2021年4月17日,第十七屆中國國際機床展覽會(CIMT2021)在北(bei)京中國國際展(zhan)(zhan)覽中心(新(xin)館)落幕(mu)。此次展(zhan)(zhan)會的(de)(de)主(zhu)題為“融(rong)合共贏 智(zhi)造未來”。展(zhan)(zhan)會上新(xin)品(pin)云集,呈(cheng)現出(chu)很多亮點(dian)。數萬件(jian)展(zhan)(zhan)品(pin)囊(nang)括了主(zhu)機(ji)、功能部(bu)件(jian)、數控(kong)系統、自動化生產線、智(zhi)能機(ji)械手、量(liang)儀量(liang)具、機(ji)床(chuang)電器(qi)以及(ji)刀具、附(fu)件(jian)等產業鏈上的(de)(de)主(zhu)要產品(pin)范(fan)疇(chou)。
在(zai)此次展(zhan)會上,筆者作(zuo)為一名(ming)機(ji)械設計(ji)人員,結合企業自身產品,重(zhong)點看了一些主(zhu)機(ji)產品,并(bing)從幾個方面分析相關技(ji)術發展(zhan)方向,與大家探討(tao)。
首(shou)先看一組數據(見下圖):
從圖上數據可知,2020年金屬切削機床市場為1868.3億元,呈現出較好發展趨勢。
在CIMT2021,筆者關注的部分主機展品呈現出五大亮點:
亮點一:傳統單一功能產品逐漸淡出
此次(ci)展會,只有少數(shu)(shu)廠(chang)家展示傳統單一功(gong)能產品,如臥式車(che)床(chuang)(chuang)(chuang)、立式車(che)床(chuang)(chuang)(chuang)、平床(chuang)(chuang)(chuang)身數(shu)(shu)控(kong)車(che)床(chuang)(chuang)(chuang)、斜床(chuang)(chuang)(chuang)身數(shu)(shu)控(kong)車(che)床(chuang)(chuang)(chuang)等,取(qu)而代之的(de)是展出了更(geng)多中高檔加工(gong)中心、復(fu)合機床(chuang)(chuang)(chuang),以及在單一功(gong)能的(de)基礎產品上加裝使功(gong)能升級的(de)配(pei)套(tao)件,如加裝動(dong)力銑頭、動(dong)力刀架、C軸、Y軸、五軸轉臺(tai)等,實現更(geng)多較為(wei)復(fu)雜的(de)加工(gong)要求(qiu)。如山森(sen)數(shu)(shu)控(kong)展示了由兩臺(tai)CDZ6140臥車(che)搭配(pei)自制桁架機械手(shou)的(de)生(sheng)產線,進行加工(gong)演示。
同時也看到,部分新型功能部件得以廣泛運用并趨于成熟。如電主軸(高精、高轉數、大扭矩)、直線電機(可達100m/min的高快移)、插削動力刀座(可在配置動力刀塔+C軸斜車上實現外齒輪廓、內花鍵加工)等。其中,NSK抑制象限突起的滾珠絲杠引起筆者注意,具體特點有:(1)大幅提升滾珠絲杠運行方向反轉時摩擦穩定性,降低機床運動誤差。(2)配合系統控制,可將機床象限突起控制到1μm以內,提升加工表面質量。(3)提升機床進給性能,縮短精加工工序,在確保高品質的同時提升機床加工效率。
亮點二:車銑復合加工產品已成主流
