从CIMT2021部分主机展品看相关技术发展方向

       2021年4月17日，第十七届中国国际机床展览会(CIMT2021)在北京中国国际展览中心(新馆)落幕。此次展会的主题为“融合共赢 智造未来”。展会上新品云集，呈现出很多亮点。数万件展品囊括了主机、功能部件、数控系统、自动化生产线、智能机械手、量仪量具、机床电器以及刀具、附件等产业链上的主要产品范畴。
 
　　在此次展会上，笔者作为一名机械设计人员，结合企业自身产品，重点看了一些主机产品，并从几个方面分析相关技术发展方向，与大家探讨。
 
　　亮点一：传统单一功能产品逐渐淡出
 
　　此次展会，只有少数厂家展示传统单一功能产品，如卧式车床、立式车床、平床身数控车床、斜床身数控车床等，取而代之的是展出了更多中高档加工中心、复合机床，以及在单一功能的基础产品上加装使功能升级的配套件，如加装动力铣头、动力刀架、C轴、Y轴、五轴转台等，实现更多较为复杂的加工要求。如山森数控展示了由两台CDZ6140卧车搭配自制桁架机械手的生产线，进行加工演示。

　　同时也看到，部分新型功能部件得以广泛运用并趋于成熟。如电主轴(高精、高转数、大扭矩)、直线电机(可达100m/min的高快移)、插削动力刀座(可在配置动力刀塔+C轴斜车上实现外齿轮廓、内花键加工)等。其中，NSK抑制象限突起的滚珠丝杠引起笔者注意，具体特点有：(1)大幅提升滚珠丝杠运行方向反转时摩擦稳定性，降低机床运动误差。(2)配合系统控制，可将机床象限突起控制到1µm以内，提升加工表面质量。(3)提升机床进给性能，缩短精加工工序，在确保高品质的同时提升机床加工效率。
 
　　亮点二：车铣复合加工产品已成主流
 
　　从此次展会可以看到，车铣复合加工产品已成为主流。境内外各大车床制造厂家展出的展品，均以带C轴、铣头、双动力刀架(带Y轴及不带Y轴)、双车头、伺服尾座为主，展现出较高的技术配置。如：MAZAK(马扎克)全球首发的INTEGREXi-350H S是复合加工机INTEGREX系列家族的高端成员，搭载了Smooth Ai 数控系统，为自动化智能制造开启了崭新篇章。其演示的螺杆车削加工、全能自由车削Free Turn加工以及同步五轴加工技艺，可满足多项高自动化要求。全球首发的INTEGREX i-630V AG新一代复合加工机床，集传统车铣复合与齿轮加工功能于一身，除传统的车铣、5轴加工，还嵌入了铣齿、滚齿、刮齿加工，最大限度地实现了工序集中，减少人员设备，缩短生产周期。
 
　　EMCO公司展出了HT65 PM车铣复合加工中心，这是为满足高精度和高效率加工而设计制造的第四代产品。双主轴、双刀塔配Y轴上方刀塔演化成加工中心的铣削头，带B轴和刀库，构成了一台高功率高转速的9轴5联动数控机床，主副主轴可实现工件自动对接，一次装夹可完成一个零件六面的所有铣削和车削(包括空间曲面和斜孔)。上刀塔为转速12000r/min的高功率电主轴,配合HSK T63刀柄形式，既可进行高速铣削、钻削也可进行车削。刀库自带20把刀，可随时从刀库换刀，主轴上每次只有一把刀，大大减少干涉。下刀塔是标准的12刀位VDI30车削中心刀塔，可全部配动力刀座。
 
　　通用技术集团的DTM-B70S卧式车铣复合加工中心为其第三代多功能产品，机床整体结构采用正交式水平Y轴布局，结构成熟、先进，符合国际潮流。该机通过多种功能部件组合，可实现六面完整加工能力。该机可真正实现一机功能集成化，多任务工艺复合化。具有车、铣、镗、钻、攻丝等多种功能，可快速高质量完成复杂工件加工，尤其适用于复杂零件的多品种小批量加工。
 
