孫躍華 王 慧

（蕪湖恒升重型機(jī)床股份有限公司，安徽蕪湖 241100）

復(fù)合加工是當(dāng)今機(jī)械加工在國(guó)際上最流行的加工工藝之一，這種先進(jìn)制造技術(shù)是把幾種不同的加工工序集中在一臺(tái)機(jī)床上實(shí)現(xiàn)，以達(dá)到高效、高精加工目的。在復(fù)合加工中，車銑復(fù)合加工工藝是應(yīng)用最廣泛、也是難度最大的。在本次CCMT展會(huì)上，多家國(guó)內(nèi)和臺(tái)灣廠商推出此類機(jī)床作為本企業(yè)最高水平的展示內(nèi)容，國(guó)外展臺(tái)上沒看到有此類展品?，F(xiàn)將部分展品做一簡(jiǎn)要介紹。

1 展品簡(jiǎn)介

1．1 沈陽(yáng)一機(jī)HTM40100h臥式車銑加工中心（圖1）

展品為五軸聯(lián)動(dòng)，是一臺(tái)集成了車、銑、鉆、鏜、攻絲等功能于一體的高工藝性能的設(shè)備，適用于航空、航天、軍工、船舶等領(lǐng)域的形狀復(fù)雜、精度要求高的異形回轉(zhuǎn)體零部件的加工。

該機(jī)是“高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備”科技重大專項(xiàng)中研究和開發(fā)課題之一，展機(jī)現(xiàn)場(chǎng)加工試件為葉片。機(jī)床的結(jié)構(gòu)、性能及特點(diǎn)如下:（1）采用45°整體傾斜式鑄造床身，排屑性能好;波浪筋結(jié)構(gòu)使應(yīng)力分布均勻，保證了機(jī)床整體的吸振性、穩(wěn)定性和高剛性;（2）主軸配置高剛性軸承，主軸箱設(shè)計(jì)有散熱片，保證了在高速、長(zhǎng)時(shí)間工作情況下機(jī)床的精度穩(wěn)定性;（3）導(dǎo)軌為大跨距、大截面設(shè)計(jì)，加強(qiáng)筋采用有限元設(shè)計(jì)，可靠地保證了滑鞍的剛性和穩(wěn)定性;（4）立柱的內(nèi)部筋為流線型，外部筋為六角形，使得立柱具有良好的剛性和吸振性;（5）分離式Cf軸由交流伺服電動(dòng)機(jī)和零背隙減速機(jī)驅(qū)動(dòng)，液壓端面夾緊，閉環(huán)控制;（6）工件最大旋轉(zhuǎn)直徑700 mm;最大車削直徑400 mm;X/Y/Z/B/C軸行程:520 mm/－100～+150 mm/1 100 mm/－100°～ +100°/360°。

1．2 青海一機(jī)XCH1200立臥轉(zhuǎn)換式銑車復(fù)合加工中心（圖2）

這是一臺(tái)集機(jī)、電、液多個(gè)系統(tǒng)為一體的復(fù)雜零件加工機(jī)床，它以五面銑削加工中心為基礎(chǔ)，將其旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)換成力矩電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的高速轉(zhuǎn)臺(tái)，在一臺(tái)機(jī)床上具備了加工中心和數(shù)控車床的性能特點(diǎn)，既能銑、車，又能完成鉆、鏜、攻絲等加工工序。

（1）機(jī)床采用倒T形背墻式床身結(jié)構(gòu)，保證了在大功率切削時(shí)的剛性和穩(wěn)定性;（2）主軸具有立、臥轉(zhuǎn)換功能及定位功能，由電主軸直接驅(qū)動(dòng)，最高轉(zhuǎn)速8 000 r/min;（3）B軸采用力矩電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，最大扭矩4 000 N·m;（4）工作臺(tái)直徑1 200 mm;最大承重1 500 kg;最高轉(zhuǎn)速150 r/min;（5）X/Y/Z軸行程:1 400 mm/1 150 mm/1 300 mm;

