贾建华
富鼎电子科技（嘉善）有限公司 浙江省嘉兴市 314102
摘要：全球经济快速发展，自动化、航空领域为提高经济效益，减少自身加工规模，分批转包零件加工需求，供应商为应对结构复杂、高精度的零件生产，可以通过车铣复合加工中心强大的加工能力实现零件加工，制造出满足客户定制化产品的需求，为此需要加大车铣复合加工中心性能研发力度，提高复合加工中心生产复杂零件的能力，强化复合加工中心的生产优势。本文通过概括车铣复合加工中心的概念、优势及设计理念，介绍车铣复合加工中心两大重要流派的特征及应用，总结车铣复合加工中心的应用发展，为国内车铣复合加工中心发展研究提供理论参考借鉴。
关键词：车铣复合加工中心；铣削加工；在线测量校对；应用发展
制造业是经济快速发展的重要行业，随着行业竞争加强，企业想要提高综合实力，实现经济效益快速增长，需要洞察社会需求，满足客户定制化要求，重视多品种、小批量零件的加工，有效控制物流运输，缩短交货时间，提高企业生产能力，为此可以重视车铣复合加工中心使用，借助复合加工中心强大的加工能力，减少制作工序，提高零件加工精度，优化装夹次数，实现机床设计一体化，进行零件流水线作业，提高复合加工中心可靠性，充分了解日式、欧式车铣复合加工中心作业性质，优化材料选择，降低企业成本，提高经济效益。
一、车铣复合加工中心的基本概述
1.1车铣复合加工中心的概念与优势
车铣复合加工中心主要由加工中心与数控车床复合而成，工序内容包括铣削加工、车削加工，外形与传统加工中心相似，不过机床内部结构复杂、应用技术先进，是最为流行的机械加工工艺之一，可以实现零件一次装夹全部完工的工作理念，在机床上即可完成零件全部或大部分加工工作，从而集中加工工序，提高工艺有效性。车铣复合加工中心满足零件铣削加工、车削加工要求，配备符合车加工要求的车削主轴，刀库安装的车刀可以借助铣削主轴定位来实现零件的车削加工，使得车铣复合加工中心单次装夹可以进行铣、钻、镗、车、攻丝等加工工序，降低零件加工准备时间，提高零件加工精度，从而有效控制生产成本，增加企业经济效益。
车铣复合加工可以缩短零件制造工序，简化传统工艺中车、铣、钻、插滚齿、磨削等加工流程，增加特殊刀具的安装，减少生产辅助需要的时间，进一步缩短零件制造周期，提高零件工艺生产效率；车铣复合加工还可以优化装夹次数，在线检测和精度控制零件制造的关键数据，避免零件制造过程中由于定位基准调整而累积的误差，从而减少操作误差带来的影响，提高零件加工的精确度，同时车铣复合加工机床设计一体化，具有自动送料功能，可以对切削难度大的材料进行重力加工，可以连续送料进行产品加工，实现生产流行线作业，减少人为干扰因素。此外，车铣复合加工中心的先进设计有效利用空间资源，减少车间占地面积，缩短零件制造工艺链，降低企业设备购置成本与维护成本，从而有效控制企业固定资产的生产运作成本，优化企业资产的投资管理[1]。
1.2车铣复合加工中心的设计理念
零件机械加工流程复杂，加工工序多达上百道，需要配备多台设备同时加工完成，在实际工作过程中，往往需要付出巨大的生产成本，准备多种刀具及工装夹具，一旦加工延误，容易增加企业固定资产的投资成本，增加零件物流运输长度，影响企业经济效益。此外，零件加工并不是一簇而成的，需要经历多次的装夹作业以及零件基准转化，期间容易增加不必要的工序，造成企业成本损失，同时导致零件制造误差累积，影响加工精度，降低零件生产质量。为此车铣复合加工中心，通过设计构思减少零件装夹工序，增加零件单次加工的工序，完成加工范围内全部或者是大部分工序，从而减少装夹工具数量，缩短物流运输长度，降低产品加工周期，提高企业经济效益。
二、车铣复合加工中心日式、欧式流派对比
车铣复合加工中心通过先进的设计理念，降低零件加工工序，提高产品生产效率，缩短新产品的试验加工周期，实现单次装夹完成大部分加工工序，提高零件加工精度，被应用到不同场景的机械加工中，其中日式、欧式加工流派最为常用，日式加工流派以高速小切深的方式加工有色金属，而欧式加工流派运用中速大切深实现作业，常用于加工黑色金属，成为车铣复合加工的两大重要流派。
2.1日式车铣复合加工中心结构特征
日式布局以高度低的矩形床身为主，体积较小，车铣机器成本造价低，依靠结构较大的电主轴刀具来实现作业，整体布局比较紧凑，电主轴刀具上半部分是悬伸设计，XY轴有夹角，Y轴属于虚拟轴。
