金切機(jī)床復(fù)合化技術(shù)的發(fā)展
為了迎接多品種小批量生產(chǎn)、變量變品種時代的到來砖蕾，在今后激烈的國際市場競爭中取得勝利饰逝，金切機(jī)床加工的復(fù)合化技術(shù)成為關(guān)注的焦點(diǎn)。近年來復(fù)合加工機(jī)床發(fā)展迅速枷配，把不同加工技術(shù)集中在同一臺機(jī)床上认寓，實(shí)現(xiàn)完全加工是機(jī)床技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)之一檬桅，也是近年來發(fā)展最活躍的技術(shù)之一。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)周期奉量、提高工件加工精度芹寓。
1.綜 述
1．1 復(fù)合加工機(jī)的概念
為了實(shí)現(xiàn)復(fù)雜形狀工件的加工，使在一臺機(jī)床上能完成復(fù)數(shù)工序和復(fù)數(shù)工種的加工笼糙，這樣的機(jī)床稱為復(fù)合加工機(jī)妓唬。就是說，在復(fù)合化機(jī)床上可以實(shí)現(xiàn)完全不同性質(zhì)加工過程的加工拳喘。
復(fù)合加工機(jī)功能范圍隨著時代變化而變化苫昌。有一時期，曾經(jīng)把加工中心稱為復(fù)合加工機(jī)幸海∷钌恚可是，一般的加工中心不能超出某種切削加工范圍√樯眨現(xiàn)在的復(fù)合加工機(jī)已不是那時的復(fù)合加工機(jī)月而，具有本質(zhì)上差異。現(xiàn)代的復(fù)合加工機(jī)是更進(jìn)一步復(fù)合化的開發(fā)议纯，如在車削中心上裝載有回轉(zhuǎn)刀具的銑削功能父款，在加工中心上有車削功能，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)合等瞻凤，進(jìn)一步提高機(jī)床復(fù)合化程度憨攒。
1．2 復(fù)合加工機(jī)的發(fā)展
日本復(fù)合加工機(jī)開始上市是在上世紀(jì)70年代末80年代初。現(xiàn)在的森精機(jī)制作所HITEC的前身日立精機(jī)株式會社阀参，1979年開發(fā)了51‘C型數(shù)控復(fù)合車床肝集，有銑削主軸和y軸、刀具自動交換裝置蛛壳、車削主軸分度功能(C軸)構(gòu)成了復(fù)合加工機(jī)的原型芙糙。1983年，日本YAMAZAKI MAzAK株式會社也開發(fā)了有銑削功能的S乙ANT40ATC型CNC復(fù)合車床骨矗，成為今日復(fù)合加工機(jī)的基礎(chǔ)鹊逛。
歐洲最早出現(xiàn)的復(fù)合加工機(jī)原型在意大利和奧地利。意大利Mandelli公司(現(xiàn)下屬于意大利RIELI0集團(tuán))開發(fā)的Mandelli 800U型臥式加工中心烛储，除銑削功能外象讶，還具有車削功能，是一臺以銑削為基礎(chǔ)的銑車復(fù)合加工機(jī)棺玫。奧地利WFL車銑技術(shù)公司在曲軸專用車銑加工機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展成現(xiàn)在的M系列大型車銑復(fù)合加工機(jī)盏拐。1995年EMAG公司開發(fā)了倒置型數(shù)控立式車床。在這臺機(jī)床上竭撇，除主軸具有工件上下料功能的同時掠袒，還有工件庫捷妥、測量功能，是一臺綜合的生產(chǎn)型復(fù)合加工機(jī)惯缚。由于是倒置式主軸結(jié)構(gòu)路影，切屑容易排出，適合于干切削屋群，是一臺環(huán)保型機(jī)床闸婴，引人注目。最近芍躏，使用范圍正在擴(kuò)大邪乍，也可以加工重的工件。
現(xiàn)在已有很多機(jī)床制造企業(yè)都開發(fā)了用于復(fù)雜工件加工的復(fù)合加工機(jī)对竣，有的可完成從粗加工到精加工的所有加工庇楞。
1．3 復(fù)合加工機(jī)的種類
1．3．1車削為主型
以車削加工為主的復(fù)合加工機(jī)是車削復(fù)合中心。車削復(fù)合中心是以車床為基礎(chǔ)的加工機(jī)否纬，除車削用工具外吕晌，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临燃。這類復(fù)合加工機(jī)常把夾持工件的主軸做成2個睛驳，既可同時對2個工件進(jìn)行相同的加工，也可通過在2主軸上交替夾持膜廊，完成對夾持部位的加工乏沸。
現(xiàn)在，加工2個工序以上的工件占車削加工的大多數(shù)牡科。對這些工件進(jìn)行高效牲耐、高精度加工，有以下3種技術(shù)桂喂。
(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)琐惩。
(2)加工的復(fù)合化 除車削加工，機(jī)內(nèi)還裝有銑削加工成揍、磨削加工等各種功能的工序集中的加工機(jī)盟挤。
(3)智能化 機(jī)內(nèi)具有儲存、運(yùn)輸掌范、加工一體化、工件識別长尼、工件夾持控制睦键、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)瞻替。
1．3．2 銑削為主型
(1)加工中心的多軸化 五軸控制栗沫，除又诺秒、X、Y谤绳、Z三軸控制外占锯，為適應(yīng)使刀具姿勢變化，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)缩筛。五軸加工機(jī)的使用方法有兩種：①用回轉(zhuǎn)軸分度消略，使工件相 對于刀具傾斜，在這個狀態(tài)進(jìn)行三軸控制加工瞎抛。②同時使所有的控制軸作連續(xù)運(yùn)動艺演，即五軸聯(lián)動，可以對葉輪等具有外延伸曲面形狀的工件進(jìn)行加工桐臊。五軸聯(lián)動加工機(jī)的特點(diǎn)是可以避開切削速度變?yōu)榱愕募庸l件胎撤；可以用伸出長度很短的刀具；可以在一次裝夾下加工外延伸曲面形狀的工件等断凶。
六軸控制伤提，用多軸控制銑削類加工機(jī)不能模擬復(fù)雜形狀工件加工，而復(fù)合加工可以认烁。例如對有錐度形狀和四角形狀槽類等工件的加工肿男，以前不變換加工工種是無法完成加工的，必須把工件轉(zhuǎn)到電加工機(jī)床上加工删广∫校可是如采用回轉(zhuǎn)刀具，使刀具一邊作6軸控制運(yùn)動剩知，一邊作擺動切削加工朽擒，就可在一臺機(jī)床上完成加工。而且精度瞭剧、效率也可以提高今搂。如使用非回轉(zhuǎn)刀具，必須控制回轉(zhuǎn)主軸的回轉(zhuǎn)位置盘挠，此時六軸控制是必要的饼簸。用六軸控制加工時，采用非回轉(zhuǎn)刀具時遗挚，切削速度同等于進(jìn)給速度倾皿，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勃犬，無需轉(zhuǎn)換工種惩阶，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 除銑削加工外断楷，還裝載有一個能進(jìn)行車削的動力回轉(zhuǎn)工作臺锨匆。
