機(jī)床商務(wù)網(wǎng)技術(shù)文章
CIMT 2017特種加工中心評(píng)述專家組
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第十五屆中國(guó)加工中心展覽會(huì)(CIMT 2017.)于2017年4月 17~22日在北京新博覽中心舉行。本屆展會(huì)展覽總面積達(dá)13.1萬(wàn)平方米，吸引了來(lái)自世界27個(gè)國(guó)家和地區(qū)的1600余家廠商參展，加工中心工具制造業(yè)的著名企業(yè)以強(qiáng)大陣營(yíng)悉數(shù)亮相，是一場(chǎng)高水平的“精品盛宴"。
據(jù)不*統(tǒng)計(jì)，本屆展會(huì)國(guó)內(nèi)外特種加工加工中心展商共71家，展出加工中心130余臺(tái)（套）。其中境內(nèi)展商47家共展出加工中心87臺(tái)（套），包括數(shù)控電火花成形加工中心14臺(tái)、數(shù)控電火花線切割加工中心32臺(tái)、電火花微小孔加工加工中心抬、電火花加工加工中心4臺(tái)、激光加工加工中心30臺(tái)、增材制造設(shè)備2臺(tái)、水切割加工中心1臺(tái)；境外展商24家共展出加工中心43臺(tái)（套），包括數(shù)控電火花成形加工中心4臺(tái)、數(shù)控電火花線切割加工中心7臺(tái)、電火花加工加工中心2臺(tái)、激光加工加工中心12臺(tái)、增材制造設(shè)備13臺(tái)、超審加工加工中心1臺(tái)、水切割加工中心4臺(tái)。可以看出，參展的特種加工加工中心以數(shù)控電火花加工加工中心、激光加工加工中心及增材制造加工中心為主，這些展品基本反映了當(dāng)今國(guó)內(nèi)外特種加工加工中心的技術(shù)水平和發(fā)展方向。
本屆展會(huì)數(shù)控電火花成形加工中心的進(jìn)步主要體現(xiàn)在以下方面：著力集成*的自動(dòng)化、智能化加工系統(tǒng)，重視應(yīng)用新興的信息化技術(shù)，推動(dòng)加工中心裝備遠(yuǎn)程監(jiān)控服務(wù)，持續(xù)提升核心關(guān)鍵^支術(shù)及加工性能，拓展市場(chǎng)應(yīng)用領(lǐng)域.力口強(qiáng)體系化管理和提高產(chǎn)品性價(jià)比.以完整的客戶服務(wù)方案來(lái)滿足客戶三降(降低制造周期、運(yùn)營(yíng)成本和產(chǎn)品不良品率)、兩提升(提升生產(chǎn)效率和資源綜合利用率)的需求。
瑞士 GF加工方案針對(duì)精密模具和零件加工的需求，展出了由一臺(tái)全新升級(jí)的六軸機(jī)械手將高速銑削加工中心和FORM S350精密數(shù)控電火花成形加工中心、多達(dá)160個(gè)工位的旋轉(zhuǎn)電極工具庫(kù)、海克斯康三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)及電極自動(dòng)IHi系統(tǒng)等組成的自動(dòng)生產(chǎn)線。日本牧野公司展出了由一臺(tái)ERC80機(jī)器人將E3石墨電極加工中心和EDN C 6精密數(shù)控電火花成形加工中心組成的模具加工單元(見圖1)。北京迪蒙卡特加工中心有限公司展出了由一臺(tái)ROBOTV1機(jī)器人將CTWG250電火花線切割加工中心、電極與工件庫(kù)和CTM350精密數(shù)控電火花成形加工中心組成的PCD刀具加工單元。
