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中國機(jī)床技術(shù)進(jìn)步明顯進(jìn)口替代加速
閱讀：9572 發(fā)布時(shí)間：2021-12-22事件：由中國機(jī)床總公司主辦的第九屆中國國際機(jī)床工具展覽會，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(guī)模達(dá)到12萬平方米，與上一屆展覽會的6.2萬平方米相比，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(jī)床工具展覽會在北京中國國際展覽中心、新中國國際展覽中心同時(shí)開幕。本屆展覽會展品范圍包括機(jī)床、工具與機(jī)床附件、自動化控制與動力傳動、機(jī)床熱加工技術(shù)與設(shè)備以及相關(guān)制造技術(shù)與設(shè)備，囊括了國內(nèi)外機(jī)床工具行業(yè)、尖技術(shù)，展出面積達(dá)13.6萬平方米，來自日本、德國、美國、英國、瑞士、西班牙、韓國、中國及中國臺灣等國家和地區(qū)的一千三百多家海內(nèi)外展商參展，前來參觀的專業(yè)觀眾接近20萬人。
1．高速、精密、多軸、復(fù)合、智能、自動化等是目前機(jī)床技術(shù)的發(fā)展方向
在本屆展會上，森精機(jī)、山崎馬扎克、DMG、西門子、哈斯、斗山機(jī)床等國際*紛紛攜產(chǎn)品和技術(shù)亮相，大連機(jī)床集團(tuán)、秦川機(jī)床工具集團(tuán)、齊一機(jī)、齊二機(jī)、北京一機(jī)床、法因數(shù)控、廣陸數(shù)測等眾多國內(nèi)企業(yè)也在本次展會上展示了其新一代產(chǎn)品。
本次展會展示了現(xiàn)今機(jī)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(jī)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(xiàn)高效、優(yōu)質(zhì)、低成本生產(chǎn)有廣泛的適用性。
20世紀(jì)90年代以來，歐、美、日各國爭相開發(fā)應(yīng)用新一代高速數(shù)控機(jī)床，加快機(jī)床高速化發(fā)展步伐。高速主軸單元(電主軸，轉(zhuǎn)速15000－100000r/min)、高速且高加/減速度的進(jìn)給運(yùn)動部件(快移速度60~120m/min，切削進(jìn)給速度高達(dá)60m/min)、高性能數(shù)控和伺服系統(tǒng)以及數(shù)控工具系統(tǒng)都出現(xiàn)了新的突破。近年來，超高速切削機(jī)理、超硬耐磨長壽命刀具材料和磨料磨具，大功率高速電主軸、高加/減速度直線電機(jī)驅(qū)動進(jìn)給部件以及高性能控制系統(tǒng)(含監(jiān)控系統(tǒng))和防護(hù)裝置等一系列技術(shù)領(lǐng)域中關(guān)鍵技術(shù)的解決，為開發(fā)應(yīng)用新一代高速數(shù)控機(jī)床提供了技術(shù)基礎(chǔ)。 在超高速加工中，目前車削和銑削的切削速度已達(dá)到5000~8000m/min以上；主軸轉(zhuǎn)數(shù)在30000r/min(有的高達(dá)10萬r/min)以上；工作臺的移動速度(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；自動換刀速度在1秒以內(nèi)；小線段插補(bǔ)進(jìn)給速度達(dá)到12m/min。
本次展會上，森精機(jī)、DMG、法因數(shù)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，其加速度可達(dá)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5軸龍門設(shè)計(jì)提高了靈活性，并可實(shí)現(xiàn)5軸聯(lián)動加工。通過X/Y/Z軸上帶有精密冷卻裝置的直線電機(jī)，實(shí)現(xiàn)很高的動態(tài)性,在A/C軸上具有帶水冷扭矩電機(jī)的直線驅(qū)動裝置,在每個(gè)軸上都具有直接位置測量系統(tǒng)。此外，帶強(qiáng)制冷卻裝置的高功率主軸配備HSK-32E刀柄，轉(zhuǎn)速達(dá)42,000rpm，用于HSC銑削，24個(gè)刀位還均配有自動換刀機(jī)械手。