1．3 大連機(jī)床VHT800立式五軸車銑復(fù)合加工中心（圖3）

該機(jī)是“高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備”科技重大專項(xiàng)中研究和開發(fā)課題之一，是一臺(tái)多軸5聯(lián)動(dòng)的車、銑復(fù)合加工機(jī)床。它以車、銑加工為主體，還可實(shí)現(xiàn)鉆、鏜等多種工序，適用于復(fù)雜零件的高精度五面完整加工。該機(jī)在工藝、系統(tǒng)之間搭建起了橋梁，將車削和銑削功能集成到一臺(tái)高性能機(jī)床之中。其特點(diǎn)為:（1）主機(jī)呈倒T形結(jié)構(gòu)，工作臺(tái)作X向運(yùn)動(dòng)，C軸回轉(zhuǎn)，C軸可作車削主軸使用;立柱作Y、Z向運(yùn)動(dòng);作為擺動(dòng)軸的A軸動(dòng)力刀塔位于立柱滑座上;（2）三軸均使用重型滾珠導(dǎo)軌及直徑50 mm的滾珠絲杠（中空冷卻）以滿足重切削的加工需要;（3）A軸動(dòng)力刀塔分驅(qū)動(dòng)單元和電主軸單元兩大部分，A軸旋轉(zhuǎn)角度為－150°～ +150°，回轉(zhuǎn)速度50 r/min，最大輸出扭矩1 300 N·m;重復(fù)定位精度±0．08 mm/100 mm;此類結(jié)構(gòu)的A軸刀塔與傳統(tǒng)的蝸輪蝸桿傳動(dòng)的刀塔相比，結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，易于加工和裝配;（4）內(nèi)置式電主軸采用西門子電動(dòng)機(jī)，最高轉(zhuǎn)速12 000 r/min，主軸功率35 kW，最大扭矩90 N·m;（5）雙邊中心驅(qū)動(dòng);（6）工作臺(tái)回轉(zhuǎn)采用直驅(qū)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng);（7）機(jī)床采用拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)方法，保證了其結(jié)構(gòu)的剛性;（8）工件最大回轉(zhuǎn)直徑800 mm;工件最大加工直徑630 mm;X/Y/Z軸行程:1 000 mm/1 060 mm/740 mm。

1．4 臺(tái)灣崴立VTC1600大型立式車銑復(fù)合加工機(jī)（圖4）

這是臺(tái)灣崴立公司（日本JTEKT－TOYODA投資技術(shù)合作）在本屆展會(huì)上參展的較大型的機(jī)床。該機(jī)采用大型雙柱立車結(jié)構(gòu)，配置崴立公司五面體加工機(jī)的臥銑頭模組和該公司專利技術(shù)—Cs軸背隙驅(qū)動(dòng)裝置，可一次裝夾完成大、中型復(fù)雜工件的車、銑、磨多工序加工。其特點(diǎn)為:（1）橫梁同步雙伺服驅(qū)動(dòng)，可在行程中任意位置定位，這樣，在重切削時(shí)可有效減少滑枕的伸出量;橫梁夾緊力達(dá)18 t，垂直快速移動(dòng)速度達(dá)2 000 mm/min;（2）立、臥主軸頭自動(dòng)轉(zhuǎn)換;（3）工作臺(tái)電動(dòng)機(jī)功率強(qiáng)大，靜壓支承，可實(shí)現(xiàn)重載荷強(qiáng)力切削;（4）擁有專利技術(shù)的組合式刀庫(kù)，可根據(jù)用戶需求任意組合，彈性配置刀具;（5）各導(dǎo)軌面均為人工鏟刮研，用這種傳統(tǒng)工藝來(lái)加工工作接合面，精度保持性好。

1．5 齊重?cái)?shù)控HDVTM160高精度立式銑車復(fù)合加工中心（圖5）

展品為工作臺(tái)移動(dòng)式立式銑車復(fù)合加工中心，具有七軸控制五軸聯(lián)動(dòng)功能，既能完成大型立車所具有的車削功能，又能完成大型龍門銑所具有的銑削功能，工件一次裝夾后可完成車、銑、鉆、鏜、攻絲等多種工序加工。該機(jī)為國(guó)家重大科技專項(xiàng)成果產(chǎn)品。其特點(diǎn)為:（1）工作臺(tái)采用滾動(dòng)導(dǎo)軌，提高了使用壽命和精度，工作臺(tái)端徑跳0.003 mm;（2）主傳動(dòng)采用寬調(diào)速雙主軸電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，并實(shí)現(xiàn)C軸在銑削狀態(tài)下主從消隙功能，C軸分度精度達(dá)4″;（3）機(jī)床龍門架采用平衡式橫梁升降雙驅(qū)同步控制技術(shù);（4）X、Y、Z軸進(jìn)給導(dǎo)軌采用高精度滾動(dòng)導(dǎo)軌，進(jìn)給采用直聯(lián)驅(qū)動(dòng)，重復(fù)定位精度達(dá)0.003 mm。

