第十四届中国国际机床展览会，于4月20日～25日在北京举办，本届展会的主题是“新常态•新发展”，该主题准确、鲜明地反映了我国机床工具产业和产业市场的时代特征，新常态下的中国经济，已然告别了过去几十年的高速增长，步入了更加注重追求质量和效益的时代，这也是一个中国经济前所未有的时代，机遇和挑战并存。

      当今现代制造业存在两大生产方式，就是多品种小批量生产与大批量生产。与此相适应，复合机床以其强大的工艺、工序集约复合能力，顺应了一机多能、多品种、小批量、一次装卡完成全部加工的个性化市场制造需求，它不仅能够满足用户在减少占地面积，减少零件传送和库存，保证加工精度等方面的需求，而且也适应了现代社会的节能减排要求。目前越来越多的复杂零件采用复合机床进行综合加工，复合机床成为各国机床制造商开发的热门产品。

      CIMT 2015复合机床展品在适应市场不同需求方面表现出强大的适应能力，从最初的车铣复合中心、铣车复合中心和车磨复合中心等，到现在的更多的先进的复合加工机床如用双主轴、双刀架、九轴控制，可实现四至五轴联动，机床可以在一次安装下完成所有车、铣、钻工序加工，由激光、电火花和超声波等特种加工方法与切削、磨削加工方法组合的复合机床的展品出现在展会上，更有德国DMG展出的增材和减材加工复合机床令人叹为观止，复合机床在制造技术和性能上有了飞跃的发展。
 

      一、以车床为设计基础的复合加工中心

     1、浙江日发精密机械股份有限公司展出的一款先进的平行双主轴车铣复合加工中心（RFCF20）（见图1），具有卓越的工艺性能够满足复杂零件的车、铣、钻削一次性加工（见图2、3、4），减少人为装夹误差，机床床体整体铸造，大大提高了机床刚性，保证了机床的加工精度和精度保持性。机床配置8工位伺服回转刀塔，也可选配全刀位动力刀具及具备刀塔上下可移动的Y轴功能，实现非主轴中心面的钻、铣、攻丝等加工要求，由于该设备配备了内藏式电主轴，高速高刚性结构，带液压刹车装置，可任意分度并锁紧；为了有效的去除主轴发热，采用了抽风式冷却散热装置。此展品的一大亮点就是配有自行研发的桁架机械手（见图5），上下料装置，工件掉头装置，可一次性将工件从毛坯直接加工成成品，整个过程全自动操作，大大减少了人为误差。

      图1 RFCF20平行双主轴车铣复合加工中心

      图2 机床铣加工    

      图3 机床车加工

      图4 机床钻加工        

      图 5 桁架手

 
      2、上海梭玛国际贸易有限公司展出的法国SOMAB公司制造的GENYMB400车铣复合加工中心（见图6），在性能及质量方面甚至比数控车床外加一台加工中心还要好，工件的表面粗糙度甚至可低于Ra0.2,车削精度可达0.005mm，可代替磨削加工了。
 
 

   
         图6 ENYMAB400铣复合加工中心
 

     它在结构方面具有无以伦比的几何稳定性及减震吸震能力，首先采用一体式花岗岩床身（见图7），选用GRANITAN100（合成花岗岩）作为床身材料，因为花岗岩的导热系数大约比铸铁小50倍，从而确保了机床极好的几何稳定性，同时花岗岩的减震性能对于提高机床的加工性能、工件表面 质量和延长刀具寿命极为重要。

        图7 花岗岩床身
 

     其次立柱、立式床鞍以及安装有工作头的滑枕，均采用稳定性好的铸铁材质，并合理配有加强筋，可确保加工材料硬度达到HRC65的工件的加工质量，采用了预载直线导轨及滚珠丝杠，确保优良的导向及定位性能。
   

       
  
