從CIMT2021部分展品淺析機床工具行業發展趨勢
從CIMT2021部分展品淺析機床工具行業
發展趨勢
由中國機床工具工業協會主辦的CIMT2021（第十七屆中國國際機床展覽會）于2021年4月12-17日在北京中國國際展覽中心（新館）成功舉辦。展會期間觀眾如潮，火爆程度超出預期。
筆者對部分展品進行了梳理，供大家從其中一個側面了解展會盛況。本文難以描述展會全貌，但可管窺其冰山一角，從而映射出機床工具行業發展趨勢。需要說明的是，若有因筆者對展品特點理解不當引起的錯漏之處，敬請廣大讀者指正。
一、展會概況
本屆展會規模宏大，匯聚了來自全球27個國家和地區的1500多家展商，展出總面積達13.5萬平方米，布滿8個常設展館和4個臨時館。
展品品種琳瑯滿目，展品規格豐富齊全，數萬件展品囊括了機床主機、數控系統、功能部件、機床電器、量儀量具、刃具及夾具、附件等產業鏈主要產品范疇。其中，主機產品包括金屬切削、金屬成形、齒輪加工、特種加工、熱處理、涂附等多種設備。
展品水平體現了世界當今制造技術的發展趨勢，國際知名廠商及其品牌產品悉數到場，全球最新、最先進的發展成果紛紛呈現。全球知名企業有德馬吉森精機、埃馬克、格勞博、巨浪、GF加工方案、馬扎克、大隈、牧野、哈斯、哈挺、赫克、尼古拉斯克雷亞、法孚、友嘉、斗山、現代起亞、薩瓦尼尼、雄克、ABB、西門子、海德漢、發那科、三菱、THK、上銀、蔡司、雷尼紹、馬波斯、伊斯卡等。境內主要展商有通用技術集團、秦川集團、濟南二機、武漢重型、北一機床、上海機床、浙江杭機、科德數控、重慶機床、寶雞機床、北京精雕、海天精工、星火機床、山東蒂德、威達重工、格力智能、南通國盛、普什寧江、深圳創世紀、廣州數控、華中數控、福建威諾、漢江機床、凱特精工、南京工藝、上海工具、株洲鉆石、大族激光、邦德激光、迪能激光等，不一一列舉。
二、車削類機床
車削類機床是展品中的大類，技術特點鮮明。
1. 高精度展品較多，展商對精度保持性更加關注，熱穩定和熱對稱結構設計被越來越多的展商所采用。如北一大隈車床采用熱親和技術，熱穩定性好。如德馬吉森精機的熱穩定溫控對稱結構設計。如龍澤可對應熱位移的床身結構設計，從而保證展品高精度和持續精度。搭載測量系統以提高精度，如埃馬克的VT 4-4立式車床所有直線軸都有直接式測量系統。有的展品床身采用天然花崗巖和人造大理石，采用靜壓主軸、靜壓導軌，使機床具有良好的熱穩定性、抗振性和剛性，保證機床獲得較高的精度，如江蘇博谷智能的Hard T100高精密硬車削機床定位精度≤1μm，普什寧江的MICRO-T400高精度車床加工零件尺寸精度≤2μm、圓度≤1μm、粗糙度≤Ra0.2μm，大昌華嘉的Moore Nanotech 250UPL超精車床面型精度≤0.1μm、粗糙度≤Ra2.0nm等。
2. 自動化程度高。如埃馬克的VT 4-4立式車床具有雙刀塔，兩側可同時加工，刀塔集成工件夾持器，實現工件自動上下料。因代克斯的INDEX MS24-6多軸自動車床具有6個主軸，通過線性機械手或機器人上下料，配置12個刀架，完成銑、鉆、攻、去毛刺等自動加工。馬扎克的QTC-200MSY L+GL臥式車削中心搭載桁架機械手實現各種工件的自動化上下料。村田機械的MT200對置雙主軸車削中心采用對向雙主軸，上、下刀塔，搭載動力刀具及門型機械臂，實現自動上下料。濟南一機的J1VL-600ST雙刀架數控立式車床配置上下刀架，可對剎車盤兩面進行同時加工。江蘇迪克的DKCK-ST80雙主軸數控車床具有自動上下料裝置。陜西諾貝特的XKNC50GL全自動數控車床帶桁架機械手抓取工件，實現自動上下料等。
3. 專用。針對性強，專業性能優良。如濟南一機的WL-800鋁輪轂車床，山東沂水的油缸專用車床，寶雞機床針對汽車車橋加工的CQ7530數控臥式車床，沈陽眾一智能的DVL480適用于汽車剎車盤、輪轂、制動鼓、飛輪等回轉體零件的加工等。
