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蒲長新
複合加工技術已成為全球機床製造和金屬加工的發展趨勢，並且在高速加工技術的有力支撐下，日益顯示其強大的加工能力。本文將對複合加工技術的發展做一深入闡述。
瑞士STUDER公司的S33萬能數控磨床
車銑復合加工中
在全球機床製造和金屬加工領域，複合加工技術正以其強大的加工能力被不斷發展與應用。所謂複合加工技術，即是在一台設備上完成車、銑、鑽、鏜、攻絲、鉸孔、擴孔等多種加工要求，複合加工機床的最突出優點是可以大大縮短工件的生產周期、提高工件加工精度。
為了實現複雜形狀工件的加工，使在一台機床上能完成複數工序和複數工種的加工，這樣的機床稱為複合加工機床。就是說，在複合化機床上可以實現完全不同性質加工過程的加工。
複合加工機床功能範圍隨著時代變化而變化。有一時期，曾經把加工中心稱為複合加工機床。可是，一般的加工中心不能超出某種切削加工範圍。現在的複合加工機床已不是那時的複合加工機床，具有本質上差異。現代的複合加工機床是更進一步複合化的開發，如在車削中心上裝載有回轉刀具的銑削功能，在加工中心上有車削功能，最近又出現了不同原理加工方法的集約如激光加工和切削加工的複合等，進一步提高機床複合化程度。
複合加工機床的發展歷史
1845年美國丁‧菲奇發明轉塔車床，1911年美國格林里公司為汽車零件加工開發了第一台組合機床。1952年三軸數控銑床研製成功。1958年美國KT公司研製出帶有刀具自動交換裝置的加工中心，有力地推動了工序集中的加工方法的發展。
複合加工及其製造裝備的出現已有百餘年的歷史，但是真正得到較廣泛的應用還是在20世紀80年代，數控技術和數控機床成為製造技術的主流後出現的。
20 世紀80年代中後期，隨著加工中心功能和結構的完善，顯示了這種工序集中數控機床的優越性，開始出現車削中心、磨削中心等，使複合加工得到擴展而不再局限於鏜、銑等工序。90年代後期又進一步發展了車銑中心、銑車中心、車磨中心等，近年來又出現由激光、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複合機床，使複合加工技術成為推動機床結構和製造工藝發展的一個新熱點。
複合加工機床的分類
一、車削為主型
以車削加工為主的複合加工機是車削複合中心。車削複合中心是以車床為基礎的加工機，除車削用工具外，在刀架上還裝有能銑削加工的回轉刀具，可以在圓形工件和棒狀工件上加工溝槽和平面。這類複合加工機常把夾持工件的主軸做成2個，既可同時對2個工件進行相同的加工，也可通過在2主軸上交替夾持，完成對夾持部位的加工。
現在，加工2個工序以上的工件佔車削加工的大多數。對這些工件進行高效、高精度加工，有以下3種技術：
1、內外加工集中化：在機內裝有1次加工（外表面）以及2次加工（內表面）的各種功能的1次/2次加工機。
2、加工的複合化：除車削加工，機內還裝有銑削加工、磨削加工等各種功能的工序集中的加工機。
3、智能化：機內具有儲存、運輸、加工一體化、工件識別、工件夾持控制、適應控制、信息網絡等最新監控技術的單元加工機。
該類複合機床有德國INDEX公司的TRAUB TNX65多功能數控車削中心，具有雙主軸、4個刀塔，第二主軸可作Y軸移動；德國DMG公司的TWIN65雙主軸車削中心，上下各有一個轉塔刀架，可實現6面加工，第二主軸可作橫向移動等。
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，為適應使刀具姿勢變化，可以使各進給軸回轉到特定的角度位置並進行定位的五軸加工機。五軸加工機的使用方法有兩種：1 用回轉軸分度，使工件相對於刀具傾斜，在這個狀態進行三軸控制加工。2同時使所有的控制軸作連續運動，即五軸聯動，可以對葉輪等具有外延伸曲面形狀的工件進行加工。五軸聯動加工機的特點是可以避開切削速度變為零的加工條件；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。
B、六軸控制，用多軸控制銑削類加工機不能模擬複雜形狀工件加工，而複合加工可以。例如對有錐度形狀和四角形狀槽類等工件的加工，以前不變換加工工種是無法完成加工的，必須把工件轉到電加工機床上加工。可是如採用回轉刀具，使刀具一邊作6軸控制運動，一邊作擺動切削加工，就可在一台機床上完成加工。而且精度、效率也可以提高。如使用非回轉刀具，必須控制回轉主軸的回轉位置，此時六軸控制是必要的。用六軸控制加工時，採用非回轉刀具時，切削速度等同於進給速度，不能進行高速加工；而用回轉刀具則能適應原不能加工部位和形狀的加工，無需轉換工種，僅用切削加工就能一次完成全部加工，效率較高。
2、加工中心的複合化
除銑削加工外，還裝載有一個能進行車削的動力回轉工作台。
以銑削為主的複合機床有日本MAZAK公司的INTEGREX e800V/5五軸臥式銑車中心，是在五軸臥式加工中心的基礎上，使回轉工作台增加車削功能，可以在一次裝卡下對圓形零件實現車、銑完全加工；意大利 Milanese公司的NTXI銑車複合中心，是在立式加工中心的右端增添一個車削主軸。
三、磨削為主型
磨床的多軸化，原來只在無心磨床上可見，多數是以裝卸作業自動化為目的。現在，開發了在一台機床上能完成內圓、外圓、端面磨削的複合加工機。例如在歐洲，開發了綜合螺紋和花鍵磨削功能的複合加工機。
該類複合機床的代表為瑞士MAGERLE公司的MGR立式車磨複合加工機，機床上方配有多個磨頭和一個車刀架，可以對零件進行磨削和精車；日本森精機製作所的IGV-3NT磨頭可回轉式立式磨床，可在一次裝卡下對零件內外圓和端面進行加工；瑞士STUDER公司的S33萬能數控磨床，可以在一次裝卡下實現多線螺紋加工和內外圓、端面加工。
四、不同工種加工的複合化
把多種不同原理的加工類型集約，如切削與磨削、研磨的複合；用激光功能把加工後熱處理、焊接、切割合併；加工和組裝同時實施等。還有，集中車削和銑削功能，特別是齒輪加工功能等的獨特的生產型複合加工機；與激光加工複合，開發了裝有磨削功能和激光淬火功能的複合機床等。在歐洲還開發了機械銑削功能、激光三維加工功能等集約的複合加工機。
複合加工技術的發展趨勢
複合加工技術是未來機械加工的發展方向。隨著社會各個領域的不斷發展，對機械加工領域的要求也不斷提高，高速度、高精度和高效率的“三高”加工是對未來機械加工的基本要求，而僅僅靠傳統的加工理念是很難滿足這一要求的。因此，機械加工領域要求不斷突破傳統的觀念，不斷改善和提高加工的技術，以適應未來的要求，而複合加工技術正好滿足了這一要求。
今天的複合加工技術，是針對以普通的數控車削中心和加工中心為基礎，發展到複合車銑加工中心。這要求機床製造業應以現有的技術水平為基礎，研發、製造、穩定和推廣具有高效、複合、穩定、成本低廉的，適合於現代加工技術的高水平機床。
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