1.2多軸聯(lián)動
經(jīng)過50多年的發(fā)展，多軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)成為當(dāng)今世界數(shù)控機(jī)床發(fā)展的技術(shù)領(lǐng)域。多軸聯(lián)動的高性能數(shù)控機(jī)床，能同時(shí)控制四個(gè)以上坐標(biāo)軸的聯(lián)動。通常三軸機(jī)床可以實(shí)現(xiàn)二軸、二軸半、三軸加工；五軸機(jī)床可實(shí)現(xiàn)五軸聯(lián)動，也可以只用到三軸聯(lián)動加工，而其他兩軸不聯(lián)動。多軸聯(lián)動的機(jī)床能將數(shù)控銑床、數(shù)控鏜床、數(shù)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(kuò)、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(fù)雜，精度要求高的零件，如葉輪葉片等。
本次展會上，國外展商展出了數(shù)量眾多的多軸聯(lián)動數(shù)控產(chǎn)品。國內(nèi)企業(yè)中，華中數(shù)控的新一代總線型高檔數(shù)控系統(tǒng)HNC-32較為出色，該系統(tǒng)基于工業(yè)PC，采用多處理器及總線結(jié)構(gòu)為硬件平臺，以實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)為開放式軟件平臺，利用硬件高處理速度與軟件開放靈活的優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)多軸、多通道高速、高精運(yùn)動控制。支持4通道，32個(gè)進(jìn)給軸，4個(gè)主軸，每個(gè)通道支持9軸聯(lián)動。目前，華中數(shù)控中檔、高檔數(shù)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)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)動數(shù)控系統(tǒng)在航空、船舶、電力、汽車等領(lǐng)域的許多重點(diǎn)企業(yè)成功應(yīng)用。本次展會上，一些機(jī)床制造企業(yè)展出了配置華中數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床，展出的機(jī)床包括五軸聯(lián)動機(jī)床、加工中心、數(shù)控銑床等。
1.3復(fù)合化
為了實(shí)現(xiàn)復(fù)雜形狀工件的加工，使復(fù)數(shù)工序和復(fù)數(shù)工種的加工在一臺機(jī)床上完成，這樣的機(jī)床稱為復(fù)合加工機(jī)床。就是說，在復(fù)合化機(jī)床上可以實(shí)現(xiàn)*不同性質(zhì)加工過程的加工。復(fù)合機(jī)床有車銑復(fù)合、銑削復(fù)合等多種類型，通過各種復(fù)合化，可提高加工效率。如森精機(jī)的MT-250S型復(fù)合機(jī)，車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(fù)合車床。
國內(nèi)企業(yè)中，秦川機(jī)床此次展出了VTM180車銑復(fù)合加工中心，這款機(jī)床是秦川機(jī)床針對發(fā)電機(jī)、水輪機(jī)、汽輪機(jī)等動力裝備的需求，開發(fā)研制的具自主知識產(chǎn)權(quán)的新一代大型復(fù)合加工中心。該機(jī)床通過對工件的一次裝夾，即能完成大型立車所具有的車削功能，又能完成大型五面體龍門銑具有的銑削功能。該機(jī)床主機(jī)具有六軸四聯(lián)動功能，為床身式數(shù)控立式車銑中心，工作臺直徑1800mm、工作臺承載能力15,000kg。 1.4智能化與自動化 智能機(jī)床的出現(xiàn)，為未來裝備制造業(yè)實(shí)現(xiàn)全盤生產(chǎn)自動化創(chuàng)造了條件。