（1）縮短產(chǎn)品制造工藝鏈，提高生產(chǎn)效率。車(chē)銑復(fù)合加工可以實(shí)現(xiàn)一次裝卡完成全部或者大部分加工工序，從而大大縮短產(chǎn)品制造工藝鏈。這樣一方面減少了由于裝卡改變導(dǎo)致的生產(chǎn)輔助時(shí)間，同時(shí)也減少了工裝卡具制造周期和等待時(shí)間，能夠顯著提高生產(chǎn)效率。

（2）減少裝夾次數(shù)，提高加工精度。裝卡次數(shù)的減少避免了由于定位基準(zhǔn)轉(zhuǎn)化而導(dǎo)致的誤差積累。同時(shí)，目前的車(chē)銑復(fù)合加工設(shè)備大都具有在線檢測(cè)的功能，可以實(shí)現(xiàn)制造過(guò)程關(guān)鍵數(shù)據(jù)的在位檢測(cè)和精度控制，從而提高產(chǎn)品的加工精度。

（3）減少占地面積，降低生產(chǎn)成本。雖然車(chē)銑復(fù)合加工設(shè)備的單臺(tái)價(jià)格比較高，但由于制造工藝鏈的縮短和產(chǎn)品所需設(shè)備的減少，以及工裝夾具數(shù)量、車(chē)間占地面積和設(shè)備維護(hù)費(fèi)用的減少，能夠有效降低總體固定資產(chǎn)的投資、生產(chǎn)運(yùn)作和管理的成本。

復(fù)合加工的關(guān)鍵技術(shù)    

盡管復(fù)合加工具有常規(guī)單一加工*的優(yōu)勢(shì)，但實(shí)際上目前在航空制造領(lǐng)域里車(chē)銑復(fù)合加工的利用率并未得到充分發(fā)揮。其關(guān)鍵原因在于車(chē)銑復(fù)合加工在航空制造領(lǐng)域的應(yīng)用時(shí)間還比較短，適用于航空零件結(jié)構(gòu)工藝特性的車(chē)銑復(fù)合加工工藝、數(shù)控編程技術(shù)、后置處理以及仿真技術(shù)尚處于摸索階段。為了充分發(fā)揮車(chē)銑復(fù)合加工設(shè)備的效能，提高產(chǎn)品的加工效率和精度，必須全面攻克和解決上述關(guān)鍵基礎(chǔ)，并實(shí)現(xiàn)集成化應(yīng)用。

    1、車(chē)銑復(fù)合加工的工藝技術(shù)    

與常規(guī)加工設(shè)備不同的是，一臺(tái)車(chē)銑復(fù)合加工中心實(shí)際上相當(dāng)于一條生產(chǎn)線。如何根據(jù)零件工藝特性和車(chē)銑復(fù)合加工的工藝特點(diǎn)制定合理的工藝路線、裝卡方法和選用合理的刀具是實(shí)現(xiàn)精密加工的關(guān)鍵。

      工序集中是復(fù)合加工zui為鮮明的工藝特點(diǎn)。因此，科學(xué)合理的工藝路線是提高車(chē)銑復(fù)合加工效率和精度的關(guān)鍵因素。在航空葉輪加工中，該加工中心具有突出的優(yōu)勢(shì)。當(dāng)采用棒料作為葉輪毛坯時(shí)，常規(guī)的葉輪加工工藝路線首先利用數(shù)控車(chē)床車(chē)削葉輪外部輪廓，然后精車(chē)加工基準(zhǔn)；在此基礎(chǔ)上利用五軸數(shù)控加工中心進(jìn)行開(kāi)槽、粗加工、半精加工以及型面和輪轂的精加工；zui后在五軸加工中心或鉆孔設(shè)備上進(jìn)行孔加工。

車(chē)銑復(fù)合數(shù)控車(chē)床工藝路線的設(shè)置可采用如下方式：

主軸裝卡棒料→粗車(chē)葉輪外部輪廓→精車(chē)外部輪廓→五軸銑削開(kāi)槽→流道粗加工→流道半精加工→流道精加工→鉆孔→背主軸裝卡→車(chē)削葉輪底部平面→鉆孔?？梢钥闯?，一次裝卡即完成全部葉輪加工工序，加工效率及精度可以得到大幅提高。

