Key technologies and application prospects of mill-turn compound machining

齐齐哈尔二机床（集团）有限责任公司  黑龙江齐齐哈尔 

摘要：金属加工领域所追求的永恒目标，是加工效率以及精度。数控技术、计算机技术、机床技术、加工技术持续发展，传统加工理念再也无法满足加工速度、效率还有精度的要求。在这样的背景之下，复合加工技术出现了。通常来讲，复合加工指的是，在一个加工设备上，完成不同工序或者不同加工方法的加工工艺。当下，复合加工技术主要呈现出两种不一样的类型，其一为基于能量或者运动模式的不同加工方法的组合，其二为基于工艺集中的原理，以加工工艺作为基础。车铣复合加工是近些年来该领域发展极为迅速的加工方法之中的一种。

关键词：车铣复合加工；关键技术；建议；

现阶段，航空产品零件类型呈现多样化，其质量小，工艺复杂，为整体薄壁结构所用原材料，鉴于过程具备复杂性，材料选择以及处理也相应复杂，且数量较少，这致使生产周期相对较长，因材料选择极为严格，导致材料去除量较大，加工效率低等等。为改善上述这些问题，为提升航空产品制造效率与精度，工程师们持续在寻觅最佳加工方法。车削和铣削复合加工设备的研制以及应用，为解决上述问题给予了良好途径。

一、车削、铣削复合加工的发展及特点

用铣刀替换车刀，对旋转部件进行切削的先进加工技术，就是车削铣削技术。依据刀具旋转轴与工件旋转轴相对位置的差异，车削铣削加工主要能分成轴向车削铣削，还有正交车削铣削。车削和铣削运动属于复合运动，此运动借助铣刀转动与工件转动的联合运动得以达成。车削和铣削并非单纯把车削与铣削相结合的办法，而是运用车削和铣削的综合运动去完成各类表面的加工。在车铣削切削过程中，工件并非需要进行高速旋转，其主要的旋转运动是由运动着的工具来完成的，故而它能够在不使工件高速旋转的情况下达成高速切割，这对于大型旋转体针对高速切削工件而言是有利的，并且对于实现困难的干切削加工材料也有帮助。基于车削铣削的加工特性，车削铣削属于间歇切削，这种切削方式极为适合用于切削难处切削的切屑材料。由车铣达成高速加工，通常会处理接口以及铣削加工中心，像HSK、CAPTO这种高速加工处理，高速切削刀具与工件的旋转速度较于此前情形下较低地运转，造成切削力量因此远远小于传统的那种加工方式，这种状态极为适配薄壁零件的加工过程当中，并且也不会由于引发薄壁工件高速旋转所产生的离心力因素以及变形致使其形成纤细的部分而出现什么状况。

二、车削铣削复合加工的关键技术

一项名为车削铣削复合加工的技术，复合加工其中最具代表性的特性是加工过程的集中，所以，科学合理的加工办法以及工艺的进展，是车削铣削复合加工技术持续改进与发展的核心要素，拿某铣床车复合加工中心来说，这台机床具备五轴铣、车、镗、钻、锯、自动送料等功能，运用FANUC 31i数控系统，格外适宜高速精密加工轴类、回转类零件，于航空叶轮的加工里，采用了S192F铣削中心。完成所有进程的执行以及后续处理之后，这种模式能够用来进行卡的单次加载。整个过程并不需要人工去进行干预，仪器能够自行予以完成。保证工艺的完整性，如此一来，可以极大地提高产品生产的准确性，进而减少产品误差，还能够节约生产成本。

2.CNC programming技术，涉及车削与铣削复合加工。车削和铣削复合加工技术的发展，对数控编程技术提出了更高要求，这也是车削和铣削复合加工设备在实际生产及应用中的一个瓶颈。在实际生产里，车削与铣削复合加工因应用时间短，缺乏专业复 合加工解决方案，处理程序通常是计划的一部分，需借助通用CAM软件，之后由手动过程人员将程序集成符合要求的复合加工机床的加工程序。这种解决方案对工艺人员要求颇高。相比传统那种数控编程技术而言，车削以及铣削复合加工的编程难点主要是体现在下面这些方面。其一，工艺的种类繁杂多样。对于工艺人员来讲，车削铣削复合加工技术应用起来是极为困难的，需要去掌握数控车削、铣削、钻孔等各类加工方法，对于多道工序前期的环节以及掌握都有着极其严格的标准。在数控编程的进程当中，要对当下的操作过程具备良好的了解与把握，对于即将执行的过程，容易集中精力去进行整体把控以及编程。其二，在编程之际，串行或者并行的顺序必须严格依照工艺路线来确定。在车铣复合加工生产线上，能够达成多种零件自原材料直至成品的一次性加工，不过加工进程要确保数控编程跟工艺流程的高度契合，多道工序组合能够且应当依照完整的数控加工程序予以综合考量，所以，复合加工过程的达成应遵循过程 – 转换 – 仿真一体化的过程执行规划，加工程序的集成，按照国内的探讨，能够看出车削与铣削复合加工的数控编程颇为艰难，工艺较为繁杂，当前，CAM软件的处理存有诸多问题，有待工程师们去处理。

