事件:由中國機床總公司主辦的第九屆中國國際機床工具展覽會(huì ),于2008年10月9日- 13日在北京中國國際展覽中心和新國際展覽中心舉行。CIMES 2008本次展出規模達到12萬(wàn)平方米,與上一屆展覽會(huì )的6.2萬(wàn)平方米相比,幾乎翻了一番,參展企業(yè)也由上一屆的1020家增加到1400多家。
要點(diǎn):
10月9日-10月13日,第九屆中國國際機床工具展覽會(huì )首次在北京中國國際展覽中心、新中國國際展覽中心同時(shí)開(kāi)幕。本屆展覽會(huì )展品范圍包括機床、工具與機床附件、自動(dòng)化控制與動(dòng)力傳動(dòng)、機床熱加工技術(shù)與設備以及相關(guān)制造技術(shù)與設備,囊括了國內外機床工具行業(yè)最新、最精尖技術(shù),展出面積達13.6萬(wàn)平方米,來(lái)自日本、德國、美國、英國、瑞士、西班牙、韓國、中國及臺灣等國家和地區的一千三百多家海內外展商參展,前來(lái)參觀(guān)的專(zhuān)業(yè)觀(guān)眾接近20萬(wàn)人。
1.高速、精密、多軸、復合、智能、自動(dòng)化等是目前機床技術(shù)的發(fā)展方向
在本屆展會(huì )上,森精機、山崎馬扎克、DMG、西門(mén)子、哈斯、斗山機床等國際巨頭紛紛攜最新產(chǎn)品和技術(shù)亮相,大連機床集團、秦川機床工具集團、齊一機、齊二機、北京一機床、法因數控、廣陸數測等眾多國內企業(yè)也在本次展會(huì )上展示了其新一代產(chǎn)品。
本次展會(huì )展示了現今機床行業(yè)的技術(shù)發(fā)展趨勢,主要有:
1.1高速精密加工
機床向高速化方向發(fā)展,不但可大幅度提高加工效率、降低加工成本,而且還可提高零件的表面加工質(zhì)量和精度。超高速加工技術(shù)對制造業(yè)實(shí)現高效、優(yōu)質(zhì)、低成本生產(chǎn)有廣泛的適用性。
20世紀90年代以來(lái),歐、美、日各國爭相開(kāi)發(fā)應用新一代高速數控機床,加快機床高速化發(fā)展步伐。高速主軸單元(電主軸,轉速 15000-100000r/min)、高速且高加/減速度的進(jìn)給運動(dòng)部件(快移速度60~120m/min,切削進(jìn)給速度高達60m/min)、高性能數控和伺服系統以及數控工具系統都出現了新的突破。近年來(lái),超高速切削機理、超硬耐磨長(cháng)壽命刀具材料和磨料磨具,大功率高速電主軸、高加/減速度直線(xiàn)電機驅動(dòng)進(jìn)給部件以及高性能控制系統(含監控系統)和防護裝置等一系列技術(shù)領(lǐng)域中關(guān)鍵技術(shù)的解決,為開(kāi)發(fā)應用新一代高速數控機床提供了技術(shù)基礎。
在超高速加工中,目前車(chē)削和銑削的切削速度已達到5000~8000m/min以上;主軸轉數在30000r/min(有的高達10萬(wàn)r/min)以上;工作臺的移動(dòng)速度(進(jìn)給速度):在分辨率為1微米時(shí),在100m/min(有的到200m/min)以上,在分辨率為0.1微米時(shí),在24m/min 以上;自動(dòng)換刀速度在1秒以?xún)?;小線(xiàn)段插補進(jìn)給速度達到12m/min。
本次展會(huì )上,森精機、DMG、法因數控等公司都展出了相關(guān)技術(shù)產(chǎn)品,如DMG的高速切削精密加工中心HSC20Linear,其最大加速度可達到2g,X/Y/Z軸快移速度30m/min,并具有很高的精度。該加工中心通過(guò)5軸龍門(mén)設計提高了靈活性,并可實(shí)現5軸聯(lián)動(dòng)加工。通過(guò)X/Y/Z軸上帶有精密冷卻裝置的直線(xiàn)電機,實(shí)現很高的動(dòng)態(tài)性,在A(yíng)/C軸上具有帶水冷扭矩電機的直線(xiàn)驅動(dòng)裝置,在每個(gè)軸上都具有直接位置測量系統。此外,帶強制冷卻裝置的高功率主軸配備HSK-32E刀柄,轉速達42,000rpm,用于 HSC銑削,24個(gè)刀位還均配有自動(dòng)換刀機械手。