三、鏜銑類機床
很多展品應用了先進的傳動、控制、測量等技術。特別是五軸加工中心，具有較高技術水平。
1. 展品精度普遍較高，采取有效措施提高精度保持性。如北京精雕的JDGR400T，采用全閉環反饋，具有在機測量和修正功能；對主軸、軸承座、轉臺電機、螺母等關鍵發熱部位進行全方位冷卻，保證機床熱穩定性；具有“0.1μm進給和1μm切削”能力。大隈的MP-46V立式加工中心，其精確控制的熱位移和熱補償技術實現鏡面加工。牧野的e500高精密立加，獨特的主軸冷卻技術，為連續26小時加工、位置精度保持在0.0027mm以內提供了保障。南通國盛的DHM-63臥加，采用滾珠絲杠中心冷卻循環來保證機床精度的穩定。此外，展品床身采用天然花崗巖和人造大理石，使機床獲得良好的熱穩定性和抗振性，以確保機床精度穩定，如貝托特?哈默的C 650 U加工中心采用礦物鑄石床身、科德的DerThrone VMC50S U五軸立式加工中心底座立柱采用礦物鑄石材料、普什寧江的VMC80IV五軸立式加工中心床身采用人造大理石材料、大昌華嘉的EVO立加采用整體人造花崗巖結構等。
2. 效率高。展品通過雙主軸、立臥轉換頭、雙工位等設計提升加工效率，如巨浪凱龍的MC528 TWIN雙主軸雙轉臺五軸立式加工中心、VIGEL TW 320H Bi.Z雙主軸雙工作臺臥式加工中心。部分展品具有托盤自動交換功能，如濟南二機的TH6513A精密臥式銑鏜加工中心。同時高速也為高效提供了保證，如秦川機床的VMC40U主軸轉速40000r/min、巨浪凱龍的MC528 TWIN雙主軸雙五軸立加快移速度75m/min；格勞博G150的X/Y/Z軸快移速度70/50/80m/min，加速度6/6/11m/s2；斯達拉格的X45快移速度80m/min，X/Y/Z軸加速度8/11/8m/s2；浙江日發的MCM CLOCK EVO臥加快移速度76m/min，加速度7m/s2。
3. 展品采用直驅與直聯技術，縮短傳動鏈，提高傳動剛度、動態特性及精度。如馬扎克的VCE700D L立加采用直聯主軸結構；牧野的e500高精密立加各軸采用雙直線電機驅動；大連三壘的SVW80C五軸立加采用電主軸；蘇州珈瑪的LV-800L立加主軸采用直聯方式；普什寧江的VMC80IV五軸立加采用電主軸；寶雞機床的BM10-H立加采用電主軸；威達重工的CMC650u五軸立加主軸采用直聯結構，B、C軸采用力矩電機直驅等。
4. 智能技術進一步發展并得到廣泛應用。如各種感知功能、自適應與自動補償功能、預測功能、各種操作導航功能、虛擬與仿真、人機溝通能力等，為加工作業提供了有力支撐。如北一大隈的MBR-5000H-e熱親和、防碰撞、加工導航、伺服導航智能技術。如馬扎克的VARIAXIS i-700智能熱屏蔽系統，有效控制機床熱位移。如德馬吉森精機的NHC 6300對稱熱不敏感主軸，充分的冷卻進行溫度控制，通過多傳感器測量溫度后將信號傳給控制器形成閉環反饋。如普什寧江VMC80IV具有溫度控制技術，防止主軸熱漂移。
5. 節能環保意識強。如德馬吉森精機從2021年起全部機床生產達到100%碳中和，成為全球首批碳排放氣候中性的工業企業之一，通過使用現代化的供熱、通風和冷卻技術，避免碳排放。同時不斷提高機床的能源效率。節能減排成為發展趨勢，碳中和將備受關注。
四、復合類機床
