復(fù)合加工技術(shù)的發(fā)展

在全球機(jī)床制造和金屬加工領(lǐng)域，復(fù)合加工技術(shù)正以其強(qiáng)大的加工能力被不斷發(fā)展與應(yīng)用。所謂復(fù)合加工技術(shù)，即是在一臺(tái)設(shè)備上完成車(chē)、銑、鉆、鏜、攻絲、鉸孔、擴(kuò)孔等多種加工要求，復(fù)合加工機(jī)床的最突出優(yōu)點(diǎn)是可以大大縮短工件的生產(chǎn)周期、提高工件加工精度。
　　為了實(shí)現(xiàn)復(fù)雜形狀工件的加工，使在一臺(tái)機(jī)床上能完成復(fù)數(shù)工序和復(fù)數(shù)工種的加工，這樣的機(jī)床稱(chēng)為復(fù)合加工機(jī)床。就是說(shuō)，在復(fù)合化機(jī)床上可以實(shí)現(xiàn)完全不同性質(zhì)加工過(guò)程的加工。
　　復(fù)合加工機(jī)床功能范圍隨著時(shí)代變化而變化。有一時(shí)期，曾經(jīng)把加工中心稱(chēng)為復(fù)合加工機(jī)床�？墒牵�一般的加工中心不能超出某種切削加工范圍�，F(xiàn)在的復(fù)合加工機(jī)床已不是那時(shí)的復(fù)合加工機(jī)床，具有本質(zhì)上差異�，F(xiàn)代的復(fù)合加工機(jī)床是更進(jìn)一步復(fù)合化的開(kāi)發(fā)，如在車(chē)削中心上裝載有回轉(zhuǎn)刀具的銑削功能，在加工中心上有車(chē)削功能，最近又出現(xiàn)了不同原理加工方法的集約如激光加工和切削加工的復(fù)合等，進(jìn)一步提高機(jī)床復(fù)合化程度。
　　復(fù)合加工機(jī)床的發(fā)展歷史
    　1845年美國(guó)丁'菲奇發(fā)明轉(zhuǎn)塔車(chē)床，1911年美國(guó)格林里公司為汽車(chē)零件加工開(kāi)發(fā)了第一臺(tái)組合機(jī)床。1952年三軸數(shù)控銑床研制成功。1958年美國(guó)KT公司研制出帶有刀具自動(dòng)交換裝置的加工中心，有力地推動(dòng)了工序集中的加工方法的發(fā)展。
　　復(fù)合加工及其制造裝備的出現(xiàn)已有百余年的歷史，但是真正得到較廣泛的應(yīng)用還是在20世紀(jì)80年代，數(shù)控技術(shù)和數(shù)控機(jī)床成為制造技術(shù)的主流后出現(xiàn)的。
　　20世紀(jì)80年代中后期，隨著加工中心功能和結(jié)構(gòu)的完善，顯示了這種工序集中數(shù)控機(jī)床的優(yōu)越性，開(kāi)始出現(xiàn)車(chē)削中心、磨削中心等，使復(fù)合加工得到擴(kuò)展而不再局限于鏜、銑等工序。90年代后期又進(jìn)一步發(fā)展了車(chē)銑中心、銑車(chē)中心、車(chē)磨中心等，近年來(lái)又出現(xiàn)由激光、電火花和超聲波等特種加工方法與切削、磨削加工方法組合的復(fù)合機(jī)床，使復(fù)合加工技術(shù)成為推動(dòng)機(jī)床結(jié)構(gòu)和制造工藝發(fā)展的一個(gè)新熱點(diǎn)。
　　車(chē)銑復(fù)合加工中心
　　復(fù)合加工機(jī)床的分類(lèi)
　　一、車(chē)削為主型
