為了促進行業(yè)整體發(fā)展，做好技術交流工作很有必要。中國機床工具工業(yè)協(xié)會數(shù)控系統(tǒng)分會組織會員企業(yè)撰寫“展品評述”，對本行業(yè)參展展品的技術特點、發(fā)展現(xiàn)狀及與國外先進水平的差距等進行分析，提出行業(yè)發(fā)展建議。
 

　　一、新興行業(yè)發(fā)展帶動五軸機床發(fā)展
 

　　從本屆展會可以看出，隨著航空、新能源汽車等行業(yè)的迅速發(fā)展，針對性的加工設備爆發(fā)式增長，如針對機匣類產(chǎn)品(圖1)的大規(guī)模立式轉換設備，展商眾多，且都為本土企業(yè)，市場競爭激烈。而以往專注于汽車缸體、缸蓋等箱體類零件加工的臥式加工中心，通過局部優(yōu)化，多用于加工新能源汽車相關零部件，如汽車副車架(圖2)等。
 

　　而本屆展會，境外主機展商展品略少，可能受國際形勢影響，或因疫情影響未能前來參展。作為全球最大的國際機床展覽會之一，CIMT2023展吸引了來自世界各地的機床制造商和專業(yè)人士，五軸機床成為了一個熱門課題，以下對展會所見具有特色的部分展品進行回顧。
 

　　二、五軸高端機床產(chǎn)品亮點
 

　　1．齊二機床集團有限公司碳纖維鋪絲增材設備
 

　　針對航天航空領域，通用技術集團此次展出了齊二機床研發(fā)的碳纖維鋪絲增材設備，主要技術參數(shù)鋪料寬度可達到150mm，同時鋪絲線束16道，線絲寬度6.35mm，直線軸鋪設速度50m/min，雖較國外先進設備仍有差距，但作為全場唯一的鋪絲增材設備，仍吸引了大量人群的關注，也體現(xiàn)了我國在航空航天領域關鍵技術突破的決心。
 

圖3
 

　　2．牧野機床（中國）有限公司a800Z五軸臥式加工中心
 

　　此臺兼顧剛性、精度與靈活性的大型五軸臥式加工中心，在保證了臥式機床剛性與切屑處理性能的同時，兼顧了五軸的精度與靈活性，并可以實現(xiàn)與四軸臥式加工中心的混合柔性線布置，可廣泛應用于多個行業(yè)。該機融合了牧野的e-machine設計理念，使機床更具有“ecological(環(huán)境友好性)”、“expandable(可擴展性)”、“endurable(耐久性)”、“exchangeable(上位互換性)”、“easy-to-use(使用便利性)”等特點，并不斷提升“electrical(電氣化)”以保證生產(chǎn)效率。
 

　　與傳統(tǒng)的搖籃式五軸相比，Z型非正交結構使得運動時重心變化幅度更小、可有效提升精度和分度效率，也令APC交換更加容易，極大程度地方便了人員在機外安裝工件，并可以實現(xiàn)四軸與五軸的混線加工。
 

　　在結構設計上，采用對置支撐結構，保證切削回路盡可能短，以提供極佳的切削剛性，最大程度發(fā)揮主軸的性能。對于批量零部件生產(chǎn)的大量切屑問題，a800Z設計了全不銹鋼鈑金的加工室，內(nèi)壁幾乎呈現(xiàn)垂直狀態(tài)，保證在加工中產(chǎn)生的切屑能及時快速地被清理，大大減少了現(xiàn)場操作人員的清理工作量。
 

　　在自動化方面，a800Z選擇工件庫系統(tǒng)、機器人、MMC柔性生產(chǎn)線等多種形式，工作臺也設置了夾具控制接口以便于批量零部件的裝夾。
 

　　3．埃斯維機床（蘇州）有限公司 BA 721 Space雙主軸臥式加工中心
 

　　SW全新設計的雙主軸單工作臺臥式加工中心，為首次在中國展出。機床床身采用整體式框架結構，Y軸采用龍門式驅(qū)動，加工單元采用“框中框”結構，主軸采用HSK A100。直線軸配有滾珠絲杠，回轉軸配有力矩電機。X軸和Z軸可選獨立運動。
 

　　SW研發(fā)了用于其數(shù)控加工中心的新型C|one控制面板，該面板采用專項研發(fā)新技術，并擁有諸多優(yōu)勢：采用SW新型設計的細長型鋁殼，不僅高度可調(diào)節(jié)，使其更符合人體工學，同時還配備旋轉樞軸，確保機械加工的同時，所有運行過程均處于操作員的視野范圍內(nèi)。
 