復合類展品有車銑/銑車復合、車磨復合、齒輪加工與銑削復合、沖壓與激光切割復合、增減材復合、焊接與銑削復合、鏜銑磨復合等。復合機床具有強大的工藝復合和工序復合能力，一次裝夾可以完成多道工序加工，充分體現精度、效率和自動化方面的優良性能。展品高性能，多軸控制，配置功能強大的軟硬件，如直觀易用的數控系統、豐富的編程與加工軟件、先進的傳感和檢測裝置、直驅與直聯功能部件、工業4.0接口等。車銑/銑車復合機床可實現任意角度位置的車削、銑削、鉆孔、攻絲、制齒等加工，也可完成復雜空間曲面的加工。車銑/銑車復合機床具有各種感知功能、自適應與自動補償功能、預測功能、各種操作導航功能、虛擬與仿真、防碰撞等智能功能，如因代克斯的INDEX G420車銑復合中心、馬扎克的INTEGREX i-350H S臥式車銑復合加工中心、牧野L2車銑復合加工中心、大隈的MULTUS U3000銑車復合加工中心、WFL的M50銑車復合加工中心、德馬吉森精機的NTX 1000銑車復合機床、威力銘-馬科黛爾508MT2 銑車復合加工中心、中國通用的HTM63150、DTM-B70S銑車復合加工機床、科德數控的KMC 800S UMT車銑復合加工中心、富信國際的HT65 PM銑車復合加工中心、廣州霏鴻的FH100P-C車銑復合加工中心等。
五、磨削類機床
主要技術特點如下：
1. 抗振。床身采用天然花崗巖和人造大理石，使機床獲得良好的熱穩定性和抗振性。如達諾巴特的LG-1000外圓磨床床身采用天然花崗巖、戴杰磨床的Bi5工具磨床采用大理石床身、鑄帝的CUBE 350無心磨床床身由天然花崗巖制成等。
2. 主軸驅動和進給驅動廣泛采用直驅技術和直聯技術，以提升機床傳動精度、剛度、工作平穩性及動態特性。如上海機床的H367數控隨動高精度偏心軸磨床，工作臺采用雙層結構，由伺服電機直接驅動，砂輪架采用直線電機驅動；哈斯馬格的Multigrind?CA磨削中心采用直驅式磨削主軸；達諾巴特的LG-1000外圓磨床運動軸為直線電機驅動；孚爾默的VGrind340S刀具磨直線軸采用直線電機驅動等。
3. 智能。牧野的SG10高精密數控刀具磨床，具有抑制機床本體發熱恒溫控制技術；設備具有針對超硬磨削力的監測系統，實時采集主軸負載變化，通過自適應進給功能自動調節提高磨削效率。另外還有運動模擬和碰撞檢測、加工監測、在線測量等功能。如孚爾默的VGrind360刀具磨具有碰撞監測功能；TTB的EVOLUTION高精度刀具磨具有高效編程和支持功能，包括強大的3D模擬和精確的碰撞監控；北一機床的B2-K1026隨動式數控磨床具有機床狀態監控、故障自診斷及異常報警功能等。
4. 精密。CIMT2021匯集了眾多精密磨床，其主要精度指標，如砂輪主軸、工件主軸的徑向/軸向跳動、磨削的圓度/圓柱度/輪廓度/平面度、運動軸的定位/重復定位精度等，多在2μm左右甚至更高，表面粗糙度達到0.2μm。如大昌華嘉的Moore 500 CPWZ坐標磨、德拉克精密數控螺紋磨床、上海機床H376高精度復合磨削中心、無錫機床WX-1023無心磨床、孚爾默的VGrind340S刀具磨、德馬吉森精機的Vertical Mate 85多功能立式磨床等。
六、齒輪類機床
主要技術特點如下：
1. 自動化水平高。如利勃海爾的LK 280DC刮齒機可完成刮齒、倒棱、去毛刺作業，具有刀具更換裝置，齒輪測量功能在主流程進行的同時進行測量與修正。卡希富基的KN80數控滾齒機配置上下料裝置，搭載倒棱裝置。萊斯豪爾的Rz260蝸桿砂輪磨齒機具有用于修整的C軸數控軸，進行在線修整，雙工件主軸技術，在一主軸磨削工件期間另一個主軸執行上料和下料操作。重慶機床的YT7226雙工作臺磨齒機，可實現工件自動裝夾、自動砂輪修整、高速對齒、自動磨削示教、自動修整示教、自動余量分配和自動磨削等整個加工過程的全自動控制。宜昌長機的YK3620數控臥式滾齒機床，具有帶位置檢測及反饋功能的拉刀機構和自動對刀機構，具有自動鎖緊尾座、頂緊力自動調整及檢測反饋等功能。南京二機的Y7226CNC數控蝸桿砂輪磨齒機可實現砂輪自動平衡、自動對刀、自動修整、工件自動裝夾、自動對齒及自動磨削過程的全自動控制，配備機器人（桁架式或關節式）及料倉等。
