高效率、高精度，金切機床領域永恒追求的目標——CCMT2012部分車銑復合加工中心展品簡介

孫躍華 王 慧

（蕪湖恒升重型機床股份有限公司，安徽蕪湖 241100）

復合加工是當今機械加工在國際上最流行的加工工藝之一，這種先進制造技術是把幾種不同的加工工序集中在一臺機床上實現，以達到高效、高精加工目的。在復合加工中，車銑復合加工工藝是應用最廣泛、也是難度最大的。在本次CCMT展會上，多家國內和臺灣廠商推出此類機床作為本企業(yè)最高水平的展示內容，國外展臺上沒看到有此類展品。現將部分展品做一簡要介紹。

1 展品簡介

1．1 沈陽一機HTM40100h臥式車銑加工中心（圖1）

展品為五軸聯動，是一臺集成了車、銑、鉆、鏜、攻絲等功能于一體的高工藝性能的設備，適用于航空、航天、軍工、船舶等領域的形狀復雜、精度要求高的異形回轉體零部件的加工。

該機是“高檔數控機床與基礎制造裝備”科技重大專項中研究和開發(fā)課題之一，展機現場加工試件為葉片。機床的結構、性能及特點如下:（1）采用45°整體傾斜式鑄造床身，排屑性能好;波浪筋結構使應力分布均勻，保證了機床整體的吸振性、穩(wěn)定性和高剛性;（2）主軸配置高剛性軸承，主軸箱設計有散熱片，保證了在高速、長時間工作情況下機床的精度穩(wěn)定性;（3）導軌為大跨距、大截面設計，加強筋采用有限元設計，可靠地保證了滑鞍的剛性和穩(wěn)定性;（4）立柱的內部筋為流線型，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軸由交流伺服電動機和零背隙減速機驅動，液壓端面夾緊，閉環(huán)控制;（6）工件最大旋轉直徑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XCH1200立臥轉換式銑車復合加工中心（圖2）

這是一臺集機、電、液多個系統(tǒng)為一體的復雜零件加工機床，它以五面銑削加工中心為基礎，將其旋轉工作臺換成力矩電動機驅動的高速轉臺，在一臺機床上具備了加工中心和數控車床的性能特點，既能銑、車，又能完成鉆、鏜、攻絲等加工工序。

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

1．3 大連機床VHT800立式五軸車銑復合加工中心（圖3）

該機是“高檔數控機床與基礎制造裝備”科技重大專項中研究和開發(fā)課題之一，是一臺多軸5聯動的車、銑復合加工機床。它以車、銑加工為主體，還可實現鉆、鏜等多種工序，適用于復雜零件的高精度五面完整加工。該機在工藝、系統(tǒng)之間搭建起了橋梁，將車削和銑削功能集成到一臺高性能機床之中。其特點為:（1）主機呈倒T形結構，工作臺作X向運動，C軸回轉，C軸可作車削主軸使用;立柱作Y、Z向運動;作為擺動軸的A軸動力刀塔位于立柱滑座上;（2）三軸均使用重型滾珠導軌及直徑50 mm的滾珠絲杠（中空冷卻）以滿足重切削的加工需要;（3）A軸動力刀塔分驅動單元和電主軸單元兩大部分，A軸旋轉角度為－150°～ +150°，回轉速度50 r/min，最大輸出扭矩1 300 N·m;重復定位精度±0．08 mm/100 mm;此類結構的A軸刀塔與傳統(tǒng)的蝸輪蝸桿傳動的刀塔相比，結構更加簡單，易于加工和裝配;（4）內置式電主軸采用西門子電動機，最高轉速12 000 r/min，主軸功率35 kW，最大扭矩90 N·m;（5）雙邊中心驅動;（6）工作臺回轉采用直驅電動機驅動;（7）機床采用拓撲優(yōu)化設計方法，保證了其結構的剛性;（8）工件最大回轉直徑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 臺灣崴立VTC1600大型立式車銑復合加工機（圖4）