油槽自動(dòng)升降式電火花成形加工中心更便于工件和電極的自動(dòng)拆裝、找正和調(diào)整。本屆展會(huì)國(guó)內(nèi)有三家廠商攜相關(guān)產(chǎn)品參展.分別是北京迪蒙數(shù)控技術(shù)有限責(zé)任公司的AP30、蘇州三光科技有限公司的EA500、北京迪蒙斯巴克科技股份有限公司的DR400S數(shù)控電火花成形加工中心（見圖2)，構(gòu)建了實(shí)現(xiàn)加工中心自動(dòng)化、無(wú)人化加工的必要條件。
(2) 發(fā)展遠(yuǎn)程監(jiān)控服務(wù)技術(shù)
為了更好地為客戶提供服務(wù)、提高生產(chǎn)效率以及減少停機(jī)時(shí)間，多家廠商展出了遠(yuǎn)程監(jiān)視和診斷服務(wù)系統(tǒng)，提高了信息化水平.為智能制造打下了良好基礎(chǔ)。日本三菱電機(jī)公司展示了iQ Care Remote 4U遠(yuǎn)程服務(wù)系統(tǒng)，客戶親自操作和體驗(yàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)視的各項(xiàng)功能。蘇州邁科全機(jī)電公司的HF320MZQ-G17y數(shù)控系統(tǒng)搭載在電火花線切割.加工中心和電火花小孔加工加工中心上進(jìn)行了展示，集成了豐富的“互聯(lián)網(wǎng)+"功能.可提供設(shè)備狀態(tài)監(jiān)控、加工過(guò)程監(jiān)控、加工任務(wù)遠(yuǎn)程發(fā)送等高級(jí)云服務(wù)。北京市電加工研究所展出了電火花加工中心監(jiān)控維護(hù)系統(tǒng)控制器，通過(guò)各傳感器分別對(duì)油泵、過(guò)濾系統(tǒng)、電源各核心模塊的溫濕度、各運(yùn)動(dòng)軸狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控并在監(jiān)控菜單顯示，并制定維護(hù)策略直觀地顯示在維護(hù)菜單上。北京安德建奇數(shù)字設(shè)備股份有限公司展出的AF50數(shù)控電火花成形加工中心基于Windows XP操作系統(tǒng)下的人機(jī)界靣，采用上下位機(jī)、分布式控制，能與外部網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)實(shí)現(xiàn)對(duì)加工中心信息釆集、遠(yuǎn)程操作與監(jiān)控功能，在現(xiàn)場(chǎng)演示了電火花成形加工中心與單向走絲電火花線切割加工中心信息互相傳遞的功能。
(3) 持續(xù)提升加工中心的關(guān)鍵核心技術(shù)及加工性能
從展品可以看到.國(guó)內(nèi)外廠商圍繞高性能脈沖電源、高速智能抬刀、高精
度加工中心結(jié)構(gòu)和制造工藝、穩(wěn)定的加工條件，推出了許多新技術(shù)，展示了一些體現(xiàn)功能和水平的加工樣件。
瑞士GF加工方案展出的FORM S350加工中心采用ISPG新一代智能脈沖電源，克服了銅電極傳統(tǒng)加工工藝多次放電導(dǎo)致電極損耗等缺點(diǎn)，降低了電極損耗、提高了加工速度；超大鑄鐵〗末身和特殊機(jī)■械結(jié)構(gòu)，明顯降低了工件重纛變化或工作液多少對(duì)加工精度的影響；采用防護(hù)罩內(nèi)間歇的空氣循環(huán)和工作液溫度實(shí)時(shí)測(cè)量?jī)商诇囟瓤刂葡到y(tǒng)，車間溫度的波動(dòng)不影響工件的加工精度；X、Y和Z軸結(jié)構(gòu)均進(jìn)行溫度控制，裝夾前無(wú)需開機(jī)預(yù)熱，加工開始時(shí)就能達(dá)到定位準(zhǔn)確的幾何精度。
