在面向大批大量生產(chǎn)的組合機(jī)床上，多工序復(fù)合加工概念便已得到一定的體現(xiàn)，但這屬於剛性自動化范疇。而當(dāng)今所謂復(fù)合加工，則是指在柔性自動化的數(shù)控加工條件下，當(dāng)工件在機(jī)床上一次裝夾後，能自動進(jìn)行同一類工藝方法的多工序加工(比如同屬切削方法的車、銑、鉆、鏜等加工)或者不同類工藝方法的多工序加工(比如切削加工和激光加工)，從而能在一臺機(jī)床上順序地完成工件的全部或大部分加工工序。顯而易見，把許多加工工序集中到一臺機(jī)床上完成，不僅消除了分散加工時(shí)工件在各工序流通過程中的運(yùn)輸和等待時(shí)間，相應(yīng)縮短工件的加工周期和降低車間的在制品數(shù)量，而且由于工件不需要在不同(或同一)機(jī)床上重新定位裝夾，從而既減少了加工輔助時(shí)間，又提高了工件的加工精度特別是形位精度。所以自數(shù)控機(jī)床發(fā)明以來，復(fù)合加工就是數(shù)控機(jī)床的一個(gè)重要技術(shù)發(fā)展趨向。1958年問世的加工中心，便是最早出現(xiàn)的復(fù)合加工數(shù)控機(jī)床。
加工中心是通過自動換刀和工作臺分度來對棱柱體類零件進(jìn)行多工序(銑、鉆、鏜、攻絲等)和多面復(fù)合加工的。實(shí)踐證明，加工中心確實(shí)有利于解決中、小批量機(jī)械制造企業(yè)交貨期長、資源利用率低、在制品多和資金周轉(zhuǎn)慢的弊端，因而在工業(yè)生產(chǎn)中獲得愈來愈普遍的應(yīng)用。據(jù)專家估算，2001年全世界加工中心的擁有量已超過40萬臺，同年全球的產(chǎn)量也近5萬臺，加工中心業(yè)已成為機(jī)械制造業(yè)的主力加工設(shè)備。其后，人們又通過加工中心主軸頭自動旋轉(zhuǎn)90度立臥轉(zhuǎn)換等方式，使加工中心不僅可以加工箱體件的4個(gè)側(cè)面，而且可以加工第5個(gè)面－頂面，從而紛紛推出所謂5面加工中心，這也可以算作加工中心復(fù)合加工功能的一個(gè)提高。近年來，隨著5軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)和編程軟件的降價(jià)與普及，5軸聯(lián)動的5面(或多面)加工中心已經(jīng)成為近期國際機(jī)床展一個(gè)新的熱點(diǎn)。最近推出的可在一次裝夾下對棒料的6個(gè)面進(jìn)行銑、鉆等加工的棒料加工中心，則是加工中心多面復(fù)合加工能力的新發(fā)展。
棱柱體類零件方面不同工藝方法的復(fù)合加工，目前引人矚目的傾向是切削加工與激光加工或超聲加工相復(fù)合。德國DMG公司幾年前就在高速銑床的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)激光加工頭，推出了銑削與激光復(fù)合加工的機(jī)床DMU60L(現(xiàn)在的型號是DML60HSC)。該機(jī)裝有1個(gè)功率為100W的Q開關(guān)YAG激光器，光束直徑0.1mm、加工效率20mm3/min。工件(主要是模具)在這種機(jī)床上一次裝夾后，先用高速銑頭完成絕大部分工作量，再用激光頭以層切方式進(jìn)行精加工，去掉型面的銑削痕跡和加工出精細(xì)部分，包括雕刻花紋和圖案。