      图8 多功能旋转头

      该复合机床具有多功能工作头（见图8）其结构紧凑、刚性好，带有一个夹持车削刀具的固定装置，同时也带有夹持铣削刀具工作的旋转芯轴。相同尺寸的锥柄（ISO、HSK、CAPTO）均能同上述固定装置或旋转芯轴配合，工作头在325°范围内  连续转动（转速：30rpm）B轴无间隙传动，使用环形 编码器测量定位（分辨率：0.0001°）。它能用于任意固定位置作为转动轴使用，实现五轴联合复合加工。工作头可倾斜并且可以在整个工作区域内移动。因此刀具可定位于主轴、副主轴以及工作台的所有可能位置。机床带有自动换刀装置、测刀仪，在线工件检测装置，是数控车床与铣削中心的完美结合，可实现各种行业的多种解决方案。

      图9 FLCX4500-900数控龙门车铣复合加工铣床

      该机床是九轴结构，带有RTCP任意五轴联动功能，集机械、电气、液压、数字控制于一体的精密机床，采用定梁门梁移动式结构，并配备高精密角度定位数控车铣复合回转工作台。龙门上配有两个可升降、能够立卧转换、大功率同步伺服高速电主轴，另外带有对称双刀库。能够实现对工件一次装夹，进行五面体加工；数控车铣复合回转工作台即是立车转台也是精确任意分度的伺服转台。机床加工面可为平面、曲面和孔，具有车、镗、铣、钻、攻等多项切削功能，可做到一次安装，多面体、多工序加工，大大提高加工效率和加工质量。机床结构布局合理，横向、纵向和垂向导轨采用大规格滚柱直线导轨，运动灵敏度高。纵向、横向和垂向传动采用精密齿轮齿条传动，直线轴的定位精度达0.01/1000mm,重复定位精度0.005mm.整机刚性好、精度高、稳定性好。控制系统可配置德国SIEMENS、日本FANUC、 台湾新代及沈阳高精数控系统。

      适用于精密回转支承、法兰、大型齿圈等回转零件的加工，也能加工大型螺旋桨、水轮机叶轮等复杂零件的加工，广泛应用于风电、轴承、船舶、汽车、航天等行业。

      2、大连三垒机器股份有限公司展出的一款高生产率SVW45C-F型车铣复合五轴联动加工中心，(见图10)配备了带车削功能的高速电主轴（主轴最高转速10000r/min）、自主研发制造的A/C轴摇篮式高速回转工作台（A轴摆动范围 140°，C轴旋转范围n ）等功能部件，既具备铣平面、钻扩孔、攻螺纹等常见的切削功能；又可以加工叶片、叶轮等异性曲面；此外还兼具车削功能。机床X/Y/Z轴的快速移动速度达到了60m/min，X/Y/Z轴定位精度和重复定位精度分别为0.008mm、0.005mm。

      
  
       图10 SVW45C-F型车铣复合五轴联动加工中心
 
 
      该机床的亮点是机床底座采用整体框架式结构，具备极佳的吸振性能，利用有限元分析方法优化零件的截面形状和尺寸，使床身具有很高的抗弯刚度和抗扭刚度，并且合理的选择和布置筋板，提高了零件的静刚度和动刚度。
 
 
      滑枕采用圆滑枕结构，目前带滑枕的加工中心大都采用方滑枕或梯形滑枕结构，导轨面形式多采用两条直线导轨或滑动导轨，导轨安装在滑枕的左右两侧或后侧，其缺点是由于滑枕的自重及加工时受切削力影响，容易产生偏载力矩和变形。而采用圆滑枕结构及四条直线导轨的布局可克服这些缺点，从而保持加工精度的稳定性。（见图11）

  
     
  
      图11 圆滑枕结构
 

      该设备真正意义上实现了“一次装夹，全序加工”的制造理念，具有刚性好、精度高、速度快的特点，能满足用户对机床“高速、高效、高精”的使用要求。

      三、其它复合加工机床
 
 
     DMG MORI展出的出LASERTEC 65 3D增材和减材加工复合机床（见图12），这是目前市场上独一无二的复合加工机床，它在全功能5轴铣削加工中心上集成了激光增材堆制造技术。