日本三菱電機(jī)公司展出的EA8PS加工中心（見圖3)是面向高精度電氣連接器、汽車行業(yè)齒輪件、高精度塑料模具等行業(yè)開發(fā)的小型高精密型機(jī)床。該加工中心配有*的“熱穩(wěn)定控制"系統(tǒng)、自產(chǎn)的CNC數(shù)控系統(tǒng)、伺服控制系統(tǒng)以及尚精度的驅(qū)動(dòng)單兀，可實(shí)現(xiàn)全行程的高精度加工；配有加工化控制(IDPM),實(shí)現(xiàn)了石墨電極的高速低消耗穩(wěn)定加工；配有加工穩(wěn)定化抬刀控制，使用流暢的抬刀動(dòng)作處理、速度-加速度控制來(lái)實(shí)現(xiàn)合適加工形狀的抬刀控制，并提高了加工速度。
日本牧野公司E D N C 6加工中心的Hyper i控制器能像智能手機(jī)和平板電腦一樣.輕松縮放、點(diǎn)擊和滑動(dòng)，增加了界面的人性化；超火花IV技術(shù)t是供了在超出加工能量間隙情況下更具適應(yīng)能力的一種跳動(dòng)控制功能，在深筋位加工或特定電極中尤為有效；HS-Rib技術(shù)可提升跳動(dòng)速度至20m/min, 1.5g加速度，采用軸心冷卻技術(shù)的滾珠絲杠能夠傳遞和保持高精度深度控制。
曰本沙迪克公司展出的AG40LP加工中心（見圖4 ) Z軸移動(dòng)加速度提升到1.8g,大進(jìn)給速度X.YZ軸6m/min,力D工速度提高了11%以上；加工中心帶有直溫系統(tǒng)，兼顧
了微細(xì)加工和大面積加工，各項(xiàng)精度指標(biāo)均接近超精密加工中心；精密熱變形校正系統(tǒng)(Thermal Multi-Fit)可根據(jù)在機(jī)宋各個(gè)部位測(cè)量的溫度數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)測(cè)算并校正加工中心的熱變形，并可根據(jù)客戶環(huán)境的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行校正，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定加工；放電穩(wěn)定電路“無(wú)電弧Plus"電源裝置，在超微細(xì)底面隅角R發(fā)揮出色的加工性能。
(4 )國(guó)產(chǎn)中加工中心技術(shù)進(jìn)步顯著
國(guó)內(nèi)展出的數(shù)控電火花成形加工中心有北京安德建奇數(shù)字設(shè)備股份有限公司的AF50、北京市電加工研究所的MH30、北京迪蒙數(shù)控技術(shù)有限責(zé)任公司公司的AP30、北京加工中心所精密機(jī)電有限公司的A F 4 0、北京迪蒙斯巴克科技股份有限公司的DR400S、北京迪蒙卡特加工中心有限公司的CTM450、上海漢霸;(JI電有限公司的HG800、蘇州電加工加工中心研究所有限公司的DK7140-5Z、蘇州三光科技股份有限公司的EA500、蘇州漢奇數(shù)控設(shè)備有限公司的DM540K、蘇州市寶瑪數(shù)控設(shè)備有限公司的EDMN45和蘇；J'H新火花加工中心有限公司的SFZ300。這些加工中心的主要技術(shù)特點(diǎn)有：①全部為三軸以上數(shù)控加工中心.數(shù)控系統(tǒng)均為自主研發(fā)，多數(shù)廠商已采用基于Windows XP操作系統(tǒng)下的人卞幾界面；②已實(shí)現(xiàn)了四軸聯(lián)動(dòng)、五軸聯(lián)動(dòng)和六軸聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)的工程化應(yīng)用，且加工出了高品質(zhì)的整體葉輪、帶冠渦輪盤等難加工及空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜的零件，縮小了與國(guó)外產(chǎn)品的技術(shù)差距；③外觀造型設(shè)計(jì)有長(zhǎng)足進(jìn)展，一體化設(shè)計(jì)、完美搭配比例使加工中心更顯高檔，既節(jié)省占地面積、又便于安裝調(diào)試；④自動(dòng)化、信息化程度及安全可靠性不斷提升；⑤開展了網(wǎng)絡(luò)通信功能、網(wǎng)線連接、遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程診斷、遠(yuǎn)程編程與傳輸?shù)妊芯坎⒌玫綉?yīng)用。