從(cong)此次展會可以(yi)看到,車(che)(che)銑復(fu)合加工(gong)產(chan)品(pin)已成為主流(liu)。境內外各(ge)大(da)車(che)(che)床制(zhi)造廠家(jia)(jia)展出的展品(pin),均以(yi)帶C軸、銑頭、雙動力刀架(帶Y軸及(ji)(ji)不帶Y軸)、雙車(che)(che)頭、伺服尾(wei)座為主,展現(xian)出較高(gao)的技術配置。如:MAZAK(馬(ma)扎克(ke))全球首發(fa)的INTEGREXi-350H S是復(fu)合加工(gong)機(ji)INTEGREX系(xi)列家(jia)(jia)族的高(gao)端成員,搭載了Smooth Ai 數控(kong)系(xi)統,為自(zi)動化智能制(zhi)造開啟(qi)了嶄新(xin)篇章。其演示的螺桿車(che)(che)削加工(gong)、全能自(zi)由車(che)(che)削Free Turn加工(gong)以(yi)及(ji)(ji)同(tong)步五軸加工(gong)技藝,可滿足(zu)多項(xiang)高(gao)自(zi)動化要求。全球首發(fa)的INTEGREX i-630V AG新(xin)一代復(fu)合加工(gong)機(ji)床,集(ji)傳(chuan)統車(che)(che)銑復(fu)合與齒(chi)輪加工(gong)功能于一身,除(chu)傳(chuan)統的車(che)(che)銑、5軸加工(gong),還嵌入了銑齒(chi)、滾齒(chi)、刮齒(chi)加工(gong),最大(da)限(xian)度地實現(xian)了工(gong)序集(ji)中,減少人員設備,縮(suo)短(duan)生(sheng)產(chan)周期。
EMCO公司展(zhan)出了(le)HT65 PM車銑復合(he)加(jia)工中心(xin),這是為滿足高(gao)(gao)精度和高(gao)(gao)效(xiao)率(lv)加(jia)工而設(she)計制(zhi)造的(de)第四代產品。雙主軸、雙刀(dao)塔配Y軸上(shang)(shang)方刀(dao)塔演化成加(jia)工中心(xin)的(de)銑削(xue)(xue)(xue)頭,帶B軸和刀(dao)庫,構成了(le)一臺高(gao)(gao)功率(lv)高(gao)(gao)轉(zhuan)速(su)的(de)9軸5聯動數控機床,主副主軸可(ke)(ke)實現工件自動對接,一次裝夾可(ke)(ke)完成一個零件六面(mian)的(de)所有(you)銑削(xue)(xue)(xue)和車削(xue)(xue)(xue)(包括空間曲面(mian)和斜孔)。上(shang)(shang)刀(dao)塔為轉(zhuan)速(su)12000r/min的(de)高(gao)(gao)功率(lv)電主軸,配合(he)HSK T63刀(dao)柄(bing)形(xing)式,既可(ke)(ke)進行高(gao)(gao)速(su)銑削(xue)(xue)(xue)、鉆削(xue)(xue)(xue)也可(ke)(ke)進行車削(xue)(xue)(xue)。刀(dao)庫自帶20把(ba)刀(dao),可(ke)(ke)隨(sui)時(shi)從(cong)刀(dao)庫換刀(dao),主軸上(shang)(shang)每次只有(you)一把(ba)刀(dao),大大減少干涉。下(xia)刀(dao)塔是標準的(de)12刀(dao)位(wei)VDI30車削(xue)(xue)(xue)中心(xin)刀(dao)塔,可(ke)(ke)全部配動力刀(dao)座。
通用技術集(ji)團的(de)DTM-B70S臥式車銑復(fu)(fu)合加(jia)工(gong)中心為(wei)其第三代多(duo)(duo)(duo)功能(neng)(neng)(neng)(neng)產品,機床整(zheng)體結(jie)構(gou)采(cai)用正交式水(shui)平Y軸(zhou)布局,結(jie)構(gou)成熟、先(xian)進,符(fu)合國際(ji)潮流(liu)。該機通過(guo)多(duo)(duo)(duo)種(zhong)功能(neng)(neng)(neng)(neng)部件(jian)組合,可(ke)實現六面完(wan)(wan)整(zheng)加(jia)工(gong)能(neng)(neng)(neng)(neng)力。