1．3．3 磨削為主型
磨床的多軸化，原來只在無心磨床上可見冬筒，多數(shù)是以裝卸作業(yè)自動化為目的】致啵現(xiàn)在，開發(fā)了在一臺機(jī)床上能完成內(nèi)圓舞痰、外圓土榴、端面磨削的復(fù)合加工機(jī)。例如在歐洲匀奏，開發(fā)了綜合螺紋和花鍵磨削功能的復(fù)合加工機(jī)鞭衩。
1．3．4 不同工種加工的復(fù)合化
把多種不同原理的加工類型集約，如切削與磨削娃善、研磨的復(fù)合论衍；用激光功能把加工后熱處理、焊接聚磺、切割合并瓤计；加工和組裝同時實(shí)施等。還有莹宁，集中車削和銑削功能圾峭，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)合审腺，開發(fā)了裝有磨削功能和激光淬火功能的復(fù)合機(jī)床等堤谴。在歐洲還開發(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)确列。
1．4 復(fù)合加工機(jī)優(yōu)點(diǎn)舉例比較
表1列出了日本YAMAZA田MAzAK株式會社栋固、0KUMA株式會社和森精機(jī)制作所3個公司使用復(fù)合加工機(jī)與采用原方法的效果比較。由表中可知我昵，采用復(fù)合加工機(jī)可以大幅度縮短工件制造周期埋署，減少設(shè)備占地面積、降低制造成本芬角。
(1)市場前景 目前绷匀，還沒有對復(fù)合加工機(jī)的生產(chǎn)和銷售狀況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)，所以只能采用類推方法來分析彻秆，即從數(shù)控系統(tǒng)出廠臺數(shù)的形式不同和數(shù)控系統(tǒng)的控制軸數(shù)來分析楔绞。根據(jù)日本機(jī)床工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計(jì)，1992年數(shù)控系統(tǒng)出廠臺數(shù)為35843臺唇兑。其中酒朵，裝備在復(fù)合加工機(jī)上的(4軸以上聯(lián)動控制)為8117臺，占全部的22．6％。而2001年數(shù)控系統(tǒng)出廠臺數(shù)為42899臺耻讽。其中，裝備在復(fù)合加工機(jī)上的(4軸以上控制)為13143臺帕棉，比重為30．1％针肥，比1992年增加了7．5個百分點(diǎn)。雖然不能說13143臺都是具有復(fù)合加工功能的加工機(jī)香伴，但是足以說明慰枕，與10年前相比，數(shù)控系統(tǒng)多軸化的趨勢在增強(qiáng)即纲。
按參考數(shù)據(jù)具帮，日本2001年數(shù)控車床和加工中心合計(jì)生產(chǎn)臺數(shù)為31538臺(數(shù)控車床18548臺，加工中心12990臺)低斋，2002年是22454臺停迫。由于數(shù)控系統(tǒng)控制不同型式的出廠臺數(shù)與數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)調(diào)查企業(yè)對象和企業(yè)數(shù)不匹配，因而不能進(jìn)行簡單比較司逗。目前擎若，可以估算，復(fù)合加工機(jī)約占數(shù)控車床和加工中心合計(jì)生產(chǎn)臺數(shù)的20％改佛。在3—4年后漂肖，復(fù)合加工機(jī)占數(shù)控車床和加工中心合計(jì)生產(chǎn)臺數(shù)的50％—60％是可以想象的。其生產(chǎn)銷售規(guī)淖衿妫可以與加工中心相匹配躯括，這就是復(fù)合加工機(jī)的未來。
(2)今后的方向 最近杏恍，伴隨著復(fù)合加工機(jī)需求的增加轮昧，大多數(shù)機(jī)床制造廠都進(jìn)入該市場。目前贩纵，在數(shù)控車床上增加加工功能的例子很多凭协。歐洲機(jī)床制造廠也考慮增加在加工中心上加入車削功能的機(jī)床，復(fù)合加工機(jī)突然進(jìn)入激烈的競爭時代懒叛。因此丸冕，工廠的產(chǎn)品如沒有自己的獨(dú)特之處，就難以在激烈的市場競爭中取得勝利薛窥。
今后胖烛，復(fù)合加工機(jī)不會僅停留在車削和銑削上。從淬火诅迷、磨削佩番、壓人到冷壓成形、超聲波加工、激光加工等不同工種將都可能組合到一臺機(jī)床上趟畏，朝一臺完成型加工機(jī)的方向發(fā)展贡歧。
2 歐洲復(fù)臺加工機(jī)的最新發(fā)展
最近，歐洲復(fù)合技術(shù)的發(fā)展是以異質(zhì)技術(shù)的復(fù)合為主流赋秀。下面主要介紹德國等歐洲機(jī)床制造廠開發(fā)的最新復(fù)合化技術(shù)利朵。
(1)車削十磨削加工(圖1) Emag公司是倒置式立式車床的鼻祖，收購了Reineker公司和Karstens公司磨床制造廠后猎莲，集中力量發(fā)展硬車十磨削加工技術(shù)绍弟。開發(fā)除進(jìn)行車削加工外，還可進(jìn)行銑削石阵、磨削郁表、齒輪加工等的復(fù)合加工機(jī)(該廠稱為多功能中心)。面向軸類工件的臥式生產(chǎn)中心也正在商品化豌楷。
德國Schaudt Mikrosa BWF公司開發(fā)了STRATOS系列車磨中心罕腿，可對齒輪和類似工件的內(nèi)孔、端面橘疚、錐面進(jìn)行硬車和磨削汪汰。機(jī)床也采用倒置式主軸結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是在床身垂直面上最多可配置安裝4—5個刀塔和磨頭胶僵。系列有小中大3個品種步盼，加工工件最大回轉(zhuǎn)直徑380mm、寬度(100／150／200)mm隘勾，卡盤直徑(125—210／210—260／260—320)mm樊鲁。
(2)超聲振動切削技術(shù)(圖2) 德國Hermann Sauer公司開發(fā)了全新的超聲振動切削技術(shù)，額定激振頻率為20kHz捏章，用于加工硬脆材料蔗彤。由于切削進(jìn)給速度大大提高，使切削效率提高到普通切削方法的4—5倍疯兼。
(3)磨削十電加工 德國WALTER公司是生產(chǎn)工具磨床、切削刀具和精密工具測量機(jī)的著名制造廠傀缩。該廠新近開發(fā)的Helitronic Power十Diamond型CNC工具磨床是以二變一概念開發(fā)的新品種那先。在這臺機(jī)床上可以實(shí)現(xiàn)放電加工十磨削加工农猬，非常適合金剛石工具的高效高精度加工。該工具磨床有生產(chǎn)型和裝有上料裝置等5個機(jī)型售淡，磨削主軸電動機(jī)功率可在9—24kW范圍內(nèi)選擇斤葱。
