一、概要
在制造业中，如何提高生产率是一个永恒的课题，如何缩短即使是1 秒钟的加工时间及削减运行成本是加工现场经常会遇到的间题。
随着加工精度的提高、自动化程度的推进以及生产的多品种小批量、提高生产率的需求也一直存在。
在此，让我们关注可以充分满足这一需求的复合加工机。这里涉及的不仅是机床本身，还包括刀具、夹具等组合要素以及发挥其最大效果的工艺信息。
我们期待作为世界制造业中心的中国市场能够以这一信息为基础创造出独特的应用技术，并能有进一步的发展。
1．复合加工机项目接踵而来
在零部件加工以及模具加工领域，一直以来，高生产效率，高精度是生产厂商和其用户一直追求的课题。另一方面，在多品种小批量，轮番生产的市场需求中，被视为复合加工机弱点的加工精度，编程的简易性，操作性等已得到了大幅度的改善。日趋完善的复合加工机逐渐得到广泛应用。
使用复合加工机的目标工序集中，提高交换精度，削减操作人员，半成品等，另一方面是通过提高工件的加工精度来增加其附加值，从而提升最终商品的价值。就最近的市场来看对后者期待越来越高了，高精度的同时切削能力强，用高生产率来消化初期设备投资以及降低运行成本的要求越来越高了。
另一方面，图3为从加工中心到复合加工机的演变过程。它的发展是以夹具的减少，上下料的简单化、自动化以及高精度化为背景的。也就是说［切削能力强的加工中心」已成为市场的需求。从最近的情况来看，未来的发展可能已经成为新的机床选用标准而出现。虽然机床有不断更新的需要机床的使用寿命为20 年，为了最大限度地有效利用，有必要充分考虑此期间发掘新事业的可能性。在这种需求下，复合加工机因其加工自由度很高，它所具有的「可能性」就成为了最大的机床选定基准。
机床交付使用之后，机床厂家继续向用户提供的诸如根据需要增加选配装置，提供售后应用支持等细致周到的服务体制虽然在表中没有直接体现，却也成为用户选择复合加工机时考虑的重要因素。
2．复合加工机的发展趋势用户的需求？
从加工来看。图4为到2005年为止对1000家复合加工机用户的调查结果，它显示的是按工序划分的用户对复合加工机的期待比例。他们所需要的是在车削的基础上附加复合功能，能够胜任重切削的同时保证高精度。
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换句话说他们需要的是机床必须是大功率下，高精度，排屑性能好，能有效防止热变形，工序简约，编程简单。机床厂商则需要准确掌握用户需求，不断完善复合加工机的各项功能。
另一方面，2006年，我公司从所接受的100 件试切削委托中随机抽取并分析了用户所属行业，工件材质，毛坯形状等情况。由此，我们可以很清楚地看出用户对未来的复合加工机所抱有的期望。
图5为车床功能（车削功能），加工中心功能（铣削功能，钻孔功能等）的使用（加工时间）比例图。50 ％以上的加工中，加工中心功能的运用多于车削功能，仅单独使用加工中心功能的比例达到32％。就我公司的复合加工机而言，70 ％是为制造业厂家做试切削，当然所有零部件加工企业的需求并不是完全一样的，但是我们感觉到用户对于复合加工机的期望已从提高车床功能向提高加工中心功能转移。另外，自动化需求正在逐渐加大，能够长时间稳定切削，高精度都是机床必备的条件。
图6 为复合加工机的领域划分比例（左图）．与10 万家包括复合加工机在内的车床、加工中心用户的相关数据（右图）比较。
机床用户大多为汽车相关行业，而对复合加工机感兴趣的则涉及各行各业，特别是加工工序多，量少多品种生产中交货期紧的刀具、医疗相关行业。就部门来说，73 ％为制造部门，而试制部门占到23 ％。具有各种功能的复合加工机不仅仅是用于产品试制，还用于变更现有生产线的加工条件以及刀具寿命的验证，以及灵活运用只有复合加工机才能实现的各种加工方法，通过实现零部件的一体化来减少零部件的数量，提高加工精度。