該機可(ke)真正實現一機功能(neng)(neng)(neng)(neng)集(ji)成化,多(duo)(duo)(duo)任(ren)務工(gong)藝復(fu)(fu)合化。具有車、銑、鏜(tang)、鉆(zhan)、攻絲(si)等多(duo)(duo)(duo)種(zhong)功能(neng)(neng)(neng)(neng),可(ke)快速高質量完(wan)(wan)成復(fu)(fu)雜(za)(za)工(gong)件(jian)加(jia)工(gong),尤其適用于復(fu)(fu)雜(za)(za)零件(jian)的(de)多(duo)(duo)(duo)品種(zhong)小批量加(jia)工(gong)。
德(de)國Index首(shou)發的(de)多(duo)軸(zhou)(zhou)自動車(che)床MS24-6,有(you)6根(gen)主(zhu)軸(zhou)(zhou),最多(duo)可配(pei)2根(gen)具有(you)C軸(zhou)(zhou)功能的(de)副主(zhu)軸(zhou)(zhou),12個刀架,刀架無(wu)溜板座,安放在工作區中(zhong),從而可在每根(gen)主(zhu)軸(zhou)(zhou)上(shang)使用多(duo)把刀具。所有(you)主(zhu)軸(zhou)(zhou)位置均(jun)可實現所有(you)加(jia)工工序。特(te)別適用于小型軸(zhou)(zhou)類零件的(de)大(da)批量高效高柔性自動化加(jia)工。MS24-6還可根(gen)據需要配(pei)置成(cheng)雙(shuang)三軸(zhou)(zhou)車(che)床。
寶(bao)雞機(ji)(ji)床(chuang)的(de)展品頗有(you)(you)亮點,其中(zhong)(zhong)3臺斜床(chuang)身均為復(fu)合(he)加(jia)工(gong)產(chan)品:BL20-HSY(雙(shuang)(shuang)主軸(zhou)(zhou)(zhou)-電主軸(zhou)(zhou)(zhou)、動(dong)(dong)(dong)力(li)刀(dao)(dao)塔(ta)帶Y軸(zhou)(zhou)(zhou)、雙(shuang)(shuang)C軸(zhou)(zhou)(zhou))、CQ7530(雙(shuang)(shuang)主軸(zhou)(zhou)(zhou)、雙(shuang)(shuang)刀(dao)(dao)架(jia))、CH46DY(動(dong)(dong)(dong)力(li)刀(dao)(dao)塔(ta)帶Y軸(zhou)(zhou)(zhou))。其立式車(che)(che)銑(xian)中(zhong)(zhong)心CX516最吸引(yin)眼球。該(gai)機(ji)(ji)是一款高(gao)(gao)(gao)效立式車(che)(che)銑(xian)復(fu)合(he)中(zhong)(zhong)心,機(ji)(ji)床(chuang)具(ju)有(you)(you)三(san)(san)軸(zhou)(zhou)(zhou)聯動(dong)(dong)(dong)功能,車(che)(che)、銑(xian)模式無縫集成(cheng),配(pei)合(he)32工(gong)位刀(dao)(dao)庫,可用(yong)于盤套類零件的(de)精密、高(gao)(gao)(gao)效車(che)(che)銑(xian)復(fu)合(he)加(jia)工(gong),廣泛應用(yong)于電子、船舶、汽車(che)(che)、高(gao)(gao)(gao)鐵、醫療器械、模具(ju)、IT 等(deng)制造業(ye)。該(gai)機(ji)(ji)特點:(1)機(ji)(ji)床(chuang)整體采用(yong)框(kuang)箱型底座、立式結構,剛性高(gao)(gao)(gao),排(pai)屑(xie)流暢(chang)。