(4)銑削十棒料加工(圖3) 德國HERMIE公司是從事銑床、加工中心生產(chǎn)的機(jī)床制造廠揖闸。該廠的新機(jī)型S100M棒料加工中心颅婴，與車削中心的區(qū)別是裝備有高剛性的重負(fù)荷銑頭，可對棒料工件進(jìn)行銑削葡料、孔槽加工、攻絲和車削加工梧货。棒料工件回轉(zhuǎn)360佃贞。(A軸)、銑頭滑座回轉(zhuǎn)270镐催。(B軸)隶俄。加工捧料最大尺寸為480mm×l 000mm，用5軸控制可實(shí)現(xiàn)圓形椅豆、角形工件加工剿蹦。機(jī)床配備有可儲備7根棒料的自動上料裝置，可長時間無人值守加工沽叠。
瑞士Willemin—Macodel公司開發(fā)的具有棒料上料裝置的W408B五軸棒料加工中心昵诅，適于小型工件的六面加工。加工棒料最大直徑423mm腌哎；銑削主軸轉(zhuǎn)速50—30000r／min貌梦，銑削主軸擺動范圍—10°～十100°；工件主軸有A軸晰淋，分辨率0．001mm尸饵；機(jī)床采用動柱式結(jié)構(gòu)。為了實(shí)現(xiàn)六面加工乘儒，在工件主軸下方設(shè)有一個翻轉(zhuǎn)夾具苔寝，用以夾住被片銑刀切斷的工件，并翻轉(zhuǎn)90°塑猖，以便銑削主軸對切斷面進(jìn)行加工竹祷。
(5)多軸自動車床十滾刀切削頭(圖4、圖5) 德國Index Werke公司收購了生產(chǎn)多軸自動車床和單軸自動車床的Truab公司羊苟，在立式車床上應(yīng)用并聯(lián)機(jī)構(gòu)等新一代技術(shù)溶褪，其在技術(shù)上的挑戰(zhàn)姿態(tài)受到世界機(jī)床界的關(guān)注。
Multiline MS32G總共有6對雙主軸，前面和背面可同時加工瓦胎。12根主軸由12臺電動機(jī)單獨(dú)驅(qū)動芬萍。為得到最佳切削速度，均可以進(jìn)行速度控制敛意。機(jī)床上還可裝載滾刀切削乃溃快(選用)蝇莲。機(jī)床主軸最高轉(zhuǎn)速6300r／min，刀具滑板J／2軸行程68mnJl60 mm园秫，主軸相對移動量240mm闭腊，加工最大棒料直徑32mm。
(6)珩磨十激光加工(圖6) 德國Gehring公司于上世紀(jì)80年代中開始專注于珩磨技術(shù)的發(fā)展∠扛澹現(xiàn)在哀呕，它的用戶主要在汽車制造行業(yè)，約占其銷售總量的75％土叠。該公司的最新技術(shù)是激光珩磨（成為激光強(qiáng)化）支捍。它把激光器(60W／N／d．YAG)裝在珩磨機(jī)上，用激光對缸體珩磨內(nèi)壁表面進(jìn)行強(qiáng)化加工构睬，并強(qiáng)制形成潤滑油腔痘涧。可以預(yù)料钻寿，這種激光珩磨加工技術(shù)將會在汽車等行業(yè)得到推廣應(yīng)用。
日本的復(fù)合加工機(jī)主要是以車床為基礎(chǔ)而發(fā)展的車銑復(fù)合中心捺信。主要代表產(chǎn)品是YAMAzAKI MAZAK株式會社的INTEGREX系列車銑復(fù)合中心，并在實(shí)際生產(chǎn)上得到廣泛應(yīng)用欠痴，取得了可觀的效益迄靠。此后0KUMA銑床株式會社和森精機(jī)制作所也開發(fā)了車銑復(fù)合中心。2l世紀(jì)初喇辽，YAMAzAKI MAzAK株式會社又開發(fā)了復(fù)合化程度更高的INTEGREX e系列復(fù)合加工機(jī)≌浦浚現(xiàn)將日本復(fù)合加工機(jī)發(fā)展情況介紹于下。
3．1 工序完全集中方式
0KUMA株式會社的MACTURN 250／350系列車銑中心菩咨，采用對置主軸結(jié)構(gòu)吠式，9軸控制，可進(jìn)行外徑車削抽米、傾斜面加工特占、滾齒加工、凸輪和偏心等加工云茸。由于工序高度集中是目，因此可大幅度縮短工件加工周期，提高加工精度么鹊。
YAMAZAKI MAZAK株式會社的e—1060V／6銑車中心是以五軸臥式加工中心為基礎(chǔ)開發(fā)的復(fù)合加工機(jī)耗亮。其最大特點(diǎn)是可實(shí)現(xiàn)大的y軸行程(1060 mm)和具有2700kg工件的承載能力。e—410H—S和e—650H車銑中心是車床與加工中心的集合勇震，采用動柱結(jié)構(gòu)筐知，也具有大的y軸行程毛师，銑頭(B軸)擺角可達(dá)240。辱滤。根據(jù)需要還可配置長錘桿苦钱、激光淬火功能和磨削主軸，大大擴(kuò)大了加工范圍沽贸。
森精機(jī)制作所的MT—2500車銑中心是車床和五軸加工中心的復(fù)合避晾，左右對置兩個車削主軸，在車削主軸中心線上下有兩個刀座抑昨，為雙主軸雙刀臺結(jié)構(gòu)啥匀。上刀座(刀具主軸)除具有X、I／赚铅、Z三軸直線運(yùn)動外催首，還可以繞y軸作JZ平面回轉(zhuǎn)(B軸功能)。上刀座裝備ATC功能泄鹏。下刀座可以沿X郎任、I／軸移動，是塔式刀座备籽。
CITIZEN精機(jī)也按照在一臺機(jī)床上完成工件所有工序加工的理念舶治，投入了CINCOM系列機(jī)床生產(chǎn)。CINCoM M32—5是雙主軸车猬、3刀臺霉猛、10軸混合控制的多軸多系統(tǒng)機(jī)床，可進(jìn)行高功能珠闰、高生產(chǎn)率加工惜浅。
中村留精密工業(yè)的SuPerNTJ復(fù)合加工機(jī)，是在原有4軸車床的上側(cè)刀塔加裝了回轉(zhuǎn)軸(B軸)發(fā)展起來的伏嗜。其最大特點(diǎn)是一個橫向刀架可以進(jìn)行徑向坛悉、端面方向和斜方向加工。以前的機(jī)床承绸，端面方向的加工用直線型刀架洁拓，角度于LA口工是必須用角度型刀架。對于SuperNTJ秕射，因?yàn)橛谢剞D(zhuǎn)軸挑蚕，上述這些刀架可以不要，所以瞎角，工序集中容易撵晨、刀具費(fèi)用減少。還有覆靖，因裝載大功率的銑削電動機(jī)攒筛，故可進(jìn)行銑削加工胎汁。這樣，更擴(kuò)大了加工范圍鸳辈。
3.2 使用為主體的模式化方法
潼澤鐵工所的TMM250是根據(jù)不同需求環(huán)境究勺，確立各種完結(jié)型加工單元的，把復(fù)合加工機(jī)模式化崩旱，通過部件的組合酱劫，以短的交貨期適應(yīng)各種各樣用戶需要的機(jī)型。模式1為復(fù)合多系統(tǒng)車床椒涯，模式3為加強(qiáng)銑加工主軸型的復(fù)合加工機(jī)柄沮。TMM—250模式1，標(biāo)準(zhǔn)配置是2個主軸废岂，左側(cè)主軸配22kW主軸電動機(jī)祖搓，10英寸卡盤；右側(cè)主軸配18．5kW主軸電動機(jī)湖苞，10英寸／8英寸卡盤拯欧。
森精機(jī)HITEC的SUPER HICELl250是用工序集中實(shí)現(xiàn)完全加工的5軸(X、Y财骨、Z镐作、B、C)機(jī)床蚓再，副主軸也有C／Z刀臺，0．00l°分度(軸B)(選件)包各。
STAR精密的ECAS20摘仅，以復(fù)雜形狀速成為理念，從機(jī)械问畅、控制兩方面達(dá)到高效率加工谍益。采用混合系統(tǒng)和相對的刀臺，以快速款萎、容易地實(shí)現(xiàn)復(fù)雜工件的加工逐点。在所有的面都裝有回轉(zhuǎn)刀具刀臺，可以正反兩用饭里。機(jī)床追求提高操作性辞垦、作業(yè)性和生產(chǎn)率。
