1、复合加工机床产品的加工过程链越长，生产周期就越难以控制。影响交货期的瓶颈常常在于机床辅助时间和工件在工序之间的滞留，所以减少工作场地的数目也就意味着缩短生产周期。大量生产方式的特征是工序分散、按节拍组织流水生产，这是一种刚性的生产自动化。这种生产方式早已不适应今天的需要。20 世纪 70 年代出现的加工中心以及 80 年代开始出现的柔性制造系统（FMS)标志着生产过程柔性化的开始。但是柔性制造系统并没有完全摆脱传统加工工艺的束缚，它由许多台加工中心加上高度自动化的物流输送系统组成，导致系统价格和维护成本昂贵，因而没有获得广泛的工业应用。取而代之的是 90 年代的五面体加工中心的发展，它基本实现
2、了箱体零件的全部工序的加工，是现今复合加工机床的先导。复合加工机床是以现代柔性自动化的数控机床为基础，以传统加工中心的“集中工序、一次装夹实现多工序复合加工”的理念为指导发展起来的新一类数控机床。当工件在其上装夹后，通过对加工所需工具（切削刀具或模具）的自动更换，便能自动地按数控程序依次进行同一工艺方法中的多个工序或不同工艺方法中的多个工序的加工，从而减少非加工时间，缩短加工周期，达到提高加工精度和加工效率的目的。因此，数控复合加工机床从其加工的复合性来分，可分为工序复合型和工艺复合型两大类。工序复合型如一般的锉一铣加工中心、车削中心、磨削中心等，在一台机床上只能完成同一工艺方法的多个工序加工
3、；而工艺复合型则有车一铣复合中心、车一磨复合中心、车削一激光加工中心等。复合加工机床的定义及其具有的功能是随着时代的变化而变化的。过去的复合加工机床主要是指工序复合型的加工中心，但因工具交换和加工的品种受到限制，而且也走不出切削加工的领域，现在的复合加工机床主要是指工艺复合型的数控机床。同样，现在的复合加工机床不再被称为“复合加工机床”也为时不远了。典型复合加工机床有：1车削为主型回转体零件的复合加工一直是复合加工技术的研究热点。1979年，日立精机公司公开的“复合数控车床 SLC“具有铣加工用的主轴和 Y 轴、ATC（自动工具交换装置） 、车床主轴的分度功能等，在当时构筑了复合加工机床风格的
4、先进产品。同一时期，山崎马扎克公司开发了称为“复合加工机床基础的带铣加工功能的 CNC 车床” ，该公司于 1983 年开始销售成为现在的复合加工机床原型的带 ATC 装置的 CNC 复合车床 Slant turn 40ATC Milcentero 机床复合加工功能随控制轴数的增加而增加，除了应用较多的具有铣削功能的 3轴控制 (X， Z， c）车削中心外，又推出了可钻削或铣削偏离工件中心之孔或槽的 4 轴控制（X， Y，Z， c）车削中心，而近几年开发的重点则是 5 轴控制(X， Y， Z， B， C）的车铣中心。5 轴控制的车铣中心，既增加了 B 轴（使刀架绕 Y 轴摆动）以钻斜孔和铣斜面
5、，又能够对曲面进行多轴联动铣削，更重要的是对机床结构作了重大改进，它不使用转塔刀架而代之以大功率、高转速的电主轴刀架。由于电主轴每次只能装一把刀（车削时电主轴被锁住不回转） ，故也像加工中心那样配备自动换刀机构和刀库。这种机床实际上是把数控车床和加工中心融为一体。单主轴的车削或车铣中心，无论包含怎样的复合加工功能，也无法解决回转体零件在一次装夹下的背面二次加工（即夹持端的加工）问题。因此又出现了双主轴车削中心（常配备两个转塔刀架） ，或者双主轴的车铣中心。这两根主轴一般是在同一轴线上对置排列，其加工夹持端的主轴功率普遍较小而被称为“副主轴” 。德国 DMG 公司的 GMX Linear 系列机
