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       第十四屆中國國際機床展覽會，于4月20日～25日在北京舉辦，本屆展會的主題是“新常態•新發展”，該主題準確、鮮明地反映了我國機床工具產業和產業市場的時代特征，新常態下的中國經濟，已然告別了過去幾十年的高速增長，步入了更加注重追求質量和效益的時代，這也是一個中國經濟前所未有的時代，機遇和挑戰并存。

      當今現代制造業存在兩大生產方式，就是多品種小批量生產與大批量生產。與此相適應，復合機床以其強大的工藝、工序集約復合能力，順應了一機多能、多品種、小批量、一次裝卡完成全部加工的個性化市場制造需求，它不僅能夠滿足用戶在減少占地面積，減少零件傳送和庫存，保證加工精度等方面的需求，而且也適應了現代社會的節能減排要求。目前越來越多的復雜零件采用復合機床進行綜合加工，復合機床成為各國機床制造商開發的熱門產品。

      CIMT 2015復合機床展品在適應市場不同需求方面表現出強大的適應能力，從最初的車銑復合中心、銑車復合中心和車磨復合中心等，到現在的更多的先進的復合加工機床如用雙主軸、雙刀架、九軸控制，可實現四至五軸聯動，機床可以在一次安裝下完成所有車、銑、鉆工序加工，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復合機床的展品出現在展會上，更有德國DMG展出的增材和減材加工復合機床令人嘆為觀止，復合機床在制造技術和性能上有了飛躍的發展。
 

      一、以車床為設計基礎的復合加工中心

     1、浙江日發精密機械股份有限公司展出的一款先進的平行雙主軸車銑復合加工中心（RFCF20）（見圖1），具有卓越的工藝性能夠滿足復雜零件的車、銑、鉆削一次性加工（見圖2、3、4），減少人為裝夾誤差，機床床體整體鑄造，大大提高了機床剛性，保證了機床的加工精度和精度保持性。機床配置8工位伺服回轉刀塔，也可選配全刀位動力刀具及具備刀塔上下可移動的Y軸功能，實現非主軸中心面的鉆、銑、攻絲等加工要求，由于該設備配備了內藏式電主軸，高速高剛性結構，帶液壓剎車裝置，可任意分度并鎖緊；為了有效的去除主軸發熱，采用了抽風式冷卻散熱裝置。此展品的一大亮點就是配有自行研發的桁架機械手（見圖5），上下料裝置，工件掉頭裝置，可一次性將工件從毛坯直接加工成成品，整個過程全自動操作，大大減少了人為誤差。

      圖1 RFCF20平行雙主軸車銑復合加工中心

      圖2 機床銑加工    

      圖3 機床車加工

      圖4 機床鉆加工        

      圖 5 桁架手

 
      2、上海梭瑪國際貿易有限公司展出的法國SOMAB公司制造的GENYMB400車銑復合加工中心（見圖6），在性能及質量方面甚至比數控車床外加一臺加工中心還要好，工件的表面粗糙度甚至可低于Ra0.2,車削精度可達0.005mm，可代替磨削加工了。
 
 

   
         圖6 ENYMAB400銑復合加工中心
 

     它在結構方面具有無以倫比的幾何穩定性及減震吸震能力，首先采用一體式花崗巖床身（見圖7），選用GRANITAN100（合成花崗巖）作為床身材料，因為花崗巖的導熱系數大約比鑄鐵小50倍，從而確保了機床極好的幾何穩定性，同時花崗巖的減震性能對于提高機床的加工性能、工件表面 質量和延長刀具壽命極為重要。

        圖7 花崗巖床身
 

     其次立柱、立式床鞍以及安裝有工作頭的滑枕，均采用穩定性好的鑄鐵材質，并合理配有加強筋，可確保加工材料硬度達到HRC65的工件的加工質量，采用了預載直線導軌及滾珠絲杠，確保優良的導向及定位性能。
   

       
  