高松機(jī)械工業(yè)的XY—120健乾，Y軸行程擴(kuò)大到±30mm怎棋，兩個主軸間距離擴(kuò)大為100mm，加工范圍大幅度擴(kuò)大煌害。12角刀塔都可裝回轉(zhuǎn)刀具象人，副主軸也設(shè)有Cs分度控制功能养烙，可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)外面的完全加工。設(shè)有選用的VDI刀塔蜀谤，縮短了工序作業(yè)時間货僚。
MIYAN0的BNJ—34S，左右有兩組主軸和刀塔亚侠，可完全獨(dú)立地進(jìn)行內(nèi)外面同時加工曹体。僅在副刀塔分度時，為避免干涉盖奈，副主軸必須左右移動混坞。與一般的2個主軸、1個刀塔的機(jī)床相比钢坦，加工時間最大可縮短40％究孕。
大限豐和機(jī)械的VTM—80YB，追求復(fù)雜工件立式車削加工的合理化爹凹。大工件厨诸、復(fù)雜形狀工件采用APC方式(工作臺自動交換系統(tǒng))。由于有B禾酱、C軸回轉(zhuǎn)微酬，可用同一個刀具進(jìn)行立、臥加工和斜孔加工颤陶，可以縮短加工時間和大幅度削減夾具費(fèi)用颗管。機(jī)床采用兩面定位的刀柄，能適應(yīng)重切削肿功。
0—M制作所的0mega 60YB在X蛮究、Y、Z卸矾、C軸的基礎(chǔ)上家厂，附加了刀具主軸的回轉(zhuǎn)分度功能(6軸)，成為五軸控制機(jī)填庄，可以加工復(fù)雜形狀的曲面婿孟，達(dá)到加工工序的高度集中化。由于工序集中题琅，縮短了總的工序時間和消除了由于工件裝卸誤差引起的精度下降孟盅。可以進(jìn)行各種加工(凹槽歉活、孔浴魏、螺紋、內(nèi)表面臺肩和T型槽)。由于各軸文宜、APC的高速化涕癣，縮短了輔助時間。
本間金屬工業(yè)的STAC—25MF前标，在原有的車削中心的X坠韩、2、C軸的基礎(chǔ)上附加了Y軸(工作臺前后進(jìn)給定位)炼列，還裝備有剛性好的角度頭附件只搁。因此，兼?zhèn)溆辛⒓蠹狻⑴P加工中心的功能氢惋，在多品種小批量生產(chǎn)中能發(fā)揮其作用。在一臺機(jī)床上稽犁，從車削加工到多面焰望、五面加工的銑削、鉆孔已亥、攻絲和錘孔能一次裝卡完成熊赖。
3．3 磨臺自動回轉(zhuǎn)方式
磨削加工復(fù)合化機(jī)床有豐田工機(jī)的GU4—100R，由于磨臺能自動回轉(zhuǎn)虑椎，在一次裝卡下咱窜，可完成外圓、內(nèi)圓和端面磨削疚傲，內(nèi)外圓的同軸度可達(dá)0．15μm寂逛，圓度可達(dá)0．2μm。它用大直徑的斜角砂輪加工外徑和端面痕豺；用大直徑直砂輪加工圓柱面亏铃。
NAGSINTEGREX的超精密成形平面齒輪加工機(jī)，是以超精密平面磨床為基礎(chǔ)箱仰，裝載了超精密分度盤(±l／1000)镜踪、內(nèi)齒磨削裝置低柑、平面磨削機(jī)臺屁膝、超精密回轉(zhuǎn)工作臺，可以進(jìn)行外汉统、內(nèi)齒的超精密加工穷歹、超高精度平面加工、超精密鏡面加工暂畴。
現(xiàn)在的復(fù)合機(jī)加工方法包括切除加工和熱處理段直。切除加工有車削、銑削、齒輪滾削鸯檬、鉆削决侈、攻絲、錘孔喧务、旋銑等切削加工和磨削加工赖歌。熱處理，目前僅在部分機(jī)床上配備了激光淬火功能功茴。今后庐冯，用YAG激光焊接和用C02激光作切除加工在提高精度等方面將會發(fā)揮積極作用，與機(jī)械切除加工等有機(jī)地融合坎穿，定會出現(xiàn)新的復(fù)合化的結(jié)合展父。
4 我國復(fù)合加工機(jī)發(fā)展
我國復(fù)合加工機(jī)剛剛起步，主要是車銑復(fù)合加工機(jī)玲昧。首臺復(fù)合加工機(jī)出現(xiàn)在2001年中國國際機(jī)床展上栖茉，是由沈陽機(jī)床股份有限公司與德國MAX MULLER公司合作生產(chǎn)的車銑復(fù)合中心。刀庫為盤形刀庫酌呆、16個刀位总党，在機(jī)床右側(cè)，采用無機(jī)械手換刀忱脆。2003年中國國際機(jī)床展上橘匿，沈陽機(jī)床股份有限公司展出了多臺自行開發(fā)的車銑復(fù)合中心，有SSCK 40—5車銑復(fù)合中心圈蔬、SSCK 80—5／2000車銑復(fù)合中心默言、CX6154車銑復(fù)合中心和SSK—U6035專用復(fù)合車銑中心。其中SSCK 80—5／2000車銑復(fù)合中心杆谓，最大加工直徑￠800mm豺这，加工軸類工件最大直徑￠600 mm，加工長度2000mm歼虽，Y軸行程十200～—150mm景妻，B軸擺動范圍180°，工件主軸轉(zhuǎn)速2800r/min而灸，主軸功率37kW拐尚，銑削主軸轉(zhuǎn)速4000r/min，主軸功率22kW电湘，X隔节、Y、Z寂呛、C怎诫、B五軸控制。江蘇多棱數(shù)控機(jī)床股份有限公司展出了自行開發(fā)的CXH7525車銑復(fù)合中心，是車床和加工中心的組合幻妓。采用動柱式結(jié)構(gòu)蹦误，有大行程的Y軸，為拋620mm肉津，最大加工直徑￠500mm胖缤，加工長度lO00mm，銑頭擺動范圍240°阀圾，可實(shí)現(xiàn)4—5軸聯(lián)動哪廓。
雖然，我國復(fù)合加工機(jī)發(fā)展起步較晚初烘，但是早已在實(shí)際生產(chǎn)上使用復(fù)合加工機(jī)涡真。在上海汽車齒輪廠，使用了進(jìn)口的德國EMAG公司的VSC250 HDS型車磨復(fù)合加工機(jī)和瑞士Reishauer公司的RZF蝸桿砂輪齒輪磨削十珩磨復(fù)合加工機(jī)貌授。在曲軸加工和凸輪軸加工吟因、以及科研、新產(chǎn)品制造上也已使用了不少進(jìn)口的車銑復(fù)合加工機(jī)势嫁，如日本MAZAK公司INTEGREX系列車銑中心产歧、德國INDEX公司的車銑復(fù)合中心、奧地利WFL銑車技術(shù)公司的車銑中心等等水芍。
5 結(jié)束語
復(fù)合加工技術(shù)的發(fā)展將會給今后的生產(chǎn)帶來革命性的巨變品庞。工廠的生產(chǎn)的模式、生產(chǎn)的組織存裁、生產(chǎn)的管理將發(fā)生變化斋垫。預(yù)示著一個完全加工時代即將到來，即在一臺機(jī)床上從毛坯直接加工成工件成品郊纱，送入組裝届饰、總裝進(jìn)行裝配，實(shí)現(xiàn)沒有在制品臼蔼、沒有半成品狸眼、沒有成品庫的真正精益生產(chǎn)。
1.綜 述
1．1 復(fù)合加工機(jī)的概念
為了實(shí)現(xiàn)復(fù)雜形狀工件的加工，使在一臺機(jī)床上能完成復(fù)數(shù)工序和復(fù)數(shù)工種的加工笼糙，這樣的機(jī)床稱為復(fù)合加工機(jī)妓唬。就是說，在復(fù)合化機(jī)床上可以實(shí)現(xiàn)完全不同性質(zhì)加工過程的加工拳喘。