　　該機床憑借高剛性和高效率，主要用于大型鋼鐵、鑄鐵和有色金屬工件的四軸和五軸加工。典型應用領域如：卡車減速器殼體、卡鉗及轉向節(jié)，柴油發(fā)動機缸體、缸蓋等。在國內(nèi)已與一知名柴油機制造企業(yè)合作，制造工程機械六缸柴油發(fā)動機缸體。
 

　　其主要參數(shù)為：主軸間距700mm，X軸行程650mm，Y軸行程1175mm，Z軸行程560mm(可選650mm)。回轉軸(A軸)可承載最大重量2000kg，最大轉速35r/min，旋轉定位精度≤10”。可選高剛性HSK100主軸，最高轉速6000r/min，扭矩可達615Nm(25?)。快速移動速度：X軸和Y軸60m/min，Z軸70m/min，最大加速度：X軸6m/s²，Y軸5m/s²，Z軸10m/s²。直線軸定位精度≤0.008mm，重復定位精度≤0.006mm。換刀時間切削對切削4.75s，刀庫最大可選配2x65把容量。
 

　　4.中國通用技術（集團）控股有限責任公司GMC200u/t五坐標加工中心
 

　　機床主要應用于航空航天工業(yè)及其他行業(yè)中環(huán)型件、機匣類零件等回轉零件的復雜型面、端面、定位孔、螺紋孔，臺階孔的加工、可用于加工鈦合金、高溫合金、超高強度鋼及鎂鋁合金等有色金屬材料。機床具有高精度與高剛性特點，既可用于高精度加工，也可用于重載加工。依托45°斜擺頭可完美實現(xiàn)立式加工中心及臥式加工中心功能。零件一次裝夾后，能完成多種工序的加工。是加工精度要求較高、工序復雜的航空航天等工業(yè)的理想需求設備。
 

　　該系列產(chǎn)品采用模塊化設計理念，根據(jù)市場需求快速響應，滿足客戶個性化定制需求。結構特點：機床采用龍門框架式結構，配合可移動回轉工作臺。主要結構包括：床身底座、一體式龍門框架立柱、橫梁、滑板、銑削工作臺、45°斜擺頭、墻式機器人刀庫。其中45°斜擺頭安裝在滑板上，滑板在橫梁上左右移動為X軸，工作臺在底座上移動為Y軸，橫梁在立柱上上下移動為Z軸，45°斜擺頭擺動方向為B軸，工作臺旋轉為C軸，擺頭配備高性能電主軸。在西門子系統(tǒng)的控制下機床可實現(xiàn)五軸聯(lián)動。零件可在一次裝夾后，完成多種工序的五面加工和多種空間方向的銑、鏜、鉆等加工。是一款加工精度要求高、形狀復雜零件的理想設備。
 

　　5.浙江日發(fā)精密機床有限公司RFMH50P-5X立式搖籃五軸加工中心
 

　　本系列產(chǎn)品是在消化吸收國內(nèi)外數(shù)控車床技術的基礎上開發(fā)成功的高檔數(shù)控產(chǎn)品，產(chǎn)品結構緊湊、造型美觀、功能豐富、配置完善、性能優(yōu)良、質(zhì)量可靠，具備高速度、高精度、高剛性、高效率的顯著優(yōu)點。機床的高精度通過熱對稱結構實現(xiàn)。機床的全部基本結構(床身、立柱、轉臺、主軸箱)均具備熱對稱性。在溫度變化的情況下，該設計方案提供許多優(yōu)勢。
 

　　整體橋式對稱布局，立柱左右移動距離(X軸)800mm，搖籃轉臺前后移動距離(Z軸)800mm，主軸箱上下移動距離800mm。風格獨特的一體式床身結構，三軸采用重心驅(qū)動技術；內(nèi)置式電主軸，意大利MCM風格的搖籃工作臺結構，叉形交換臂，加工時向上收起，與旋轉門合為一體，構思獨特，避免干涉。全閉環(huán)精度控制，直線軸精度定位精度達到0.005mm、重復定位精度0.003mm，適配多種規(guī)格電主軸，兼顧輕型切削和重型切削。通過以太網(wǎng)通訊與外部自動化設備的對接，可實現(xiàn)自動化無人化加工。
 

