图1  复合加工机床可能包括五轴联动功能。根据文中描述的“级别”，这台机器是4级

不同层次的复合加工机床能解决不同类型的零件问题。

在对某个特定的生产部件进行评估时，一个加工厂要作出最重要的决定之一，即是否使用单独的车床和铣床，还是使用一台具有执行多任务能力的机床进行组合作业。

采用“多任务”机床可以节省成本。对于合适的工作，在一个周期内就可以完成大部分或全部的零件加工任务，大大缩短装调时间和其他非增值时间。组合作业还能减少出错的几率，减少库存，消除它们在各机床之间停留的时间。

然而，作出这一决定所涉及的并不仅仅是对多任务机床的采用做出决定这么简单。一些生产厂往往只是把“多任务”想象成一种特定类型的机器——转塔刀架能自动换刀的数控车床。机床制造商马扎克公司的工程师们认为，这是一个错误认识。

图2  照片描述了五个级别的每种机器。在1级机中，Slant Turn Nexus 550M是一台能用旋转刀具的车床

可以肯定地说，一个能自动换刀的车床具有很高产能。然而，这种机床的设计也有局限性，这些局限性对于工件来说可能是很重要的。而其他的复合加工机床的设计恰恰克服了这些局限性。有了当今已出现的各种复合加工机床，可以说，任何潜在的“多任务”工件，都可能用不同级别的复合加工机床来生产。

迈克尔·芬恩是马扎克公司的开发工程师，尼尔·德鲁西是该公司的软件开发人员。他们负责实施并微调复合加工应用程序。他们说，对于尚未实施“多任务”的工厂来说，最重要的一步是下决心。要正确做好复合加工，可能会涉及到更换CAM软件，甚至是第一次开始使用CAM。另外，鉴于复合加工机床夹持工件的方式，这种机器的工艺可能要求对刀具配置和刀具路径的选择与在加工中心上使用的有所不同。改用复合加工机床的工厂应该对这些变化有所准备。一旦下定决心，那么把机器提高到最佳水平只需多引入一个增量因素。

芬恩先生提出，以下是马扎克公司对特有“多任务”设备等级的观点：

1级是经典的自动换刀车床。当以这种机器车削精整部件时，它可以转换工件的位置进行钻削作业。铣削也是可能的，尽管没有加工中心那种典型的X-Y-Z轴的运动，该机床却可以把X轴和Z轴与主轴或C轴的旋转运动结合起来。而这实际上意味着所有被铣削的表面必须跟着工件的轴、半径或周线来走。

图3  此Integrex e-1060立式4级机床的铣削主轴能进行全五轴加工

2级是通过添加Y轴克服了加工的局限性。有了Y轴，钻削作业可偏离中心，不只是加工径向或轴向孔。这一运动自由度还允许铣削具有偏心、紧公差的特点。精密键槽便是这种铣削特点的例子，在这个级别的机床上实现它变得容易很多。

3级是引进了一个铣削主轴，使他几乎可与加工中心相媲美。在这个级别上，机器开始改变它与车床的相似性。此机床不是由刀架提供旋转驱动力，而是采用铣削主轴，锁住其旋转，夹住静止的刀具进行车削。如果在1级和2级机器可以被称为“车铣”床的话，那么3级机器则可描述为“铣车”床。

这是一个重大变化。把刀架换成主轴有几个优点。一个是铣削动力。该主轴功率大，使该机床能采用比在自动换刀车床上还要重的铣削走刀方式。另一个优点是调整角度功能，因为有了为B轴定位所提供的“主轴可转位”方式。这样便可以在与工件的旋转数轴无关的角度上进行铣削和钻削。

最后一个优点，是机床使用刀具的能力。虽然夹持刀具的空间是刀架的限制性因素，3级机通过像加工中心那样把换刀器和刀库合成一体，便可避免这一限制。芬恩先生说，一些工厂选择这种类型的机床，并不是因为工件的特殊几何形状，而完全是因为装调省事，机床刀库内各种刀具齐到位，用刀十分简便。

图4  此机床及下一台机床描述了所谓的“车铣床”和“铣车床”之间的区别。两者皆可做车削和铣削，但这一台保留了车床的基本结构

4级机床采用倾斜式B轴，并使该数轴具有进给和内插能力。3级机有4-1/2轴，而4级机则有全五轴切削的能力。这也许不能说是一个重大变化，但芬恩先生说，这种差异能把工件带到此机床上加工，否则它们便可能永远与复合加工无关。如涡轮叶片加工中，有了复合加工机床实现五轴铣削，通过在两端固定工件，并迅速铣削其周围，那么叶片的形状能更快、更精确地用棒材加工出来。

总之，这四种不同级别的机床系列不仅代表着技术复杂程度的提高，也代表着价格的提高。芬恩先生说，在价格上有时可以节省，如通过采用比工件的几何条件所要求的级别低的机床。例如，一个铣头附件便可能让一个1级或2级机床的刀架铣削或钻削出一些不同寻常的特征。需要注意的是，由于种种原因，省钱有时实现不了。铣头附件本身可能很贵，它的刚性不足以限制其产量；而添加附件会引入变数，影响加工精度。为了使较高级别的复合加工机床在此应用场合中提供更多的价值。他说，这是具有讽刺意味的，因为对于有经验的用户，相反的效果很可能会发生。他说，对于这些用户，机床制造商往往会“被劝说”。当习惯于做“多任务”的制造商从一个可靠的、不怎么需要人看管的工艺流程中获益时，那么该制造商更倾向于要把更多的加工任务在一个复合加工周期内完成。因此，这些级别还有进一步提高的空间。

图5  此机床更像是一台加工中心。上一台是2级机，这台却是4级机

5级复合加工机床所增加的运作已超越了车削、铣削和钻削。这些机器几乎都是定制的，因为任何厂的理想5级机很可能都是独一无二的。已纳入到这些机器中的加工运作包括研磨、珩磨、抛光和齿轮加工。这些应用的起点通常是4级机，然后增强其功能或根据需要重新设计，以实现无论怎样加工都可以合理地包含在一个自动周期里。