1．6 江蘇新瑞LMV600立式車銑復(fù)合加工中心（圖6）

該展機(jī)是本屆展會(huì)中同類展品規(guī)格最大的一種，其工作臺(tái)直徑為5 700 mm，最大車削直徑達(dá)6 300 mm。其特點(diǎn)為:（1）采用雙柱立車的龍門框架結(jié)構(gòu)，一次裝夾能完成車、銑、鏜、鉆、鉸、攻絲等多種工序，實(shí)現(xiàn)內(nèi)外五面加工，可用于加工較大的工件;（2）車削功能:適用于高速鋼和硬質(zhì)合金刀具，對(duì)黑色金屬、有色金屬及非金屬材料的粗精車削加工內(nèi)外圓柱面、內(nèi)外圓錐面、回轉(zhuǎn)曲面、平面、公制和英制螺紋等;四軸聯(lián)動(dòng)，并有端面恒速切削功能;（3）銑削功能:可對(duì)各種鋼鐵和有色金屬零件的平面、孔系、斜面、曲面及零件型腔內(nèi)部的孔和窄小空間內(nèi)的平面進(jìn)行加工。

1．7 中傳重機(jī)DVMT40數(shù)控雙柱立式銑車加工中心（圖7）

中傳重機(jī)是南京高精傳動(dòng)設(shè)備制造集團(tuán)有限公司全資子公司，年生產(chǎn)重型機(jī)床500臺(tái)，是家較大的企業(yè)。這次參展的立式銑車加工中心具有車、銑、鉆、鏜削功能。展品采用自動(dòng)換刀、在線測(cè)量技術(shù)，可對(duì)各種黑色金屬、有色金屬及部分非金屬材料的零件進(jìn)行車削內(nèi)外圓柱面、內(nèi)外圓錐面、端面、切槽、公英制螺紋及回轉(zhuǎn)曲面等多工序的自動(dòng)精密加工。

（1）工作臺(tái)采用兩套主變速箱共同驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)銑削時(shí)C軸預(yù)緊消隙和車削時(shí)雙電動(dòng)機(jī)主從控制功能;（2）橫梁采用雙伺服電機(jī)、雙滾珠絲杠同步驅(qū)動(dòng)，雙端檢測(cè)以實(shí)現(xiàn)橫梁W向高精度進(jìn)給;（3）X、Y、W軸均采用恒流閉式靜壓導(dǎo)軌，增強(qiáng)了導(dǎo)向剛度，保證了各數(shù)控軸的定位精度和重復(fù)定位精度;（4）采用大截面尺寸滑枕，滑枕內(nèi)置整體主軸，含電主軸、齒輪箱、刀具更換裝置、刀具冷卻和氣體通道;（5）采用西門子840Ds1數(shù)控系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)X、Z、W、C、銑頭C1軸和B軸任意四軸聯(lián)動(dòng);（6）機(jī)床可配置兩個(gè)刀庫(kù)，一個(gè)斗笠式刀庫(kù)設(shè)在橫梁右下方，還可根據(jù)用戶要求配置另一個(gè)60～90工位的鏈?zhǔn)降稁?kù)，該刀庫(kù)可通過斗笠式刀庫(kù)的換刀系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)換刀;（7）工作臺(tái)直徑為4 000 mm，工件最大重量為50 t。

1．8 杭州友佳HT－30SY車銑復(fù)合加工機(jī)（圖8）

杭州友佳隸屬臺(tái)灣友嘉實(shí)業(yè)集團(tuán)，是一家臺(tái)商獨(dú)資企業(yè)。此次參展的HT－30SY型車銑復(fù)合加工機(jī)是友嘉實(shí)業(yè)集團(tuán)最新開發(fā)出的新一代車銑復(fù)合加工中心。其特點(diǎn)為:（1）展機(jī)設(shè)計(jì)為30°硬軌斜床身結(jié)構(gòu)，在其上作X和Y向運(yùn)動(dòng)的滑座也為30°傾斜，排屑方便，減少了熱切屑在機(jī)床上的滯留時(shí)間;（2）各軸進(jìn)給采用C3級(jí)滾珠絲杠傳動(dòng)，經(jīng)過預(yù)緊處理;（3）各導(dǎo)軌面都采用傳統(tǒng)工藝進(jìn)行人工刮研;（4）動(dòng)力刀塔采用伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，曲齒離合器精密定位;（5）尾座也采用伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，快速靈敏，定位精確;（6）工件最大加工直徑256 mm，最大加工長(zhǎng)度700 mm，主軸最高轉(zhuǎn)速3 500 mm/min;（7）展品采用FANUC 18i－TB數(shù)控系統(tǒng)。

