进行匹配。虽然几家小型的CNC专业厂家愿意承接此项工作，但是该机床制造厂家是一家国际性的公司，并期待在中国有Planmaster龙门加工中心的一席之地，因此Elb-Schliff机床制造厂并没有获得实质性进展。必须要找到一家国际型的公司。最终西门子公司愿意并也能够以其Sinumerik 840D产品为依托与Elb-Schliff成为合作伙伴。

接受控制的轴的数量越多，则程序就有越多的层次。例如，在Planmaster龙门加工中心上，不同的Y轴和Z轴必须要与多个X轴配合。根据不同的加工任务，其他轴以纵向和横向进给：在车削时为Z轴和X轴（图3），在铣削时为X轴和Y轴；在镗孔时重新为Z轴，在磨削时有两个Z轴负责进给。

图3  铣削、镗削和车削组合单元是龙门加工中心磨削单元的一种补充。被加工的汽轮机轮斗在一道工序上即可被制造出来

通过所有这些和其他的组合方案，可以实现复杂的CNC程序，这些程序可以与可储存的控制系统相连接。对此需要技术诀窍和经验。此外，设备的操作需简明易懂，设备功能绝对应该有高质量的保证。

由于所要求的复杂性高，因此Elb-Schliff公司在研发阶段初期即购买了一台带有840D操作界面的模拟机。在模拟机上可以编写和测试程序。由此，在研发机械部分的同时，也可以研发软件。通过这种方式，设备的调试和投产可在不到八周的时间内得到实现——从2008年10月初～11月底。对于设备安全运行非常重要的Safety Integrated软件包的功能仅在4天之内即可被集成完毕。对于西门子公司来说，平均起来每根轴只需半天时间。

控制系统让加工更安全

采用Safety Integrated软件包，操作者可以实现设备在安全状态下运行，并可以使加工速度安全地降低至最大2m/min并对整个加工流程进行跟踪。如果加工流程不均匀，则Sinumerik 840D控制系统可以实现立即停车的功能。Simodrive 611D驱动系统可使轴安全地停止下来。对电机传感信号和对辅助测量系统的监视可以通过驱动系统与CNC之间的十字方式的数据交换情况。由此可以实现所有轴最多在1～2mm之后即告停止。

为了能够清楚地观察到加工流程，在设备上设置了四个操作面板。无论是在研磨一侧，还是在铣削、镗削以及车削单元范围之内，均设有带大屏幕的操作面板。两个小型的操作面板被设在设备的侧面上，以供继续输入。控制系统拥有汉语、德语、英语、西班牙语、意大利语和法语六种标准语言。这有力辅助了作为国际性企业的Elb-Schliff公司。根据需要，还可以集成其他语言。Elb-Schliff公司最后确定西门子为整体供应商。唯有用户明确要求，才会采用和装入其他品牌的产品。