　　德国Index首发的多轴自动车床MS24-6，有6根主轴，最多可配2根具有C轴功能的副主轴，12个刀架，刀架无溜板座，安放在工作区中，从而可在每根主轴上使用多把刀具。所有主轴位置均可实现所有加工工序。特别适用于小型轴类零件的大批量高效高柔性自动化加工。MS24-6还可根据需要配置成双三轴车床。
 
　　宝鸡机床的展品颇有亮点，其中3台斜床身均为复合加工产品：BL20-HSY(双主轴-电主轴、动力刀塔带Y轴、双C轴)、CQ7530(双主轴、双刀架)、CH46DY(动力刀塔带Y轴)。其立式车铣中心CX516最吸引眼球。该机是一款高效立式车铣复合中心，机床具有三轴联动功能，车、铣模式无缝集成，配合32工位刀库，可用于盘套类零件的精密、高效车铣复合加工，广泛应用于电子、船舶、汽车、高铁、医疗器械、模具、IT 等制造业。该机特点：(1)机床整体采用框箱型底座、立式结构，刚性高，排屑流畅。(2)床鞍、立柱采用高刚性滚柱导轨，动态响应性能好，精度保持性好。(3)三轴联动功能，可一次装夹进行车、铣等多任务复合加工，加工效率高。(4)铣削主轴与车削主轴结构相互独立，均采用内置电机，高精度、高速度。(5)车削刀座冷却液高压中心出水。(6)车铣共享32链式刀库，结构紧凑、性能可靠。(7)三轴均配有光栅尺检测反馈系统，工作精度高。(8)机床可配备在线检测、高压断屑等功能，可进行多机联线，实现无人化操作。
 
　　广东圣特斯数控设备有限公司HXY46斜床身数控车铣复合机床，采用台湾新代6轴系统21TB，支持X/Z/Y/C/A/B轴联动加工，支持铣扁位/钻孔/攻牙/雕刻/车削等，可一次装夹完成复杂零件加工，从而提高加工精度。
 
　　日本中村留的AS-200L高性能车铣复合机床，标准配备Y轴、铣削功能，拥有强劲的车削、铣削能力，相当于车床+加工中心+磨床(以硬车代替磨削)，提供丰富选项，可从容应对变种变量的产品加工。该机配备强有力铣削机构、高速高精度C轴功能、82mm行程的Y轴，可一次装夹完成车、铣、钻、去毛刺等工序，减少了零件的二次定位，确保成品零件的加工精度。
 
　　在车床结构基础上增加铣削功能的车铣复合加工机床还有威力铭•马科戴尔(Weilimin-Macodel)的308MT，富信国际的EMCO HT65 PM，DMG MORI的CLX 450 TC、NTX2000，马扎克的INTEGREX j-200，大隈的MULTUS U3000，通用技术集团的HTM63150等。
 
　　亮点三：自动化、专业化程度大幅提高
 
　　伴随着国产数控系统的不断进步和发展，过去的十年是国产机床数控化率大幅提升的十年。未来的几十年，将是规模以上制造型企业自动化升级的时代。展会上很多机床企业展示了自动化生产线，有单机自动化、零件加工单元(加工岛)、零件自动生产线。人力成本的逐步提高，必将推动制造业自动化升级的浪潮。零件自动化线的设计和制造，涉及到机械、工艺、刀具、夹具、电气、系统、液压、气动等方面的综合能力，不仅考验机床本身的可靠性和稳定性，也考验机床企业的整体解决能力和综合实力。
 
　　广州数控的工业机器人产品覆盖了搬运、焊接、打磨、喷涂、码垛、并联六大系列，具有完全自主知识产权。其展出的GSK RB08A3工业机器人，有效负载8kg，运动范围1490mm，重复定位精度±0.04mm。
 
　　马扎克(MAZAK)的PALLETECH模块化托盘柔性线，托盘数量可根据需要进行增减，最少6个，最多可达240个，可灵活应对中批量、大批量、多品种少量、变品种变量生产系统的生产模式。托盘柔性线包含整线独立工作所必须的硬件和软件，工件装夹方便快捷。通过增加托盘、更改加工程序和夹具，就可以应对产品更新的加工需求。通过FMS控制中心与工厂网络连接，可实现24小时连续加工。本届展会上，马扎克展示了PALLETECH模块化系统与其最大规格高速高精密卧式加工中心HCN8800 L集成的应用示范。除托盘柔性线外，MAZAK还展出了桁架机器人、关节机器人、托盘池等多种自动化应用方案。
 