(2)床(chuang)鞍、立柱采用(yong)高(gao)(gao)(gao)剛性滾柱導(dao)軌,動(dong)(dong)(dong)態(tai)響應性能好,精度保持性好。(3)三(san)(san)軸(zhou)(zhou)(zhou)聯動(dong)(dong)(dong)功能,可一次裝夾進行車(che)(che)、銑(xian)等(deng)多任務復(fu)合(he)加(jia)工(gong),加(jia)工(gong)效率高(gao)(gao)(gao)。(4)銑(xian)削主軸(zhou)(zhou)(zhou)與車(che)(che)削主軸(zhou)(zhou)(zhou)結構相互獨立,均采用(yong)內置電機(ji)(ji),高(gao)(gao)(gao)精度、高(gao)(gao)(gao)速度。(5)車(che)(che)削刀(dao)(dao)座冷卻液高(gao)(gao)(gao)壓(ya)中(zhong)(zhong)心出水。(6)車(che)(che)銑(xian)共享32鏈式刀(dao)(dao)庫,結構緊湊、性能可靠。(7)三(san)(san)軸(zhou)(zhou)(zhou)均配(pei)有(you)(you)光柵尺檢(jian)測(ce)反饋系統(tong),工(gong)作精度高(gao)(gao)(gao)。(8)機(ji)(ji)床(chuang)可配(pei)備在線檢(jian)測(ce)、高(gao)(gao)(gao)壓(ya)斷(duan)屑(xie)等(deng)功能,可進行多機(ji)(ji)聯線,實現無人化操作。
廣東圣特斯數控設備有限公司HXY46斜床身數控車銑復合機床,采用臺灣新代6軸系統21TB,支持X/Z/Y/C/A/B軸聯動加工,支持銑扁位/鉆孔/攻牙/雕刻/車削等,可一次裝夾完成復雜零件加工,從而提高加工精度。
日本中村留的AS-200L高性能車銑復合機床,標準配備Y軸、銑削功能,擁有強勁的車削、銑削能力,相當于車床+加工中心+磨床(以硬車代替磨削),提供豐富選項,可從容應對變種變量的產品加工。該機配備強有力銑削機構、高速高精度C軸功能、82mm行程的Y軸,可一次裝夾完成車、銑、鉆、去毛刺等工序,減少了零件的二次定位,確保成品零件的加工精度。
在車床結構基礎上增加銑削功能的車銑復合加工機床還有威力銘?馬科戴爾(Weilimin-Macodel)的308MT,富信國際的EMCO HT65 PM,DMG MORI的CLX 450 TC、NTX2000,馬扎克的INTEGREX j-200,大隈的MULTUS U3000,通用技術集團的HTM63150等。
亮點三:自動化、專業化程度大幅提高
伴(ban)隨著國(guo)產(chan)(chan)數(shu)控系(xi)統(tong)(tong)的(de)(de)不斷進步(bu)和(he)發展(zhan),過去(qu)的(de)(de)十(shi)年(nian)是(shi)國(guo)產(chan)(chan)機床(chuang)(chuang)數(shu)控化(hua)率大幅提升的(de)(de)十(shi)年(nian)。未來的(de)(de)幾十(shi)年(nian),將是(shi)規模以上(shang)制(zhi)(zhi)造型企業(ye)自動(dong)(dong)化(hua)升級(ji)(ji)的(de)(de)時(shi)代(dai)。展(zhan)會上(shang)很(hen)多機床(chuang)(chuang)企業(ye)展(zhan)示了自動(dong)(dong)化(hua)生產(chan)(chan)線,有(you)單機自動(dong)(dong)化(hua)、零件(jian)加(jia)工單元(加(jia)工島)、零件(jian)自動(dong)(dong)生產(chan)(chan)線。人力(li)成本(ben)的(de)(de)逐步(bu)提高,必將推動(dong)(dong)制(zhi)(zhi)造業(ye)自動(dong)(dong)化(hua)升級(ji)(ji)的(de)(de)浪潮(chao)。