2. 許多廠商的展品采用直驅技術，實現零間隙傳動，大大提高了驅動剛度和動態響應速度。如南京二機的YD3132CNC滾倒一體機，工作臺回轉軸（C軸）和滾刀主軸回轉軸（B軸）均由內藏式主軸電機直接驅動，實現零間隙傳動，提高了主軸的驅動剛度和動態響應速度。卡希富基的KN80數控滾齒機，主軸與工作臺采用內裝電機直接驅動，工作臺具有自動消隙功能。秦川機床的YKZ7250數控蝸桿砂輪磨齒機，工件主軸采用直接驅動技術等。
3. 干切。企業環保意識普遍增強，干切工藝廣泛應用，如卡希富基的KN80數控滾齒機、秦川機床的YH系列數控干切滾齒機、宜昌長機科技YKH3180數控滾齒機等。
七、電加工類機床
展品具有如下特點：
1. 自動化技術廣泛應用。如沙迪克的ALN400Qs具有液面自動調整功能和高速自動穿絲裝置（FJ-AWT）；蘇州電加工所的WK008D智能微孔電火化加工機床，由機械臂自動控制上下物料；蘇州寶瑪數控的BMT400C具有雙向自動緊絲系統；安德建奇的AT40R PCD刀具加工機床具有自動分度監測功能和自動上絲功能，能實現加工件的裝卡、測量、修切及檢測。
2．在保證高精度和精度持久穩定方面，展商各顯其能。三菱的MV1200S HS采用直線電機配絕對值光柵尺，提高響應速度和精度，加工件表面粗糙度達到Ra0.28μm。通用技術集團的AF35E，具有實時檢測放電間隙狀態、放電間隙和抬刀智能控制、精確逆向控制、平動控制及高速高精運動控制算法，實現硬質合金加工的Ra0.2μm高表面質量，模具鋼的Ra0.1μm鏡面加工。沙迪克的AP250Ls具有開機即可高精度加工的液冷卻裝置以及空氣循環系統，高速高精的“ECO CUT O-Plus”技術，加工的零件粗糙度Ra＜0.15μm。安德建奇的AF50采用全閉環反饋等。
3. 軟件功能豐富。如通用技術集團的AF35E具有自動找正與電極防碰撞功能。如蘇州寶瑪數控的BMD703-500CNC具有“互聯網+”功能，實現遠程實時監控加工，具有智能化數據庫，加工時可繪圖編程，具有圖形坐標轉換、縮放、旋轉、顯示跟蹤等功能，具有自動找正與電極防碰撞功能，具有工藝專家系統。
八、激光加工類機床
主要技術特點有如下幾點：
1. 大功率激光器。大功率光纖激光器應用發展迅速，能量傳輸簡單、應用成本低、能量轉換效能高、材料適應性強、輸出功率大、切割的板材厚度大、切割速度快。展品多搭載萬瓦級以上激光器。如大族粵銘20000W的高功率光纖激光切割機及超大幅面激光切割機、深圳迪能15000W 的D-SOARPlus2560FCCBSD激光切割機、濟南邦德20000W的S4020激光切割機、廣東宏石20000W的GF系列高功率大幅面激光切割機及15000W的G6025H高功率激光切割機等。
2. 激光頭功能強大。如廣東宏石的激光切割頭具有系統可查看狀態，焦點精準調節，自適應校正，溫度實時監控，故障智能預警，主動防碰撞保護功能。如大族激光的光纖五軸激光頭實現C軸n×360°無限旋轉，A軸±135°擺動，可進行中厚板曲面曲線切割，比傳統激光器節能環保，免光路維護，具有焦點精準調節、自動校準、故障報警、防碰撞保護等功能，適用于汽車、模具等領域的碳鋼、不銹鋼、鋁合金、鈦合金材料的空間異型三維零件的精密激光加工。
3. 自動化程度高。三菱的ML4020GX-F60二維光纖激光加工機，搭載新型自動化分揀系統，實現高可靠性和AI引導的“不停頓加工機”生產。大族粵銘激光切割機的自動隨動調焦切割頭、自動交換工作臺、變頻變焦穿孔、自動尋邊、超時自動休眠。江蘇亞威的HLS系列激光切割機具有上下料裝置及料庫。深圳迪能的D-SOAR激光切管機卡盤具有自動調節中心功能，能夠實現快速定心裝夾，同時可以自動調節夾持力度，確保薄壁管不變形，同時具有自動上下料系統。