1.2多軸聯(lián)動(dòng)
經(jīng)過(guò)50多年的發(fā)展,多軸聯(lián)動(dòng)數控系統成為當今世界數控機床發(fā)展的最尖端技術(shù)領(lǐng)域。多軸聯(lián)動(dòng)的高性能數控機床,能同時(shí)控制四個(gè)以上坐標軸的聯(lián)動(dòng)。通常三軸機床可以實(shí)現二軸、二軸半、三軸加工;五軸機床可實(shí)現五軸聯(lián)動(dòng),也可以只用到三軸聯(lián)動(dòng)加工,而其他兩軸不聯(lián)動(dòng)。多軸聯(lián)動(dòng)的機床能將數控銑床、數控鏜床、數控鉆床等功能組合在一起,零件在一次裝夾后,可以將加工面進(jìn)行銑、鏜、鉆、擴、鉸及攻螺紋等多工序加工,能有效地避免由于多次安裝造成的定位誤差,可加工形狀復雜,精度要求高的零件,如葉輪葉片等。
本次展會(huì )上,國外展商展出了數量眾多的多軸聯(lián)動(dòng)數控產(chǎn)品。國內企業(yè)中,華中數控的新一代總線(xiàn)型高檔數控系統HNC-32較為出色,該系統基于工業(yè)PC,采用多處理器及總線(xiàn)結構為硬件平臺,以實(shí)時(shí)操作系統為開(kāi)放式軟件平臺,利用硬件高處理速度與軟件開(kāi)放靈活的優(yōu)勢,實(shí)現多軸、多通道高速、高精運動(dòng)控制。最大支持4通道,32個(gè)進(jìn)給軸,4個(gè)主軸,每個(gè)通道最大支持9軸聯(lián)動(dòng)。目前,華中數控中檔、高檔數控系統實(shí)現了與裝備制造企業(yè)的批量配套,已經(jīng)有60多臺5 軸以上聯(lián)動(dòng)數控系統在航空、船舶、電力、汽車(chē)等領(lǐng)域的許多重點(diǎn)企業(yè)成功應用。本次展會(huì )上,一些機床制造企業(yè)展出了配置華中數控系統的機床,展出的機床包括五軸聯(lián)動(dòng)機床、加工中心、數控銑床等。
1.3復合化
為了實(shí)現復雜形狀工件的加工,使復數工序和復數工種的加工在一臺機床上完成,這樣的機床稱(chēng)為復合加工機床。就是說(shuō),在復合化機床上可以實(shí)現完全不同性質(zhì)加工過(guò)程的加工。復合機床有車(chē)銑復合、銑削復合等多種類(lèi)型,通過(guò)各種復合化,可提高加工效率。如森精機的MT-250S型復合機,車(chē)床與加工中心功能融合,工序高度集中,實(shí)質(zhì)上是帶有加工中心主軸功能的6軸復合車(chē)床。
國內企業(yè)中,秦川機床此次展出了VTM180車(chē)銑復合加工中心,這款機床是秦川機床針對發(fā)電機、水輪機、汽輪機等動(dòng)力裝備的需求,開(kāi)發(fā)研制的具自主知識產(chǎn)權的新一代大型復合加工中心。該機床通過(guò)對工件的一次裝夾,即能完成大型立車(chē)所具有的車(chē)削功能,又能完成大型五面體龍門(mén)銑具有的銑削功能。該機床主機具有六軸四聯(lián)動(dòng)功能,為床身式數控立式車(chē)銑中心,工作臺直徑1800mm、工作臺承載能力15,000kg。
1.4智能化與自動(dòng)化
