復(fù)合加工機床的新潮流

        為能在激烈的市場競爭中取勝，提高機床附加價值功能的集成化正在發(fā)展。代表這一趨勢的就是以一臺機床進行復(fù)合加工和不同方式的加工、作為可達到多品種、小批量生產(chǎn)、不同品種不同產(chǎn)量的生產(chǎn)時代的王牌而顯露頭角的復(fù)合加工機床。原來的加工中心和數(shù)控車床的一半以上將被復(fù)合加工機床替代，預(yù)計可達到能同全部加工中心匹敵的生產(chǎn)、銷售規(guī)模。
變化中的復(fù)合加工機床的概念
　　 現(xiàn)今的制造業(yè)、特別是在機械加工現(xiàn)場，有如下幾個特點。①多品種、小批量生產(chǎn)②縮短交貨期③降低成本④伴隨輕型化、性能復(fù)合化增加了復(fù)雜形狀的產(chǎn)品⑤缺少熟練操作人員和技術(shù)優(yōu)秀人員。為適應(yīng)這種現(xiàn)狀，在激烈的市場競爭中取勝，作為“王牌”的復(fù)合加工機床閃亮登場了。
  　　一臺擁有為加工復(fù)雜形狀的工件而進行數(shù)道工序、不同方式的加工性能的機械稱之為復(fù)合加工機床。為達到同樣目的，也有將控制坐標(biāo)多軸化、擴大加工功能、多機能化的使用方法�？傊�是用工序集成的方法提高生產(chǎn)效率，提高機床的附加價值。于是，這里就把前者的在一臺機械內(nèi)實現(xiàn)不同品種加工的機床和后者的多坐標(biāo)控制機床兩者通稱為復(fù)合加工機床。
 　　復(fù)合加工機床具有的功能是隨著時代的變化而變化的。過去曾有將加工中心稱為復(fù)合加工機床的時期，但因工具交換加工的品種受到限制，而且也走不出切削加工的領(lǐng)域，現(xiàn)在已經(jīng)不再將一般的加工中心稱之為復(fù)合加工機床了。同樣，現(xiàn)在的復(fù)合加工機床不再被稱為復(fù)合加工機床的時代也可能不遠了。
 　　復(fù)合加工機床的開發(fā)、生產(chǎn)在不斷得到推進，特別是最近具有將車削功能和回轉(zhuǎn)切削功能合并起來的機床的銷售臺數(shù)迅速增加，今后可望達到與加工中心相匹敵的生產(chǎn)和銷售規(guī)模。
 　　當(dāng)初，日本的復(fù)合加工機床是以車床為基礎(chǔ)，加上銑加工功能并予以強化的。這是因為幾乎所有車床加工的工件都要進行二次銑加工和孔加工。當(dāng)初開發(fā)復(fù)合加工機床就是以合成這些加工工序為目的。
 　　但是最近的復(fù)合加工機床從原來的以車削加工為主，變成以銑加工為主體，代替加工中心使用的情況多了起來。
七十年代末開始出現(xiàn)
         復(fù)合加工機床出現(xiàn)在日本市場的時間是迎來數(shù)控機床生產(chǎn)鼎盛期的1970年代末期到1980年代初期。
         日立精機公司于1979年公開的復(fù)合數(shù)控車床5LC具有銑加工用的主軸和Y軸、ATC(自動工具交換裝置)、車床主軸的分度功能等，是構(gòu)筑了復(fù)合加工機床風(fēng)格的先進產(chǎn)品。
        在同一時期，山崎馬扎克公司發(fā)表了稱之為當(dāng)前復(fù)合加工機床基礎(chǔ)的帶銑加工功能的CNC車床。該公司于1983年開始銷售成為現(xiàn)在的復(fù)合加工機床原型的帶ATC(自動工具交換裝置)裝置的CNC復(fù)合車床slant turn 40ATC milcenter。
         在歐洲，1995年EMAG公司開發(fā)出了頂部主軸型式的立式車床(也稱為倒立式車床)。這是可將工件裝到主軸上、將送料裝置、測量功能統(tǒng)合起來操作的復(fù)合加工機床，具有良好的排屑功能，作為符合干式切削結(jié)構(gòu)的“響應(yīng)環(huán)保要求的機床”而引人矚目。最近其加工范圍進一步擴展，可加工較重的工件。  此外，現(xiàn)在也開發(fā)出可進行粗加工到復(fù)雜形狀加工的車削加工中心。
