車銑復合加工：智能制造時代的精密制造革新

來源：發(fā)布時間：2025-06-05

車銑復合加工通過集成車削與銑削功能實現(xiàn)多工序協(xié)同，在提升效率、精度和柔性的同時降低加工成本。本文系統(tǒng)解析車銑復合工藝流程的主要環(huán)節(jié)，并結合瑞宏機械（上海）有限公司的創(chuàng)新實踐，揭示其在新能源汽車、航空航天等高級領域的戰(zhàn)略價值。

一、車銑復合加工的技術本質(zhì)

車銑復合加工是將車削的主運動（工件旋轉）與銑削的進給運動（刀具直線運動）結合的新型加工模式，其技術特征體現(xiàn)為：

1.工序集成化：一次裝夾完成車削、銑削、鉆孔等多道工序

2.運動耦合化：X/Y/Z三軸聯(lián)動實現(xiàn)復雜曲面加工

3.參數(shù)動態(tài)化：切削速度、進給量等參數(shù)實時協(xié)同優(yōu)化

瑞宏機械自主研發(fā)的TX-V850數(shù)控機床，配備雙主軸系統(tǒng)，可同時進行車削（較高轉速12000rpm）與銑削（較大扭矩500N·m）加工，達到國際先進水平。

二、車銑復合工藝流程詳解

2.1工藝規(guī)劃階段

（1）產(chǎn)品分析與可行性評估

使用UGNX建立三維模型，分析零件結構特征（如螺紋、溝槽、異形輪廓）

評估材料特性（硬度、導熱性）對復合加工的影響

瑞宏案例：在加工新能源汽車電池支架時，通過拓撲優(yōu)化將加工工序從12道減少至4道

（2）工藝路線設計

|工序類型|加工內(nèi)容|設備配置|

|----------------|----------------------------|-----------------------|

|車削工序|軸向粗加工、外圓精加工|主軸A（車削功能）|

|銑削工序|螺紋銑削、平面銑削|主軸B（銑削功能）|

|特殊工序|激光打孔、在線測量|輔助系統(tǒng)|

2.2刀具系統(tǒng)配置

（1）刀具選型原則

車削刀具：硬質(zhì)合金涂層刀具（如TiAlN涂層）用于外圓精加工；銑削刀具：多刃整體銑刀（如不等齒距立銑刀）用于復雜輪廓加工；復合刀具：一體化車銑刀頭（如HSK-63A接口）實現(xiàn)工序無縫銜接。

（2）瑞宏技術創(chuàng)新

開發(fā)"刀庫共享"系統(tǒng)：通過機械手實現(xiàn)車銑刀具自動切換（換刀時間＜30秒），采用"刀具壽命預測算法"：根據(jù)切削力頻譜分析提前更換刀具。

2.3裝夾定位系統(tǒng)

（1）工裝設計要點

剛性定位：適用于高精度軸類零件（如發(fā)動機曲軸）；柔性夾具：真空吸附+氣動夾緊組合，適應薄壁件加工（厚度＜1mm）；在線測量：探針式傳感器實時補償裝夾誤差（精度±0.002mm）。

（2）瑞宏解決方案

研發(fā)"分度轉臺"：實現(xiàn)多角度銑削加工（精度±0.005°）；應用磁力輔助裝夾：避免鋁合金工件氧化。

2.4數(shù)控編程與參數(shù)優(yōu)化

（1）編程策略

粗加工：采用等高線銑削去除大余量（切深2-5mm）；半精加工：按照螺旋路徑分層銑削（進給量0.1-0.3mm/rev）；精加工：沿輪廓線進行光順銑削（進給量0.05-0.1mm/rev）。

（2）參數(shù)協(xié)同優(yōu)化

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|主軸轉速n|1000-3000rpm|5000-12000rpm|防止熱應力集中|

2.5加工實施階段

（1）車削-銑削工序銜接

工藝過渡：通過同步控制算法消除轉角處的加工突變；瑞宏實踐：在加工航空發(fā)動機葉片榫槽時，車銑工序間誤差補償＜0.003mm。

（2）質(zhì)量在線監(jiān)控

多傳感器融合：振動傳感器（頻響5-500Hz）、溫度傳感器（精度±0.1℃）、聲發(fā)射傳感器（檢測裂紋）；異常處理機制：當切削力超過閾值（如150%額定值）時自動停機。

2.6后處理與檢測

（1）表面處理：

淬火強化（硬度HRC58-62）；

PVD涂層（TiAlN/DLC）；

超聲波清洗（去除微小毛刺）。

（2）檢測標準

|檢測項目|儀器設備|典型公差要求|

|----------------|---------------------------|-----------------------|

|尺寸精度|三坐標測量儀|IT5-IT7級|

|表面粗糙度|光學輪廓儀|Ra≤0.8μm|

|形狀公差|圓度儀/圓柱度儀|徑向跳動≤0.01mm|

三、瑞宏機械的車銑復合加工實踐

3.1新能源汽車輕量化加工

項目需求：鋁合金電池托盤壁厚0.8mm，平面度±0.05mm。

解決方案：

①雙主軸車銑復合機床一次成型；

②激光輔助對刀（精度±0.001mm）；

③低溫冷卻（-10℃）抑制變形；

實施效果：合格率從78%提升至99.2%，加工周期縮短45%。

3.2航空航天精密部件制造

技術難點：鈦合金葉片榫槽的復雜曲面精加工。

瑞宏方案：

①五軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)；

②特種螺旋立銑刀；

③每齒進給量0.02mm；

成果：表面粗糙度Ra0.2μm，尺寸公差±0.003mm。

3.3智能駕駛系統(tǒng)組件

創(chuàng)新應用：

激光雷達轉筒：徑向跳動≤0.001mm；

攝像頭模組支架：非晶合金材料車銑加工；

自動駕駛域控制器殼體：多腔體結構一體化加工。

四、車銑復合加工技術發(fā)展趨勢

1.智能化升級：數(shù)字孿生技術實現(xiàn)加工過程全要素仿真；

2.超精密化：納米級車銑復合加工（Ra＜1nm）進入實用階段；

3.綠色制造：干式切削技術減少90%切削液污染；

4.復合加工：車銑磨復合機床加工效率提升50%。

在智能制造與新材料革新的推動下，車銑復合加工工藝正重塑汽車制造業(yè)的生產(chǎn)模式。瑞宏機械（上海）有限公司通過自主研發(fā)的智能控制系統(tǒng)和特種加工技術，已在新能源汽車、航空航天等領域樹立行業(yè)標志。未來，隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的深度融合，車銑復合加工將進一步釋放其在精密制造領域的主要價值，推動汽車制造業(yè)向更高效、更智能的方向發(fā)展。