日式车铣复合加工中心需要控制夹角的差补精度进行y坐标方向移动，主要采用电主轴作为刀具动力主轴实现零件加工，通常电主轴采用角接触球轴承方式进行较高转速运动，进而实现小切深、高转速的零件切削，不过电主轴的直径小，使用寿命不长，零件制造成本高，后期维护困难，不利于机床后期的维护使用。日式C轴转矩小，电主轴转速高，定向锁紧能力差，难以进行中速大切深的零件生产，一般通过刀具上线切割速度进行模具圆角加工，应用于模具切削、有色金属切削领域[2]。
2.2欧式车铣复合加工中心结构特征
欧式床身高度比日式高，属于体积大、质量重的斜床身，车铣机器制造成本高，XY轴没有夹角，xyz坐标轴是垂直关系，Y轴行程长，可以有效提高零件加工精度。欧式车铣复合加工中心重切削，主要采用机械式主轴进行大转矩切削，通常最高转速为9000r/min，转矩较大，刀具寿命长，可以铣削惯量大、直径大的零件，经济性好，刚性强。其中C轴的定向锁紧能力对铣削大型零件有很大的作用，可以增加零件加工的表面质量，因此欧式车铣复合加工中心综合性能高，适用范围广，一般用于黑色金属加工以及钛合金切削领域，适合长轴类零件的加工。
三、车铣复合加工中心的应用发展
3.1车铣复合加工中心的应用研究
经济全球化，制造业竞争激烈，面对机械加工新需求，企业应当提高核心竞争力，加强研发能力，针对多品种、小批量的生产需求，应当根据实际情况引进合适的车铣复合加工中心，提高企业的加工能力。当前，车铣复合加工中心结构复杂、技术先进，自动化程序高，配备BCXYZ五轴操作功能进行零件的五轴铣削加工，可以实现完全车削功能，同时车铣复合加工中心还可以按需实现操作，如在线测量校对、偏心轴径铣削、B轴联动车削等，甚至还可以实现磨削加工，实现零件全部加工或大部分加工，从而提高零件加工质量和精度。
同时为了应对经济快速发展，提高企业综合实力，大型自动化企业和航空制造商转移工作重心，减少企业零件加工规模，倾向于转移外包部分模块零件，要求供应商可以直接提供装配使用的整体模块零件，降低企业自主生产组装零件的成本，提高企业工作效率，更好服务企业客户，为此企业往往需要根据整体模块需求，制定零件生产加工标准，分解大批量的工件，转包给多个供应商进行小批量零件生产，供应商为了完成高精度零件加工生产往往需要引进车铣复合加工机床，按照加工指标，生产符合自动化企业与航天制造商需求的产品。通常车铣复合加工中心以卧式为主，应用在零件结构复杂、精度要求较高的航空航天、印刷机、汽轮机等领域，生产符合行业要求的模块零件，如飞机起落架、连杆、活塞等零件，因此车铣复合加工中心凭借强大的加工能力，占据较高的市场份额，应用前景广，成为供应商生产高精度、复杂零件的重要选择。
3.2车铣复合加工中心的发展方向
车铣复合加工中心可以满足客户定制化产品生产需求，制造出符合客户要求的高质量零件，企业可以加大车铣复合加工中心的研发，专注模块化、高效率、自动化方向发展，有效提高车铣复合加工中心的可靠性，优化在线检测功能、刀具在线实时监控功能，重视模块化发展，为此可以综合分析各道工序的特点，根据实际情况集成更多工序，实现特殊功能模块化发展，减少零件加工工序，如根据客户定制化产品需求，在车铣中心上集成齿轮-深孔-型腔-磨削-在线检测功能，优化加工工序，生产加工出符合定制化要求的零件，模块化发展方向是研发的重要方向，可以满足多品种小批量的市场需求[3]。
此外，车铣复合加工中心需要重视产品质量，提高加工中心性能，针对刚性、抗震等技术问题需要配备解决方案，提高加工中心的质量，增强车铣复合加工中心的大扭矩性能，并且进行技术研发，尝试通过配备双动力头、双刀架等方式，提高产品加工效率，增强多刀同时加工的能力，满足定制化市场需求；同时可以进行中心加工自动化研究，通过系统软件设计实现简单的上下料工序或者进行零件校对测量，实现自动化生产，对此国外自动化研发进程较快，生产工作主管机器人辅助3台机床的原材料取放、进行零件加工测量等工作，促进车铣复合加工中心自动化发展，丰富加工中心多功能发展。
四、结语
车铣复合加工中心拥有强大的加工能力，可以实现复杂零件的生产，为军工、船舶、自动化领域提供高精度零件，不过车铣复合加工中心研发难度大，前期资金投入多，研发加工成本较高，企业需要充分考虑机床工作原理，简化机床工序，结合实际情况，提高车铣复合加工中心的应用，集中零件加工工序，以满足客户定制化需求，实现多品种、小批量零件生产，从而降低企业固定资产的投资、管理成本，提高零件生产效率，增加企业经济效益。
参考文献：
[1]付春林.高端车铣复合加工中心的应用[J].CAD/CAM与制造业信息化,2008:112-114.
[2]丘桂霞,孟宇哲.车铣复合加工中心应用现状及实例[J].机电机械,2019.
[3]沈媛媛,李全普.铣车复合加工技术的应用[J].机电信息,2011:115+117.