(1) 微細(xì)加工及航空骯天領(lǐng)域應(yīng)用的拓展
從本屆展會(huì)上主要參展廠商反饋的信息來(lái)看，2016年下半年以來(lái)主要產(chǎn)品的銷售呈上升趨勢(shì).其中增長(zhǎng)較快的市場(chǎng)主要有智能手機(jī)、汽車電氣接插件、聲學(xué)元f牛等微細(xì)型腔的加工等。
目前，信息通信業(yè)(ICT)和汽車制造業(yè)正處于日益緊密的互聯(lián)世界之中，電子系統(tǒng)的人工智能程度不斷提高，使人們的生活變得更高效、更舒適。智能化的發(fā)展需要電子元器件具有更高性能和可接受的價(jià)格。因此，適合的加工解決方案是ICT和汽車制造業(yè)客戶賴以發(fā)展的前提。微器彳牛是f艮有前途的一持機(jī)電產(chǎn)品.暈米級(jí)的微小型腔結(jié)構(gòu)會(huì)大量出現(xiàn)，微器彳牛因?yàn)槌叽缧。δ芗啥雀撸⑶抑荒茏詣?dòng)裝配，故型腔精度都比較高。電火花成形加工需要有一整套規(guī)準(zhǔn)和工藝軟件，而且與高速銑、電火花線切割加工相互配合，以滿足市場(chǎng)的需求。微細(xì)型腔市場(chǎng)巨大，是穩(wěn)固、前途的市場(chǎng)。
審學(xué)元件和手，機(jī)的尺寸變得越來(lái)越小.安裝結(jié)構(gòu)件的空間越來(lái)越擁擠.結(jié)構(gòu)件之間的間隙也越來(lái)越窄，安裝間距< 0.02mm，為了實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo).對(duì)零件的內(nèi)圓角尺寸要求越來(lái)越小.對(duì)元器件的平靣度要求也越來(lái)越高.因此對(duì)加工精度要求也越來(lái)越高。而精密零件的主要尺寸精度、位置精度和表面粗糙度都要靠電火花加工初宋來(lái)保證。
隨著未來(lái)航空航天工業(yè)的飛速發(fā)展，以及提高燃油效率、減少二氧化碳和氮氧化物的排放量、降低噪音水平等目標(biāo)的要求，高質(zhì)量航空航天發(fā)動(dòng):機(jī)的需求必然受到重點(diǎn)關(guān)注。從加工方向看，航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)制造的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在二個(gè)方面：一方面是難加工材料，如欽合金、欽鑰合金、I號(hào)j溫合金、碳纖維復(fù)合材料、超高溫陶瓷基復(fù)合材料、炭/炭復(fù)合材料等；另一方面是難加工結(jié)構(gòu)，如復(fù)雜曲靣結(jié)構(gòu)件(葉輪、葉片、機(jī)匣等)、低剛性工藝系統(tǒng)結(jié)構(gòu)件(小孔、深孔、窄槽等)、精密偶件(噴油嘴等)。目前需要重點(diǎn)解決的工藝難點(diǎn)有：加工變形、加工振動(dòng)、加工表面完整性、工具電極損耗、加工效率、加工成本，以及提供完整解決方案的交鑰匙工程，這是未來(lái)電火花成形+ 幾床的市場(chǎng)應(yīng)用的主要領(lǐng)域之一。
本屆展會(huì)參展單向走絲電火花線切割參展加工中心主要在高精度、高效率、智能化和網(wǎng)鄉(xiāng)M匕等方面有明顯的技術(shù)進(jìn)步。
① 求更高精度