這是臺灣崴立公司（日本JTEKT－TOYODA投資技術合作）在本屆展會上參展的較大型的機床。該機采用大型雙柱立車結構，配置崴立公司五面體加工機的臥銑頭模組和該公司專利技術—Cs軸背隙驅動裝置，可一次裝夾完成大、中型復雜工件的車、銑、磨多工序加工。其特點為:（1）橫梁同步雙伺服驅動，可在行程中任意位置定位，這樣，在重切削時可有效減少滑枕的伸出量;橫梁夾緊力達18 t，垂直快速移動速度達2 000 mm/min;（2）立、臥主軸頭自動轉換;（3）工作臺電動機功率強大，靜壓支承，可實現重載荷強力切削;（4）擁有專利技術的組合式刀庫，可根據用戶需求任意組合，彈性配置刀具;（5）各導軌面均為人工鏟刮研，用這種傳統(tǒng)工藝來加工工作接合面，精度保持性好。

1．5 齊重數控HDVTM160高精度立式銑車復合加工中心（圖5）

展品為工作臺移動式立式銑車復合加工中心，具有七軸控制五軸聯動功能，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。該機為國家重大科技專項成果產品。其特點為:（1）工作臺采用滾動導軌，提高了使用壽命和精度，工作臺端徑跳0.003 mm;（2）主傳動采用寬調速雙主軸電動機驅動，并實現C軸在銑削狀態(tài)下主從消隙功能，C軸分度精度達4″;（3）機床龍門架采用平衡式橫梁升降雙驅同步控制技術;（4）X、Y、Z軸進給導軌采用高精度滾動導軌，進給采用直聯驅動，重復定位精度達0.003 mm。

1．6 江蘇新瑞LMV600立式車銑復合加工中心（圖6）

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

1．7 中傳重機DVMT40數控雙柱立式銑車加工中心（圖7）

中傳重機是南京高精傳動設備制造集團有限公司全資子公司，年生產重型機床500臺，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。展品采用自動換刀、在線測量技術，可對各種黑色金屬、有色金屬及部分非金屬材料的零件進行車削內外圓柱面、內外圓錐面、端面、切槽、公英制螺紋及回轉曲面等多工序的自動精密加工。

（1）工作臺采用兩套主變速箱共同驅動，實現銑削時C軸預緊消隙和車削時雙電動機主從控制功能;（2）橫梁采用雙伺服電機、雙滾珠絲杠同步驅動，雙端檢測以實現橫梁W向高精度進給;（3）X、Y、W軸均采用恒流閉式靜壓導軌，增強了導向剛度，保證了各數控軸的定位精度和重復定位精度;（4）采用大截面尺寸滑枕，滑枕內置整體主軸，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數控系統(tǒng)，可實現X、Z、W、C、銑頭C1軸和B軸任意四軸聯動;（6）機床可配置兩個刀庫，一個斗笠式刀庫設在橫梁右下方，還可根據用戶要求配置另一個60～90工位的鏈式刀庫，該刀庫可通過斗笠式刀庫的換刀系統(tǒng)實現全自動換刀;（7）工作臺直徑為4 000 mm，工件最大重量為50 t。

1．8 杭州友佳HT－30SY車銑復合加工機（圖8）

杭州友佳隸屬臺灣友嘉實業(yè)集團，是一家臺商獨資企業(yè)。此次參展的HT－30SY型車銑復合加工機是友嘉實業(yè)集團最新開發(fā)出的新一代車銑復合加工中心。其特點為:（1）展機設計為30°硬軌斜床身結構，在其上作X和Y向運動的滑座也為30°傾斜，排屑方便，減少了熱切屑在機床上的滯留時間;（2）各軸進給采用C3級滾珠絲杠傳動，經過預緊處理;（3）各導軌面都采用傳統(tǒng)工藝進行人工刮研;（4）動力刀塔采用伺服電動機驅動，曲齒離合器精密定位;（5）尾座也采用伺服電動機驅動，快速靈敏，定位精確;（6）工件最大加工直徑256 mm，最大加工長度700 mm，主軸最高轉速3 500 mm/min;（7）展品采用FANUC 18i－TB數控系統(tǒng)。

