數(shù)控車銑復(fù)合技術(shù)的應(yīng)用和前景分析

摘要：在金屬加工行業(yè)中，高效率、高精度一直是各大企業(yè)所追尋的目標(biāo)。數(shù)控車銑復(fù)合加工技術(shù)是一種全新的技術(shù)工藝，能夠有效提高工作效率，強化加工過程管控工作。本文首先對數(shù)控車銑復(fù)合技術(shù)與傳統(tǒng)數(shù)控加工工藝相比所具備的諸多優(yōu)勢進行闡述，其次分析了數(shù)控車銑復(fù)合加工方式的工藝，之后對數(shù)控車銑復(fù)合技術(shù)的實際應(yīng)用進行了探究，最后對該技術(shù)的發(fā)展前景進行了分析。

關(guān)鍵詞：數(shù)控;車銑復(fù)合技術(shù);應(yīng)用;前景

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)越來越發(fā)達，數(shù)控技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、機床技術(shù)等也在不斷改善、優(yōu)化，常規(guī)的加工工藝已經(jīng)無法滿足新時代社會發(fā)展的需求，基于此，復(fù)合加工技術(shù)出現(xiàn)了。復(fù)合加工即能夠在同一條機器設(shè)備中對多個工序、多個工藝方式進行加工。現(xiàn)階段的復(fù)合加工技術(shù)有兩種，分別是根據(jù)能量和運動方式為根本條件的多個加工工藝的復(fù)合以及將工序集中化原則當(dāng)作基礎(chǔ)的、將機械加工工藝作為主導(dǎo)的復(fù)合。

一、數(shù)控車銑復(fù)合技術(shù)的優(yōu)勢

航空產(chǎn)品零件的生產(chǎn)制作過程具備量小、技術(shù)工藝難度較高，而且對整體薄壁結(jié)構(gòu)與加工難度系數(shù)偏高的材料予以大量應(yīng)用，所以在生產(chǎn)制作環(huán)節(jié)通常存有生產(chǎn)工期久、材料切除量偏大、加工效率較低且加工變形極為嚴(yán)重的問題。為了將航空復(fù)雜零件的生產(chǎn)制作效率提升上去，同時還要具備較強的精密度，相關(guān)技術(shù)人員不斷尋找更加高效、更加精密的加工技術(shù)[1]。而車銑復(fù)合加工技術(shù)的出臺很好地解決了這一困境。

與傳統(tǒng)數(shù)控加工技術(shù)相比，車銑復(fù)合加工工藝具備幾大優(yōu)點，分別為：1.縮短生產(chǎn)工期，加強生產(chǎn)效率。車銑復(fù)合加工技術(shù)能夠一次性將整體或者絕大部分的加工工序做完，這一情況極大減少了零件制作的環(huán)節(jié)，從而縮短了生產(chǎn)的時間，進而有效提高了生產(chǎn)效率。2.削減裝夾次數(shù)，加強加工精密度。由于裝卡次數(shù)得到了削減，因此也杜絕了由于定位基準(zhǔn)轉(zhuǎn)化而發(fā)生的偏差積累。如今的車銑復(fù)合加工設(shè)備都能夠在線對其進行檢測，該功能能夠?qū)ιa(chǎn)制作環(huán)節(jié)中的重要信息數(shù)據(jù)進行在位檢測，并對其精密度進行合理控制，以此加強零件的加工精密度。3.占地面積小，成本造價低。盡管車銑復(fù)合加工設(shè)備的價位偏高一些，然而通過使用車銑復(fù)合加工技術(shù)，其制作環(huán)節(jié)減少了，所需材料、機器設(shè)備也相應(yīng)減少了，包括工裝夾具、車間占地范圍以及對各種設(shè)備的日常養(yǎng)護與維修成本也都隨之有所減少，這一情況大大減小了生產(chǎn)制作、投入資金以及管理控制的成本費用。

二、車銑復(fù)合加工技術(shù)的工藝解析

對數(shù)控加工而言，車銑復(fù)合所占據(jù)的比例十分重要。車銑復(fù)合主要是將車床與數(shù)控銑車進行有機結(jié)合，將兩道工序融合為一道，不管是加工精確性還是工作效率都得到了顯著提升。車銑復(fù)合加工技術(shù)是指在單臺機器設(shè)備上并且一次性裝夾的基礎(chǔ)上，全程自動化完成樣式較復(fù)雜、工序環(huán)節(jié)較多、加工精密度要求較高的異形回轉(zhuǎn)體零件的加工制作環(huán)節(jié)，主要特色是五軸聯(lián)動，分別為車、銑、鉆、鏜、攻等。大多數(shù)企業(yè)中的車銑加工中心也有這些作用，能夠?qū)⑦B桿頸車床、主軸頸車床、搖臂鉆床等機器設(shè)備的優(yōu)點集中到該車銑加工設(shè)備上。其中一次性裝夾環(huán)節(jié)大概需要16個工作日，主要是自主完成自由端、主軸頸、輸出端、平衡鐵安裝面、連桿頸斜面以及曲柄臂外圓輪廓的車銑加工工序;而鉆削階段完工則大概需要3個工作日，其中包括斜油孔、連桿頸油孔、主軸頸油孔、平衡鐵安裝面油孔的鉆削操作。最后是磨削操作，將連桿頸、主軸頸進行磨削加工，使其充分滿足主軸頸、連桿頸的精密度需求。