加工中心主機(jī)自身的定位精度是實(shí)現(xiàn)高精度加工的基本保障。國(guó)外幾家主要廠商通過(guò)使用低膨脹系數(shù)的陶瓷部件、直線驅(qū)動(dòng)電機(jī)加高精度位置反饋光柵R來(lái)提高加工中心的位置精度與精度保持性；同時(shí)在加工中心的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上將電源、泵、冷卻器等發(fā)熱源與主機(jī)分離，避免對(duì)主機(jī)產(chǎn)生熱的影響；在主機(jī)會(huì)產(chǎn)生發(fā)熱的部件運(yùn)動(dòng)通過(guò)水或空氣冷卻，在加工中心內(nèi)部安裝多個(gè)溫度傳感器，自動(dòng)補(bǔ)償由于溫度變化所造成的精度變化等一系列精度(呆障措施，
保證主機(jī)的定位精度。小驅(qū)動(dòng)當(dāng)量0.1 jxm、位置反饋0.1 (X邊對(duì)值光柵在國(guó)外廠商+兒末的全閉環(huán)控制數(shù)控系fLh普遍彳吏用，精確的位置控制與高響應(yīng)速度對(duì)于精細(xì)零件的微小內(nèi)夕卜角加工形狀能獲得更好的精度。瑞士GF加工方案的C：.UT E系列加工中心配置的錐度專家系統(tǒng)在進(jìn)行錐度加工時(shí)，可根據(jù)加工角度的變化對(duì)電極絲位置進(jìn)行實(shí)時(shí)修正，可以迸行CP至3CP變角度的精確錐戲卩工（見圖5)。
② 提升綜合加工效率
國(guó)外若干年前單向走絲電火花線切割大切割速度已達(dá)到500mm2/min,在現(xiàn)有技術(shù)條件下，大切割速度要有更進(jìn)一步的提升已很困難，但是將效率目標(biāo)定位在多次切害!|綜合效率的提升上，則具有較大的潛力。在線切割加工過(guò)程中，整個(gè)放電通路從上至下電極絲的損耗量逐漸加大，會(huì)形成上端加工縫隙大，下端加工縫隙小.加工直線度變差，對(duì)于凸模來(lái)講，形成上小下大的微小錐度。特別是一次切割時(shí)，加工能量大，此現(xiàn)象越明顯。為了修掉其上下尺寸差異，保證終加工的直線度，往往在二次切割時(shí)需要加大修整偏移量.綜合加工效率受到較大影響。如果能減小一次切割的直線度，就可以降低二次切割的修整量，提高綜合加工效率。近年來(lái)，瑞士 GF加工方案、日本三菱電機(jī)公司、日本牧野公司等都加大了一次切割的直線度控制技術(shù)的研發(fā)力度。通過(guò)自動(dòng)加入微錐度（“以斜治斜"）、對(duì)電極絲上/下二端進(jìn)電能量的差異控制等方法.對(duì)放電損耗造成的電極絲錐度效應(yīng)進(jìn)行補(bǔ)償，達(dá)到提高一次切割的直線度效果。切割100mm厚度工件，單邊直線度可達(dá)2.5|xm,第二刀的修整效率可提升15%以上。部分國(guó)外廠商加工中心能直接讀取三維整體模型文件，數(shù)控系統(tǒng)畫靣上描繪出整體模型便于識(shí)別詳細(xì)的加工形狀.同時(shí)判別出切割過(guò)程中出現(xiàn)的厚度高低變化以及帶中空變化，自動(dòng)調(diào)整脈沖電源能量實(shí)現(xiàn)高速穩(wěn)定加工。
③ 加工智能化和網(wǎng)絡(luò)化的應(yīng)用