4. 高動態的結構設計及驅動。德馬吉森精機的LT 20激光加工機床，XYZ軸直線電機驅動，具有高動態性能，加速度>2g。深圳迪能的D-SOARPlus2560FCCBSD-15000W激光切割機，龍門架橫梁采用航空鋁壓鑄成型，雙電機驅動。大族粵銘的展品采用輕量龍門架設計、高扭矩伺服電機雙邊驅動，保證高加速度和高動態特性。江蘇亞威的展品采用直線電機驅動技術，最大速度280m/min，最大加速度4.5g。信宜華會的FLC3000-4020高速光纖激光切割機，龍門架采用雙驅動系統。
九、成形類機床
有以下幾點值得關注：
1. 高效。設備具有模具庫，解決頻繁更換模具問題，如德國全斯福的DB 622-CNC-ROBO-R/L機器人彎管單元，機器人配備有左右彎曲頭，一次夾緊即可覆蓋兩個彎曲方向，每個折彎系統可配置6個模具。薩瓦尼尼的多邊折彎中心擁有通用的萬能折彎模具，可對沖剪好的板材進行柔性折彎，操作人員只需將板材放在工作臺上，一次定位便能自動完成多邊折彎。
2. 自動化程度高。如江蘇金方圓ASM數控轉塔沖床自動化加工單元，集成上下料機構，可配大型倉儲單元。村田機械的M3048TG+HS2512數控沖床+自動上下料裝置，實現3噸托盤材料的無人化上下料加工。南通麥斯鐵柔性生產線，上料、下料、板料的定位及送進，模具的選擇，沖壓過程的實現以及故障報警等，均能夠通過數控系統控制自動完成。
3. 適應。專業的軟件支持，簡化編程和操作功能，降低對操作者經驗和技能的依賴，展品顯示出很強的適應性和可操作性。如薩瓦尼尼的多邊折彎中心獨有的智能化板材特性自動補償技術MAC 2.0，實現設備對板材及外部環境變化的自適應；德國全斯福機器人彎管單元具有彎管機器人專用軟件；江蘇金方圓的機器人自動化折彎單元，折彎程序編輯簡單易懂；江蘇亞威的機器人折彎單元模塊化程序軟件等。
十、數控系統
展品主要特點如下：
1. 智能。數字雙胞胎實現虛擬與現實的無縫交互。展品具有自適應控制功能、刀具破損監測功能、誤差補償控制功能、防碰撞刀具工件保護功能、遠程故障診斷維護功能等。如西門子數字化原生數控系統、華中HNC-948新一代iNC人工智能數控系統等。
2. 互聯互通。大數據、云計算、物聯網技術以及數控系統互聯互通技術的發展為智能制造提供了保障，人與設備之間的聯接、異構設備之間的互聯、設備之間的互操作、應用軟件與設備之間的聯接等，在系統的支持和控制下，得以實現，極大提高了生產效率。如西門子系統、華中數控系統等。
3. 高速、高精度。數控系統控制高速、高精度加工，減小插補誤差、縮短插補周期，西門子采用80位浮點計算精度，FANUC31i和三菱M800、M700等系統都實現了納米插補功能，插補周期在0.125ms以下。
十一、刀具類
展品主要特點有如下幾點：
1. 新技術、新結構、新材料。刀具企業不斷研究新技術，試驗新結構，應用新材料，不斷改善切削條件、提高加工效率和工件表面質量。如春保森拉天時復合材料合成鏜桿。如瓦爾特的M5130方肩銑刀，經特殊設計，齒數增加、刀片截面加大、定位接合面更大、刀體支撐加強。如上海工具廠的涂層刀具，提高了刀具的高溫性能和耐磨損能力，提升了抗沖擊能力。如歐士機的刀具涂層主攻高硬材料，兼顧剛性和鋒利性。
2. 整體加工解決方案。很多展商將在不同領域或對典型的零件展示其獨到的理解和研究成果，提供專業的具有針對性的解決方案或特殊定制，使得生產成本更低，穩定性更好，加工效率更高。如春保森拉天時電機殼加工解決方案，如鄭州市鉆石精密制造的球籠式等角速萬向節中內外星輪軌道加工解決方案，以及株洲鉆石汽車工業、航天航空刀具解決方案等。
執筆：丁浩龍（協會市場部） 責編：張芳麗