復(fù)合加工機(jī)功能范圍隨著時代變化而變化苫昌。有一時期，曾經(jīng)把加工中心稱為復(fù)合加工機(jī)幸海∷钌恚可是，一般的加工中心不能超出某種切削加工范圍√樯眨現(xiàn)在的復(fù)合加工機(jī)已不是那時的復(fù)合加工機(jī)月而，具有本質(zhì)上差異。現(xiàn)代的復(fù)合加工機(jī)是更進(jìn)一步復(fù)合化的開發(fā)议纯，如在車削中心上裝載有回轉(zhuǎn)刀具的銑削功能父款，在加工中心上有車削功能，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)合等瞻凤，進(jìn)一步提高機(jī)床復(fù)合化程度憨攒。
1．2 復(fù)合加工機(jī)的發(fā)展
日本復(fù)合加工機(jī)開始上市是在上世紀(jì)70年代末80年代初。現(xiàn)在的森精機(jī)制作所HITEC的前身日立精機(jī)株式會社阀参，1979年開發(fā)了51‘C型數(shù)控復(fù)合車床肝集，有銑削主軸和y軸、刀具自動交換裝置蛛壳、車削主軸分度功能(C軸)構(gòu)成了復(fù)合加工機(jī)的原型芙糙。1983年，日本YAMAZAKI MAzAK株式會社也開發(fā)了有銑削功能的S乙ANT40ATC型CNC復(fù)合車床骨矗，成為今日復(fù)合加工機(jī)的基礎(chǔ)鹊逛。
歐洲最早出現(xiàn)的復(fù)合加工機(jī)原型在意大利和奧地利。意大利Mandelli公司(現(xiàn)下屬于意大利RIELI0集團(tuán))開發(fā)的Mandelli 800U型臥式加工中心烛储，除銑削功能外象讶，還具有車削功能，是一臺以銑削為基礎(chǔ)的銑車復(fù)合加工機(jī)棺玫。奧地利WFL車銑技術(shù)公司在曲軸專用車銑加工機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展成現(xiàn)在的M系列大型車銑復(fù)合加工機(jī)盏拐。1995年EMAG公司開發(fā)了倒置型數(shù)控立式車床。在這臺機(jī)床上竭撇，除主軸具有工件上下料功能的同時掠袒，還有工件庫捷妥、測量功能，是一臺綜合的生產(chǎn)型復(fù)合加工機(jī)惯缚。由于是倒置式主軸結(jié)構(gòu)路影，切屑容易排出，適合于干切削屋群，是一臺環(huán)保型機(jī)床闸婴，引人注目。最近芍躏，使用范圍正在擴(kuò)大邪乍，也可以加工重的工件。
現(xiàn)在已有很多機(jī)床制造企業(yè)都開發(fā)了用于復(fù)雜工件加工的復(fù)合加工機(jī)对竣，有的可完成從粗加工到精加工的所有加工庇楞。
1．3 復(fù)合加工機(jī)的種類
1．3．1車削為主型
以車削加工為主的復(fù)合加工機(jī)是車削復(fù)合中心。車削復(fù)合中心是以車床為基礎(chǔ)的加工機(jī)否纬，除車削用工具外吕晌，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临燃。這類復(fù)合加工機(jī)常把夾持工件的主軸做成2個睛驳，既可同時對2個工件進(jìn)行相同的加工，也可通過在2主軸上交替夾持膜廊，完成對夾持部位的加工乏沸。
現(xiàn)在，加工2個工序以上的工件占車削加工的大多數(shù)牡科。對這些工件進(jìn)行高效牲耐、高精度加工，有以下3種技術(shù)桂喂。
(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)琐惩。
(2)加工的復(fù)合化 除車削加工，機(jī)內(nèi)還裝有銑削加工成揍、磨削加工等各種功能的工序集中的加工機(jī)盟挤。
(3)智能化 機(jī)內(nèi)具有儲存、運(yùn)輸掌范、加工一體化、工件識別长尼、工件夾持控制睦键、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)瞻替。
1．3．2 銑削為主型
(1)加工中心的多軸化 五軸控制栗沫，除又诺秒、X、Y谤绳、Z三軸控制外占锯，為適應(yīng)使刀具姿勢變化，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)缩筛。五軸加工機(jī)的使用方法有兩種：①用回轉(zhuǎn)軸分度消略，使工件相 對于刀具傾斜，在這個狀態(tài)進(jìn)行三軸控制加工瞎抛。②同時使所有的控制軸作連續(xù)運(yùn)動艺演，即五軸聯(lián)動，可以對葉輪等具有外延伸曲面形狀的工件進(jìn)行加工桐臊。五軸聯(lián)動加工機(jī)的特點(diǎn)是可以避開切削速度變?yōu)榱愕募庸l件胎撤；可以用伸出長度很短的刀具；可以在一次裝夾下加工外延伸曲面形狀的工件等断凶。
六軸控制伤提，用多軸控制銑削類加工機(jī)不能模擬復(fù)雜形狀工件加工，而復(fù)合加工可以认烁。例如對有錐度形狀和四角形狀槽類等工件的加工肿男，以前不變換加工工種是無法完成加工的，必須把工件轉(zhuǎn)到電加工機(jī)床上加工删广∫校可是如采用回轉(zhuǎn)刀具，使刀具一邊作6軸控制運(yùn)動剩知，一邊作擺動切削加工朽擒，就可在一臺機(jī)床上完成加工。而且精度瞭剧、效率也可以提高今搂。如使用非回轉(zhuǎn)刀具，必須控制回轉(zhuǎn)主軸的回轉(zhuǎn)位置盘挠，此時六軸控制是必要的饼簸。用六軸控制加工時，采用非回轉(zhuǎn)刀具時遗挚，切削速度同等于進(jìn)給速度倾皿，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勃犬，無需轉(zhuǎn)換工種惩阶，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 除銑削加工外断楷，還裝載有一個能進(jìn)行車削的動力回轉(zhuǎn)工作臺锨匆。
1．3．3 磨削為主型
磨床的多軸化，原來只在無心磨床上可見冬筒，多數(shù)是以裝卸作業(yè)自動化為目的】致啵現(xiàn)在，開發(fā)了在一臺機(jī)床上能完成內(nèi)圓舞痰、外圓土榴、端面磨削的復(fù)合加工機(jī)。例如在歐洲匀奏，開發(fā)了綜合螺紋和花鍵磨削功能的復(fù)合加工機(jī)鞭衩。
1．3．4 不同工種加工的復(fù)合化
把多種不同原理的加工類型集約，如切削與磨削娃善、研磨的復(fù)合论衍；用激光功能把加工后熱處理、焊接聚磺、切割合并瓤计；加工和組裝同時實(shí)施等。還有莹宁，集中車削和銑削功能圾峭，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)合审腺，開發(fā)了裝有磨削功能和激光淬火功能的復(fù)合機(jī)床等堤谴。在歐洲還開發(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)确列。