　　6.阿帕斯數(shù)控機床制造（上海）有限公司SW1613S高速精密天車五軸龍門加工中心
 

　　SW系列天車(橋式)龍門采用U型橋式布局，各軸均采用直驅(qū)方式，具備極高的橫向、縱向剛性，有效滿足直驅(qū)橫梁高速移動所需的床身結構剛性要求，也使其無論是在重切加工，還是精密切削的場景下，都可以保證切削所需的床身結構剛性。Y向采用四軌龍門雙驅(qū)結構，使得直線電機驅(qū)動的橫梁負載既具備高速高精的定位特性，也保證了切削時的高剛性，使得重切削、高精密切削在同一臺機床上輕松實現(xiàn)，為五軸產(chǎn)品的粗加工提供了極高的效率；Y軸龍門雙驅(qū)軸的誤差可控制在5µm以內(nèi)。
 

　　高剛性滑座滑枕組合，使得Z軸在全行程范圍都有良好的剛性，使得機器有更大的Z向行程。SW1613S采用四軌方滑枕結構，進一步提高了800mm的Z軸行程所需的滑枕剛性。主軸轉速24000r/min，帶CSC軸芯冷卻功能的主軸，選用SCHNEEBERGER滾珠直線導軌，采用海德漢TNC640數(shù)控系統(tǒng)，A/C擺頭雙軸均采用直驅(qū)電機驅(qū)動，零背隙、無磨損，額定轉速40 r/min，最大轉速可達60 r/min，最大承重10000kg。
 

圖9
 

　　
 

　　三、五軸機床發(fā)展趨勢
 

　　從本次展會展出的五軸等高端數(shù)控機床和數(shù)控系統(tǒng)，可以看見其發(fā)展趨勢如下：
 

　　1.高精度
 

　　通過大量無間隙、無磨損直驅(qū)技術、全閉環(huán)控制反饋技術、熱對稱設計結構、滾珠絲杠中心冷卻、專用溫控熱交換系統(tǒng)、專有軟件算法控制的精密熱管理系統(tǒng)、環(huán)境熱位移及主軸熱位移自動補償技術等的應用，實現(xiàn)機床的高精度和精度的穩(wěn)定性。
 

　　2.高效率
 

　　隨著新能源汽車、航空航天等行業(yè)鋁合金等材料的普及應用，以及伺服系統(tǒng)，數(shù)控系統(tǒng)及刀具設計和制造水平的提高，出現(xiàn)越來越多的高速高效加工中心：主軸轉速高、進給速度和加速度快、換刀時間短、雙主軸和多主軸的設計，大扭矩電機提供強力切削等。
 

　　3.綠色化
 

　　采用更加節(jié)能的電機和全新的控制邏輯，最大限度的降低電能消耗；使用潤滑脂代替潤滑油對移動和旋轉零部件進行定量潤滑，降低對環(huán)境的污染；在切削加工時用微量潤滑技術取代傳統(tǒng)切削液，減少切削液用量，配合空氣凈化系統(tǒng)，減小對空氣的污染。
 

　　4.智能化
 

　　隨著以SIEMENS、FANUC、HEIDENHAIN、科德數(shù)控、北京精雕、華中數(shù)控等為代表的智能數(shù)控技術的發(fā)展，依托日益強大的數(shù)控系統(tǒng)功能及自動檢測、自動補償、自動控制、自動管理、模擬仿真、狀態(tài)監(jiān)控、加工優(yōu)化、RTCP自動標定等技術應用，機床智能水平大幅提高。
 

　　四、對國產(chǎn)五軸機床發(fā)展的建議
 

　　結合本次參展和行業(yè)工作經(jīng)驗，對國產(chǎn)五軸機床發(fā)展提兩點建議：
 

　　1.總的來說，國產(chǎn)高端五軸機床在不同領域中具有廣闊的應用前景，目前發(fā)展迅猛，無論是立臥轉換五軸、龍門五軸、車銑復合五軸等，展商明顯增多。
 

　　2.國產(chǎn)五軸機床結構有所創(chuàng)新，但是變化不大。如何能在競爭激烈的市場中占據(jù)一席之地，建議回歸產(chǎn)品的本源——產(chǎn)品質(zhì)量，同時以用戶需求為導向，立足自身優(yōu)勢，深化產(chǎn)學研合作，加強產(chǎn)品質(zhì)量控制，只有這樣才能不斷縮小同國際領先產(chǎn)品的差距，更好提升品牌價值。