      圖8 多功能旋轉頭

      該復合機床具有多功能工作頭（見圖8）其結構緊湊、剛性好，帶有一個夾持車削刀具的固定裝置，同時也帶有夾持銑削刀具工作的旋轉芯軸。相同尺寸的錐柄（ISO、HSK、CAPTO）均能同上述固定裝置或旋轉芯軸配合，工作頭在325°范圍內  連續轉動（轉速：30rpm）B軸無間隙傳動，使用環形 編碼器測量定位（分辨率：0.0001°）。它能用于任意固定位置作為轉動軸使用，實現五軸聯合復合加工。工作頭可傾斜并且可以在整個工作區域內移動。因此刀具可定位于主軸、副主軸以及工作臺的所有可能位置。機床帶有自動換刀裝置、測刀儀，在線工件檢測裝置，是數控車床與銑削中心的完美結合，可實現各種行業的多種解決方案。

      圖9 FLCX4500-900數控龍門車銑復合加工銑床

      該機床是九軸結構，帶有RTCP任意五軸聯動功能，集機械、電氣、液壓、數字控制于一體的精密機床，采用定梁門梁移動式結構，并配備高精密角度定位數控車銑復合回轉工作臺。龍門上配有兩個可升降、能夠立臥轉換、大功率同步伺服高速電主軸，另外帶有對稱雙刀庫。能夠實現對工件一次裝夾，進行五面體加工；數控車銑復合回轉工作臺即是立車轉臺也是精確任意分度的伺服轉臺。機床加工面可為平面、曲面和孔，具有車、鏜、銑、鉆、攻等多項切削功能，可做到一次安裝，多面體、多工序加工，大大提高加工效率和加工質量。機床結構布局合理，橫向、縱向和垂向導軌采用大規格滾柱直線導軌，運動靈敏度高。縱向、橫向和垂向傳動采用精密齒輪齒條傳動，直線軸的定位精度達0.01/1000mm,重復定位精度0.005mm.整機剛性好、精度高、穩定性好。控制系統可配置德國SIEMENS、日本FANUC、 臺灣新代及沈陽高精數控系統。

      適用于精密回轉支承、法蘭、大型齒圈等回轉零件的加工，也能加工大型螺旋槳、水輪機葉輪等復雜零件的加工，廣泛應用于風電、軸承、船舶、汽車、航天等行業。

      2、大連三壘機器股份有限公司展出的一款高生產率SVW45C-F型車銑復合五軸聯動加工中心，(見圖10)配備了帶車削功能的高速電主軸（主軸最高轉速10000r/min）、自主研發制造的A/C軸搖籃式高速回轉工作臺（A軸擺動范圍 140°，C軸旋轉范圍n ）等功能部件，既具備銑平面、鉆擴孔、攻螺紋等常見的切削功能；又可以加工葉片、葉輪等異性曲面；此外還兼具車削功能。機床X/Y/Z軸的快速移動速度達到了60m/min，X/Y/Z軸定位精度和重復定位精度分別為0.008mm、0.005mm。

      
  
       圖10 SVW45C-F型車銑復合五軸聯動加工中心
 
 
      該機床的亮點是機床底座采用整體框架式結構，具備極佳的吸振性能，利用有限元分析方法優化零件的截面形狀和尺寸，使床身具有很高的抗彎剛度和抗扭剛度，并且合理的選擇和布置筋板，提高了零件的靜剛度和動剛度。
 
 
      滑枕采用圓滑枕結構，目前帶滑枕的加工中心大都采用方滑枕或梯形滑枕結構，導軌面形式多采用兩條直線導軌或滑動導軌，導軌安裝在滑枕的左右兩側或后側，其缺點是由于滑枕的自重及加工時受切削力影響，容易產生偏載力矩和變形。而采用圓滑枕結構及四條直線導軌的布局可克服這些缺點，從而保持加工精度的穩定性。（見圖11）

  
     
  
      圖11 圓滑枕結構
 

      該設備真正意義上實現了“一次裝夾，全序加工”的制造理念，具有剛性好、精度高、速度快的特點，能滿足用戶對機床“高速、高效、高精”的使用要求。

      三、其它復合加工機床
 
 
     DMG MORI展出的出LASERTEC 65 3D增材和減材加工復合機床（見圖12），這是目前市場上獨一無二的復合加工機床，它在全功能5軸銑削加工中心上集成了激光增材堆制造技術。