另外，由于复合加工机带有5 轴及第二主轴，1 台机床可以实现自动化生产，以及一次装卡完成全部加工。当然切削余量会有变化，但是，如果加工工件是用一定尺寸的棒材切削而成的话，利用棒料输送器可以建成适用范围广泛的工件加工自动化生产线。图7 为使用复合加工机加工的毛坯的材质和形状比例图。
从图中我们可以看出，越来越重视加工中心功能和高精度的复合加工机，它所加工的毛坯材质倾向于难切削材质，尤其明显的是以铁质、棒材为主。
3．中国的复合加工机市场― 进口机床增加
以上我们都是站在机床生产厂商的立场来阐述的。那么作为世界制造中心的中国，复合加工机的实际情况如何呢？森精机的机床在中国的欧美企业用户以及内资企业用户比例相当。
图8显示的是2006 年1 月至10 月份中国进口复合加工机的台数和金额。日本无论是台数或金额都占第一位。从图中可以看出，机床的平均单价为13.3 万美元。日本机床的单价为12.5 万美元，台湾机床为7.5 万美元。相反，德国、意大利等欧洲机床的单价比较高。车床的平均单价为6.2 万美元，立加的平均单价为8 万美元，卧加的平均单价为36 万美元，因此我们可以预见以车床功能为主的复合加工机将会成为主流。和卜年度比较，复合加工机的进口台数上升了16 % ，车床的上升率为5 % , 立加为20 % ，卧加为11 ％。复合加工机的上升率相对来说是比较高的。以应用为基础，如果能够帮助用户提高生产效率，相信今后复合加工机在中国市场的发展前景会更好。
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二、复合加工机的加工技术
1．加工的动向
○复合加工机的轴数在逐渐增加，但是如果不能提高生产效率，那么它的普及性会受到限制。图9为日本某汽车零部件的批量生产线的成本构成比率表。斜线部分显不了初期引进价格较高的复合加工机后能够削减的人工费和刀具费用。换句话说，在批量生产线中如果引进复合加工机，生产效率当然会得到提高，我们假定生产效率相同，要得到相同的利润，削减人工费和刀具费用是其中的一种手段。另一方面，即使成本增加，如果生产效率提高了，那么利润当然也增加了。
○另外，使用复合加工机，加工零部件的交货期短了，单位加工费也就相应提高了。商业机会也随之增加。我们就不在这里一一进行阐述。首先，作为提高生产效率的有效手段，我们以复合加工机的加工技术的应用实例进行论述。
原先，笔者认为随着复合加工机轴数的增加，生产效率增加，商业机会也会增加。但是除了机床生产厂商独自的技术以外，最重要的是需要刀具厂商、周边设备厂商以及用户的共同配合，并且需要永不满足于现状，不断寻找最合适的加工方法。
2．提高生产效率的加工实例1
○复合刀具
为了提高复合加工机的生产效率，除了可以在刀库中放置足够的刀具，通过刀具、程序等的集中管理可以缩短比较麻烦的安装时间以外，各刀具厂商已研发了复合加工机用的复合刀具。利用刀具主轴的分度功能，无需交换刀具就可以在非常短的时间内选出需要的刀具，提高r 生产效率。当然客户会经常和刀具厂商交换情报以寻求最合适的加工刀具。我公司也会针对客户的加工现状为客户推荐最为合适的加工工具。
3．提高生产效率加工
○ 自动控制平衡器
复合加工机的毛坯以圆材为主，其次是不规则铸件。另外就是铣削加工后进人车削工序，如此工件的平衡性很差，即使调整到刀具的最佳加工条件，机器也会发生振动，为了避免振动，我们只能采取降低转速或者改变进给速度。如果加工材料是一定的，可以在卡盘上装上平衡块来调整平衡。但是如果是变品种变批量的加工，铣削加工前后的车削加工就不能自动调平衡。