玻璃、陶瓷、硬質(zhì)合金等硬脆材料，用傳統(tǒng)的工藝方法是很難加工的，然而，如果在傳統(tǒng)的銑削、鉆削、磨削的過程中加上高頻振動運(yùn)動，即把超聲技術(shù)與切削加工技術(shù)相結(jié)合，則加工效率會顯著提高。德國DMG公司之DMS系列超聲加工機(jī)床，就是借助主軸上的轉(zhuǎn)換器把超聲發(fā)生器的電氣高頻信號轉(zhuǎn)換成20KHz的機(jī)械振動運(yùn)動(縱向運(yùn)動)，然后由調(diào)壓器放大和控制振動幅值，再通過獲得專利的Sauer圓錐形刀夾，把振動全部傳給金剛石顆粒制成的銑刀、鉆頭或砂輪，使刀具在加工過程中對工件表面進(jìn)行20,000次/秒的連續(xù)敲擊，將零件表面材料以微小顆粒形式分離出來。不僅其加工效率比傳統(tǒng)方式提高5倍，而且表面粗糙度也可達(dá)到Ra<0.2μm。DMS系列超聲加工機(jī)床，有3軸聯(lián)動控制和5軸聯(lián)動控制兩種類型，主軸轉(zhuǎn)速20～6000r/min，還可選配刀庫和自動換刀裝置，從而成為既具有超聲加工功能，又能進(jìn)行鉆、銑、磨等多工序復(fù)合加工的機(jī)床。
有相當(dāng)一部分回轉(zhuǎn)體類零件(有人估計(jì)占1/2左右)，除了車削外，還需要進(jìn)行銑削、鉆孔、攻絲等操作，加上回轉(zhuǎn)體件每道工序的加工時(shí)間相對較短，因此迫切需要在一臺機(jī)床上一次裝夾下對回轉(zhuǎn)體件進(jìn)行多工序復(fù)合加工，從而終於在上世紀(jì)70年代開發(fā)出車削中心。與普通數(shù)控車床相比，車削中心的轉(zhuǎn)塔刀架上裝有可使銑刀、鉆頭、絲錐旋轉(zhuǎn)的動力刀具，同時(shí)機(jī)床主軸上還具有可按數(shù)控程序精確分度和與X軸或(和)Z軸進(jìn)行插補(bǔ)聯(lián)動的C軸功能。這種能在一次裝夾下對回轉(zhuǎn)體件進(jìn)行車、銑、鉆、鏜、攻絲的3軸(X、Z、C)控制車削中心，迄今仍是工業(yè)生產(chǎn)中用得最多的回轉(zhuǎn)體件復(fù)合加工機(jī)床。其后，車削中心又進(jìn)一步向擴(kuò)大加工工藝范圍方向發(fā)展，為了鉆削或銑削偏離回轉(zhuǎn)體件中心線的孔或槽，又開發(fā)出帶Y軸控制的轉(zhuǎn)塔刀架，并相應(yīng)推出了4軸(X、Y、Z、C)控制的車削中心。
不過，單主軸車削中心無論怎樣擴(kuò)大工藝范圍，仍無法解決回轉(zhuǎn)體件在一次裝夾下的背面二次加工(即工件夾持端的加工)問題，因而在上世紀(jì)80年代又出現(xiàn)了雙主軸車削中心。這種機(jī)床的兩根主軸大多是在同一軸線上對置排列，以便在加工完回轉(zhuǎn)體件的主要一端后，由第二主軸將工件從主軸上自動摘取過來以加工夾持端。由于夾持端的加工任務(wù)一般都相對簡單一些，故第二主軸通常稱為副主軸，其功率也相對小一點(diǎn)。雙主軸車削中心可以配一個(gè)刀架，但大多是兩個(gè)刀架，以利于提高加工效率和更充分發(fā)揮機(jī)床設(shè)備的潛能。
從車削中心基礎(chǔ)上發(fā)展起來，90年代后期開始成為熱點(diǎn)的5軸控制(X、Y、Z、B、C)車銑中心，則不僅進(jìn)一步增加了B軸控制(使刀架繞Y軸轉(zhuǎn)動)，以鉆斜孔和銑斜面，并且不采用車削中心傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)塔刀架型式，而代之以高轉(zhuǎn)速和更大功率的電主軸刀架。由于刀架上這根電主軸每次只能裝1把刀具(車削時(shí)電主軸被鎖住，不轉(zhuǎn)動)，故也要像加工中心那樣配備自動換刀機(jī)構(gòu)和刀庫。這種機(jī)床的銑、鉆能力相當(dāng)於1臺小型乃至中型加工中心，其實(shí)質(zhì)是把數(shù)控車床和加工中心融為一體，故命名為車銑中心。
除了上述從數(shù)控車床基礎(chǔ)上發(fā)展起來的車銑中心外，近期又從加工中心基礎(chǔ)上派生出另一類車銑中心。這類車銑中心工作臺回轉(zhuǎn)速度高于原來的加工中心，同時(shí)機(jī)床的(電)主軸還要能被鎖住而且可以裝上車削刀具，德國DMG公司新近開發(fā)的車銑中心DMU80FD便屬於這一類型。DMU80FD的結(jié)構(gòu)與該公司DMU P系列加工中心完全相同，而且具有P系列加工中心的5軸和5面高速銑削等全部加工功能，該機(jī)工作臺采用了直接驅(qū)動技術(shù)，最高轉(zhuǎn)速為500r/min，同時(shí)機(jī)床主軸的最高轉(zhuǎn)速也達(dá)12000r/min，因此工件在這種機(jī)床上一次裝夾後便可高效率地實(shí)現(xiàn)5面和5軸加工以及從銑、鉆、鏜、攻絲到車削的復(fù)合加工。