      對(duì)于具有雙刀架的車(chē)銑加工中心，雙刀塔的設(shè)備都具有雙通道的控制系統(tǒng)，上下刀架可單獨(dú)控制，同步加工可以通過(guò)代碼中的同步語(yǔ)句來(lái)實(shí)現(xiàn)。為充分發(fā)揮設(shè)備的加工能力，可以在加工條件允許的前提下，通過(guò)雙刀架的同步操作實(shí)現(xiàn)零件的多個(gè)工序同時(shí)加工?？梢酝ㄟ^(guò)上下刀架的同步設(shè)置，在粗車(chē)外形的同時(shí)完成內(nèi)孔的粗鏜加工，從而進(jìn)一步提高加工效率。通過(guò)上下刀架的同步運(yùn)動(dòng)，完成一系列孔的加工，不僅提高了加工的效率，同時(shí)還可以通過(guò)鉆孔軸向力的相互抵消來(lái)減少工件變形的影響。為實(shí)現(xiàn)這種功能，需要在前期工藝設(shè)計(jì)的時(shí)候?qū)に嚪桨高M(jìn)行系統(tǒng)深入的研究，確定工藝路線的串行和并行順序，并通過(guò)對(duì)加工程序的合理組合實(shí)現(xiàn)上述功能。 

     2、車(chē)銑復(fù)合數(shù)控車(chē)床加工的數(shù)控編程技術(shù)車(chē)銑復(fù)合加工技術(shù)的發(fā)展，也對(duì)數(shù)控編程技術(shù)提出了更高的要求，這也是制約車(chē)銑復(fù)合加工設(shè)備在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中的一個(gè)瓶頸環(huán)節(jié)。由于車(chē)銑復(fù)合加工投入實(shí)際生產(chǎn)的應(yīng)用時(shí)間較短，在沒(méi)有專(zhuān)業(yè)的復(fù)合加工解決方案的情況下，通常是利用通用CAM軟件規(guī)劃出部分加工程序，然后工藝人員再對(duì)程序進(jìn)行手工整合，以滿(mǎn)足復(fù)合加工機(jī)床對(duì)加工程序的要求。這種解決方法對(duì)工藝人員的要求非常高。與傳統(tǒng)的數(shù)控編程技術(shù)相比，車(chē)銑復(fù)合數(shù)控車(chē)床加工的程序編制難點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

     （1）工藝種類(lèi)繁雜。對(duì)于工藝人員來(lái)說(shuō)，不僅要能掌握數(shù)控車(chē)削、多軸銑削、鉆孔等多種加工方式的編程方法，而且對(duì)于工序間的銜接與進(jìn)退刀方式需要準(zhǔn)確界定。因此在進(jìn)行數(shù)控編程時(shí)，需要對(duì)當(dāng)前工序加工完成后的工序模型和加工余量的分布有直觀的認(rèn)識(shí)，以便于下一道工序的程序編制和進(jìn)退刀的設(shè)置。

      （2）程序編制過(guò)程中的串并行順序的確定必須嚴(yán)格按照工藝路線確定。許多零件在車(chē)銑復(fù)合加工中心上加工時(shí)可實(shí)現(xiàn)從毛料到成品的完整加工，因此加工程序的編制結(jié)果必須同工藝路線保持一致。同時(shí)，對(duì)于多通道并行加工也需要在數(shù)控加工程序編制的過(guò)程中進(jìn)行綜合考慮。可見(jiàn)，為實(shí)現(xiàn)的復(fù)合加工應(yīng)該發(fā)展工藝-編程-仿真一體化的工藝解決方案。