　　以車(chē)削加工為主的復(fù)合加工機(jī)是車(chē)削復(fù)合中心。車(chē)削復(fù)合中心是以車(chē)床為基礎(chǔ)的加工機(jī)，除車(chē)削用工具外，在刀架上還裝有能銑削加工的回轉(zhuǎn)刀具，可以在圓形工件和棒狀工件上加工溝槽和平面。這類(lèi)復(fù)合加工機(jī)常把夾持工件的主軸做成2個(gè)，既可同時(shí)對(duì)2個(gè)工件進(jìn)行相同的加工，也可通過(guò)在2主軸上交替夾持，完成對(duì)夾持部位的加工。
　　現(xiàn)在，加工2個(gè)工序以上的工件占車(chē)削加工的大多數(shù)。對(duì)這些工件進(jìn)行高效、高精度加工，有以下3種技術(shù)：
　　1、內(nèi)外加工集中化：在機(jī)內(nèi)裝有1次加工(外表面)以及2次加工(內(nèi)表面)的各種功能的1次/2次加工機(jī)。
　　2、加工的復(fù)合化：除車(chē)削加工，機(jī)內(nèi)還裝有銑削加工、磨削加工等各種功能的工序集中的加工機(jī)。
　　3、智能化：機(jī)內(nèi)具有儲(chǔ)存、運(yùn)輸、加工一體化、工件識(shí)別、工件夾持控制、適應(yīng)控制、信息網(wǎng)絡(luò)等最新監(jiān)控技術(shù)的單元加工機(jī)。
　　該類(lèi)復(fù)合機(jī)床有德國(guó)INDEX公司的TRAUB TNX65多功能數(shù)控車(chē)削中心，具有雙主軸、4個(gè)刀塔，第二主軸可作Y軸移動(dòng)；德國(guó)DMG公司的TWIN65雙主軸車(chē)削中心，上下各有一個(gè)轉(zhuǎn)塔刀架，可實(shí)現(xiàn)6面加工，第二主軸可作橫向移動(dòng)等。
　　二、銑削為主型
　　1、加工中心的多軸化
　　A、五軸控制，除X、Y、Z三軸控制外，為適應(yīng)使刀具姿勢(shì)變化，可以使各進(jìn)給軸回轉(zhuǎn)到特定的角度位置并進(jìn)行定位的五軸加工機(jī)。五軸加工機(jī)的使用方法有兩種：1用回轉(zhuǎn)軸分度，使工件相對(duì)于刀具傾斜，在這個(gè)狀態(tài)進(jìn)行三軸控制加工。2同時(shí)使所有的控制軸作連續(xù)運(yùn)動(dòng)，即五軸聯(lián)動(dòng)，可以對(duì)葉輪等具有外延伸曲面形狀的工件進(jìn)行加工。五軸聯(lián)動(dòng)加工機(jī)的特點(diǎn)是可以避開(kāi)切削速度變?yōu)榱愕募庸�條件；可以用伸出長(zhǎng)度很短的刀具；可以在一次裝夾下加工外延伸曲面形狀的工件等。
　　B、六軸控制，用多軸控制銑削類(lèi)加工機(jī)不能模擬復(fù)雜形狀工件加工，而復(fù)合加工可以。例如對(duì)有錐度形狀和四角形狀槽類(lèi)等工件的加工，以前不變換加工工種是無(wú)法完成加工的，必須把工件轉(zhuǎn)到電加工機(jī)床上加工�？墒侨绮捎没剞D(zhuǎn)刀具，使刀具一邊作6軸控制運(yùn)動(dòng)，一邊作擺動(dòng)切削加工，就可在一臺(tái)機(jī)床上完成加工。而且精度、效率也可以提高。如使用非回轉(zhuǎn)刀具，必須控制回轉(zhuǎn)主軸的回轉(zhuǎn)位置，此時(shí)六軸控制是必要的。用六軸控制加工時(shí)，采用非回轉(zhuǎn)刀具時(shí)，切削速度等同于進(jìn)給速度，不能進(jìn)行高速加工；而用回轉(zhuǎn)刀具則能適應(yīng)原不能加工部位和形狀的加工，無(wú)需轉(zhuǎn)換工種，僅用切削加工就能一次完成全部加工，效率較高。
　　2、加工中心的復(fù)合化
　　除銑削加工外，還裝載有一個(gè)能進(jìn)行車(chē)削的動(dòng)力回轉(zhuǎn)工作臺(tái)。
