以车铣复合9轴加工中心为例，对其加工精度的优化方法进行分析，包括车铣复合9轴加工中心及其应用现状、精度检查结果、精度优化策略及其主要发展方向，为车铣复合加工中心的优化及其自动化加工质量的提升提供一定参考。
01 序言
用车铣复合9轴加工中心进行车铣加工的过程中，加工精度的合理控制至关重要。由于此类加工中心具有比较复杂的结构，当受到外力碰撞或其他影响时，机械结构就会出现保护性移动，从而导致其几何精度降低，最终对其车铣加工精度造成不良影响。为有效解决此类问题，实现该加工中心精度的合理优化，技术人员就需要对加工中心进行合理检查，以此来明确其问题所在，并结合具体的检查结果，采取合理的策略来进行精度优化。通过这样的方式，才可以进一步提升此类机床的整体精度，满足实际车铣加工需求。
02 车铣复合9轴加工中心及其应用现状
2.1 基本概述
车铣复合9轴加工中心是一种将多项先进技术集成于一体的高效数控车铣加工设备。该设备是在传统数控车床的基础上增设了铣削功能，从而实现了车削和铣削等多项加工方式的有机融合。具体应用中，该加工中心可一次性装夹并完成多种工序的加工处理，包括车、铣、钻、镗和攻螺纹等[1]。凭借着生产效率高、产品质量好、生产成本低等诸多优势，此类复合型加工中心已经在当今的机械自动化生产加工领域中得到了广泛应用。
2.2 主要组成
车铣复合9轴加工中心的主要组成部分包括加工主轴，X、Y和Z三轴直线导轨，A、B和C三轴旋转导轨，以及U、V和W三轴直线导轨。其中加工主轴主要进行切削加工；X、Y和Z轴主要进行物料进给方向控制；A、B和C三轴主要进行物料角度控制；U、V和W三轴主要进行物料位置控制。具体应用中，通过9个轴之间的协调配合，可使整个数控加工过程更具精细化和高效性特征，以此来满足现代机械产品的实际数控加工需求。
2.3 应用现状
目前，车铣复合9轴加工中心在高精度机械加工领域具有非常广泛的应用，包括电子元器件加工制造领域、汽车零件加工制造领域、航空航天元件加工制造领域以及模具加工制造领域等。通过该复合加工中心的合理应用，不仅可生产出更加精细化的机械零件，满足其在各个领域中的实际应用需求，而且可显著提升各类机械零件产品的加工效率。但是经实践应用发现，由于受到一些外部因素的不良影响，此类加工中心在运行过程中很容易出现一些精度偏差，从而对其加工精度造成不利影响。基于此，机械生产企业、研究者与技术人员应加强其精度检查工作，并结合实际情况，采取合理的技术措施来消除其精度误差，使其精度得到合理优化。
03 车铣复合9轴加工中心的精度检查结果
为有效确定车铣复合9轴加工中心在实践应用中的精度问题，本次特以某机械生产企业的M40-G车铣复合9轴加工中心（见图1）作为研究对象，对其几何精度进行了全面检查。该复合加工中心为双刀塔、双主轴、配Y轴结构，其上部刀塔已经演化为铣削头，实际应用时可高速高效转动，且其B轴上带有刀库。同时，该机床的主轴以及副轴都可对C轴进行控制，且其设计形式均为高性能电主轴。上部铣削主轴可在X、Y、Z以及B四个方向实现联动，下部刀塔可在X以及Y方向上实现联动。整体结构十分复杂，具有很高的精度，因此调整难度较大。在实践应用中因某次操作失误，导致该加工中心上部刀塔位置的铣削轴箱体碰撞到了主轴箱体，从而使上部刀塔、主轴以及各个导轨之间的几何精度严重受损。同时，由于该加工中心的副主轴、下部刀塔以及主轴之间具有一定的相对精度，所以在调整主轴后，检修技术人员还需要重新调整副主轴和下部刀塔。
图1 M40-G车铣复合9轴加工中心
3.1 主轴与副主轴精度检查
