复合机床的发展机理

　　工质量好、效率高、成本低历来是机床用户对机床产品的基本要求，同时也是机床产品研发的主要目标和方向。为了在日趋激烈的市场竞争中求得生存并发展，机床的设计与制造者们一直在为此作出不懈的努力。

　　机床的加工质量(含尺寸、形位精度及表面质量)问题，主要取决于机床设备(含工具和夹具)的结构刚度，几何精度，运动精度和定位精度，当然还有环境条件(如温度、振动等)的控制与保证。因此，它需要通过研发精密、高精密乃至超精密的加工技术和机床来解决。

　　生产效率主要是由零件从毛坯到成品的制作周期来衡量。零件的制作周期包含直接用于改变零件材料的性(能)、(形)状(如切削成形，热处理等)所需的时间和非加工(即不改变零件性状的)时间(如零件生产过程中所需的等待、传送、检测、装调、夹紧等的时间)两大部分组成。为了减少切削加工时间，首先需要提高切削速度和进给速度。为此，人们研发了高速切削技术与机床，而为了缩短非加工时间，人们则要研发更多的技术措施和装备，包括机械自动化、数控柔性化的机床与生产线(制造系统)和现在正处于蓬勃发展的数控复合加工机床等。

　　加工成本包括直接成本(如材耗、能耗、工人工资等)和间接成本(含厂房、设备的折旧费，安全环保费和管理费等)。为了降低成本，这里牵涉的问题就很多了，既有技术方面的问题，也有组织管理方面的问题，所以需要进行更为综合的研究来解决。

　　一般情况下，一个机械零件的生产，从毛坯到成品，中间都要经过采用某些(一种或多种)加工艺方法(如冲压、焊接、切削、磨削、特种加工或车、铣、钻、镗、齿形加工等)的多工序(如车削中的车外圆、车端面、车槽、车内圆、车螺纹、车锥面等)加工过程。由于不同的工艺方法有着不同的加工原理和特点，不同的加工工序有着不同的加工目的和要求，因此它们各自用着不同的加工设备来实现，故在传统的制造中，一个零件的制造往往就需要有多种、多台不同的的加工设备来完成。这不仅增加了设备的台数和生产厂房的占地面积，从而增加了企业的投入，而且由于生产过程中工件需在工艺和工序设备间等待、转移、检查和重新定位装夹等，既影响加工精度，也增加了不少非加工时间。有专家分析，这部分非加工时间将占到零件生产总周期的70%～95%左右，从而大大地制约了生产效率的提高。

　　为了提高生产效率，减少非加工时间，人们早就有了尽可能多地把一些加工原理和要求相近或相似的加工工序，乃至不同的工艺过程集中到一台或少数几台设备上来实现。这种一次装夹后对零件进行复合加工的想法，在机械自动化生产过程中出现的组合加工机床和多刀半自动六角(转塔)车床等，就是其最初的体现。因为组合机床是以一些通用部件(如动力头、滑台、底座立柱、回转工作台等)为基础，配以根据具体零件的加工要求(含零件的形状、尺寸、加工部位、加工工序和精度等)专门设计的夹具，多轴箱和部分刀具集装而成，它可以对某一特定加工件，如汽车发动机壳体、箱盖或变速箱体等，实现一次装夹完成全部或大部分加工工序，包括铣平面、钻孔、镗孔、铰孔、攻螺纹等;而多刀半自动转塔车床，根据被加工工件的工序要求，在其转塔刀架上装上所需的切削刀具后，也即可实现一次装夹对某一特定的轴或盘、套件进行全部或大部分工序的加工，如车削内、外圆柱面、端面、沟槽、倒角、加工内外螺纹等。因此，组合机床和多刀半自动转塔车床都体现了集中工序进行复合加工的理念，大大地减少了非加工时间，从而显著地提高了生产率。但是，这些机床均属于刚性自动化范畴，当加工对象变换时，设备也必须更换或重新调整配置，所需的时间和资金投入都较大，因此只宜用于单一品种零件的中、大批量生产，而不适合用于多品种零件的单件和小批量生产。

　　随着数控机床的出现和数控技术(含数控伺服系统，功能部件及编程、软件等)的日益发展与性能的提高，大大增强了数控机床的柔性自动化能力，加上机电产品个性化的发展，市场对多品种小批量生产的需求日益增多，从而为数控机床加工复合化的发展提供了广阔的天地。事实上，早在数控机床问世后不久，1958年第一台镗铣类加工中心的出现，复合加工就已成为数控机床的重要技术发展方向之一了，时至今日，已经出现了许多种类的数控复合加工机床，以适应当今市场对多品种小批量零件进行高效低成本生产的需求。数控复合加工机床的门类及其代表性产品。