三、數(shù)控車銑復(fù)合加工技術(shù)的實際應(yīng)用

（一）以六面體工件為例

機床行業(yè)發(fā)展至今，六面體零件全自動生產(chǎn)制作技術(shù)一直廣受社會各界的熱切注視。而傳統(tǒng)加工工藝，其裝夾平面具備一定的限制性，單個六面體工件最少需要進行兩次裝夾。而隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展與進步，工業(yè)機器人出現(xiàn)了，工作人員可通過機器人的機械手，提起并且完全加工完畢的中型零件，對其反面再予以加工制作，也可以將其放到其他機床上進行加工。車銑復(fù)合技術(shù)的出現(xiàn)，真正落實了輕型類棒材零件的全過程自動化加工制作流程。具體流程如下所述。

首先當(dāng)棒材由左側(cè)的正主軸孔洞進入后，機床就會對零件的端部位置展開加工，當(dāng)車銑加工完成之后，副主軸會隨著W軸延伸至相應(yīng)位置對其展開第二次夾緊，然后正主軸與副主軸統(tǒng)一協(xié)調(diào)地進行回轉(zhuǎn)，再通過割刀將工件一分為二;之后銑頭B軸旋轉(zhuǎn)到負角度并對正主軸所緊緊夾住的零件予以銑削;其次后銑頭回轉(zhuǎn)至正面的低位元對零件進行銑削;然后裝刀主軸裝置上端面車刀之后對零件的端面予以銑削;之后換成外圓車刀之后，裝刀主軸回轉(zhuǎn)至水平部位后對零件外徑進行車削;然后裝上端面車刀之后對零件端面進行加工;最后換成外圓車刀之后對其外徑進行車削。至此，副主軸上的工件就完成加工了，夾頭會自動松開，零件落下，之后其又會對正主軸上的零件進行裝夾，于是，新一番的加工制作就一直這樣自動重復(fù)。其中在換刀時，要先將下工位的刀通過換刀器快速抓出放置到主軸旁邊，直到上工步加工完成之后，要及時將該刀具與主軸上現(xiàn)有刀具進行替換[2]。其中刀具替換刀具的時間為0.8秒左右，切削換到切削的時間是3秒左右。

（二）車銑的在線測量加工工藝

我國南車戚墅堰機車有限公司為了使加工產(chǎn)品時的生產(chǎn)效率以及產(chǎn)品品質(zhì)得到顯著提升，從奧地利WFL公司引進了兩臺車銑加工中心，令其對凸輪軸與曲軸進行加工。

凸輪軸毛坯上有經(jīng)過鍛打成型的凸輪，要想對凸輪進行首次車銑加工，一定要知曉在各裝夾環(huán)節(jié)中凸輪所在的準(zhǔn)確位置。使用傳統(tǒng)工藝往往會由于毛坯與定位裝備的精確度不足，從而導(dǎo)致無法對凸輪型面完整地加工出來。而在線測量加工工藝能夠直接對凸輪軸毛坯展開周向、軸向的定位測量，從而確保每一個凸輪中的每一個部位的銑削余量都是相同的，進而加強生產(chǎn)效率與刀具的使用期限。

四、數(shù)控車銑復(fù)合加工技術(shù)的前景

數(shù)控車銑復(fù)合加工技術(shù)的理念就是將產(chǎn)品質(zhì)量予以提高，將產(chǎn)品生產(chǎn)制作周期予以減縮，該技術(shù)將現(xiàn)代先進控制技術(shù)、精密測量技術(shù)以及CAD/CAM技術(shù)集為一體，屬于一種全新的機械加工技術(shù)。其能夠一次性裝夾完成零件多個表面或者復(fù)雜形面的加工，不僅將工件裝夾及刀具系統(tǒng)進行了簡單化，而且也大大縮短了夾具以及非生產(chǎn)的時間。目前我國航空制造廠家紛紛引進了車銑復(fù)合加工中心，其設(shè)備類型主要是奧地利WFL公司所生產(chǎn)的機器設(shè)備以及瑞士寶美公司所出廠的銑車復(fù)合加工中心等。而由于對其使用的時間較短，且對其產(chǎn)品、技術(shù)、工藝、管理、控制等環(huán)節(jié)都沒有做到完全純熟靈活，所以車銑復(fù)合加工機器設(shè)備目前仍位于運行水平偏低的狀態(tài)[3]。航空領(lǐng)域在生產(chǎn)制作過程中所遇到的問題主要是生產(chǎn)工期較長、操作復(fù)雜、加工效率偏低、造價較高等，而車銑復(fù)合加工技術(shù)不論是在制造飛機還是在制造航空發(fā)動機的領(lǐng)域中都有著光明的發(fā)展前景。

五、結(jié)語

綜上所述，由于數(shù)控車銑復(fù)合加工技術(shù)所具備的眾多優(yōu)勢，已經(jīng)逐漸取代傳統(tǒng)數(shù)控加工工藝，并且也在航空、軍工、航天、船舶與部分民用工業(yè)的領(lǐng)域中得到了十分廣泛的應(yīng)用，同時也取得了極好的應(yīng)用成果。在多次應(yīng)用中，車銑復(fù)合技術(shù)也越來越純熟、越來越完善，由此看來，該技術(shù)的發(fā)展前景一片光明。

參考文獻：

[1]吳迪.CXK6130型車銑復(fù)合數(shù)控機床主軸部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計與性能分析[D].贛州：江西理工大學(xué)碩士論文，2016.

[2]劉虎.基于車銑復(fù)合加工中心的曲軸加工工藝技術(shù)及理論研究[D].沈陽：東北大學(xué)碩士論文，2012.

[3]吳寶海，等.車銑復(fù)合加工的關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用前景[J].航空制造技術(shù)，2010（19）.

作者簡介：李文揚（1983—），男，一級實習(xí)指導(dǎo)教師，主要從事機械設(shè)計制造及其自動化、數(shù)控加工、增材制造研究。