1．4 復(fù)合加工機(jī)優(yōu)點(diǎn)舉例比較
表1列出了日本YAMAZA田MAzAK株式會社栋固、0KUMA株式會社和森精機(jī)制作所3個公司使用復(fù)合加工機(jī)與采用原方法的效果比較。由表中可知我昵，采用復(fù)合加工機(jī)可以大幅度縮短工件制造周期埋署，減少設(shè)備占地面積、降低制造成本芬角。
工件 風(fēng)力發(fā)電機(jī)機(jī)殼1 0英寸液壓卡盤本體 紙杯模
項(xiàng)目 原來 MAZAK 效果 原來 0KUMA MacTum 效果 原來 森精機(jī) 效果
方法 e410H 方法 350-2SM 方法 MT2000SZ
總工時 44h 6h43m 1/7 400min 85min 約1/5 21天 3h10min l/53
機(jī)床臺數(shù) 4 1 1/4 5 1 1/5 4 1 1/4
操作者數(shù) 4人 1人 1/4 2-3人 1人 4人 1人 1/4
工序數(shù) 8 1 1/8 5 1 1/5 6 1 1/6
夾具數(shù) 6 0 - 5 2 2/5 5 0 -
夾具費(fèi)用 360萬 0 - 180萬日元 60萬日元 1/3 260萬 0 -
工序管理 復(fù)雜 簡便 - 1 1/2-1/3 1/2-l/3 1 1/10 l/10
占地 大 小 - 約66m2 約32m2 約l/2 大 小 約3/8
(1)市場前景 目前绷匀，還沒有對復(fù)合加工機(jī)的生產(chǎn)和銷售狀況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)，所以只能采用類推方法來分析彻秆，即從數(shù)控系統(tǒng)出廠臺數(shù)的形式不同和數(shù)控系統(tǒng)的控制軸數(shù)來分析楔绞。根據(jù)日本機(jī)床工業(yè)協(xié)會統(tǒng)計(jì)，1992年數(shù)控系統(tǒng)出廠臺數(shù)為35843臺唇兑。其中酒朵，裝備在復(fù)合加工機(jī)上的(4軸以上聯(lián)動控制)為8117臺，占全部的22．6％。而2001年數(shù)控系統(tǒng)出廠臺數(shù)為42899臺耻讽。其中，裝備在復(fù)合加工機(jī)上的(4軸以上控制)為13143臺帕棉，比重為30．1％针肥，比1992年增加了7．5個百分點(diǎn)。雖然不能說13143臺都是具有復(fù)合加工功能的加工機(jī)香伴，但是足以說明慰枕，與10年前相比，數(shù)控系統(tǒng)多軸化的趨勢在增強(qiáng)即纲。
按參考數(shù)據(jù)具帮，日本2001年數(shù)控車床和加工中心合計(jì)生產(chǎn)臺數(shù)為31538臺(數(shù)控車床18548臺，加工中心12990臺)低斋，2002年是22454臺停迫。由于數(shù)控系統(tǒng)控制不同型式的出廠臺數(shù)與數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)調(diào)查企業(yè)對象和企業(yè)數(shù)不匹配，因而不能進(jìn)行簡單比較司逗。目前擎若，可以估算，復(fù)合加工機(jī)約占數(shù)控車床和加工中心合計(jì)生產(chǎn)臺數(shù)的20％改佛。在3—4年后漂肖，復(fù)合加工機(jī)占數(shù)控車床和加工中心合計(jì)生產(chǎn)臺數(shù)的50％—60％是可以想象的。其生產(chǎn)銷售規(guī)淖衿妫可以與加工中心相匹配躯括，這就是復(fù)合加工機(jī)的未來。
(2)今后的方向 最近杏恍，伴隨著復(fù)合加工機(jī)需求的增加轮昧，大多數(shù)機(jī)床制造廠都進(jìn)入該市場。目前贩纵，在數(shù)控車床上增加加工功能的例子很多凭协。歐洲機(jī)床制造廠也考慮增加在加工中心上加入車削功能的機(jī)床，復(fù)合加工機(jī)突然進(jìn)入激烈的競爭時代懒叛。因此丸冕，工廠的產(chǎn)品如沒有自己的獨(dú)特之處，就難以在激烈的市場競爭中取得勝利薛窥。
今后胖烛，復(fù)合加工機(jī)不會僅停留在車削和銑削上。從淬火诅迷、磨削佩番、壓人到冷壓成形、超聲波加工、激光加工等不同工種將都可能組合到一臺機(jī)床上趟畏，朝一臺完成型加工機(jī)的方向發(fā)展贡歧。
2 歐洲復(fù)臺加工機(jī)的最新發(fā)展
最近，歐洲復(fù)合技術(shù)的發(fā)展是以異質(zhì)技術(shù)的復(fù)合為主流赋秀。下面主要介紹德國等歐洲機(jī)床制造廠開發(fā)的最新復(fù)合化技術(shù)利朵。
(1)車削十磨削加工(圖1) Emag公司是倒置式立式車床的鼻祖，收購了Reineker公司和Karstens公司磨床制造廠后猎莲，集中力量發(fā)展硬車十磨削加工技術(shù)绍弟。開發(fā)除進(jìn)行車削加工外，還可進(jìn)行銑削石阵、磨削郁表、齒輪加工等的復(fù)合加工機(jī)(該廠稱為多功能中心)。面向軸類工件的臥式生產(chǎn)中心也正在商品化豌楷。
德國Schaudt Mikrosa BWF公司開發(fā)了STRATOS系列車磨中心罕腿，可對齒輪和類似工件的內(nèi)孔、端面橘疚、錐面進(jìn)行硬車和磨削汪汰。機(jī)床也采用倒置式主軸結(jié)構(gòu)，其特點(diǎn)是在床身垂直面上最多可配置安裝4—5個刀塔和磨頭胶僵。系列有小中大3個品種步盼，加工工件最大回轉(zhuǎn)直徑380mm、寬度(100／150／200)mm隘勾，卡盤直徑(125—210／210—260／260—320)mm樊鲁。
(2)超聲振動切削技術(shù)(圖2) 德國Hermann Sauer公司開發(fā)了全新的超聲振動切削技術(shù)，額定激振頻率為20kHz捏章，用于加工硬脆材料蔗彤。由于切削進(jìn)給速度大大提高，使切削效率提高到普通切削方法的4—5倍疯兼。
圖1 Emag/Reineker VSC250 HDS倒置式立式車磨復(fù)合機(jī)
在一臺機(jī)床上可進(jìn)行硬車和磨削加工
Deckel/Mcho/Hermann Sauser
制造的DMS35型超聲波加工機(jī)
(3)磨削十電加工 德國WALTER公司是生產(chǎn)工具磨床、切削刀具和精密工具測量機(jī)的著名制造廠傀缩。該廠新近開發(fā)的Helitronic Power十Diamond型CNC工具磨床是以二變一概念開發(fā)的新品種那先。在這臺機(jī)床上可以實(shí)現(xiàn)放電加工十磨削加工农猬，非常適合金剛石工具的高效高精度加工。該工具磨床有生產(chǎn)型和裝有上料裝置等5個機(jī)型售淡，磨削主軸電動機(jī)功率可在9—24kW范圍內(nèi)選擇斤葱。