      图12 LASERTEC 65 3D增材和减材加工复合机床
 

      增材制造是以堆焊金属粉末为特征的工艺应用，成形的工件无空洞且可全面加工，成形速度比粉末方式快10倍。可形成大坡度轮廓，而且绝对不需要支撑件。为进行增材生产，（见图13）LASERTEC 65 3D配一个2 kW的二极管激光器进行激光堆焊，同时还能通过全功能的高刚monoBLOCK®机床结构的5轴铣床执行高精度的铣削加工。“LASERTEC 65 3D的铣削加工与激光加工之间能全自动切换，它能完整加工带底切的复杂工件，能进行修复加工和对模具及机械零件甚至医疗器械零件进行局部或全面的喷涂加工，”

     
   
      图13 增材制造及铣削加工
 
 
     该复合加工机床不仅拥有铣床优点，例如高精度和高表面质量，还有粉末堆焊技术的灵活性和堆焊速度快的优点。这个方法的突出优点之一是允许堆焊多层的不同材料。根据选用的激光器   与喷嘴几何参数，允许的壁厚从0.1 mm至5 mm。甚至也能生成复杂的3D轮廓，带任何支持的几何形状。（见图14）对于整体构件，需要铣削切除的比例达95%，而用增材方法仅在需要的地方堆焊。这将大幅节省材料和降低成本。在堆焊过程中，同轴提供惰性保护气体，避免发生氧化。金属层冷却后，可进行机械加工。激光器以及所带的粉末堆焊头一起安装在铣削主轴的HSK刀柄处机床进行铣削加工时，它自动停靠在安全的存放位置处。HSK主轴和激光头都是通过水冷技术，来保证温度的可控性。而所有的机器加工头都会有“贯穿主轴”的冷却液进行保护，它会对所用刀具做冷却处理。
 

      机床与加工过程由数控系统控制，控制系统采用了全新配CELOS的21.5” ERGOline®控制面板，带CELOS与Operate 4.5版的SIEMENS 840D solutionline，使得机床操作更简单 。

      图14 3D轮廓形成

 
      四、结语

     通过这次展会，可以看出复合加工技术是未来行业的发展方向，随着技术的进步，复合加工将会不断突破传统加工观念，朝着功能更加强大、更高效率的方向发展，以适应未来复杂、多样化的加工需求。

      但也可以看出在复合机床整体设计与制造方面，我们的整体技术基础不太坚实，和国外技术相比缺少数十年的经验积累，加之加工手段和工艺性比较薄弱，整体数控车铣复合加工技术和欧洲和日本相比还有不小的差距。

     数控复合加工机床虽说是在不同的类型的数控机床基础上发展而来的，但好的数控复合加工机床不是、也不可能是由单台不同工序或工艺的数控机床简单地拼装而成，而必须是在优化已有的传统工艺工序过程和机床结构配置型式的基础上创新开发出来的。就如此次展会提出的“新常态•新发展”的理念, 我国机床行业告别了过去几十年的高速增长，步入了更加注重追求质量和效益的时代,所以，为了生产出具有我国自主知识产权的高质量的数控复合加工机床产品，必须加强对新工艺、新方法、新刀具和机床新部件结构的研发，特别是高性能、高质量的数控机床功能部件（含数控系统）的研发；同时大力研究和开发适用于复合加工用的工艺模块，如带轴功能的快速自动夹紧工件的车削主轴头，具有和B（或A）轴控制功能的快速更换与夹紧刀具的铣削主轴头和砂轮头架，用于非切削刀具（如磨削用的砂轮、激光加工头、超声波头、各种测量头等）的工具库和自动更换装置等。

     只有这样我们才有可能更好地发展我国的数控复合加工机床，并将我国的机械制造技术进步到一个更新更高的水平。