自动控制平衡装置是为了实现对不规则工件进行高速、高效、高精度车削加工而开发的。在此基础上，为了实现对偏心工件及在复合加工中失去平衡性的工件的高精度加工，开发的新一代的系统。过去，在对偏心工件进行车削加工时无法提高主轴转速，自从有了自动控制平衡装置之后，工件的不平衡和平衡装置的配平块重量相抵，可以把振动控制到最小。因此我们不用降低主轴转速，可以在刀具最佳条件下实现高精度加工，刀具寿命也相应延长。
在运行程序时可以自动调整平衡。根据实际的加工结果，偏心、多品种小批量的高精度加工时生产效率可以提高1倍，刀具寿命可以延长4倍。
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4．提高生产效率加工实例3
○ 刀具自动补偿功能的应用
B 轴旋转加工时，以B 轴旋转中心为基准编程，所以当刀具长度变更时必须重新编程。
采用了T.C .P 控制：「TOOL ? CENTER ? POINT 」「以下简称TCP 控制」之后，只要变更刀具补偿值就可以简单编程以及设置。
使用复合加工机进行5 轴加工时，B 轴的角度一直在变化，因此就遇到了如何补偿刀具长度的问题，像这样的加工，通常先测量刀尖到B 轴旋转中心点的距离以及移动角度，算出坐标值，之后编程。5 轴加工一般通过CAM 编程，必须以「刀尖到旋转中心的距离」作为参数生成加工路径（程序）。但是这样的程序的前提必须是刀具长度不变。当刀具长度变化时，就不能使用相同的程序加工，而必须回到CAM 以新的刀具长度为基础重新编制加工路径。
如果使用刀尖控制就可以消除以上繁琐的作业，即使刀具长度变更，到旋转中心的距离、角度在NC 内部会被自动计算，我们还是可以使用同一个程序。另外，刀尖的加工点坐标可以从程序上看到，容易理解。让编程人员感到头痛的图纸形状，也可以通过这一功能大幅度缩短编程时间。当然，CAM 的后置程序也相应充实，为提高生产效率做出了巨大的贡献。
如果在复合加工机上加工叶片、叶轮，则TCP 是必须的规格。
图13是叶片的加工实例。机型为搭载了TCP 功能的复合机床（B 轴为力矩电动驱动）。使用了5 把刀具，加工时间为94 分钟。和涡轮蜗杆的机床（112 分钟）相比较，加工时间和角度A , B 的表面粗糙度的优势是显而易见的。再加上合适的加工方法、软件以及与机床的最佳协调，就能产生最佳的加工条件。
5．提高生产效率庸な道?
○ 旋压成形加工
拥有大行程的Y 轴以及大功率刀具主轴的复合加工机，在驱动圆盘形状的刀具进行切削（旋压式加工）时，刀具的切削刃在短时间切削后，带有一定时间的冷却，所以降低了由于切削热量而引起的刀具磨损。另外由于主切削运动上附加了刀具回转的切削运动，也就是所谓的产生倾斜加工效果，降低了切削抵抗力。这种方法用在复合加工机中，适用于难切削材质的加工，生产效率可以提高数倍。在我们验证它的实用性时，认为这种切削方法的最大特征是降低了刀具的热负荷。（断续切削时刀具重复冷热交替，主要是指连续加工时降低集中的热负荷），它和复合加工机相辅相成的效果等在论坛时具体说明。
6．提高生产效率的加工事例5
○偏心加工，花键加工，超长工件的两端面加工，锁铣加工，滚刀加工，带砂轮交换装置的磨削加工等加工工件指定的加工方法会在论坛中一一介绍。
三、总结
○技术合作以及最佳化
我们来看一下复合加工机的加工方法，仅仅增加一根轴，加工技术方面就有可能有无限伸展的空间。一直以来，刀具被认为是机床的附属品，或者说刀具引领了机床。