零件(jian)自動(dong)(dong)化(hua)線的(de)(de)設(she)計和(he)制(zhi)(zhi)造,涉及到機械、工藝(yi)、刀具、夾具、電氣、系(xi)統(tong)(tong)、液壓、氣動(dong)(dong)等(deng)方(fang)面的(de)(de)綜(zong)合能力(li),不僅考驗機床(chuang)(chuang)本(ben)身的(de)(de)可靠(kao)性和(he)穩定性,也考驗機床(chuang)(chuang)企業(ye)的(de)(de)整體解(jie)決能力(li)和(he)綜(zong)合實(shi)力(li)。
廣(guang)州數(shu)控的工(gong)業機器人產品覆(fu)蓋了搬運、焊接、打(da)磨、噴涂、碼垛、并聯六大系列,具(ju)有完(wan)全(quan)自(zi)主知識產權。其展出(chu)的GSK RB08A3工(gong)業機器人,有效(xiao)負(fu)載8kg,運動范圍1490mm,重復(fu)定位精(jing)度±0.04mm。
馬(ma)扎(zha)(zha)克(MAZAK)的(de)PALLETECH模(mo)(mo)塊化托盤(pan)(pan)柔(rou)性(xing)(xing)線(xian),托盤(pan)(pan)數量可(ke)根據需要進(jin)行增減,最(zui)(zui)少(shao)6個,最(zui)(zui)多可(ke)達240個,可(ke)靈(ling)活應(ying)(ying)(ying)對(dui)中批量、大(da)(da)批量、多品(pin)種少(shao)量、變品(pin)種變量生產系統的(de)生產模(mo)(mo)式。托盤(pan)(pan)柔(rou)性(xing)(xing)線(xian)包含整線(xian)獨(du)立工(gong)作所必須的(de)硬件(jian)和(he)軟件(jian),工(gong)件(jian)裝(zhuang)夾方便快捷(jie)。通過(guo)增加(jia)托盤(pan)(pan)、更(geng)改加(jia)工(gong)程序和(he)夾具,就可(ke)以應(ying)(ying)(ying)對(dui)產品(pin)更(geng)新的(de)加(jia)工(gong)需求。通過(guo)FMS控制中心與工(gong)廠網絡(luo)連(lian)接,可(ke)實現24小時連(lian)續加(jia)工(gong)。本屆(jie)展會上,馬(ma)扎(zha)(zha)克展示(shi)了(le)PALLETECH模(mo)(mo)塊化系統與其最(zui)(zui)大(da)(da)規格高(gao)速高(gao)精(jing)密臥式加(jia)工(gong)中心HCN8800 L集成(cheng)的(de)應(ying)(ying)(ying)用(yong)示(shi)范。除托盤(pan)(pan)柔(rou)性(xing)(xing)線(xian)外(wai),MAZAK還(huan)展出(chu)了(le)桁架機(ji)(ji)器(qi)人、關(guan)節機(ji)(ji)器(qi)人、托盤(pan)(pan)池等多種自動化應(ying)(ying)(ying)用(yong)方案。
浙江日發的RFMH63P柔性生產線,由臥式加工中心RFMH63P、AGV小車、托盤庫組成。柔性線控制軟件jFMX控制整線的運行,如柔性線的刀具管理、工藝數據管理、加工質量管理、生產計劃安排、AGV小車的運行。jFMX能夠與ERP企業管理軟件連接,實現24小時無人化自動加工。
村田機(ji)械展出的(de)對置(zhi)雙主軸車削中(zhong)心MT200,同(tong)時(shi)搭載高(gao)速伺服堆(dui)載裝(zhuang)置(zhi)和高(gao)速桁架機(ji)械手,實現工(gong)件加(jia)工(gong)自動(dong)化(hua)。