1．9 大連科德CXK50和CXK60車銑復(fù)合機(jī)床（圖9）

大連科德是大連光洋科技工程有限公司下屬的一個(gè)公司，專業(yè)生產(chǎn)數(shù)控機(jī)床及其功能部件。該公司一直立足于自主創(chuàng)新，研發(fā)擁有自主產(chǎn)權(quán)的數(shù)控機(jī)床及其關(guān)鍵功能部件，開創(chuàng)民族品牌，其所有產(chǎn)品均具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)與核心創(chuàng)新發(fā)明技術(shù)。該公司前幾屆的展品在以前的評(píng)述中也有過介紹，其GM系列直驅(qū)雙擺銑頭、VM系列直驅(qū)單擺銑頭和大連光洋GNC60光纖總線開放式高檔數(shù)控系統(tǒng)均為國(guó)家重大科技專項(xiàng)產(chǎn)品。

科德公司這次送展了CXK50十三軸四聯(lián)動(dòng)高精臥式車銑復(fù)合機(jī)床和CXK60七軸四聯(lián)動(dòng)精密車銑復(fù)合機(jī)床，雖沒收集到有關(guān)這兩臺(tái)機(jī)床的詳細(xì)資料，但在和展臺(tái)人員交談時(shí)了解到這兩臺(tái)機(jī)床的主要功能部件均為本公司生產(chǎn):CXK50機(jī)床的的主軸單元、伺服刀塔、數(shù)控系統(tǒng)、主軸電動(dòng)機(jī)、主軸驅(qū)動(dòng)單元、進(jìn)給軸驅(qū)動(dòng)單元均為大連光洋科技公司生產(chǎn);CXK65機(jī)床的主軸組由科德公司自行設(shè)計(jì)制造，伺服驅(qū)動(dòng)單元和伺服尾座為光洋公司制造;這兩臺(tái)機(jī)床的定位精度均為0.006 mm，重復(fù)定位精度為0.003 mm，角度精度:5″。

2 展品現(xiàn)狀

車銑復(fù)合加工中心是將車削中心和加工中心的加工特點(diǎn)集于一臺(tái)機(jī)床之上，一次裝夾進(jìn)行多工序完全加工（DONE IN ONE），能為用戶帶來(lái)提高加工效率、降低工件加工成本和提高加工精度等好處。所以，這種機(jī)床一經(jīng)問世，就很受用戶歡迎，發(fā)展迅速。我們從近幾屆展覽會(huì)上可以看出，復(fù)合加工中心展品是越來(lái)越多，技術(shù)和工藝水平也越來(lái)越高，形式也呈多樣化。

這次展出的車銑復(fù)合加工機(jī)床上有立、臥兩種形式;加工特點(diǎn)分為:（1）以車削為主，如臺(tái)灣崴立的VTC1600、杭州友佳的HT30sy;（2）以銑削為主，如沈陽(yáng)一機(jī)的HTM40100h、齊重?cái)?shù)控的HDVTM160和大連機(jī)床的VHT800。以銑削為主的銑車復(fù)合加工中心均為多軸五聯(lián)動(dòng)機(jī)床。

展品各具特點(diǎn)，根據(jù)不同的用戶群和零件加工需要，機(jī)床的結(jié)構(gòu)形式和加工性能也有所不同。沈陽(yáng)一機(jī)的HTM40100h和大連機(jī)床的VHT800是在五軸聯(lián)動(dòng)加工中心的基礎(chǔ)上增加了車削功能;江蘇新瑞LWV600、齊重?cái)?shù)控的 HDVTM160和中傳重機(jī)的DVMT40則是在立式車削中心的基礎(chǔ)上增加了銑削功能。由于用戶多為航天航空、軍工、船舶等領(lǐng)域，對(duì)于零件的加工精度要求很高，因此這些設(shè)備在加工精度和精度保持性方面下了很大的功夫。如大連科德的CXK50和CXK65的定位精度達(dá)到了0.006 mm，重復(fù)定位精度0.003 mm，為以上同類展品中精度最高的。