      （3）對(duì)于車(chē)銑復(fù)合加工的某些功能，目前的通用CAM軟件尚不支持。與常規(guī)單臺(tái)設(shè)備加工相比，車(chē)銑復(fù)合加工具備的機(jī)床運(yùn)動(dòng)和加工功能要復(fù)雜的多，目前的通用CAM軟件尚不足以*支持這些先進(jìn)功能的程序編制，如在線測(cè)量、鋸斷、自動(dòng)送料、尾座控制等。因此，利用通用CAM軟件編制出來(lái)的程序仍然需要大量的手工或交互的方式才能應(yīng)用于自動(dòng)化的車(chē)銑復(fù)合加工。

     （4）加工程序的整合。目前通用CAM軟件編制完成后的NC程序之間是相互獨(dú)立的，要實(shí)現(xiàn)車(chē)銑復(fù)合這樣復(fù)雜的自動(dòng)化完整加工，需要對(duì)這些獨(dú)立的加工程序進(jìn)行集成和整合。這種整合必須以零件的工藝路線為指導(dǎo)，首先確定出哪些程序是并行的，然后對(duì)不同工藝方法的加工順序進(jìn)行確定，并給出準(zhǔn)確的換刀、裝卡更換、基準(zhǔn)轉(zhuǎn)化以及進(jìn)退刀指令等。

      可以看出，車(chē)銑復(fù)合加工數(shù)控程序編制難度非常大，而目前的通用CAM軟件用于車(chē)銑復(fù)合加工仍然存在很多缺陷和不足。為彌補(bǔ)這些不足，在現(xiàn)有通用CAD/CAM軟件的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)適用于產(chǎn)品工藝和復(fù)合加工設(shè)備的編程系統(tǒng)是一種更為現(xiàn)實(shí)的解決方案。這一方面降低了軟件購(gòu)置的重復(fù)投資，同時(shí)也能避免由于編程平臺(tái)不統(tǒng)一而造成的工藝知識(shí)不能重用、人員配置復(fù)雜等缺陷。

      3、車(chē)銑復(fù)合數(shù)控車(chē)床加工的后置處理技術(shù)

     與數(shù)控編程技術(shù)相對(duì)應(yīng)，車(chē)銑復(fù)合加工由于工藝方法復(fù)雜、運(yùn)動(dòng)部件多等原因，從而對(duì)目前的后置處理軟件及技術(shù)提出了更高的要求。與常規(guī)數(shù)控設(shè)備相比，其后置處理的難點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

      （1）不同工序間的銜接運(yùn)動(dòng)要求嚴(yán)格準(zhǔn)確。由于在車(chē)銑復(fù)合設(shè)備上進(jìn)行的加工工藝種類(lèi)繁多，因此在當(dāng)前工序加工完成之后必須及時(shí)、準(zhǔn)確地完成加工方式、刀具、運(yùn)動(dòng)部件的自動(dòng)切換，以保證加工過(guò)程的正確和安全。為了達(dá)到這個(gè)目的，一方面要求設(shè)置合理的進(jìn)退刀方式以及自動(dòng)換刀、冷卻液開(kāi)和停的時(shí)機(jī)，另外更為重要的是在進(jìn)行當(dāng)前工序加工時(shí)需要設(shè)定其他非運(yùn)動(dòng)部件所處的位置。這樣才能避免機(jī)床在換刀和加工過(guò)程中運(yùn)動(dòng)部件與非運(yùn)動(dòng)部件之間的碰撞，確保加工過(guò)程安全穩(wěn)定。

     （2）需要對(duì)工藝順序和數(shù)控程序進(jìn)行自動(dòng)判定。由于復(fù)合加工中工藝路線相對(duì)較長(zhǎng)，依靠人工去對(duì)后置完成后的NC代碼進(jìn)行組織和集成不僅效率低而且也容易導(dǎo)致錯(cuò)誤的發(fā)生。理想的解決方法是在后置處理過(guò)程中能夠?qū)庸ろ樞蚝偷段晃募刑N(yùn)含的工藝方法進(jìn)行自動(dòng)判定，并能在后置處理完成后的NC代碼中自動(dòng)保持。為此，數(shù)控編程完成后的刀位文件信息中不僅需要包含相應(yīng)的工藝方法、刀位信息，還需要包含對(duì)應(yīng)的加工順序、所采用的刀具種類(lèi)和編號(hào)，這樣才能在后置處理的過(guò)程中達(dá)到工藝順序、工藝方法和刀具的自動(dòng)判定。

