作为一家为风力发电行业提供加工服务车间，密西根州Eaton Rapids市的Dowding加工车间向我们展示了大型工件在机加工中所面临的一些挑战。
大型零件的加工采用大型机床。该车间内最大的一台机床是一台MAG辛辛那提U5型轮廓仿形铣（图1），其X轴的行程长达100ft（1ft=0.305m），Y轴的行程为12ft。有些加工件在很大程度上要求采用那种跨度的Y轴行程。
图1 五轴轮廓仿形铣是该车间里的最大加工机床
该车间由Dowding Industries工业公司创建，于2008年开业，是一家合同承包制造商，主要加工生产超过常规尺寸的大型零件。该公司开设了这个独立的加工业务，并为此建设了一个新的厂房，以便满足日益发展的风电行业加工服务的需要。
遗憾的是，在该车间开业后不久，就受到了经济衰退浪潮的打击。风力发电机的加工件的订单也陆续减少。为了填补其生产能力，该车间不得不寻求其它的加工业务，其中包括为MAG公司生产制造机床零件。但现在终于看到风力发电行业的加工业务逐渐有了起色。最近，风力涡轮机变速箱（图2、3）正在车间中排队等候加工，并且车间也开始对用于建造风力涡轮机塔架的30ft长工字钢结构件（图4）进行加工。
图2 变速箱部分往往在一台镗铣床上首先进行粗切削加工
图3 变速箱通常分三个铸件部分进厂加工
图4 在风力涡轮机设施建设过程中，也采用钻削加工的工字钢结构件nextpage
该工厂的经理Gary Meyers先生，在其被聘用帮助建设这个工厂前，曾经为一家模具车间工作。这里的人员编制并不多，Meyers先生是该工厂的五名工作人员之一，但车间里只有4台机床（全部是大型机床），也许聘用这样数量的工作人员是合适的。这样的占地面积似乎使工作人员的数量显得少了一些。当穿过这个凉爽而宽敞的生产车间的时候，你会发现这个加工车间在其他方面不同于那些生产更具有典型尺寸零件的加工车间。Meyers先生说：“接下来的问题与测量和思想方法有关，它使得大型零件的加工造成了不同的状况。”
沐浴在凉爽的环境中
在大型零件上，影响其加工精度的各种因素会被放大到这样一个点上，以至于他们不得不采取要比加工普通尺寸零件更为严格的措施。其中温度也许是这些因素中最重要的一个因素。
Dowding公司的车间内的温度保持在20℃的恒温状态。在一个几英尺的跨度范围内，每度温度变化的金属膨胀效应，甚至能足以影响一个相对适中的公差尺寸带。基于这个原因，零部件往往需要放置在车间中，如果让一个大型零件保持在20℃的恒温条件下，这意味着，在零件准备加工前，这些零件还需要等待搁置几天的时间。
消除工件的应力
在普通尺寸的工件中，材料的应力往往是另一个被人们忽视的因素，但对于大型零件而言，这一点就成为一个极为重要的因素了。对于大型铸件而言，Meyers先生强调说，要实现有效的加工工艺，消除材料的应力实际上是其所面临的一个更大挑战之一。在车间中，采用MAG Giddings & Lewis公司镗铣床的粗加工工作量，必须与其所保留的、足够的精加工裕量之间保持一个平衡，加工时需要足够的轻度，但要达到足够的深度，以消除其应力造成的相关形变问题，否则可能会影响到精加工的精度。
五轴钻削加工
在一台大型五轴联动机床的主轴上，其旋转轴的行程范围，不仅对铣削加工十分重要，而且对机床提供快速而高效的钻削加工能力也十分重要。例如，工字钢结构件，要求沿着其整个长度，并在其表面上进行钻孔加工。Dowding公司的U5型机床能够比其他长行程机床，以更快的速度加工这些零件，因为其主轴可以在-90o~+100°的范围内旋转。这意味着该主轴可以达到所有的孔径范围之内，也就是说能够达到其中一个法兰中的那些孔径，在中间部分的那些孔径以及在相对法兰中的那些孔径，而且工件只需要一次性调试装卡。
大型机床也可能会变成小型机床
该工厂中有一台Amera Seiki公司的加工中心（图5），其行程为6ft×5ft。对于Dowding公司原先的老厂而言，这可以算得上是一台大型机床，但放在这个车间内，就变成一台相当小的机床了。然而尽管如此，Meyers先生说，该机床毕竟是属于这个车间的。保留这台机床的原因之一是，它适用于加工进厂数量只有一个或两个的小批量零件，而其他的机床设备往往需要运行加工较大批量的零件。另一个原因是，这里的大型天车吊运装置，使得机床设备更易于使用。Meyers先生说，拥有这台机床是很有价值的，因为该机床能够让其以更好的成本效益加工小批量零件，批量太少的零件不值得使用较大的和更昂贵的加工设备。
图5 Amera Seiki公司的加工中心虽然其行程无法与大型轮廓仿形
铣相比，但作为一台大型机床，具有比一台小型机床更大的意义
图6 该车间内的大型天车，与其在以前吊装较小零件
的使用环境相比，可以让机床发挥更高的使用效率
精度等于速度
风力涡轮机铸件的某些公差尺寸要求比较严格，其中包括其正面和背面之间的平行度为0.002in（1in=2.54cm），以及其最大孔径的铣削加工直径公差带为0.001in。在如此巨大的工件上，为了达到这样精密的公差尺寸，其真正唯一实用方法就是采用半精加工的走刀方式，然后测量，最后再通过一次更精密的加工。换句话说，要想在大型工件上达到精密加工公差尺寸的目的，最好采用小心谨慎的加工方式。
因此，Dowding公司依赖其U5型机床的加工精密度，不但决定了该车间能够保持什么样的公差尺寸，而且也决定了它能够保持何等高的生产率。鉴于一些军工企业和工业技术公司，其中包括MAG公司，最近设计和开发了一种新的体积误差补偿工艺，因此该车间甚至打算进一步提高其机床的精密度。如果通过这一工艺，能够使机床的精度甚至达到更高的水平，那么该车间将能够给加工周期寄予更高的期望，也许在某些情况下，与原先的水平相比，可能只需要更少的走刀加工次数。这样，机床的加工精度就可以直接转化为更快的大型工件加工速度。