首先，通過自動抑制振動、減少熱變形、防止干涉、自動調(diào)節(jié)潤滑油量、減少噪音等，可提高機(jī)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(tǒng)來說，單個(gè)機(jī)床自動化水平提高后，可以大大減少人在管理機(jī)床方面的工作量。人能有更多的精力和時(shí)間來解決機(jī)床以外的復(fù)雜問題，更能進(jìn)一步發(fā)展智能機(jī)床和智能系統(tǒng)。第三，數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)創(chuàng)新，對于機(jī)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(diào)節(jié)、優(yōu)化、控制。它還具有重要功能，如：工夾具數(shù)據(jù)庫、對話型編程、刀具路徑檢驗(yàn)、工序加工時(shí)間分析、開工時(shí)間狀況解析、實(shí)際加工負(fù)荷監(jiān)視、加工導(dǎo)航、調(diào)節(jié)、優(yōu)化，以及適應(yīng)控制。
在上世紀(jì)80年代，美國曾提出研究發(fā)展“適應(yīng)控制”機(jī)床，但由于許多自動化環(huán)節(jié)如自動檢測、自動調(diào)節(jié)、自動補(bǔ)償?shù)葲]有解決，雖有各種試驗(yàn)，但進(jìn)展較慢。后來在電加工機(jī)床（EDM）方面，首先實(shí)現(xiàn)了“適應(yīng)控制”，通過對放電間隙、加工工藝參數(shù)進(jìn)行自動選擇和調(diào)節(jié)，以提高機(jī)床加工精度、效率和自動化。日本MAZAK公司2006年9月首先展出的智能機(jī)床，向未來理想的“適應(yīng)控制”機(jī)床方面大大前進(jìn)了一步。
本次展會上，馬扎克公司展出了智能熱屏障的技術(shù)，該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)的熱變形抑制；智能安全屏障，則通過３Ｄ模型檢驗(yàn)手動軸移動檢測是否存在干涉，如存在可讓機(jī)床即刻停作；虛擬加工，通過使用３Ｄ模型的模擬功能，對加工程序和機(jī)床干涉進(jìn)行事前驗(yàn)證；語音導(dǎo)航可對可能的誤操作、點(diǎn)檢等以語音實(shí)時(shí)提示，提高機(jī)床使用效率和安全性。
另外，作為進(jìn)入中國的FA產(chǎn)品供應(yīng)商，三菱電機(jī)自動化在中國的發(fā)展已經(jīng)有40多年歷史。從FA到機(jī)電一體化，三菱電機(jī)自動化已成為中國半導(dǎo)體電子、汽車、機(jī)床、紡機(jī)制造等重要領(lǐng)域的主要供應(yīng)商。自2004年成立全資公司以來，三菱電機(jī)自動化在中國的發(fā)展迅猛提速，并且在PLC、伺服系統(tǒng)、CNC和EDM等產(chǎn)品方面尤其突出。在此次精彩紛呈的“三菱電機(jī)可視化制造綜合展”上，三菱電機(jī)自動化展出了豐富的FA產(chǎn)品（可編程控制器、伺服系統(tǒng)、人機(jī)界面、變頻器、低壓配電系統(tǒng)、節(jié)能檢測器等）。
1.5機(jī)器人技術(shù)
如果說20世紀(jì)90年代機(jī)床創(chuàng)新的成就是發(fā)明并聯(lián)機(jī)床的話，那么當(dāng)今工業(yè)機(jī)器人在機(jī)床上的應(yīng)用已成為機(jī)床技術(shù)發(fā)展的一大趨向。
本次展會上，有著50年數(shù)控經(jīng)驗(yàn)，已生產(chǎn)200000臺機(jī)器人的FANUC展出了能搬運(yùn)1200kg的搬運(yùn)機(jī)器人，該機(jī)器人能與車體升降機(jī)形成相當(dāng)?shù)纳舷驴蓜臃秶鸀?200mm。另外三菱電機(jī)也展出了三菱電機(jī)機(jī)器人新品。
2．日本、德國等國機(jī)床企業(yè)技術(shù)優(yōu)勢明顯；國內(nèi)企業(yè)技術(shù)進(jìn)步明顯，進(jìn)口替代加快。
從此次展會可以看出，高速、精密、復(fù)合、多軸、智能化及自動化等是目前機(jī)床技術(shù)的重點(diǎn)發(fā)展方向，各國機(jī)床企業(yè)在技術(shù)創(chuàng)新上的不遺余力，也說明了技術(shù)對企業(yè)的生存與發(fā)展至關(guān)重要。不過，從目前來看，傳統(tǒng)的機(jī)床制造強(qiáng)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)*的優(yōu)勢。