參展的電火花線切割加工中心都不同程度具有建立在大量工藝參數(shù)的工藝數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)上的加工過(guò)程工藝參數(shù)智能控制、電極庫(kù)及工件庫(kù)通過(guò)機(jī)械手或機(jī)器人迸行電極及工件自動(dòng)交換等智能化控制功能。日本牧野公司的加工中心配置的T.G.控制（平面精靈），實(shí)現(xiàn)了變高度工件切割加工過(guò)程中工藝參數(shù)的智能控制.減少了加工中斷絲與減輕變截面加工條紋的產(chǎn)生；其3D找正技術(shù)自動(dòng)計(jì)算和調(diào)整U/V軸傾斜面，坐標(biāo)重構(gòu)，可大大減輕人工找正的工作量，提高工作效率；實(shí)施二維平面上的激光檢測(cè)位置彬嘗，保證整機(jī)的定位精度。日本三菱電機(jī)公司基于WIN7 CE的數(shù)控系統(tǒng)，配有完善的無(wú)線網(wǎng)和工業(yè)級(jí)有線網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的全過(guò)程監(jiān)控和管理.MV系列加工中心可通過(guò)手機(jī)平臺(tái)建立加工中心報(bào)警系統(tǒng)。日本沙迪克公司將AL系列加工中心運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤和停止信息通過(guò)郵件發(fā)送給接收人。北京安德建奇數(shù)字設(shè)備股份有限公司展出的AG系列線切割機(jī)通過(guò)“Teamview"互聯(lián)網(wǎng)軟件平臺(tái)實(shí)現(xiàn)加工中心信息采集、遠(yuǎn)程操作與監(jiān)控功能.用戶可以在得到*的遠(yuǎn)程終端上實(shí)時(shí)監(jiān)控加工中心的加工狀態(tài)，可如臨其境地對(duì)加工中心加工工藝參數(shù)實(shí)時(shí)進(jìn)行設(shè)置和修改。瑞士 GF加工方案向用戶推薦“智能制造一體化解決方案"，將五軸加工中心、線切割加工中心、自動(dòng)工具庫(kù)等組成柔性化加工系統(tǒng)。日本FANUC公司的機(jī),床配置A軸及工業(yè)機(jī)器人，組成PCD刀具自動(dòng)加工系統(tǒng).實(shí)現(xiàn)PCD刀具的自動(dòng)交換、刀具尺寸自動(dòng)檢測(cè)及自動(dòng)線切割修整，實(shí)現(xiàn)無(wú)人自動(dòng)加工。
(2)往復(fù)走絲電火M切割加工中心
本屆展會(huì)展出的往復(fù)走絲電火花線切割加工中心均具有多次切割功能，俗稱“中走絲"加工中心。本屆展會(huì)往復(fù)走絲電火花線切割加工中心在外觀上的提升明顯，同時(shí)在版沖電源結(jié)構(gòu)、加工中心主機(jī)特別是LVV軸結(jié)構(gòu)等方面有向單向走絲電火花線切割技術(shù)靠近的趨勢(shì)。
① 運(yùn)絲系統(tǒng)的創(chuàng)新
運(yùn)絲系統(tǒng)的穩(wěn)定性對(duì)線切割加工表面質(zhì)量的影響很大。本次參展的加工中心中，大多配置了各具特色的運(yùn)絲張力控制系統(tǒng)。江蘇冬慶數(shù)控加工中心有限公司、蘇竹I市寶瑪數(shù)控設(shè)備有限公司都實(shí)現(xiàn)了雙向恒張力控制，正反雙向運(yùn)絲的平穩(wěn)性都得到了保障；江蘇三星機(jī)械制造有限公司加工中心的排絲方式仍然采用有別于傳統(tǒng)的后置式絲茼排絲方式，釆取運(yùn)絲茼不移動(dòng)，轉(zhuǎn)由排絲架移動(dòng)排絲的方式；泰州市江洲數(shù)控加工中心制造有限公司將運(yùn)絲電機(jī)置于儲(chǔ)絲茼下方的支撐座內(nèi)，與傳統(tǒng)的偏置放置比較，運(yùn)行振動(dòng)小，運(yùn)絲更加平穩(wěn)。
②主機(jī)外觀及結(jié)構(gòu)的改進(jìn)
參展加工中心中已經(jīng)沒有傳統(tǒng)音叉式結(jié)構(gòu)的往復(fù)走絲電火花線切割加工中心，全部都是T型床身、C型結(jié)構(gòu)、十字滑臺(tái)的加工中心.加工中心在工作臺(tái)的承重與幾何精度保持性上有很大提高。