復(fù)合加工機床的種類
　　 1．以車削加工為主體
         以車削加工為主體的復(fù)合加工機床是車削中心。車削中心以車加工為起點，在刀架上配置車床用工具和可進行銑加工的回轉(zhuǎn)工具，可以對圓筒形工件和棒形工件施行溝槽加工以及平面加工。最近，又出現(xiàn)雙主軸頭方式，通過交替方法可以不用卸下工件將另一端進行加工。 
　　  當(dāng)前車削加工零部件的70％需要進行兩道工序以上的加工，作為將這些零部件高效、高品質(zhì)加工，在車削加工的同時、同位置的加工技術(shù)有以下三點。
　　(a)內(nèi)、外加工集成化：一次(表面)及第二次(內(nèi)面)加工的各項功能輸入于機床內(nèi)的一次/二次加工機床。
　　(b)加工復(fù)合化：車削加工加上銑加工、磨削加工等各項功能均具備于機床內(nèi)的工序集成加工機床。
　　(c)智能化：將儲藏、搬運、加工在機床內(nèi)存化，可以進行工件識別、對工件控制把握、適應(yīng)控制、信息網(wǎng)絡(luò)化等，是采用了最新監(jiān)測技術(shù)的單元加工機床。
加工中心多坐標(biāo)化
　　 (a)五坐標(biāo)控制：在X、Y、Z三個坐標(biāo)控制的基礎(chǔ)上，為能變化工具的方向、在進給軸周邊的特定角度設(shè)定回轉(zhuǎn)位置開發(fā)出的產(chǎn)品是五坐標(biāo)加工機床。
 　　五坐標(biāo)加工機床有如下兩種使用方法：(1)回轉(zhuǎn)控制軸使用分度，加工件傾斜地對象刀具，在這種狀態(tài)下進行三坐標(biāo)控制的加工。(2)將所有的控制軸同時使用、連續(xù)動作，這叫做五軸聯(lián)動，可對葉輪等呈突出形狀的曲面形狀工件進行加工。  
　　 五坐標(biāo)聯(lián)動加工機床的特點有很多：A、可以避開切削速度為零的條件B、可縮短刀具長度C：可加工不重新裝卸就不能進行加工的呈突出形狀的工件�，F(xiàn)在，飛機行業(yè)、金屬模具行業(yè)等對這種設(shè)備的需求正在增加。
  　　(b)六坐標(biāo)控制
         銑系列加工機床因采用多軸控制，不僅可進行復(fù)雜形狀的加工，還可以進行復(fù)合加工。例如有棱角的形狀或四角形的孔等，過去因不改變工序就不能再加工，一般都是換于放電加工機床上再處理的。現(xiàn)在用鑿子樣的刀具代替了回轉(zhuǎn)刀具，在采用六坐標(biāo)控制的同時進行搖動切削加工，這就使得一臺設(shè)備可以完成工件的加工，精度和效率也得到了提高。   
　　 使用非回轉(zhuǎn)式刀具，就必須控制主軸周圍的回轉(zhuǎn)位置，這就需要采用六坐標(biāo)控制。在提高效率方面，因六坐標(biāo)控制加工使用了非回轉(zhuǎn)刀具，切削速度和進給速度達到了一致，這就解決了不能以提高主軸轉(zhuǎn)速進行高速加工、回轉(zhuǎn)刀具不能作到的形狀和部位的加工問題。也使不用改變工序、一次裝卡完成全部切削加工成為可能。　　         (c)磨削加工主體
  　　對于磨床的多軸化，過去在無心磨床等產(chǎn)品方面的作業(yè)工序上如何實現(xiàn)自動化而下的功夫比較多。正在開發(fā)的還有以一臺機床完成內(nèi)圓、外圓、端面磨削的產(chǎn)品。隨著數(shù)控裝置的高速化，磨床的復(fù)合化功能也在推進。如歐洲廠家正在普通的萬能磨床上設(shè)法加上螺紋磨削和花鍵磨削功能，即在搞磨削復(fù)合加工機床的開發(fā)。
  　　不同形式加工的復(fù)合化
  　　作為根據(jù)不同原理進行各種加工的復(fù)合加工，還有把切削加工和精加工的磨削、研磨加工組合到一起、為能在加工后進行熱處理及結(jié)合、切斷等，配置上激光功能、及可同時進行加工和組裝的產(chǎn)品等。
