數控車銑復合技術的應用和前景分析

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。數控車銑復合加工技術是一種全新的技術工藝，能夠有效提高工作效率，強化加工過程管控工作。本文首先對數控車銑復合技術與傳統(tǒng)數控加工工藝相比所具備的諸多優(yōu)勢進行闡述，其次分析了數控車銑復合加工方式的工藝，之后對數控車銑復合技術的實際應用進行了探究，最后對該技術的發(fā)展前景進行了分析。

關鍵詞：數控;車銑復合技術;應用;前景

隨著現代科學技術越來越發(fā)達，數控技術、互聯(lián)網技術、機床技術等也在不斷改善、優(yōu)化，常規(guī)的加工工藝已經無法滿足新時代社會發(fā)展的需求，基于此，復合加工技術出現了。復合加工即能夠在同一條機器設備中對多個工序、多個工藝方式進行加工。現階段的復合加工技術有兩種，分別是根據能量和運動方式為根本條件的多個加工工藝的復合以及將工序集中化原則當作基礎的、將機械加工工藝作為主導的復合。

一、數控車銑復合技術的優(yōu)勢

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

與傳統(tǒng)數控加工技術相比，車銑復合加工工藝具備幾大優(yōu)點，分別為：1.縮短生產工期，加強生產效率。車銑復合加工技術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)，從而縮短了生產的時間，進而有效提高了生產效率。2.削減裝夾次數，加強加工精密度。由于裝卡次數得到了削減，因此也杜絕了由于定位基準轉化而發(fā)生的偏差積累。如今的車銑復合加工設備都能夠在線對其進行檢測，該功能能夠對生產制作環(huán)節(jié)中的重要信息數據進行在位檢測，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。盡管車銑復合加工設備的價位偏高一些，然而通過使用車銑復合加工技術，其制作環(huán)節(jié)減少了，所需材料、機器設備也相應減少了，包括工裝夾具、車間占地范圍以及對各種設備的日常養(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制作、投入資金以及管理控制的成本費用。

二、車銑復合加工技術的工藝解析

對數控加工而言，車銑復合所占據的比例十分重要。車銑復合主要是將車床與數控銑車進行有機結合，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。車銑復合加工技術是指在單臺機器設備上并且一次性裝夾的基礎上，全程自動化完成樣式較復雜、工序環(huán)節(jié)較多、加工精密度要求較高的異形回轉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。大多數企業(yè)中的車銑加工中心也有這些作用，能夠將連桿頸車床、主軸頸車床、搖臂鉆床等機器設備的優(yōu)點集中到該車銑加工設備上。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、數控車銑復合加工技術的實際應用

（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制作技術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。而隨著科學技術的不斷發(fā)展與進步，工業(yè)機器人出現了，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。車銑復合技術的出現，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。

首先當棒材由左側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，當車銑加工完成之后，副主軸會隨著W軸延伸至相應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)調地進行回轉，再通過割刀將工件一分為二;之后銑頭B軸旋轉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。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品時的生產效率以及產品品質得到顯著提升，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，進而加強生產效率與刀具的使用期限。

四、數控車銑復合加工技術的前景

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

五、結語

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

參考文獻：

[1]吳迪.CXK6130型車銑復合數控機床主軸部件的結構設計與性能分析[D].贛州：江西理工大學碩士論文，2016.

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

[3]吳寶海，等.車銑復合加工的關鍵技術與應用前景[J].航空制造技術，2010（19）.

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