　　以銑削為主的復(fù)合機(jī)床有日本MAZAK公司的INTEGREX e800V/5五軸臥式銑車(chē)中心，是在五軸臥式加工中心的基礎(chǔ)上，使回轉(zhuǎn)工作臺(tái)增加車(chē)削功能，可以在一次裝卡下對(duì)圓形零件實(shí)現(xiàn)車(chē)、銑完全加工；意大利Milanese公司的NTXI銑車(chē)復(fù)合中心，是在立式加工中心的右端增添一個(gè)車(chē)削主軸。
　　三、磨削為主型
　　磨床的多軸化，原來(lái)只在無(wú)心磨床上可見(jiàn)，多數(shù)是以裝卸作業(yè)自動(dòng)化為目的�，F(xiàn)在，開(kāi)發(fā)了在一臺(tái)機(jī)床上能完成內(nèi)圓、外圓、端面磨削的復(fù)合加工機(jī)。例如在歐洲，開(kāi)發(fā)了綜合螺紋和花鍵磨削功能的復(fù)合加工機(jī)。
　　該類(lèi)復(fù)合機(jī)床的代表為瑞士MAGERLE公司的MGR立式車(chē)磨復(fù)合加工機(jī)，機(jī)床上方配有多個(gè)磨頭和一個(gè)車(chē)刀架，可以對(duì)零件進(jìn)行磨削和精車(chē)；日本森精機(jī)制作所的IGV-3NT磨頭可回轉(zhuǎn)式立式磨床，可在一次裝卡下對(duì)零件內(nèi)外圓和端面進(jìn)行加工；瑞士STUDER公司的S33萬(wàn)能數(shù)控磨床，可以在一次裝卡下實(shí)現(xiàn)多線螺紋加工和內(nèi)外圓、端面加工。
　　瑞士STUDER公司的S33萬(wàn)能數(shù)控磨床
　　四、不同工種加工的復(fù)合化
　　把多種不同原理的加工類(lèi)型集約，如切削與磨削、研磨的復(fù)合；用激光功能把加工后熱處理、焊接、切割合并；加工和組裝同時(shí)實(shí)施等。還有，集中車(chē)削和銑削功能，特別是齒輪加工功能等的獨(dú)特的生產(chǎn)型復(fù)合加工機(jī)；與激光加工復(fù)合，開(kāi)發(fā)了裝有磨削功能和激光淬火功能的復(fù)合機(jī)床等。在歐洲還開(kāi)發(fā)了機(jī)械銑削功能、激光三維加工功能等集約的復(fù)合加工機(jī)。
　　復(fù)合加工技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)
　　復(fù)合加工技術(shù)是未來(lái)機(jī)械加工的發(fā)展方向。隨著社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域的不斷發(fā)展，對(duì)機(jī)械加工領(lǐng)域的要求也不斷提高，高速度、高精度和高效率的“三高”加工是對(duì)未來(lái)機(jī)械加工的基本要求，而僅僅靠傳統(tǒng)的加工理念是很難滿足這一要求的。因此，機(jī)械加工領(lǐng)域要求不斷突破傳統(tǒng)的觀念，不斷改善和提高加工的技術(shù)，以適應(yīng)未來(lái)的要求，而復(fù)合加工技術(shù)正好滿足了這一要求。
　　今天的復(fù)合加工技術(shù)，是針對(duì)以普通的數(shù)控車(chē)削中心和加工中心為基礎(chǔ)，發(fā)展到復(fù)合車(chē)銑加工中心。這要求機(jī)床制造業(yè)應(yīng)以現(xiàn)有的技術(shù)水平為基礎(chǔ)，研發(fā)、制造、穩(wěn)定和推廣具有高效、復(fù)合、穩(wěn)定、成本低廉的，適合于現(xiàn)代加工技術(shù)的高水平機(jī)床。