復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合加工機床替代，預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、性能復合化增加了復雜形狀的產(chǎn)品⑤缺少熟練操作人員和技術優(yōu)秀人員。為適應這種現(xiàn)狀，在激烈的市場競爭中取勝，作為“王牌”的復合加工機床閃亮登場了。

        一臺擁有為加工復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合加工機床。為達到同樣目的，也有將控制坐標多軸化、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控制機床兩者通稱為復合加工機床。

        復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域，現(xiàn)在已經(jīng)不再將一般的加工中心稱之為復合加工機床了。同樣，現(xiàn)在的復合加工機床不再被稱為復合加工機床的時代也可能不遠了。

復合加工機床的開發(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。

        當初，日本的復合加工機床是以車床為基礎，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。當初開發(fā)復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，是構筑了復合加工機床風格的先進產(chǎn)品。

在同一時期，山崎馬扎克公司發(fā)表了稱之為當前復合加工機床基礎的帶銑加工功能的CNC車床。該公司于1983年開始銷售成為現(xiàn)在的復合加工機床原型的帶ATC(自動工具交換裝置)裝置的CNC復合車床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)構的“響應環(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雜形狀加工的車削加工中心。

復合加工機床的種類

以車削加工為主體

        以車削加工為主體的復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、同位置的加工技術有以下三點。

        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。

        加工復合化：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。

        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、適應控制、信息網(wǎng)絡化等，是采用了最新監(jiān)測技術的單元加工機床。

加工中心多坐標化

        五坐標控制：在X、Y、Z三個坐標控制的基礎上，為能變化工具的方向、在進給軸周邊的特定角度設定回轉(zhuǎn)位置開發(fā)出的產(chǎn)品是五坐標加工機床。

五坐標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)等對這種設備的需求正在增加。

六坐標控制

        銑系列加工機床因采用多軸控制，不僅可進行復雜形狀的加工，還可以進行復合加工。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�，F(xiàn)在用鑿子樣的刀具代替了回轉(zhuǎn)刀具，在采用六坐標控制的同時進行搖動切削加工，這就使得一臺設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控制。在提高效率方面，因六坐標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。

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，磨床的復合化功能也在推進。如歐洲廠家正在普通的萬能磨床上設法加上螺紋磨削和花鍵磨削功能，即在搞磨削復合加工機床的開發(fā)。

不同形式加工的復合化

        作為根據(jù)不同原理進行各種加工的復合加工，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、獨自的復合加工機；作為與激光的復合化，把車削加工功能和激光淬火功能統(tǒng)合在一起的復合車床。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)合起來的復合加工機床。

帶來各種好處

        用復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，以一臺復合加工機可將工序較容易地集成起來。并帶來如下好處：

提高生產(chǎn)效率：復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，復合加工機床還是有利的。

        減少程序：因作到了以一臺設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。

        保持高精度：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。

        節(jié)省能源、降低成本：與需要購買幾臺不同的設備進行加工相比，一臺復合機是很合適的。與開動幾臺設備相比，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

節(jié)省空間：不再需要有專機功能的數(shù)臺加設備，可因此而節(jié)省現(xiàn)場空間--等等。

解決各種問題

        復合加工機床的結(jié)構更加復雜起來。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)構的設計能夠跟得上各自不同的情況。而且復合加工機床需要在保持能夠發(fā)揮其性能的同時，在結(jié)構和價格方面達到較易被接受的水平。這樣，才可使復合加工的運用技術充分發(fā)揮出來。

        此外，圍繞著復合加工機床的“課題”，大致分為以下幾個方面。

        市場狹小化：過去需要兩臺或三臺設備完成的一系列加工，現(xiàn)在僅一臺設備就可以完成，這對于機床生產(chǎn)廠家來說即使這一臺的價格是原來設備的1.5倍，仍然免不掉市場將會狹小化的擔心。當然，由于復合加工機床的出現(xiàn)，過去一些做不到的加工領域現(xiàn)在也能夠深入，也因此得到了新的市場。

        隨著機床的復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)構日趨復雜，維護保養(yǎng)和發(fā)生故障時的對應措施也繁雜起來。維修保養(yǎng)的部件和過去通用型設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體制的呼聲。

        編程復雜化：需要避開刀具和工件的干擾、實現(xiàn)高精度控制及要作復雜的控制處理等，勢必使得編程復雜、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。

        加強服務和維護保養(yǎng)：這一點和②是相關聯(lián)的，今后將會更加要求降低成本、提高效率，設備24小時連續(xù)運轉(zhuǎn)等也將會增加。這樣，24小時的不間斷服務和遠距離診斷就會成為常識，會需要迅速、準確的維修服務。