在以上的展品中，沈陽(yáng)一機(jī)HTM40100h、大連機(jī)床VHT800、江蘇新瑞LWV600、齊重?cái)?shù)控HDVTM160和青海一機(jī)XCH1200，榮獲第七屆數(shù)控機(jī)床展覽會(huì)CCMT2012“春燕獎(jiǎng)”稱號(hào)。

3 我國(guó)車銑復(fù)合加工中心現(xiàn)狀水平和發(fā)展趨勢(shì)

3．1 現(xiàn)狀水平

我國(guó)在2001年由沈陽(yáng)數(shù)控機(jī)床廠制造出我國(guó)第一臺(tái)SSCKZ63－5五軸車銑復(fù)合加工中心，該機(jī)床引進(jìn)了德國(guó)瑪斯廖拉公司（MAX MULLER）的技術(shù)，當(dāng)時(shí)達(dá)到了國(guó)際上世紀(jì)90年代末的水平，雖起步晚，起點(diǎn)還是較高的?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)已有多家生產(chǎn)廠商可生產(chǎn)車銑復(fù)合加工機(jī)床，在CCMT2012展會(huì)上就有10多家參展，但技術(shù)較為領(lǐng)先的幾臺(tái)展品和所采用的關(guān)鍵功能部件，如數(shù)控系統(tǒng)、直驅(qū)雙擺銑頭和直驅(qū)雙軸回轉(zhuǎn)臺(tái)等均為國(guó)家重大科技專項(xiàng)攻關(guān)產(chǎn)品，還有待進(jìn)一步商品化和產(chǎn)業(yè)化。

由于我們的整體技術(shù)基礎(chǔ)不太堅(jiān)實(shí)，和國(guó)外技術(shù)相比缺少數(shù)十年的經(jīng)驗(yàn)積累，加之加工手段和工藝性比較薄弱，整體車銑復(fù)合加工技術(shù)與歐洲和日本相比還有不小的差距。目前國(guó)際上最先進(jìn)的車銑技術(shù)仍掌握在 MAZAK、OKUMA、MORI SEIKE、DMG 和 WFL等一流的機(jī)床生產(chǎn)商手中，高端五軸車銑復(fù)合加工機(jī)床的市場(chǎng)份額也基本被這些企業(yè)壟斷，國(guó)內(nèi)這些高端設(shè)備的用戶仍信賴歐洲或日本的產(chǎn)品。

3．2 發(fā)展趨勢(shì)

車銑復(fù)合加工技術(shù)的先進(jìn)理念就是提高產(chǎn)品質(zhì)量和縮短產(chǎn)品制造周期，是一種集成了現(xiàn)代先進(jìn)控制技術(shù)、精密測(cè)量技術(shù)和CAD/CAM應(yīng)用技術(shù)的先進(jìn)機(jī)械加工技術(shù)。該技術(shù)提供了一種完善的加工解決方法:一次裝夾可實(shí)現(xiàn)工件多個(gè)表面或復(fù)雜形面的加工，大大簡(jiǎn)化了工件裝夾和刀具系統(tǒng)的復(fù)雜性，減少了夾具和非生產(chǎn)時(shí)間。它不僅能夠滿足用戶在提高生產(chǎn)效率，保證加工精度，減少工件傳送和庫(kù)存，減少占地面積等方面的需求，也符合現(xiàn)代社會(huì)的節(jié)能減排要求，其工藝范圍之廣和能力之強(qiáng)，已成為當(dāng)今復(fù)合加工機(jī)床的佼佼者，是當(dāng)前世界范圍內(nèi)最先進(jìn)的機(jī)械加工設(shè)備之一。

航空航天、軍工、船舶產(chǎn)品的制造領(lǐng)域一直是先進(jìn)制造技術(shù)發(fā)揮作用的重要舞臺(tái)，車銑復(fù)合加工技術(shù)在這些領(lǐng)域的應(yīng)用具有很大的優(yōu)勢(shì)，特別是對(duì)一些形狀復(fù)雜的異形零件的加工優(yōu)勢(shì)更為凸顯。隨著航空航天、軍工、船舶領(lǐng)域產(chǎn)品的更新?lián)Q代速度日益加快，工序分散的加工設(shè)備將會(huì)被工序集中的柔性、自動(dòng)化設(shè)備所取代，這為車銑復(fù)合加工中心提供了更為廣闊的發(fā)展和應(yīng)用空間。

由此可見，車銑復(fù)合加工中心技術(shù)的應(yīng)用會(huì)越來(lái)越廣泛，并朝著更高的精度、更高的效率、更廣的工藝范圍和模塊化方向發(fā)展。