智能機床的出現,為未來(lái)裝備制造業(yè)實(shí)現全盤(pán)生產(chǎn)自動(dòng)化創(chuàng )造了條件。首先,通過(guò)自動(dòng)抑制振動(dòng)、減少熱變形、防止干涉、自動(dòng)調節潤滑油量、減少噪音等,可提高機床的加工精度、效率。其次,對于進(jìn)一步發(fā)展集成制造系統來(lái)說(shuō),單個(gè)機床自動(dòng)化水平提高后,可以大大減少人在管理機床方面的工作量。人能有更多的精力和時(shí)間來(lái)解決機床以外的復雜問(wèn)題,更能進(jìn)一步發(fā)展智能機床和智能系統。第三,數控系統的開(kāi)發(fā)創(chuàng )新,對于機床智能化起到了極其重大的作用。它能夠收容大量信息,對各種信息進(jìn)行儲存、分析、處理、判斷、調節、優(yōu)化、控制。它還具有重要功能,如:工夾具數據庫、對話(huà)型編程、刀具路徑檢驗、工序加工時(shí)間分析、開(kāi)工時(shí)間狀況解析、實(shí)際加工負荷監視、加工導航、調節、優(yōu)化,以及適應控制。
在上世紀80年代,美國曾提出研究發(fā)展“適應控制”機床,但由于許多自動(dòng)化環(huán)節如自動(dòng)檢測、自動(dòng)調節、自動(dòng)補償等沒(méi)有解決,雖有各種試驗,但進(jìn)展較慢。后來(lái)在電加工機床(EDM)方面,首先實(shí)現了“適應控制”,通過(guò)對放電間隙、加工工藝參數進(jìn)行自動(dòng)選擇和調節,以提高機床加工精度、效率和自動(dòng)化。日本MAZAK公司2006年9月首先展出的智能機床,向未來(lái)理想的“適應控制”機床方面大大前進(jìn)了一步。
本次展會(huì )上,馬扎克公司展出了智能熱屏障的獨家技術(shù),該技術(shù)可實(shí)現全方位的熱變形抑制;智能安全屏障,則通過(guò)3D模型檢驗手動(dòng)軸移動(dòng)檢測是否存在干涉,如存在可讓機床即刻停作;虛擬加工,通過(guò)使用3D模型的模擬功能,對加工程序和機床干涉進(jìn)行事前驗證;語(yǔ)音導航可對可能的誤操作、點(diǎn)檢等以語(yǔ)音實(shí)時(shí)提示,提高機床使用效率和安全性。
另外,作為最早進(jìn)入中國的FA產(chǎn)品供應商,三菱電機自動(dòng)化在中國的發(fā)展已經(jīng)有40多年歷史。從FA到機電一體化,三菱電機自動(dòng)化已成為中國半導體電子、汽車(chē)、機床、紡機制造等重要領(lǐng)域的主要供應商。自2004年成立全資公司以來(lái),三菱電機自動(dòng)化在中國的發(fā)展迅猛提速,并且在PLC、伺服系統、CNC和EDM等高端產(chǎn)品方面尤其突出。在此次精彩紛呈的“三菱電機可視化制造綜合展”上,三菱電機自動(dòng)化展出了豐富的FA產(chǎn)品(可編程控制器、伺服系統、人機界面、變頻器、低壓配電系統、節能檢測器等)。
1.5機器人技術(shù)
如果說(shuō)20世紀90年代機床創(chuàng )新的最大成就是發(fā)明并聯(lián)機床的話(huà),那么當今工業(yè)機器人在機床上的應用已成為機床技術(shù)發(fā)展的一大趨向。
本次展會(huì )上,有著(zhù)50年數控經(jīng)驗,已生產(chǎn)200000臺機器人的FANUC展出了能搬運1200kg的搬運機器人,該機器人能與車(chē)體升降機形成相當的上下可動(dòng)范圍為6200mm。另外三菱電機也展出了三菱電機機器人新品。
2.日本、德國等國機床企業(yè)技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢明顯;國內企業(yè)技術(shù)進(jìn)步明顯,進(jìn)口替代加快
從此次展會(huì )可以看出,高速、精密、復合、多軸、智能化及自動(dòng)化等是目前機床技術(shù)的重點(diǎn)發(fā)展方向,各國機床企業(yè)在技術(shù)創(chuàng )新上的不遺余力,也說(shuō)明了技術(shù)領(lǐng)先對企業(yè)的生存與發(fā)展至關(guān)重要。不過(guò),從目前來(lái)看,傳統的機床制造強國日本、德國等國企業(yè)在技術(shù)上仍然具有其他國家企業(yè)難以比擬的領(lǐng)先優(yōu)勢。