(4)銑削十棒料加工(圖3) 德國HERMIE公司是從事銑床、加工中心生產(chǎn)的機(jī)床制造廠揖闸。該廠的新機(jī)型S100M棒料加工中心颅婴，與車削中心的區(qū)別是裝備有高剛性的重負(fù)荷銑頭，可對棒料工件進(jìn)行銑削葡料、孔槽加工、攻絲和車削加工梧货。棒料工件回轉(zhuǎn)360佃贞。(A軸)、銑頭滑座回轉(zhuǎn)270镐催。(B軸)隶俄。加工捧料最大尺寸為480mm×l 000mm，用5軸控制可實(shí)現(xiàn)圓形椅豆、角形工件加工剿蹦。機(jī)床配備有可儲備7根棒料的自動上料裝置，可長時間無人值守加工沽叠。
圖3 Hermle公司S100M型摔材加工中心叹盼，
用五軸控制加工多邊形件
瑞士Willemin—Macodel公司開發(fā)的具有棒料上料裝置的W408B五軸棒料加工中心昵诅，適于小型工件的六面加工。加工棒料最大直徑423mm腌哎；銑削主軸轉(zhuǎn)速50—30000r／min貌梦，銑削主軸擺動范圍—10°～十100°；工件主軸有A軸晰淋，分辨率0．001mm尸饵；機(jī)床采用動柱式結(jié)構(gòu)。為了實(shí)現(xiàn)六面加工乘儒，在工件主軸下方設(shè)有一個翻轉(zhuǎn)夾具苔寝，用以夾住被片銑刀切斷的工件，并翻轉(zhuǎn)90°塑猖，以便銑削主軸對切斷面進(jìn)行加工竹祷。
(5)多軸自動車床十滾刀切削頭(圖4、圖5) 德國Index Werke公司收購了生產(chǎn)多軸自動車床和單軸自動車床的Truab公司羊苟，在立式車床上應(yīng)用并聯(lián)機(jī)構(gòu)等新一代技術(shù)溶褪，其在技術(shù)上的挑戰(zhàn)姿態(tài)受到世界機(jī)床界的關(guān)注。
圖4 Indek公司MS32型6軸自動車床
圖5 Indek公司MS32型6軸自動車床裝載的滾削裝置（選件）
Multiline MS32G總共有6對雙主軸，前面和背面可同時加工瓦胎。12根主軸由12臺電動機(jī)單獨(dú)驅(qū)動芬萍。為得到最佳切削速度，均可以進(jìn)行速度控制敛意。機(jī)床上還可裝載滾刀切削乃溃快(選用)蝇莲。機(jī)床主軸最高轉(zhuǎn)速6300r／min，刀具滑板J／2軸行程68mnJl60 mm园秫，主軸相對移動量240mm闭腊，加工最大棒料直徑32mm。
(6)珩磨十激光加工(圖6) 德國Gehring公司于上世紀(jì)80年代中開始專注于珩磨技術(shù)的發(fā)展∠扛澹現(xiàn)在哀呕，它的用戶主要在汽車制造行業(yè)，約占其銷售總量的75％土叠。該公司的最新技術(shù)是激光珩磨（成為激光強(qiáng)化）支捍。它把激光器(60W／N／d．YAG)裝在珩磨機(jī)上，用激光對缸體珩磨內(nèi)壁表面進(jìn)行強(qiáng)化加工构睬，并強(qiáng)制形成潤滑油腔痘涧。可以預(yù)料钻寿，這種激光珩磨加工技術(shù)將會在汽車等行業(yè)得到推廣應(yīng)用。
圖6 Gehring公司獨(dú)自開發(fā)的激光頭(YGA/60W)左刽，
用激光在缸體內(nèi)表面形成潤滑油油腔
日本的復(fù)合加工機(jī)主要是以車床為基礎(chǔ)而發(fā)展的車銑復(fù)合中心捺信。主要代表產(chǎn)品是YAMAzAKI MAZAK株式會社的INTEGREX系列車銑復(fù)合中心，并在實(shí)際生產(chǎn)上得到廣泛應(yīng)用欠痴，取得了可觀的效益迄靠。此后0KUMA銑床株式會社和森精機(jī)制作所也開發(fā)了車銑復(fù)合中心。2l世紀(jì)初喇辽，YAMAzAKI MAzAK株式會社又開發(fā)了復(fù)合化程度更高的INTEGREX e系列復(fù)合加工機(jī)≌浦浚現(xiàn)將日本復(fù)合加工機(jī)發(fā)展情況介紹于下。
3．1 工序完全集中方式
0KUMA株式會社的MACTURN 250／350系列車銑中心菩咨，采用對置主軸結(jié)構(gòu)吠式，9軸控制，可進(jìn)行外徑車削抽米、傾斜面加工特占、滾齒加工、凸輪和偏心等加工云茸。由于工序高度集中是目，因此可大幅度縮短工件加工周期，提高加工精度么鹊。
YAMAZAKI MAZAK株式會社的e—1060V／6銑車中心是以五軸臥式加工中心為基礎(chǔ)開發(fā)的復(fù)合加工機(jī)耗亮。其最大特點(diǎn)是可實(shí)現(xiàn)大的y軸行程(1060 mm)和具有2700kg工件的承載能力。e—410H—S和e—650H車銑中心是車床與加工中心的集合勇震，采用動柱結(jié)構(gòu)筐知，也具有大的y軸行程毛师，銑頭(B軸)擺角可達(dá)240。辱滤。根據(jù)需要還可配置長錘桿苦钱、激光淬火功能和磨削主軸，大大擴(kuò)大了加工范圍沽贸。
森精機(jī)制作所的MT—2500車銑中心是車床和五軸加工中心的復(fù)合避晾，左右對置兩個車削主軸，在車削主軸中心線上下有兩個刀座抑昨，為雙主軸雙刀臺結(jié)構(gòu)啥匀。上刀座(刀具主軸)除具有X、I／赚铅、Z三軸直線運(yùn)動外催首，還可以繞y軸作JZ平面回轉(zhuǎn)(B軸功能)。上刀座裝備ATC功能泄鹏。下刀座可以沿X郎任、I／軸移動，是塔式刀座备籽。
CITIZEN精機(jī)也按照在一臺機(jī)床上完成工件所有工序加工的理念舶治，投入了CINCOM系列機(jī)床生產(chǎn)。CINCoM M32—5是雙主軸车猬、3刀臺霉猛、10軸混合控制的多軸多系統(tǒng)機(jī)床，可進(jìn)行高功能珠闰、高生產(chǎn)率加工惜浅。
中村留精密工業(yè)的SuPerNTJ復(fù)合加工機(jī)，是在原有4軸車床的上側(cè)刀塔加裝了回轉(zhuǎn)軸(B軸)發(fā)展起來的伏嗜。其最大特點(diǎn)是一個橫向刀架可以進(jìn)行徑向坛悉、端面方向和斜方向加工。以前的機(jī)床承绸，端面方向的加工用直線型刀架洁拓，角度于LA口工是必須用角度型刀架。對于SuperNTJ秕射，因?yàn)橛谢剞D(zhuǎn)軸挑蚕，上述這些刀架可以不要，所以瞎角，工序集中容易撵晨、刀具費(fèi)用減少。還有覆靖，因裝載大功率的銑削電動機(jī)攒筛，故可進(jìn)行銑削加工胎汁。這樣，更擴(kuò)大了加工范圍鸳辈。
3.2 使用為主體的模式化方法
潼澤鐵工所的TMM250是根據(jù)不同需求環(huán)境究勺，確立各種完結(jié)型加工單元的，把復(fù)合加工機(jī)模式化崩旱，通過部件的組合酱劫，以短的交貨期適應(yīng)各種各樣用戶需要的機(jī)型。模式1為復(fù)合多系統(tǒng)車床椒涯，模式3為加強(qiáng)銑加工主軸型的復(fù)合加工機(jī)柄沮。TMM—250模式1，標(biāo)準(zhǔn)配置是2個主軸废岂，左側(cè)主軸配22kW主軸電動機(jī)祖搓，10英寸卡盤；右側(cè)主軸配18．5kW主軸電動機(jī)湖苞，10英寸／8英寸卡盤拯欧。
森精機(jī)HITEC的SUPER HICELl250是用工序集中實(shí)現(xiàn)完全加工的5軸(X、Y财骨、Z镐作、B、C)機(jī)床蚓再，副主軸也有C／Z刀臺，0．00l°分度(軸B)(選件)包各。