　　浙江日发的RFMH63P柔性生产线，由卧式加工中心RFMH63P、AGV小车、托盘库组成。柔性线控制软件jFMX控制整线的运行，如柔性线的刀具管理、工艺数据管理、加工质量管理、生产计划安排、AGV小车的运行。jFMX能够与ERP企业管理软件连接，实现24小时无人化自动加工。
 
　　村田机械展出的对置双主轴车削中心MT200，同时搭载高速伺服堆载装置和高速桁架机械手，实现工件加工自动化。
 
　　在CIMT2021展会，也欣喜地看到很多产品更加聚焦细分市场、聚焦用户服务领域，体现出企业深入挖掘用户生产工艺需求，满足重点领域发展需要，为用户提供个性化、专业化解决方案。
 
　　亮点四：产品与信息及网络技术深度融合，智能制造持续发展
 
　　此次展会，部分展品从数字化工厂全面解决方案、数控系统、数控机床等多个侧面进行展示，体现将现代网络、通讯、信息、物流以及云计算、移动通讯等新技术，与设备、产品、设计、工艺技术和人之间进行深度融合、无缝连接，实现信息的高效充分流动、处理和应用。如MAZAK的 iCONNECT，以马扎克智能云为载体，灵活运用云数据来实现机床互联，向客户提供远程支援、维护保养、教育培训等综合服务。另外，MAZAK iSMART Factory运用物联网技术，通过安全的数据采集、数据分析，对生产活动进行改善，实现以数据驱动生产制造。
 
　　又比如沈阳机床的i5系列机床。i5系统针对工业互联网应用做了很多独特的系统性设计，可谓独树一帜。i5系统能够支持通过手机终端实现远程锁机。本次展会展出的HTM63150卧式车铣复合加工中心，主要用于国家重点领域以及民用工业中的一些形状复杂、精度要求高的异形回转体长轴以及盘类零件加工，产品具备国际竞争力。该系列产品配备i5数控系统，主要核心部件包括高速车铣头、高扭矩B轴、车削电主轴、下部动力刀塔等，均为自主设计制造。展出的T5.2-500，是一款具有车削与铣削加工能力的卧式车削中心，关键核心部件100%国产化，可实现自主可控。其搭载的i5OS智能数控系统，融合智能控制技术与先进制造技术，可搭载车间级生产管理系统，实现生产过程的智能化管理。
 
　　亮点五：关注碳中和
 
　　2020 年9月22 日，习近平总书记在第七十五届联合国大会一般性辩论上宣布，中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，力争2030 年前二氧化碳排放达到峰值，努力争取2060 年前实现碳中和。这是中国首次提出实现碳达峰与碳中和的目标，引起了国际社会的极大关注。对于机床行业，以实现碳达峰、碳中和为目标，一要通过绿色设计实现节能减排，包括绿色机床的选材和制造工艺、绿色模块化设计、绿色机床结构设计、绿色机床制造等几个方面。二要通过设备维护，提升机床技能水平，包括气动液压部分的节能方法、电气系统节能方法、机械系统节能方法以及开发新技术等几个方面。三要建立绿色低碳技术验证平台。四要建设全生命周期低碳绿色供应链体系等。所以，机床企业应该及早行动起来，为碳中和贡献自己的力量，减少企业和产品碳足迹。在本届展会，DMG MORI已宣称全部机床产品达到碳中和。
 
　　总之，通过CIMT2021展会，笔者了解到了境内外机床市场的发展趋势，看到了全球业界当今主流的中高端产品。作为一家境内机床企业员工，我深深感到我们的不足和未来空间。尤其是我们现有的产品，结构流于单一，技术附加值不高，针对不同行业的加工解决方案不足，在中高端市场还有较长的路要走。因此，我们需继续努力，紧跟先进机床企业的发展步伐，以市场需求为导向，贴近客户，开发出更多高精度、高可靠性的产品。
 
　　市场是公平的，CY人还需沉下心，稳发展，向前看，因为机会只留给有准备的人。