位于图特林根的Chiron Group SE 全球营销副总裁Matthias Rapp表示：“市场分析与客户沟通表明，市场需要一款高动态五轴 CNC 机床，其加工中心尺寸要大于成功的 Micro 5 系列 —— 该系列适用于边长最大 50 mm的工件。” 因此，巨浪在现有机床方案基础上开发了Micro 5 XL，希望借此开拓钟表行业之外的更多市场，这些领域同样需要以极高动态性、精度与短节拍加工复杂几何形状、不同材质的工件。“Micro 5 XL 的典型目标市场例如医疗行业或工模具制造。” 巨浪高级产品经理Michael Wurster说。

该系列名称中的5，代表Chiron眼中加工中心与工件尺寸的最佳 5:1 比例。XL则指轴行程从 250 mm扩大至 600 mm，工件最大边长可达 120 mm。“此外还具备更高的切削性能与最大的灵活性。” Matthias Rapp表示。这一优势得益于可容纳多达100 把刀具的塔式刀库，以及选配的上下料自动化系统。借助Beckhoff PC-based Control 开放式控制平台，可通过软硬件模块化实现上述扩展功能。

图1 完成Chiron五轴机床方案升级：Beckhoff销售经理Dieter Völkle与Micro5 XL 系统工程师Tobias Widinger、高级产品经理Michael Wurster以及开发工程师Jan Steppacher（均来自Chiron Group SE）在五轴 CNC 机床前合影（左起）

借助灵活的驱动组件库 轻松实现设备升级

从原则上讲，机床设计方案不能随意放大，因为工件侧与刀具侧的运动质量比例终会失衡。“在 Micro 5 机型上，刀具侧与工件侧的运动质量各约 10 kg；而在 Micro 5 XL 上，这一数值最高达 80 kg。” Michael Wurster点明了该开发项目面临的挑战。即便如此，Chiron仍通过 PC-based Control技术，在保持占地面积小、低能耗、高刚性与高动态性的前提下，显著扩大了加工空间与工件尺寸。“在资源效率方面，我们将 Micro 5 XL 做到了最优，同时没有牺牲任何精度与速度。” Matthias Rapp对此深信不疑。

丰富的驱动组件产品（如多轴伺服系统 AX8000、同步伺服电机 AM8000 或 EtherCAT I/O 系统中的紧凑型驱动技术）简化了升级扩容工作。例如，塔式刀库采用AM8100 伺服电机与ELM7212 伺服电机 EtherCAT 端子实现。“这些适用于最高 48 V 直流低压领域的伺服电机与 EtherCAT 端子，在极为紧凑的结构中提供高性能。”  Beckhoff巴林根分公司销售经理Dieter Völkle表示。它们可直接集成在 EtherCAT 端子排中，在 CNC 通道内动态运行或作为点到点轴使用，并与其他轴实现同步。

图2  用于 AM8000 与 AM8100 系列伺服电机的单电缆技术（OCT）连接方案，可节省装配时间与安装空间

控制技术紧凑 占地面积小

整台机床（含冷却系统与排屑装置）的占地面积仅1.7 m³，控制技术的安装空间十分紧张。Chiron通过单电缆技术（OCT） 等方案节省了空间。“配合 AX8000 多轴伺服系统与伺服电机 EtherCAT 端子，这一技术简化了紧凑结构的设计，同时还节省了装配时间。” Michael Wurster介绍道。即便需要更换电机电缆，OCT 也比重新铺设电机与反馈系统两根独立线缆快得多。

精度更高 表面质量更佳

由于在 Micro 5 XL 的研发过程中高度重视质量配比均衡，此次扩容升级并未对控制性能产生负面影响。Wurster证实：“我们在驱动轴与调节器的设计中使用了TwinCAT 3 Motion Designer 工程工具，并且在基于伯德图与我们提供的载荷谱进行精细调试时，得到了Beckhoff专家的大力支持。”

最终结果显示，Chiron在 Micro 5 XL 上，相较于同规格工件加工的市售通用机床，在节拍时间、表面质量与尺寸精度方面实现了进一步提升。Matthias Rapp表示：“这一方面得益于刀具侧与工件侧之间均匀的质量分布，当然也得益于 TwinCAT 3 CNC 的精准控制。” Beckhoff销售经理Dieter Völkle为Chiron这类批量机床制造商指出了另一重要优势：“从长期来看，无需定制方案，全部采用标准组件实现，具有显著优势。”

Chiron五轴 CNC 机床的控制平台采用超紧凑型工业 PC C6030，搭载了TwinCAT 3 CNC（TC1270），并预装多项专业功能组件，包括TwinCAT 3 CNC 样条插补功能（TF5260）、CNC 通道组件（TF5230）、CNC 高速切削功能（TF1250）、CNC 轴组组件（TC5220）以及CNC 坐标变换功能（TF5240）。借助软件数控系统的其中一个通道，可完成五根机床轴与主轴的运动插补及同步控制；另一通道则专门用于控制换刀机构的伺服驱动单元。

Micro 5 XL 的操作界面基于 TwinCAT 3 人机界面系统（TF2000），以及采用 C# 语言开发的机床数控可视化程序。“我们时常收到客户反馈，称赞搭载Beckhoff TwinCAT人机界面的本公司机床操作十分简便。” Matthias Rapp表示，“曾有一位瑞士钟表设计师自学完成编程，亲自使用 Micro 5 机床加工制作自己的设计作品。”

图3  多轴伺服系统 AX8000与搭载 TwinCAT CNC 的超紧凑型工业 PC C6030共同构成了 Micro 5 XL 五轴数控机床的控制核心

高效生产全程溯源

Chiron采用TwinCAT 3 分析日志组件（TF3500） 实现加工过程管控。“我们通过检测驱动电流测算切削力，以此实现主轴过载防护。” Michael Wurster解释道。此外，设备搭载振动传感器对机床运行状态进行监测。Chiron借助EL34xx 系列 EtherCAT 功率测量端子采集设备耗电量，并在可视化界面实时向操作人员展示当前能耗数据。Matthias Rapp着重指出一大核心优势：“与加工同类零部件的其他机床相比，我们这款设备可实现约50% 的节能效果，且能依托倍福能耗测量技术完成数据实证。” 若企业需要核算产品碳足迹，还可将能耗数据精准匹配至对应生产批次。目前多国工业领域均大力推行生产能效优化政策，该功能可助力企业顺利申领相关补贴。众多企业还制定了高于法规标准的内部能效管控方案，要求配套供应商提供单件产品能耗及碳排放数据。Dieter Völkle表示：“依托Beckhoff功率测量技术可轻松实现该类数据采集，并通过OPC UA 协议对接能源管理系统与生产制造执行系统（MES）完成数据上传。”

Chiron旗下拥有品类齐全的各类机床与加工中心产品。据Matthias Rapp介绍，企业目前正逐步梳理各类机型，挖掘Beckhoff PC 架构控制系统为其带来的多元化应用方案。