STAR精密的ECAS20摘仅，以復(fù)雜形狀速成為理念，從機(jī)械问畅、控制兩方面達(dá)到高效率加工谍益。采用混合系統(tǒng)和相對的刀臺，以快速款萎、容易地實(shí)現(xiàn)復(fù)雜工件的加工逐点。在所有的面都裝有回轉(zhuǎn)刀具刀臺，可以正反兩用饭里。機(jī)床追求提高操作性辞垦、作業(yè)性和生產(chǎn)率。
高松機(jī)械工業(yè)的XY—120健乾，Y軸行程擴(kuò)大到±30mm怎棋，兩個主軸間距離擴(kuò)大為100mm，加工范圍大幅度擴(kuò)大煌害。12角刀塔都可裝回轉(zhuǎn)刀具象人，副主軸也設(shè)有Cs分度控制功能养烙，可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)外面的完全加工。設(shè)有選用的VDI刀塔蜀谤，縮短了工序作業(yè)時間货僚。
MIYAN0的BNJ—34S，左右有兩組主軸和刀塔亚侠，可完全獨(dú)立地進(jìn)行內(nèi)外面同時加工曹体。僅在副刀塔分度時，為避免干涉盖奈，副主軸必須左右移動混坞。與一般的2個主軸、1個刀塔的機(jī)床相比钢坦，加工時間最大可縮短40％究孕。
大限豐和機(jī)械的VTM—80YB，追求復(fù)雜工件立式車削加工的合理化爹凹。大工件厨诸、復(fù)雜形狀工件采用APC方式(工作臺自動交換系統(tǒng))。由于有B禾酱、C軸回轉(zhuǎn)微酬，可用同一個刀具進(jìn)行立、臥加工和斜孔加工颤陶，可以縮短加工時間和大幅度削減夾具費(fèi)用颗管。機(jī)床采用兩面定位的刀柄，能適應(yīng)重切削肿功。
0—M制作所的0mega 60YB在X蛮究、Y、Z卸矾、C軸的基礎(chǔ)上家厂，附加了刀具主軸的回轉(zhuǎn)分度功能(6軸)，成為五軸控制機(jī)填庄，可以加工復(fù)雜形狀的曲面婿孟，達(dá)到加工工序的高度集中化。由于工序集中题琅，縮短了總的工序時間和消除了由于工件裝卸誤差引起的精度下降孟盅。可以進(jìn)行各種加工(凹槽歉活、孔浴魏、螺紋、內(nèi)表面臺肩和T型槽)。由于各軸文宜、APC的高速化涕癣，縮短了輔助時間。
本間金屬工業(yè)的STAC—25MF前标，在原有的車削中心的X坠韩、2、C軸的基礎(chǔ)上附加了Y軸(工作臺前后進(jìn)給定位)炼列，還裝備有剛性好的角度頭附件只搁。因此，兼?zhèn)溆辛⒓蠹狻⑴P加工中心的功能氢惋，在多品種小批量生產(chǎn)中能發(fā)揮其作用。在一臺機(jī)床上稽犁，從車削加工到多面焰望、五面加工的銑削、鉆孔已亥、攻絲和錘孔能一次裝卡完成熊赖。
3．3 磨臺自動回轉(zhuǎn)方式
磨削加工復(fù)合化機(jī)床有豐田工機(jī)的GU4—100R，由于磨臺能自動回轉(zhuǎn)虑椎，在一次裝卡下咱窜，可完成外圓、內(nèi)圓和端面磨削疚傲，內(nèi)外圓的同軸度可達(dá)0．15μm寂逛，圓度可達(dá)0．2μm。它用大直徑的斜角砂輪加工外徑和端面痕豺；用大直徑直砂輪加工圓柱面亏铃。
NAGSINTEGREX的超精密成形平面齒輪加工機(jī)，是以超精密平面磨床為基礎(chǔ)箱仰，裝載了超精密分度盤(±l／1000)镜踪、內(nèi)齒磨削裝置低柑、平面磨削機(jī)臺屁膝、超精密回轉(zhuǎn)工作臺，可以進(jìn)行外汉统、內(nèi)齒的超精密加工穷歹、超高精度平面加工、超精密鏡面加工暂畴。
現(xiàn)在的復(fù)合機(jī)加工方法包括切除加工和熱處理段直。切除加工有車削、銑削、齒輪滾削鸯檬、鉆削决侈、攻絲、錘孔喧务、旋銑等切削加工和磨削加工赖歌。熱處理，目前僅在部分機(jī)床上配備了激光淬火功能功茴。今后庐冯，用YAG激光焊接和用C02激光作切除加工在提高精度等方面將會發(fā)揮積極作用，與機(jī)械切除加工等有機(jī)地融合坎穿，定會出現(xiàn)新的復(fù)合化的結(jié)合展父。
4 我國復(fù)合加工機(jī)發(fā)展
我國復(fù)合加工機(jī)剛剛起步，主要是車銑復(fù)合加工機(jī)玲昧。首臺復(fù)合加工機(jī)出現(xiàn)在2001年中國國際機(jī)床展上栖茉，是由沈陽機(jī)床股份有限公司與德國MAX MULLER公司合作生產(chǎn)的車銑復(fù)合中心。刀庫為盤形刀庫酌呆、16個刀位总党，在機(jī)床右側(cè)，采用無機(jī)械手換刀忱脆。2003年中國國際機(jī)床展上橘匿，沈陽機(jī)床股份有限公司展出了多臺自行開發(fā)的車銑復(fù)合中心，有SSCK 40—5車銑復(fù)合中心圈蔬、SSCK 80—5／2000車銑復(fù)合中心默言、CX6154車銑復(fù)合中心和SSK—U6035專用復(fù)合車銑中心。其中SSCK 80—5／2000車銑復(fù)合中心杆谓，最大加工直徑￠800mm豺这，加工軸類工件最大直徑￠600 mm，加工長度2000mm歼虽，Y軸行程十200～—150mm景妻，B軸擺動范圍180°，工件主軸轉(zhuǎn)速2800r/min而灸，主軸功率37kW拐尚，銑削主軸轉(zhuǎn)速4000r/min，主軸功率22kW电湘，X隔节、Y、Z寂呛、C怎诫、B五軸控制。江蘇多棱數(shù)控機(jī)床股份有限公司展出了自行開發(fā)的CXH7525車銑復(fù)合中心，是車床和加工中心的組合幻妓。采用動柱式結(jié)構(gòu)蹦误，有大行程的Y軸，為拋620mm肉津，最大加工直徑￠500mm胖缤，加工長度lO00mm，銑頭擺動范圍240°阀圾，可實(shí)現(xiàn)4—5軸聯(lián)動哪廓。
雖然，我國復(fù)合加工機(jī)發(fā)展起步較晚初烘，但是早已在實(shí)際生產(chǎn)上使用復(fù)合加工機(jī)涡真。在上海汽車齒輪廠，使用了進(jìn)口的德國EMAG公司的VSC250 HDS型車磨復(fù)合加工機(jī)和瑞士Reishauer公司的RZF蝸桿砂輪齒輪磨削十珩磨復(fù)合加工機(jī)貌授。在曲軸加工和凸輪軸加工吟因、以及科研、新產(chǎn)品制造上也已使用了不少進(jìn)口的車銑復(fù)合加工機(jī)势嫁，如日本MAZAK公司INTEGREX系列車銑中心产歧、德國INDEX公司的車銑復(fù)合中心、奧地利WFL銑車技術(shù)公司的車銑中心等等水芍。
5 結(jié)束語
復(fù)合加工技術(shù)的發(fā)展將會給今后的生產(chǎn)帶來革命性的巨變品庞。工廠的生產(chǎn)的模式、生產(chǎn)的組織存裁、生產(chǎn)的管理將發(fā)生變化斋垫。預(yù)示著一個完全加工時代即將到來，即在一臺機(jī)床上從毛坯直接加工成工件成品郊纱，送入組裝届饰、總裝進(jìn)行裝配，實(shí)現(xiàn)沒有在制品臼蔼、沒有半成品狸眼、沒有成品庫的真正精益生產(chǎn)。
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