在CIMT2021展會,也欣喜地看到很多產品更加聚焦細分市場、聚焦用戶服務領域,體現出企業深入挖掘用戶生產工藝需求,滿足重點領域發展需要,為用戶提供個性化、專業化解決方案。
亮點四:產品與信息及網絡技術深度融合,智能制造持續發展
此次展會,部分展品從數字化工廠全面解決方案、數控系統、數控機床等多個側面進行展示,體現將現代網絡、通訊、信息、物流以及云計算、移動通訊等最新技術,與設備、產品、設計、工藝技術和人之間進行深度融合、無縫連接,實現信息的高效充分流動、處理和應用。如MAZAK的 iCONNECT,以馬扎克智能云為載體,靈活運用云數據來實現機床互聯,向客戶提供遠程支援、維護保養、教育培訓等綜合服務。另外,MAZAK iSMART Factory運用物聯網技術,通過安全的數據采集、數據分析,對生產活動進行改善,實現以數據驅動生產制造。
又比如沈陽機床的i5系列機床。i5系統針對工業互聯網應用做了很多獨特的系統性設計,可謂獨樹一幟。i5系統能夠支持通過手機終端實現遠程鎖機。本次展會展出的HTM63150臥式車銑復合加工中心,主要用于國家重點領域以及民用工業中的一些形狀復雜、精度要求高的異形回轉體長軸以及盤類零件加工,產品具備國際競爭力。該系列產品配備i5數控系統,主要核心部件包括高速車銑頭、高扭矩B軸、車削電主軸、下部動力刀塔等,均為自主設計制造。展出的T5.2-500,是一款具有車削與銑削加工能力的臥式車削中心,關鍵核心部件100%國產化,可實現自主可控。其搭載的i5OS智能數控系統,融合智能控制技術與先進制造技術,可搭載車間級生產管理系統,實現生產過程的智能化管理。
亮點五:關注碳中和
2020 年9月22 日,習近平總書記在第七十五屆聯合國大會一般性辯論上宣布,中國將提高國家自主貢獻力度,采取更加有力的政策和措施,力爭2030 年前二氧化碳排放達到峰值,努力爭取2060 年前實現碳中和。這是中國首次提出實現碳達峰與碳中和的目標,引起了國際社會的極大關注。對于機床行業,以實現碳達峰、碳中和為目標,一要通過綠色設計實現節能減排,包括綠色機床的選材和制造工藝、綠色模塊化設計、綠色機床結構設計、綠色機床制造等幾個方面。二要通過設備維護,提升機床技能水平,包括氣動液壓部分的節能方法、電氣系統節能方法、機械系統節能方法以及開發新技術等幾個方面。三要建立綠色低碳技術驗證平臺。四要建設全生命周期低碳綠色供應鏈體系等。所以,機床企業應該及早行動起來,為碳中和貢獻自己的力量,減少企業和產品碳足跡。在本屆展會,DMG MORI已宣稱全部機床產品達到碳中和。
總之(zhi),通過CIMT2021展(zhan)會,筆(bi)者了(le)解到了(le)境內(nei)(nei)外(wai)機床市場的(de)(de)(de)發展(zhan)趨勢(shi),看到了(le)全球(qiu)業界當今主流的(de)(de)(de)中高端產(chan)品。作為一家境內(nei)(nei)機床企(qi)業員工,我(wo)深深感到我(wo)們(men)的(de)(de)(de)不足和未(wei)來空間。尤其是我(wo)們(men)現有(you)的(de)(de)(de)產(chan)品,結構流于單(dan)一,技(ji)術附加值不高,針(zhen)對(dui)不同行業的(de)(de)(de)加工解決(jue)方(fang)案不足,在中高端市場還有(you)較長的(de)(de)(de)路要走。因此,我(wo)們(men)需繼續努(nu)力,緊跟先(xian)進機床企(qi)業的(de)(de)(de)發展(zhan)步伐,以(yi)市場需求為導(dao)向,貼(tie)近客戶,開(kai)發出(chu)更多(duo)高精度、高可靠(kao)性的(de)(de)(de)產(chan)品。
市場(chang)是公(gong)平的,CY人(ren)還需沉下(xia)心(xin),穩發展(zhan),向前看,因(yin)為機(ji)會只留給有準備的人(ren)。