而我國的機床產(chǎn)業(yè),經(jīng)過(guò)多年的快速發(fā)展,雖然與國際機床企業(yè)仍存在一定的差距,但企業(yè)的自主創(chuàng )新能力已經(jīng)有很大的提高。展會(huì )上,國產(chǎn)機床表現出的特點(diǎn)有:金屬切削機床繼續向高速度、高性能、高精度化發(fā)展;機床數控化率進(jìn)一步提高,高速加工中心品種繼續增多;五軸聯(lián)動(dòng),五面體加工,并聯(lián)機床展品不斷創(chuàng )新;自主創(chuàng )新技術(shù)和展品數量增加。金屬成形機床繼續向數控化、高速化、高性能化方向發(fā)展,國產(chǎn)專(zhuān)門(mén)化機床和快速成形技術(shù)穩步成熟。
另外,國內一直較為落后的數控系統產(chǎn)業(yè)和功能部件產(chǎn)業(yè)也有了很大進(jìn)步,國產(chǎn)中檔數控系統也初步形成規模,國產(chǎn)高檔數控系統也開(kāi)始在一些高端設備上應用,比如大連光洋、華中數控的五軸數控系統都已經(jīng)得到了實(shí)際應用。
在國產(chǎn)機床技術(shù)不斷進(jìn)步的情況下,我國機床領(lǐng)域進(jìn)口替代步伐不斷加快,2007年,國內企業(yè)終于奪回了機床市場(chǎng)的半壁江山,從2001年以來(lái)國產(chǎn)金加機床市場(chǎng)占有率首次突破50%。
船舶領(lǐng)域:為船舶等領(lǐng)域提供的五軸聯(lián)動(dòng)超重型數控龍門(mén)銑、五軸聯(lián)動(dòng)超重型數控鏜銑床發(fā)展迅速。如齊重數控自主研發(fā)成功的數控重型曲軸旋風(fēng)切削加工中心,此前只有德國、日本可以生產(chǎn)。武漢重型機床廠(chǎng)為滬東造船廠(chǎng)提供的LEONARD-70NC數控汽缸套鏜車(chē)床,具有車(chē)鏜復合加工能力,解決了大馬力低速船用柴油機缸套加工的一大難題。同時(shí),該廠(chǎng)為鎮江一船廠(chǎng)提供的重型七軸五聯(lián)動(dòng)車(chē)銑復合加工機床,該機最大加工直徑8000mm,最大加工高度2000mm,承重100t,具有五軸聯(lián)動(dòng)車(chē)、銑復合加工、在線(xiàn)測量等功能,可實(shí)現工作臺自動(dòng)精確分度,能一次裝卡完成螺旋槳數控五軸聯(lián)動(dòng)加工。
航空設備領(lǐng)域:目前已有企業(yè)能為制造大飛機提供高檔數控機床。如沈陽(yáng)機床在攻克加工中心四項關(guān)鍵技術(shù)的基礎上,設計出符合要求的五軸聯(lián)動(dòng)機床。
發(fā)電設備領(lǐng)域:國內機床目前已能為水電、火電、核電提供高檔數控設備,甚至成套設備。如昆明機床的落地式鏜銑床和臥式加工中心,廣泛用于造船、風(fēng)電設備、大型冶金、礦山機械、電力設備、軍工、核電設備、鐵路設備、工程機械、大型電機、航空航天等行業(yè),具有較高的技術(shù)水平。
汽車(chē)制造領(lǐng)域:機床行業(yè)已能為汽車(chē)變速箱、缸體、缸蓋等關(guān)鍵零部件制造提供加工設備。
在進(jìn)口替代開(kāi)局良好的情況下,由于我國機床行業(yè)進(jìn)口數額較大,全行業(yè)2007年進(jìn)口額117.7億美元,其中金屬加工機床進(jìn)口70.7億美元,國內機床仍然存在著(zhù)廣泛的進(jìn)口替代空間。預計隨著(zhù)國內機床技術(shù)的不斷進(jìn)步,以2001-2007年國產(chǎn)金加機床市場(chǎng)占有率復核增長(cháng)率6.52%計,2010年我國金加機床市場(chǎng)占有率可能達到70%左右。