1. 车削、铣削复合加工，存在后处理技术。2. 不同工序之间，衔接运动要求有，严格的准确性。3. 首先，要设定科学合理的，进、退刀方式，以及冷却液开关时间，还有自动换刀时间等。4. 其次，在实现一个过程的加工之际，应把其余部分的运动部位，进行统一的划分整合。5. 要确保其他零件在某一过程中的稳定性，避免零件之间因摩擦和碰撞，而造成的冲击。6. 工艺顺序和数控程序，需要自动确定。在进行后处理时，能够自动去确定加工顺序，以及刀具位置变化之类的情况，并且能够依据程序编写来自动产生变化，进而设定后续加工过程。在编写数控编程内容之际，应当认真仔细地去分析以及解释编程的每一个部分。比如说，刀具位置信息涵盖了加工方法，还有刀具位置信息，以及加工顺序，包括所使用的刀具类型，与刀具编号等。在后续的放电进程当中，会有利于顺序、方式以及工具的确定。后处理技术存在各不相同的处理方法。后方的车铣复合加工处理程序，需要能实现多轴数控铣削。还要能实现车削，能实现钻孔。并且能实现加工和治疗，也能实现锯。还可以实现自动喂食，能实现尾巴控制电路。以及能实现程序调用的函数，再后面的车铣复合加工处理算法，基本上囊括了现有数控加工各种处理方法。且能实现不同的处理方式和运动之间的无缝集成。

当前存在车削与铣削复合加工仿真技，以此为径可提升车削铣削这一复合加工的应用水平，还能提高编程效率，所以推广仿真技术的应用很有必要，当下，和Gibbs公司所产出的软件是车削以及铣削复合加工仿真的主要软件，不过，这类软件通常价格高昂，在中国的航空制造业里很少被投入使用，实际上，铣复合加工仿真借助当前通用数控加工仿真软件（像 ，等等）也能够达成，依据铣复合加工设备的结构、运动的特征、特殊功能以及数控系统，倚靠自定义函数以及宏观发展达成加工运动仿真的进程。

5.重视人才的培育，复合加工设备是现今机械加工领域前沿技术的体现，不管是工艺规划还是运行维护都相较于常规设备更为复杂，高水平的研发团队是达成设备健康高效运行的核心要点。

三、车削铣削技术的发展前景

车铣属于高效率且高精度的加工方法，然而鉴于铣削加工，需借助四轴或者五轴联动进行加工，故而其轨迹极为复杂，传统的手工编程很难察觉到车铣数控程序编制，以及 CAM 软件编程的可读性欠佳，在改变后处理生成的代码时，所以在现场操作期间情况各异。当下每个车削以及铣削加工中心设备制造商有着自身的一套车削和铣削加工宏程序，通用性不强，像制造商宏程序标准化，更像凸轮、曲轴以及圆柱相交孔倒角宏程序，随后车削和铣削加工技术能够快速发展。用于车削加工的铣刀，并非如同普遍常见的一般性铣刀，这种铣刀主要借助车铣削的方式去对回转体零件开展加工操作 ，故而其最前沿的前角以及后角 ，还有叶片角度 ，主要前沿和副切削刃 ，均是与普通铣刀存在差异的 ，即便当下有一些适用于汽车铣刀的刀具制造商 ，然而高速度以及高精度的车铣刀还是对铣的进一步发展形成了限制。要是车铣刀具的种类较为繁多 ，可供选择的范围更为广泛 ，那么车铣技术的发展便会更为迅速。伴随数控编程 、加工仿真以及车铣工具技术的发展 ，车铣技术的发展前景将会愈发广阔。

现阶段，复合加工设备正朝着有着较大加工范围、具备较高效率、走向规模化以及模块化的方向发展，这是目前的情况。航空产品制造领域向来是先进制造技术得以发挥作用的关键舞台。随着航空产品升级换代持续加快，工艺分散的加工设备会逐渐被工艺集中的柔性自动化设备所替代，而这为复合加工技术的发展以及应用提供了更为广阔的空间。