6、床就是可实现完整加工的车铣复合机床的典型例子。该系列包括 GMX 200/250/300/400 及500Linear 共 5 个型号。尽管各型号的机床特点有所不同，但都可对盘件、棒件、轴件进行车、钻、铣等加工，实现复杂工件的六面高精度加工。棱柱体类零件（如箱、壳、板等）的加工机床主要是加工中心。通过自动换刀和工作台分度，加工中心完成对棱柱体类零件铣、钻、镗、攻丝等工序的多面复合加工。实践证明，加工中心确实有利于解决中、小批量机械制造企业交货期长、资源利用率低、在制品多和资金周转慢的弊端，因而在工业生产中获得越来越普遍的应用，己成为机械制造业的主力加工设备。通过主轴头自动旋转 90 度立卧转换
7、等方式，加工中心不仅可以加工箱体件的 4 个侧面，而且可以加工第 5 个面顶面，从而推出了所谓的 5 面加工中心，这也可以看做加工中心在复合加工功能方面的一项提高。另外，采用 5 轴联动控制的机床，能使球头铣刀在铣削 3 维曲面的过程中，避免切削速度接近于零的铣刀端部参于切削，从而显著改善加工表面的粗糙度并大幅度提高加工效率。目前切削加工与激光加工或超声波加工相复合的倾向越来越受到广泛关注。德国 DMG 公司几年前就在高速铣床的基础上增加了一个激光加工头，推出了铣削与激光复合加工的机床 DMU60L（现在的型号是 DML60HSC） ，采用多主轴、多刀架的结构，除部分是出于加工工艺和工序的需要
8、外，多数机床则是出于采用多主轴同时加工多个相同的零件或多刀架同时对一个零件进行多工序加工，可以在加工时间上相互重合，从而成倍地提高复合加工机床单位时间内的产出成果。这些多主轴、多刀架的机床实质上相当于两台或多台相同的数控复合加工机床组合在一起，但是采用了共同的床身和由同一个数控系统进行控制。复合加工机床的相关技术复合加工技术的发展需要从三个方面一起推进：一是复合加工机床设计制造技术的优化和改进；二是相应的高性能数控系统的发展；三是应用技术水平的提高。应该看到，车铣中心、5 轴 5 面加工中心等高层次复合加工机床能否在工业生产中成功运行，与其应用技术的水平密切相关，特别是应用技术中的编程技术（含
9、后置处理） 、防止干涉和碰撞的仿真检查技术、刀具技术等。国外的一些公司在这方面己有许多显著的成果。例如，美国 CAM 软件开发公司 DP Technology 在研究 B 轴机床上加工工件的编程问题时，认为采用一种完全集成铣车编程环境的系统可简化这些机床的编程，并能给客户提供对 B 轴零件进行高效而精确编程所需要的灵活性。为此，该公司开发了 Esprit Solid Mill Turn 产品。该软件于 2003 年 3 月发行，提供 2-5 轴铣削加工循环套件，包括 3 轴和 5 轴联动 3 维多面整体加工，同时还支持诸如车端面、镗、开槽、车螺纹等车削循环。编程员可以以任意组合在单个工件上使用
10、铣削和车削循环，在零件前面或后面，在主主轴和次主轴上，用上位 B 轴头或下位转塔等。又如，日本马扎克公司为了最大限度地发挥复合加工机床INTEGREX 系列的功能，独自研发成功的划时代的 Flash 刀具。Flash 刀具可完成外径车削、端面车削、内径车削、外径开槽、旋风式钻孔、立铣加工、轮廓加工、模具加工、真球加工等许多工序的加工，因而大大减少了换刀时间及由于换刀可能造成的干涉等问题。在安装了 Flash Tool 专用软件的马扎克 CNC 装置 Mazatrol Fusion 640 上，输入了最适合于 Flash 刀具的加工数据，包括切削用量等，还可根据所用的刀片，自动决定最佳刀具角度，因此编程也很简单。另外，用于铣加工、车加工、孔加工等多种用途的Flash 刀具的刀片，根据具体的使用情况，其刀具耐用度和实际切削时间将被计算和记录下来，当达到事先设定好的耐用度时，则在刀片破损之前自动地用预备刀具更换。采用复合加工数控机床，无疑可以显著缩短工件加工的过程链，因而越来越受到多品种、中小批量机械制造企业的青睐。但是，尽管复合加工是数控机床的最重要的发展方向之一，从装备结构设计和加工经济性的角度看，多工序复合加工还是有一个界线为好。以面向回转体零件的复合加工机床为例，目前的工序集中度基本上以热处理为分界线，而且在多数情况下，齿形等特殊形面的加工仍以使用专门化机床为宜。