10年前，德國Traub公司就可提供配備有YAG激光頭的車削中心，但應(yīng)用較少并未形成潮流。不過從目前情況看，這類不同工藝方法的復(fù)合加工，一般更適合在單件和批量較小的條件下使用。但也不盡然，近年來出現(xiàn)的車磨中心，就適合包括汽車制造等大批量生產(chǎn)在內(nèi)的各種批量生產(chǎn)情況使用?，F(xiàn)在市場上所謂的車磨中心，是指對淬硬的回轉(zhuǎn)體件進(jìn)行硬車和精磨的復(fù)合加工機(jī)床。
對于回轉(zhuǎn)體工件而言，完全可以在數(shù)控磨床上實(shí)現(xiàn)多工序復(fù)合磨削。比如數(shù)控外圓磨床，一般有控制砂輪架前后移動的X軸，控制工作臺左右移動的Z軸，并可配備控制工件主軸旋轉(zhuǎn)的C軸。借助X軸和C軸的聯(lián)動控制，可以磨削不同心的圓形表面和各種非圓形表面，通過C軸和Z軸的聯(lián)動控制，可以磨削螺紋，若再加上砂輪架繞中心回轉(zhuǎn)的B軸，則可自動磨削各種錐度。同樣的道理，工件在數(shù)控凸輪磨床上一次裝夾后，可以磨削凸輪軸的桃形、主軸頸、止推面和端部，數(shù)控曲軸磨床則可在一次裝夾下磨削曲軸的主軸頸和曲柄銷(比如德國Schaudt Mikrosa BWF公司的ZEUS磨床)。
世界上頗有名聲的德國Junker公司的高速點(diǎn)磨(Quickpoint Grinding)外圓磨床，就是使用寬度為4～6mm的薄砂輪，在砂輪軸線與工件軸線成一傾角的條件下進(jìn)行磨削(這時(shí)砂輪與工件理論上變?yōu)辄c(diǎn)接觸，故稱點(diǎn)磨)。憑借此種磨床的數(shù)控(聯(lián)動)功能，在工件一次裝夾的條件下可以用高達(dá)140m/s的磨削速度對工件的錐面、臺肩、外圓、螺紋、圓角和非圓表面進(jìn)行多工序復(fù)合磨削。此外，市場上還流行一種在一次裝夾條件下磨削軸類零件外圓、端面和內(nèi)孔的復(fù)合磨床，在它的回轉(zhuǎn)式砂輪架上裝有2個(gè)外圓砂輪(或外圓、端面砂輪各1個(gè))和1個(gè)內(nèi)圓磨頭，通過砂輪架的回轉(zhuǎn)分度來實(shí)現(xiàn)內(nèi)外圓及端面磨削。這種數(shù)控磨床在X軸和Z軸的基礎(chǔ)上增加了控制砂輪架回轉(zhuǎn)的B軸，還可選配控制工件主軸回轉(zhuǎn)的C軸，瑞士Studer公司的S21和S31磨床便是此類復(fù)合磨床的代表。
采用多工序復(fù)合加工數(shù)控機(jī)床，無疑可以顯著縮短工件加工的過程鏈，因而愈來愈受到多品種、中小批量機(jī)械制造企業(yè)的青睞?，F(xiàn)在，隨著消費(fèi)的個(gè)性化和產(chǎn)品更新?lián)Q代速度的加快，大批大量生產(chǎn)的柔性化已是大勢所趨，工序分散的剛性自動化裝備已開始部分被工序集中的柔性自動化裝備所取代。所以總的說來，柔性自動化條件下的復(fù)合加工具有發(fā)展?jié)摿?，特別是不同工藝方法的復(fù)合加工，目前發(fā)展得尚不充分。雖然復(fù)合加工是發(fā)展方向，但從裝備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和加工經(jīng)濟(jì)性的角度看，數(shù)控機(jī)床多工序復(fù)合加工能力還是有一個(gè)界線為好。以面向回轉(zhuǎn)體件的數(shù)控機(jī)床為例，目前的工序集中度基本上以熱處理為分界線，而且在多數(shù)情況下，齒形等特殊加工仍以使用專門化機(jī)床為宜。在一臺機(jī)床上一次裝夾下從毛坯到成品的全部加工，當(dāng)前僅僅適用于一定范圍的零件和生產(chǎn)方式。