而我國的機(jī)床產(chǎn)業(yè)，經(jīng)過多年的快速發(fā)展，雖然與國際機(jī)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。展會上，國產(chǎn)機(jī)床表現(xiàn)出的特點(diǎn)有：金屬切削機(jī)床繼續(xù)向高速度、高性能、高精度化發(fā)展；機(jī)床數(shù)控化率進(jìn)一步提高，高速加工中心品種繼續(xù)增多；五軸聯(lián)動，五面體加工，并聯(lián)機(jī)床展品不斷創(chuàng)新；自主創(chuàng)新技術(shù)和展品數(shù)量增加。金屬成形機(jī)床繼續(xù)向數(shù)控化、高速化、高性能化方向發(fā)展，國產(chǎn)專門化機(jī)床和快速成形技術(shù)穩(wěn)步成熟。
另外，國內(nèi)一直較為落后的數(shù)控系統(tǒng)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(shù)控系統(tǒng)也初步形成規(guī)模，國產(chǎn)高檔數(shù)控系統(tǒng)也開始在一些設(shè)備上應(yīng)用，比如大連光洋、華中數(shù)控的五軸數(shù)控系統(tǒng)都已經(jīng)得到了實(shí)際應(yīng)用。
在國產(chǎn)機(jī)床技術(shù)不斷進(jìn)步的情況下，我國機(jī)床領(lǐng)域進(jìn)口替代步伐不斷加快，2007年，國內(nèi)企業(yè)終于奪回了機(jī)床市場的半壁江山，從2001年以來國產(chǎn)金加機(jī)床*突破50％。
船舶領(lǐng)域：為船舶等領(lǐng)域提供的五軸聯(lián)動超重型數(shù)控龍門銑、五軸聯(lián)動超重型數(shù)控鏜銑床發(fā)展迅速。如齊重?cái)?shù)控自主研發(fā)成功的數(shù)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(jī)床廠為滬東造船廠提供的LEONARD-70NC數(shù)控汽缸套鏜車床，具有車鏜復(fù)合加工能力，解決了大馬力低速船用柴油機(jī)缸套加工的一大難題。同時(shí)，該廠為鎮(zhèn)江一船廠提供的重型七軸五聯(lián)動車銑復(fù)合加工機(jī)床，該機(jī)加工直徑8000mm，加工高度2000mm，承重100t，具有五軸聯(lián)動車、銑復(fù)合加工、在線測量等功能，可實(shí)現(xiàn)工作臺自動精確分度，能一次裝卡完成螺旋槳數(shù)控五軸聯(lián)動加工。
航空設(shè)備領(lǐng)域：目前已有企業(yè)能為制造大飛 機(jī)提供高檔數(shù)控機(jī)床。如沈陽機(jī)床在攻克加工中心四項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出符合要求的五軸聯(lián)動機(jī)床。
發(fā)電設(shè)備領(lǐng)域：國內(nèi)機(jī)床目前已能為水電、火電、核電提供高檔數(shù)控設(shè)備，甚至成套設(shè)備。如昆明機(jī)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(shè)備、大型冶金、礦山機(jī)械、電力設(shè)備、、核電設(shè)備、鐵路設(shè)備、工程機(jī)械、大型電機(jī)、航空航天等行業(yè)，具有較高的技術(shù)水平。
汽車制造領(lǐng)域：機(jī)床行業(yè)已能為汽車變速箱、缸體、缸蓋等關(guān)鍵零部件制造提供加工設(shè)備。
在進(jìn)口替代開局良好的情況下，由于我國機(jī)床行業(yè)進(jìn)口數(shù)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(jī)床進(jìn)口70.7億美元，國內(nèi)機(jī)床仍然存在著廣泛的進(jìn)口替代空間。預(yù)計(jì)隨著國內(nèi)機(jī)床技術(shù)的不斷進(jìn)步，以2001-2007年國產(chǎn)金加機(jī)床*復(fù)核增長率6.52%計(jì)，2010年我國金加機(jī)床*可能達(dá)到70%左右。