      （3）不同加工方式的后置處理技術(shù)。車(chē)銑復(fù)合加工的后置處理程序不僅要求能夠?qū)崿F(xiàn)多軸數(shù)控銑削、車(chē)削、鉆削加工的后置處理，還要能夠?qū)崿F(xiàn)鋸斷、自動(dòng)進(jìn)料、尾座控制以及程序循環(huán)調(diào)用等功能，車(chē)銑復(fù)合加工的后置處理算法基本上囊括了現(xiàn)有數(shù)控加工所有工藝種類(lèi)的后置處理方法，并且還要能夠?qū)崿F(xiàn)不同加工方式之間的無(wú)縫集成和運(yùn)動(dòng)銜接。      

（4）控制系統(tǒng)先進(jìn)功能的充分利用。目前用于車(chē)銑復(fù)合加工中心的數(shù)控系統(tǒng)都是非常先進(jìn)的控制系統(tǒng)。這些先進(jìn)的控制系統(tǒng)大都具備進(jìn)給自動(dòng)優(yōu)化、刀矢平滑、*前瞻以及高速、高精度插補(bǔ)等先進(jìn)功能。因此，必須要將這些先進(jìn)數(shù)控系統(tǒng)的功能反映在后置處理階段完成的加工代碼中的合適位置，才能實(shí)現(xiàn)車(chē)銑復(fù)合加工設(shè)備效能的充分利用。

      （5）非切削功能的處理和調(diào)用。復(fù)合加工機(jī)床除了具備車(chē)、銑、鉆、鏜等切削功能外，還具備在各工序之間過(guò)渡所需的非切削功能，如自動(dòng)送料、卸料、主軸對(duì)接、尾座控制等。在后置處理中需要將這些功能作為一個(gè)公用模塊供程序調(diào)用，調(diào)用的順序和時(shí)機(jī)需要根據(jù)工藝路線來(lái)確定。這些功能目前的后置處理軟件尚不能提供。

      4、車(chē)銑復(fù)合加工的仿真技術(shù)

航空數(shù)控加工技術(shù)車(chē)銑復(fù)合加工由于運(yùn)動(dòng)部件多、功能復(fù)雜，程序編制完成后的加工仿真就顯得尤為重要。由于我國(guó)航空制造廠車(chē)銑復(fù)合加工投入實(shí)際生產(chǎn)的時(shí)間較短，目前還沒(méi)有成熟的仿真應(yīng)用技術(shù)，因此大部分廠家是通過(guò)試切加工來(lái)驗(yàn)證和優(yōu)化程序，這就導(dǎo)致工藝準(zhǔn)備周期長(zhǎng)、研制風(fēng)險(xiǎn)和加工成本高。

      為了提高車(chē)銑復(fù)合加工的應(yīng)用水平和編程效率，必須大力推動(dòng)仿真技術(shù)的應(yīng)用。利用通用的數(shù)控加工仿真軟件實(shí)現(xiàn)車(chē)銑復(fù)合加工的仿真需要首先在仿真系統(tǒng)里構(gòu)建相對(duì)真實(shí)的機(jī)床環(huán)境，重點(diǎn)在于機(jī)床各運(yùn)動(dòng)部件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系和幾何位置關(guān)系的建立。在此基礎(chǔ)上，建立加工過(guò)程中所采用的刀具庫(kù)及相應(yīng)的刀具編號(hào)。然后配置機(jī)床設(shè)備的數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控程序的加工基準(zhǔn)，并將后置完成的NC代碼載入仿真系統(tǒng)中，即可執(zhí)行加工過(guò)程的仿真工作。與常規(guī)數(shù)控加工不同的是，有些功能（如多通道加工、尾座控制等）還需要通過(guò)宏功能的開(kāi)發(fā)和定制來(lái)完成。