在一種機(jī)床上集成多種加工工藝，可以在一次加工過(guò)程中以較短的時(shí)間對(duì)復(fù)雜工件進(jìn)行經(jīng)濟(jì)的加工。一種針對(duì)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱型工件的集軟、硬加工和激光加工于一身的Uni-Cen 504型車銑加工中心被開(kāi)發(fā)出來(lái)。
在通常情況下，機(jī)床都是作為專機(jī)針對(duì)性地被使用，在一種設(shè)備上也只采用一種制造工藝。但是，在供貨期縮短和需求量萎縮的情況下，市場(chǎng)卻要求部件越來(lái)越復(fù)雜，設(shè)備形式更加靈活。旋轉(zhuǎn)對(duì)稱型部件，特別在高要求下，往往需要在不同的設(shè)備上進(jìn)行多個(gè)步驟的加工：軟加工（車、銑、鉆）、淬火/鍍層、硬加工（車、銑）。使用專用設(shè)備會(huì)導(dǎo)致較長(zhǎng)的加工時(shí)間和較大的物流開(kāi)支。
    在復(fù)合型機(jī)床的研發(fā)項(xiàng)目中，針對(duì)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱型的復(fù)合機(jī)床被研發(fā)出來(lái)，它結(jié)合了多種工藝，并簡(jiǎn)化了加工環(huán)節(jié)。由于項(xiàng)目的各個(gè)合作方在相關(guān)領(lǐng)域里都具有很強(qiáng)的實(shí)力，因此該項(xiàng)目進(jìn)展得很成功：A. Monforts Werkzeugmaschinen公司 （機(jī)床）、Laserline公司（激光技術(shù)）、Precitec公司（傳感技術(shù)）、Exapt公司（CAD/CAM耦合）、Fraunhofer IPT（激光集成、技術(shù)研究）、Sempell公司（儀器儀表制造）。
    這臺(tái)集傳統(tǒng)的軟切削、激光加工（淬火、鍍層和合金）和硬切削于一身的設(shè)備。在漢諾威EMO 2007展覽會(huì)上展出，它的優(yōu)點(diǎn)是顯而易見(jiàn)的：加工過(guò)程（工具交換、傳送和放置時(shí)間）得到縮短，費(fèi)用（物流、設(shè)備使用負(fù)荷）均得到降低，而產(chǎn)品質(zhì)量（整個(gè)流程自動(dòng)進(jìn)行）得到提高。復(fù)合型設(shè)備在供應(yīng)期短和需對(duì)客戶要求作出靈活反應(yīng)的場(chǎng)合最適用：短期內(nèi)對(duì)備品進(jìn)行加工和樣機(jī)制造。
采用模塊式的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)
    為了集成工藝而達(dá)到復(fù)合加工的目的，基于模塊化的設(shè)計(jì)原則，新的Uni-Cen 504型車/銑中心被設(shè)計(jì)出來(lái)，它具有：（圖1～3）
（1）主軸和反轉(zhuǎn)軸。
（2）上部刀架作為可回旋的電動(dòng)銑軸，在三個(gè)線性軸向上擁有自由度。
（3）刀具更換器和刀具庫(kù)。
（4）下部刀架作為刀具轉(zhuǎn)盤；尾架和后刀架。
（5）各設(shè)有一個(gè)前探頭，用于激光鋼化和激光鍍層處理。
（6）電動(dòng)銑軸在X、Y、Z和B軸向上均具備自由度，因此可以在任意的位置上做出精確的動(dòng)作。激光加工的前探頭由上部刀架（電動(dòng)銑軸）的       HSK支座支撐，從而針對(duì)激光加工作業(yè)，可以實(shí)現(xiàn)完全的自由度。為了增強(qiáng)在切削時(shí)的剛性，可對(duì)B軸進(jìn)行加固和為電動(dòng)銑軸配備剎車制動(dòng)器。所有軸均可進(jìn)行交叉拋光，這樣可以對(duì)非常復(fù)雜的幾何外形進(jìn)行加工。