  　　正在開發(fā)的產(chǎn)品還有，把車削功能和銑加工功能及至齒輪加工功能都整合到一起的、獨自的復(fù)合加工機；作為與激光的復(fù)合化，把車削加工功能和激光淬火功能統(tǒng)合在一起的復(fù)合車床。歐洲還在開發(fā)的新品種有，把機械方面的銑加工功能和用激光的三次元加工功能統(tǒng)合起來的復(fù)合加工機床。
帶來各種好處
  　　用復(fù)合加工機床進行零部件生產(chǎn)的最大特征是，把需要幾臺不同機床的加工統(tǒng)合到一起，以一臺復(fù)合加工機可將工序較容易地集成起來。并帶來如下好處：
　�、偬岣呱�產(chǎn)效率：復(fù)合加工機床可以通過一次性工具裝卡，完成過去需要幾臺不同的機床所搞的加工，這樣加工的整個工時和加工時間都會得到減少。過去就有通過集成工序達到合理化的想法。如左右都配置主軸的、以相對面的兩個主軸連續(xù)進行第一道和第二道工序加工就是一例。當(dāng)然批量生產(chǎn)各方面效果會更好，對于多品種、少批量生產(chǎn)來說，復(fù)合加工機床還是有利的。
　�、跍p少程序：因作到了以一臺設(shè)備完成加工不再需要從一個工序到另一工序的轉(zhuǎn)換，也省略了6次轉(zhuǎn)換時對工件的裝卡、拆卸。
　�、郾３指呔�度：由于無需將工件再次裝卡，不必在意定位問題，使精度容易得到保持。
　�、芄�(jié)省能源、降低成本：與需要購買幾臺不同的設(shè)備進行加工相比，一臺復(fù)合機是很合適的。與開動幾臺設(shè)備相比，能源也得到節(jié)省，因減少了電力的使用而使運行成本得以降低。
　　⑤節(jié)省空間：不再需要有專機功能的數(shù)臺加設(shè)備，可因此而節(jié)省現(xiàn)場空間--等等。
解決各種問題
　　  復(fù)合加工機床的結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜起來。由于不斷增加的功能和加工內(nèi)容使得加工、震動及至發(fā)熱等情況各有不同，這就要求機械結(jié)構(gòu)的設(shè)計能夠跟得上各自不同的情況。而且復(fù)合加工機床需要在保持能夠發(fā)揮其性能的同時，在結(jié)構(gòu)和價格方面達到較易被接受的水平。這樣，才可使復(fù)合加工的運用技術(shù)充分發(fā)揮出來。   
　　此外，圍繞著復(fù)合加工機床的“課題”，大致分為以下幾個方面。   
　�、偈袌霆M小化：過去需要兩臺或三臺設(shè)備完成的一系列加工，現(xiàn)在僅一臺設(shè)備就可以完成，這對于機床生產(chǎn)廠家來說即使這一臺的價格是原來設(shè)備的1．5倍，仍然免不掉市場將會狹小化的擔(dān)心。當(dāng)然，由于復(fù)合加工機床的出現(xiàn)，過去一些做不到的加工領(lǐng)域現(xiàn)在也能夠深入，也因此得到了新的市場。  　
　�、陔S著機床的復(fù)雜化以及特殊附件的多樣化，維修保養(yǎng)就繁雜起來：隨著機械結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，維護保養(yǎng)和發(fā)生故障時的對應(yīng)措施也繁雜起來。維修保養(yǎng)的部件和過去通用型設(shè)備相比有根本的不同，如是海外銷售維修就更加麻煩。因此而出現(xiàn)了要求確立新的售后服務(wù)體制的呼聲。  　
　�、劬幊虖�(fù)雜化：需要避開刀具和工件的干擾、實現(xiàn)高精度控制及要作復(fù)雜的控制處理等，勢必使得編程復(fù)雜、龐大起來，這就需要在高速化的演算處理和作業(yè)順序簡單化方面下功夫。還有，如此高性能的機床，也由于是智能化的，要能夠讓操作人員使用操作方便。  　
　�、芗訌姺�務(wù)和維護保養(yǎng)：這一點和②是相關(guān)聯(lián)的，今后將會更加要求降低成本、提高效率，設(shè)備24小時連續(xù)運轉(zhuǎn)等也將會增加。這樣，24小時的不間斷服務(wù)和遠距離診斷就會成為常識，會需要迅速、準(zhǔn)確的維修服務(wù)。