1．9 大連科德CXK50和CXK60車銑復合機床（圖9）

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

科德公司這次送展了CXK50十三軸四聯動高精臥式車銑復合機床和CXK60七軸四聯動精密車銑復合機床，雖沒收集到有關這兩臺機床的詳細資料，但在和展臺人員交談時了解到這兩臺機床的主要功能部件均為本公司生產:CXK50機床的的主軸單元、伺服刀塔、數控系統(tǒng)、主軸電動機、主軸驅動單元、進給軸驅動單元均為大連光洋科技公司生產;CXK65機床的主軸組由科德公司自行設計制造，伺服驅動單元和伺服尾座為光洋公司制造;這兩臺機床的定位精度均為0.006 mm，重復定位精度為0.003 mm，角度精度:5″。

2 展品現狀

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

這次展出的車銑復合加工機床上有立、臥兩種形式;加工特點分為:（1）以車削為主，如臺灣崴立的VTC1600、杭州友佳的HT30sy;（2）以銑削為主，如沈陽一機的HTM40100h、齊重數控的HDVTM160和大連機床的VHT800。以銑削為主的銑車復合加工中心均為多軸五聯動機床。

展品各具特點，根據不同的用戶群和零件加工需要，機床的結構形式和加工性能也有所不同。沈陽一機的HTM40100h和大連機床的VHT800是在五軸聯動加工中心的基礎上增加了車削功能;江蘇新瑞LWV600、齊重數控的 HDVTM160和中傳重機的DVMT40則是在立式車削中心的基礎上增加了銑削功能。由于用戶多為航天航空、軍工、船舶等領域，對于零件的加工精度要求很高，因此這些設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的定位精度達到了0.006 mm，重復定位精度0.003 mm，為以上同類展品中精度最高的。

在以上的展品中，沈陽一機HTM40100h、大連機床VHT800、江蘇新瑞LWV600、齊重數控HDVTM160和青海一機XCH1200，榮獲第七屆數控機床展覽會CCMT2012“春燕獎”稱號。

3 我國車銑復合加工中心現狀水平和發(fā)展趨勢

3．1 現狀水平

我國在2001年由沈陽數控機床廠制造出我國第一臺SSCKZ63－5五軸車銑復合加工中心，該機床引進了德國瑪斯廖拉公司（MAX MULLER）的技術，當時達到了國際上世紀90年代末的水平，雖起步晚，起點還是較高的。現在國內已有多家生產廠商可生產車銑復合加工機床，在CCMT2012展會上就有10多家參展，但技術較為領先的幾臺展品和所采用的關鍵功能部件，如數控系統(tǒng)、直驅雙擺銑頭和直驅雙軸回轉臺等均為國家重大科技專項攻關產品，還有待進一步商品化和產業(yè)化。

由于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，整體車銑復合加工技術與歐洲和日本相比還有不小的差距。目前國際上最先進的車銑技術仍掌握在 MAZAK、OKUMA、MORI SEIKE、DMG 和 WFL等一流的機床生產商手中，高端五軸車銑復合加工機床的市場份額也基本被這些企業(yè)壟斷，國內這些高端設備的用戶仍信賴歐洲或日本的產品。

3．2 發(fā)展趨勢

車銑復合加工技術的先進理念就是提高產品質量和縮短產品制造周期，是一種集成了現代先進控制技術、精密測量技術和CAD/CAM應用技術的先進機械加工技術。該技術提供了一種完善的加工解決方法:一次裝夾可實現工件多個表面或復雜形面的加工，大大簡化了工件裝夾和刀具系統(tǒng)的復雜性，減少了夾具和非生產時間。它不僅能夠滿足用戶在提高生產效率，保證加工精度，減少工件傳送和庫存，減少占地面積等方面的需求，也符合現代社會的節(jié)能減排要求，其工藝范圍之廣和能力之強，已成為當今復合加工機床的佼佼者，是當前世界范圍內最先進的機械加工設備之一。

航空航天、軍工、船舶產品的制造領域一直是先進制造技術發(fā)揮作用的重要舞臺，車銑復合加工技術在這些領域的應用具有很大的優(yōu)勢，特別是對一些形狀復雜的異形零件的加工優(yōu)勢更為凸顯。隨著航空航天、軍工、船舶領域產品的更新換代速度日益加快，工序分散的加工設備將會被工序集中的柔性、自動化設備所取代，這為車銑復合加工中心提供了更為廣闊的發(fā)展和應用空間。

由此可見，車銑復合加工中心技術的應用會越來越廣泛，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。