针对该复合加工中心，在对其主轴与副主轴的几何精度进行检查时，检修技术人员首先将主轴卡盘拆除，对主轴上的基准端面和内孔进行了全面的清洁处理，并按照检修说明书中规定的主轴几何精度检查顺序进行检查，包括其径向圆跳动精度、轴向窜动精度以及轴向圆跳动精度。经检查发现，其主轴几何精度完全合格。之后，检修技术人员又对其主轴近端和远端进行了圆跳动精度检查。经检查发现，其圆跳动精度也完全合格。但是通过进一步检查发现，其主轴轴线和Z轴导轨之间的平行度在0.01mm/300mm及以上，整体几何精度比较差；主轴和副主轴之间的同轴度在φ0.01mm及以上，几何精度比较差[2]。基于此，在后续的运行及维护处理工作中，检修技术人员需要对主轴轴线和Z轴导轨之间的平行度、主轴和副主轴之间的同轴度进行合理调整。
3.2 上刀塔铣削轴精度检查
因为该复合加工中心的上部刀塔碰撞了主轴，所以在具体的检查工作中，检修技术人员一定要严格检查其铣削轴精度。
在铣削轴转动到机床0°位置时，检修技术人员对其轴线和X轴之间的平行度进行检查。经检查发现，其平行度在0.01mm/100mm及以上，几何精度很差。因此在后续的处理工作中，要想使其几何精度得到合理优化，检修技术人员就需要对其上部刀塔铣削轴轴线和X轴之间的平行度进行合理调节。
3.3 主轴和下刀塔的精度检查结果
检修技术人员也对其主轴和下部刀塔之间的几何精度进行了严格检查。具体检查时，其主要方法为将表架吸附到主轴上，将刀盘转动到1#刀位上，将专用检测工具安装在刀座上，移动X轴坐标到零点，在专用检测工具上压紧千分表，通过手动的方式来转动主轴，检查主轴和下部刀塔之间的精度变化情况[3]。经检查发现，这两者之间的精度变化量在0.015mm及以上，几何精度很差。基于此，在后续的运维检修工作中，检修技术人员就需要重新调节刀盘中心，以此来优化主轴和下部刀塔之间的几何精度。
04 车铣复合9轴加工中心的精度优化策略
4.1 主轴与副主轴的精度优化策略
在对该复合加工中心的主轴轴线和Z轴导轨之间的平行度进行调整时，考虑到副主轴和主轴之间同轴度具有较高的精度要求，所以在调整了主轴精度之后，检修技术人员还需要重新调整副主轴精度，使两轴的精度均与实际设计要求相符。为达到这一目标，检修技术人员设计了一个主轴调节板，将主轴座上的上下紧固螺钉松开，通过调节螺钉的方式来合理调节主轴轴线和Z轴轨道之间的平行度，以及主轴和副主轴之间的同轴度。将检验芯棒安装到主轴上，在下部刀塔上固定好千分表，使X轴缓缓移动，将千分表调整到与芯棒接近的位置，并将其度数调整到零。将Z轴由芯棒近端向芯棒远端缓缓移动，对主轴轴线和Z轴导轨之间的平行度进行检查，使其达到0.01mm/300mm以内。在副主轴上固定好千分表，缓缓转动副主轴，对其和主轴之间同轴度进行检查，使其控制在φ0.01mm以内。
通过反复调整螺钉，便可使其精度达到设计标准。经检验合格之后，此项调节工作即可结束，检修技术人员需要将主轴座上的螺钉拧紧。通过这样的方式便可使该复合加工中心的主轴及其副主轴之间的几何精度得到合理优化，以此来确保其运行效果和加工精度，满足该加工中心的实际应用需求。
4.2 上刀塔铣削轴的精度优化策略
针对该复合加工中心的上部刀塔铣削轴轴线和X轴之间的平行度不佳问题，具体调节时，检修技术人员需要先将检验芯棒安装到上部刀塔铣削轴上，在主轴上固定好千分表，缓缓移动Z轴，让千分表和芯棒一侧的母线接近，并将千分表度数调整到零。将上部刀塔铣削轴上的紧固螺钉松开，通过木榔头对上部刀塔铣削轴敲击处理，以此来调节上部刀塔铣削轴轴线和X轴之间的平行度。再将X轴由芯棒近端缓缓移动到芯棒远端，对上部刀塔铣削轴轴线和X轴之间的平行度进行检查，看是否在0.01mm/100mm以下。若不符合标准，需继续重复上述步骤进行调节；若符合标准，此项调节工作即可结束，检修技术人员需要将上部刀塔铣削轴上的紧固螺钉拧紧[4]。
