復(fù)合機(jī)床的發(fā)展機(jī)理

　　工質(zhì)量好、效率高、成本低歷來是機(jī)床用戶對機(jī)床產(chǎn)品的基本要求，同時也是機(jī)床產(chǎn)品研發(fā)的主要目標(biāo)和方向。為了在日趨激烈的市場競爭中求得生存并發(fā)展，機(jī)床的設(shè)計(jì)與制造者們一直在為此作出不懈的努力。

　　機(jī)床的加工質(zhì)量(含尺寸、形位精度及表面質(zhì)量)問題，主要取決于機(jī)床設(shè)備(含工具和夾具)的結(jié)構(gòu)剛度，幾何精度，運(yùn)動精度和定位精度，當(dāng)然還有環(huán)境條件(如溫度、振動等)的控制與保證。因此，它需要通過研發(fā)精密、高精密乃至超精密的加工技術(shù)和機(jī)床來解決。

　　生產(chǎn)效率主要是由零件從毛坯到成品的制作周期來衡量。零件的制作周期包含直接用于改變零件材料的性(能)、(形)狀(如切削成形，熱處理等)所需的時間和非加工(即不改變零件性狀的)時間(如零件生產(chǎn)過程中所需的等待、傳送、檢測、裝調(diào)、夾緊等的時間)兩大部分組成。為了減少切削加工時間，首先需要提高切削速度和進(jìn)給速度。為此，人們研發(fā)了高速切削技術(shù)與機(jī)床，而為了縮短非加工時間，人們則要研發(fā)更多的技術(shù)措施和裝備，包括機(jī)械自動化、數(shù)控柔性化的機(jī)床與生產(chǎn)線(制造系統(tǒng))和現(xiàn)在正處于蓬勃發(fā)展的數(shù)控復(fù)合加工機(jī)床等。

　　加工成本包括直接成本(如材耗、能耗、工人工資等)和間接成本(含廠房、設(shè)備的折舊費(fèi)，安全環(huán)保費(fèi)和管理費(fèi)等)。為了降低成本，這里牽涉的問題就很多了，既有技術(shù)方面的問題，也有組織管理方面的問題，所以需要進(jìn)行更為綜合的研究來解決。

　　一般情況下，一個機(jī)械零件的生產(chǎn)，從毛坯到成品，中間都要經(jīng)過采用某些(一種或多種)加工藝方法(如沖壓、焊接、切削、磨削、特種加工或車、銑、鉆、鏜、齒形加工等)的多工序(如車削中的車外圓、車端面、車槽、車內(nèi)圓、車螺紋、車錐面等)加工過程。由于不同的工藝方法有著不同的加工原理和特點(diǎn)，不同的加工工序有著不同的加工目的和要求，因此它們各自用著不同的加工設(shè)備來實(shí)現(xiàn)，故在傳統(tǒng)的制造中，一個零件的制造往往就需要有多種、多臺不同的的加工設(shè)備來完成。這不僅增加了設(shè)備的臺數(shù)和生產(chǎn)廠房的占地面積，從而增加了企業(yè)的投入，而且由于生產(chǎn)過程中工件需在工藝和工序設(shè)備間等待、轉(zhuǎn)移、檢查和重新定位裝夾等，既影響加工精度，也增加了不少非加工時間。有專家分析，這部分非加工時間將占到零件生產(chǎn)總周期的70%～95%左右，從而大大地制約了生產(chǎn)效率的提高。

　　為了提高生產(chǎn)效率，減少非加工時間，人們早就有了盡可能多地把一些加工原理和要求相近或相似的加工工序，乃至不同的工藝過程集中到一臺或少數(shù)幾臺設(shè)備上來實(shí)現(xiàn)。這種一次裝夾后對零件進(jìn)行復(fù)合加工的想法，在機(jī)械自動化生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的組合加工機(jī)床和多刀半自動六角(轉(zhuǎn)塔)車床等，就是其最初的體現(xiàn)。因?yàn)榻M合機(jī)床是以一些通用部件(如動力頭、滑臺、底座立柱、回轉(zhuǎn)工作臺等)為基礎(chǔ)，配以根據(jù)具體零件的加工要求(含零件的形狀、尺寸、加工部位、加工工序和精度等)專門設(shè)計(jì)的夾具，多軸箱和部分刀具集裝而成，它可以對某一特定加工件，如汽車發(fā)動機(jī)殼體、箱蓋或變速箱體等，實(shí)現(xiàn)一次裝夾完成全部或大部分加工工序，包括銑平面、鉆孔、鏜孔、鉸孔、攻螺紋等;而多刀半自動轉(zhuǎn)塔車床，根據(jù)被加工工件的工序要求，在其轉(zhuǎn)塔刀架上裝上所需的切削刀具后，也即可實(shí)現(xiàn)一次裝夾對某一特定的軸或盤、套件進(jìn)行全部或大部分工序的加工，如車削內(nèi)、外圓柱面、端面、溝槽、倒角、加工內(nèi)外螺紋等。因此，組合機(jī)床和多刀半自動轉(zhuǎn)塔車床都體現(xiàn)了集中工序進(jìn)行復(fù)合加工的理念，大大地減少了非加工時間，從而顯著地提高了生產(chǎn)率。但是，這些機(jī)床均屬于剛性自動化范疇，當(dāng)加工對象變換時，設(shè)備也必須更換或重新調(diào)整配置，所需的時間和資金投入都較大，因此只宜用于單一品種零件的中、大批量生產(chǎn)，而不適合用于多品種零件的單件和小批量生產(chǎn)。

　　隨著數(shù)控機(jī)床的出現(xiàn)和數(shù)控技術(shù)(含數(shù)控伺服系統(tǒng)，功能部件及編程、軟件等)的日益發(fā)展與性能的提高，大大增強(qiáng)了數(shù)控機(jī)床的柔性自動化能力，加上機(jī)電產(chǎn)品個性化的發(fā)展，市場對多品種小批量生產(chǎn)的需求日益增多，從而為數(shù)控機(jī)床加工復(fù)合化的發(fā)展提供了廣闊的天地。事實(shí)上，早在數(shù)控機(jī)床問世后不久，1958年第一臺鏜銑類加工中心的出現(xiàn)，復(fù)合加工就已成為數(shù)控機(jī)床的重要技術(shù)發(fā)展方向之一了，時至今日，已經(jīng)出現(xiàn)了許多種類的數(shù)控復(fù)合加工機(jī)床，以適應(yīng)當(dāng)今市場對多品種小批量零件進(jìn)行高效低成本生產(chǎn)的需求。數(shù)控復(fù)合加工機(jī)床的門類及其代表性產(chǎn)品。