   機(jī)床設(shè)有一個(gè)碟形刀庫(kù)，可通過(guò)所使用刀盤的數(shù)量來(lái)管理可刻度化的刀具的數(shù)量。刀具的數(shù)量最大可擴(kuò)展到108件。NC刀具更換器從刀具庫(kù)中向電動(dòng)心軸裝配刀具，并以快速檔確保較短的轉(zhuǎn)換時(shí)間。
激光元件設(shè)置于工作間之外
    由于使用了光學(xué)元件，因此激光技術(shù)對(duì)切削技術(shù)的邊緣條件非常敏感：切屑和冷卻潤(rùn)滑劑。所以，在不受到外部影響的情況下，復(fù)合型機(jī)床的激光元件和敏感的能源裝置均被設(shè)置于工作間之外。能源裝置置于一個(gè)保護(hù)管內(nèi)，該保護(hù)管同時(shí)還承接拉力載荷。該保護(hù)管的配置可以允許設(shè)備在各個(gè)運(yùn)行方向上的自由度。在激光保護(hù)裝置的安全設(shè)置上，考慮了在切削作業(yè)時(shí)避免設(shè)備操作受限的因素，激光安全盤在切削作業(yè)時(shí)可以被取下。為了在作業(yè)中避免人員受傷，設(shè)備控制系統(tǒng)中的激光防護(hù)裝置的位置接受安全監(jiān)控之下。
靜態(tài)導(dǎo)向柱無(wú)滑動(dòng)定位
    Monforts公司在復(fù)合型設(shè)備上配置了可靠的靜態(tài)導(dǎo)向柱。這在設(shè)備進(jìn)行硬加工時(shí)特別關(guān)鍵。無(wú)磨損、免維護(hù)的導(dǎo)向裝置在工作中不做摩擦接觸，滑動(dòng)現(xiàn)象不會(huì)發(fā)生，因此在做很小運(yùn)行動(dòng)作時(shí)益處明顯。行程增量即使只有1μm，也不會(huì)發(fā)生滑動(dòng)�？v向的滑靴移動(dòng)非常平穩(wěn)，因此在硬加工時(shí)可以獲得極好的表面特性。鉆孔與導(dǎo)向柱之間的薄油膜可以使設(shè)備達(dá)到很好的阻尼特性。
在進(jìn)行激光硬加工時(shí)，對(duì)軸區(qū)域局部受到負(fù)荷的部位（如軸承座、滑鍵槽或楔槽連接處）進(jìn)行馬氏體硬化處理，以降低磨損程度。與其他邊緣鍍層硬化工藝相比，這種方法的優(yōu)點(diǎn)是能源投入的目標(biāo)準(zhǔn)確、消耗低，后續(xù)的二次加工量得到降低。通過(guò)有選擇的硬處理過(guò)程，部件在其他部位上無(wú)需接受無(wú)謂的加工。
    為了在硬化處理中對(duì)激光光束進(jìn)行導(dǎo)向，使用了一種掃描系統(tǒng)，這樣即可與設(shè)備旋轉(zhuǎn)的C軸一起實(shí)現(xiàn)可調(diào)的軌跡寬度。如果C軸靜止不動(dòng)，則可以通過(guò)掃描系統(tǒng)對(duì)工件的任意表面進(jìn)行淬火處理。
    通過(guò)激光鍍層，可以獲得所需的各種不同的表面特性，對(duì)此需要用到低櫧點(diǎn)的輔助材料，如針對(duì)耐磨損和耐腐蝕的防護(hù)處理。激光技術(shù)明顯優(yōu)于其他鍍層工藝，幾何外形也要精確許多。所需的輔助材料以條狀的形式被放到工件上，并由激光進(jìn)行熔化。這種形式的材料優(yōu)于粉末材料，不會(huì)把粉塵帶入到設(shè)備里，從而避免對(duì)設(shè)備元件和功能的不良影響。
    作為質(zhì)量保證的一種裝置，在鍍層時(shí)也使用了一種激光傳感器，以對(duì)鍍層的精度進(jìn)行檢測(cè)。由于設(shè)備上集成了測(cè)量技術(shù)裝備，因此在加工過(guò)程中所出現(xiàn)的次品可立即被識(shí)別，從而避免在后續(xù)的工位上額外產(chǎn)生無(wú)謂的費(fèi)用。
CAM系統(tǒng)的用戶支持
    工藝的集成提高了設(shè)備的綜合能力，也對(duì)NC編程和設(shè)備的操作人員提出了更高的要求。一般來(lái)說(shuō)，操作人員只專于一種加工工藝，因此編程工作必須自動(dòng)完成。為了達(dá)到良好的效果，采用了CAD/CAM耦合。這種設(shè)計(jì)工具可涵蓋所有流程，并“從一個(gè)鑄件”制定加工程序。