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機床的復合化發展

機床的復合化發展

2015-04-20 11:05:40

隨著經濟的全球化，產品的市場競爭日益加劇，這促使企業不斷縮短產品的創新和開發周期，提高產品性能、加快產品更新換代和增加產品品種。同時，在生產上積極推行優化的生產工藝流程，以便確保產品質量，降低生產成本和縮短生產周期，增強企業的競爭力。在這樣的背景下，近幾年來，在金屬加工業裏出現愈來愈多的采用復合機床對復雜工件進行綜合加工的明顯趨向。用戶已不需要單純進行車削工序的機床，而要求制造廠家提供除了車削工序外還能實現像鉆削、銑削、镗削和磨削等工序的多功能機床。通過在一臺機床上的多種不同加工工藝的集成，實現工件盡可能在一次裝夾下的綜合加工，由此達到減少機床和夾具、免去工件工序間的搬運和中間儲存，提高工件加工精度、縮短加工周期以及節省作業面積等目的。因此，采用這類復合機床對復雜件進行綜合加工，就可以減少設備投資、降低生產成本、提高加工質量和縮短生產周期，由此獲得顯著的技術經濟效果。

這類復合機床采用多軸控制，視機床的加工任務而配有轉塔刀架，或配有多個主軸頭，大多還配有刀庫和上下料裝置，機床調整一般可通過NC程序來實現，具有較高的加工柔性。因此，這類復合機床特別適合於工件投產批量較少（有時只有一件）品種又多的中小企業使用，也可在工件中批量輪番生產中使用，而在大批量生產中使用復合機床，主要是為了確保工件較嚴的加工公差。

從機床技術的發展歷程看，這類復合機床也並非是最近才發展起來的一種新型機床。其實早在二十世紀50年代末期出現的镗銑類加工中心就是一種多功能復合機床，這類機床通過換刀就可實現銑、鉆、镗和攻絲等多種不同的加工工藝，配備了回轉分度工作臺和立、臥自動轉換的擺動主軸頭後，又可實現箱體件的五面綜合加工。繼镗銑類加工中心之後出現的車削中心，更是一種典型的復合機床。而這類車削中心在多軸控制和工藝集成方面的發展則尤為突出。在這類機床上，工件軸（C軸）除了可以實現高速旋轉外，還可進行回轉分度。通過配置轉塔刀架、固定刀具和旋轉刀具可進行車、銑、鉆（徑向或軸向）、切螺紋、鉸和滾壓等多種加工工藝。在80年代末期，在這類機床上已出現配置多個轉塔刀架，有的還配置雙主軸（兩個C軸），由此進一步提高了車削中心的工藝集成度，實現工件較廣範圍的綜合加工。

近年來，由於受用戶需求和技術進步的推動使復合機床出現了迅速發展的勢頭。鑒於產品市場壽命的不斷縮短和產品更新換代的加快，以及產品零件的幾何形狀日趨復雜和精度要求愈來愈高，對於這類零件的加工，企業必然要尋求一種新的加工策略，也就是需要在一臺機床上通過工藝集成和多軸控制進行綜合加工的模式來實現，由此確保工件的加工精度、縮短工藝流程時間和降低制造費用。而近10年來，由於刀具、驅動和控制技術領域裏的長足進步，致使目前眾多的復合機床進一步提高了工藝集成度（增加了硬車、硬銑、磨削、滾銑齒輪、激光淬火、激光雕刻、激光輔助加工和插補加工等）。

擴大了加工柔性（配置多個轉塔刀架和主軸頭，配置B軸或配置刀庫等），同時通過采用模塊化結構使機床配置更趨靈活，更易於滿足用戶實際加工任務的需求。

目前，市場上最流行的復合機床要指車銑中心和車磨中心。在這類機床上主要加工以棒料件為主的各種復雜零件。據報道，所有車削件有70%是用棒料加工而成的，而有60%的車削件，其銑削加工量約要占到整個加工量的35%。因此，也就十分自然地使兩種加工工藝集成到一臺機床上，形成以車、銑為主體工藝的車銑中心。機床配有轉塔刀架，有的設有上下兩個轉塔刀架，視加工需要，裝在兩個刀架上的刀具還可同時對工件進行加工。固定刀具用於車削、切槽、車螺紋和滾壓，驅動（旋轉）刀具則用來進行銑削、鉆削、攻內螺紋和插補加工等。

有的車銑中心配有背主軸（C2軸），當工件在一個主軸（C1軸）上完成加工後，可自動換夾到C2軸上實現工件的調頭加工，這樣就可實現工件的六面加工或全部加工。目前，在車銑中心上軸數多的達（9～12）個，在轉塔刀架上一般可實現X、Y和Z三個線性軸的移動，並設有B軸，有的還配置了刀庫，通過機械手實現自動換刀，由此使這類車銑中心具有了加工中心的特性。

當轉塔刀架或刀具主軸頭設有B軸後，刀具主軸頭可在一定的角度範圍內實現擺動回轉，如Niles Simmons公司用於曲軸綜合加工的CNC車銑加工中心，其車銑頭可以在 -105°～ +95°範圍內回轉，這樣，裝在車銑頭上的刀具就可以從所有側面和任何角度位置對工件進行加工。

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