      圖12 LASERTEC 65 3D增材和減材加工復合機床
 

      增材制造是以堆焊金屬粉末為特征的工藝應用，成形的工件無空洞且可全面加工，成形速度比粉末方式快10倍。可形成大坡度輪廓，而且絕對不需要支撐件。為進行增材生產，（見圖13）LASERTEC 65 3D配一個2 kW的二極管激光器進行激光堆焊，同時還能通過全功能的高剛monoBLOCK®機床結構的5軸銑床執行高精度的銑削加工。“LASERTEC 65 3D的銑削加工與激光加工之間能全自動切換，它能完整加工帶底切的復雜工件，能進行修復加工和對模具及機械零件甚至醫療器械零件進行局部或全面的噴涂加工，”

     
   
      圖13 增材制造及銑削加工
 
 
     該復合加工機床不僅擁有銑床優點，例如高精度和高表面質量，還有粉末堆焊技術的靈活性和堆焊速度快的優點。這個方法的突出優點之一是允許堆焊多層的不同材料。根據選用的激光器   與噴嘴幾何參數，允許的壁厚從0.1 mm至5 mm。甚至也能生成復雜的3D輪廓，帶任何支持的幾何形狀。（見圖14）對于整體構件，需要銑削切除的比例達95%，而用增材方法僅在需要的地方堆焊。這將大幅節省材料和降低成本。在堆焊過程中，同軸提供惰性保護氣體，避免發生氧化。金屬層冷卻后，可進行機械加工。激光器以及所帶的粉末堆焊頭一起安裝在銑削主軸的HSK刀柄處機床進行銑削加工時，它自動停靠在安全的存放位置處。HSK主軸和激光頭都是通過水冷技術，來保證溫度的可控性。而所有的機器加工頭都會有“貫穿主軸”的冷卻液進行保護，它會對所用刀具做冷卻處理。
 

      機床與加工過程由數控系統控制，控制系統采用了全新配CELOS的21.5” ERGOline®控制面板，帶CELOS與Operate 4.5版的SIEMENS 840D solutionline，使得機床操作更簡單 。

      圖14 3D輪廓形成

 
      四、結語

     通過這次展會，可以看出復合加工技術是未來行業的發展方向，隨著技術的進步，復合加工將會不斷突破傳統加工觀念，朝著功能更加強大、更高效率的方向發展，以適應未來復雜、多樣化的加工需求。

      但也可以看出在復合機床整體設計與制造方面，我們的整體技術基礎不太堅實，和國外技術相比缺少數十年的經驗積累，加之加工手段和工藝性比較薄弱，整體數控車銑復合加工技術和歐洲和日本相比還有不小的差距。

     數控復合加工機床雖說是在不同的類型的數控機床基礎上發展而來的，但好的數控復合加工機床不是、也不可能是由單臺不同工序或工藝的數控機床簡單地拼裝而成，而必須是在優化已有的傳統工藝工序過程和機床結構配置型式的基礎上創新開發出來的。就如此次展會提出的“新常態•新發展”的理念, 我國機床行業告別了過去幾十年的高速增長，步入了更加注重追求質量和效益的時代,所以，為了生產出具有我國自主知識產權的高質量的數控復合加工機床產品，必須加強對新工藝、新方法、新刀具和機床新部件結構的研發，特別是高性能、高質量的數控機床功能部件（含數控系統）的研發；同時大力研究和開發適用于復合加工用的工藝模塊，如帶軸功能的快速自動夾緊工件的車削主軸頭，具有和B（或A）軸控制功能的快速更換與夾緊刀具的銑削主軸頭和砂輪頭架，用于非切削刀具（如磨削用的砂輪、激光加工頭、超聲波頭、各種測量頭等）的工具庫和自動更換裝置等。

     只有這樣我們才有可能更好地發展我國的數控復合加工機床，并將我國的機械制造技術進步到一個更新更高的水平。