这样便可使该复合加工中心上部刀塔铣削轴主轴和X轴之间的平行度得到合理调节，以此来合理优化上部刀塔铣削轴的几何精度，满足该加工中心后续生产运行中的实际应用需求。
4.3 主轴和下刀塔的精度优化策略
对于该复合加工中心主轴和下部刀塔之间的几何精度偏差，在具体的优化过程中，检修技术人员先对X轴位置进行合理移动，转动主轴，对X轴方向上的千分表偏差进行检查，使其偏差达到0.015mm以内，这样才可以确认合格，并继续实施后续的优化调节。经检查确认合格之后，检修技术人员对Y轴方向上的几何精度偏差进行了合理调整，将刀盘螺钉松开，仅将1个对角螺钉拧紧即可，然后通过木榔头对刀盘Y方向进行敲击处理，同时检查Y轴方向的几何精度偏差，使其偏差达到0.015mm以内，这样才可以确认合格，此项调节工作即可结束。检修技术人员需要将X轴重新调整到零，并将刀盘上的所有螺钉拧紧。
通过这样的方式，便可使此类复合加工中心的主轴和下部刀塔几何精度得到合理优化。这对于其加工效率、质量的提升都将十分有利，从而可进一步提升此类加工中心的整体性能，满足其实际的高精度机械生产加工需求。
05 车铣复合9轴加工中心主要发展方向
经上述分析与以往的实践应用总结发现，车铣复合9轴加工中心虽然在当今的数控加工中发挥着显著的应用优势，其加工效率很高，加工精度很好，但是由于此类加工中心的整体复合型结构十分复杂，实际应用中一旦受到不良影响，便会出现一系列的几何精度误差，从而对其实际的生产运行造成不利。为有效降低此类情况的发生几率，使此类加工中心的几何精度得到良好控制，研究者与技术人员就需要结合现代科学技术的发展，对其未来的发展方向进行深入研究。
就目前来看，该类加工中心的主要发展方向包括以下几个方面。
（1）自动化 将先进的可编程逻辑控制器引入到该加工中心的实际工作中，通过合理的编程来实时监控其实际情况，以便及时发现相应的运行异常。协助检修工作人员做好各项检查工作，以便及时发现其中相应部位的几何精度偏差，并使其得到及时有效的优化处理。
（2）智能化 将当前先进的智能化技术合理引入到该加工中心，包括神经网络技术、机器学习技术等，使其模拟人类的思维来自主运行。当受到外部影响而出现几何精度偏差时，智能化技术也可以对其几何精度偏差存在的位置及其主要原因展开科学分析，并以此为依据，将更具针对性的运维检修建议提供给检修工作人员，为其工作流程的简化与工作负担的减轻提供有力支持，并进一步提升此类加工中心的精度优化效率与优化质量[5]。
（3）人工智能化 将当前先进的人工智能机器人与该加工中心结合使用，以此来替代目前的人工操作，这样便可有效避免人为失误对加工中心造成的不良影响，使其几何精度得以良好控制。这对于车铣复合9轴加工中心的几何精度控制及其生产加工质量提升都将十分有利。
06 结束语
综上所述，车铣复合9轴加工中心是当今数控加工领域中的先进加工系统，该加工中心在高精度机械零件的生产加工中具有非常显著的应用优势。但是由于其整体组成结构比较复杂，几何精度的检查及其调整都比较困难。且在一些外部因素的影响作用下，此类加工中心也很容易出现几何精度偏差，从而对其生产加工效果乃至正常运行产生不良影响。为有效解决这一问题，研究者与检修技术人员就需要足够重视车铣复合9轴加工中心的精度检查与精度优化工作，并结合实际情况，对其未来的发展方向展开深入研究，这样才可以有效提升该加工中心的整体几何精度及其生产质量，为其后续的良好运行与发展提供有力支持。
