从CIMT2021部分展品浅析机床工具行业发展趋势
2021-5-12 来源：机床协会 作者：-
由中国机床工具工业协会主办的CIMT2021（第十七届中国国际机床展览会）于2021年4月12-17日在北京中国国际展览中心（新馆）成功举办。展会期间观众如潮，火爆程度超出预期。
笔者对部分展品进行了梳理，供大家从其中一个侧面了解展会盛况。本文难以描述展会全貌，但可管窥其冰山一角，从而映射出机床工具行业发展趋势。需要说明的是，若有因笔者对展品特点理解不当引起的错漏之处，敬请广大读者指正。
一、展会概况
本届展会规模宏大，汇聚了来自全球27个国家和地区的1500多家展商，展出总面积达13.5万平方米，布满8个常设展馆和4个临时馆。
展品品种琳琅满目，展品规格丰富齐全，数万件展品囊括了机床主机、数控系统、功能部件、机床电器、量仪量具、刃具及夹具、附件等产业链主要产品范畴。其中，主机产品包括金属切削、金属成形、齿轮加工、特种加工、热处理、涂附等多种设备。
展品水平体现了世界当今制造技术的发展趋势，国际知名厂商及其品牌产品悉数到场，全球最新、最先进的发展成果纷纷呈现。全球知名企业有德马吉森精机、埃马克、格劳博、巨浪、GF加工方案、马扎克、大隈、牧野、哈斯、哈挺、赫克、尼古拉斯克雷亚、法孚、友嘉、斗山、现代起亚、萨瓦尼尼、雄克、ABB、西门子、海德汉、发那科、三菱、THK、上银、蔡司、雷尼绍、马波斯、伊斯卡等。境内主要展商有通用技术集团、秦川集团、济南二机、武汉重型、北一机床、上海机床、浙江杭机、科德数控、重庆机床、宝鸡机床、北京精雕、海天精工、星火机床、山东蒂德、威达重工、格力智能、南通国盛、普什宁江、深圳创世纪、广州数控、华中数控、福建威诺、汉江机床、凯特精工、南京工艺、上海工具、株洲钻石、大族激光、邦德激光、迪能激光等，不一一列举。
二、车削类机床
车削类机床是展品中的大类，技术特点鲜明。
1. 高精度展品较多，展商对精度保持性更加关注，热稳定和热对称结构设计被越来越多的展商所采用。如北一大隈车床采用热亲和技术，热稳定性好。如德马吉森精机的热稳定温控对称结构设计。如龙泽可对应热位移的床身结构设计，从而保证展品高精度和持续精度。搭载测量系统以提高精度，如埃马克的VT 4-4立式车床所有直线轴都有直接式测量系统。有的展品床身采用天然花岗岩和人造大理石，采用静压主轴、静压导轨，使机床具有良好的热稳定性、抗振性和刚性，保证机床获得较高的精度，如江苏博谷智能的Hard T100高精密硬车削机床定位精度≤1μm，普什宁江的MICRO-T400高精度车床加工零件尺寸精度≤2μm、圆度≤1μm、粗糙度≤Ra0.2μm，大昌华嘉的Moore Nanotech 250UPL超精车床面型精度≤0.1μm、粗糙度≤Ra2.0nm等。
2. 自动化程度高。如埃马克的VT 4-4立式车床具有双刀塔，两侧可同时加工，刀塔集成工件夹持器，实现工件自动上下料。因代克斯的INDEX MS24-6多轴自动车床具有6个主轴，通过线性机械手或机器人上下料，配置12个刀架，完成铣、钻、攻、去毛刺等自动加工。马扎克的QTC-200MSY L+GL卧式车削中心搭载桁架机械手实现各种工件的自动化上下料。村田机械的MT200对置双主轴车削中心采用对向双主轴，上、下刀塔，搭载动力刀具及门型机械臂，实现自动上下料。济南一机的J1VL-600ST双刀架数控立式车床配置上下刀架，可对刹车盘两面进行同时加工。江苏迪克的DKCK-ST80双主轴数控车床具有自动上下料装置。陕西诺贝特的XKNC50GL全自动数控车床带桁架机械手抓取工件，实现自动上下料等。
3. 专用。针对性强，专业性能优良。如济南一机的WL-800铝轮毂车床，山东沂水的油缸专用车床，宝鸡机床针对汽车车桥加工的CQ7530数控卧式车床，沈阳众一智能的DVL480适用于汽车刹车盘、轮毂、制动鼓、飞轮等回转体零件的加工等。
三、镗铣类机床
很多展品应用了先进的传动、控制、测量等技术。特别是五轴加工中心，具有较高技术水平。
1. 展品精度普遍较高，采取有效措施提高精度保持性。如北京精雕的JDGR400T，采用全闭环反馈，具有在机测量和修正功能；对主轴、轴承座、转台电机、螺母等关键发热部位进行全方位冷却，保证机床热稳定性；具有“0.1μm进给和1μm切削”能力。大隈的MP-46V立式加工中心，其精确控制的热位移和热补偿技术实现镜面加工。牧野的e500高精密立加，独特的主轴冷却技术，为连续26小时加工、位置精度保持在0.0027mm以内提供了保障。南通国盛的DHM-63卧加，采用滚珠丝杠中心冷却循环来保证机床精度的稳定。此外，展品床身采用天然花岗岩和人造大理石，使机床获得良好的热稳定性和抗振性，以确保机床精度稳定，如贝托特•哈默的C 650 U加工中心采用矿物铸石床身、科德的DerThroneVMC50S U五轴立式加工中心底座立柱采用矿物铸石材料、普什宁江的VMC80IV五轴立式加工中心床身采用人造大理石材料、大昌华嘉的EVO立加采用整体人造花岗岩结构等。
2. 效率高。展品通过双主轴、立卧转换头、双工位等设计提升加工效率，如巨浪凯龙的MC528 TWIN双主轴双转台五轴立式加工中心、VIGELTW 320H Bi.Z双主轴双工作台卧式加工中心。部分展品具有托盘自动交换功能，如济南二机的TH6513A精密卧式铣镗加工中心。同时高速也为高效提供了保证，如秦川机床的VMC40U主轴转速40000r/min、巨浪凯龙的MC528 TWIN双主轴双五轴立加快移速度75m/min；格劳博G150的X/Y/Z轴快移速度70/50/80m/min，加速度6/6/11m/s²；斯达拉格的X45快移速度80m/min，X/Y/Z轴加速度8/11/8m/s²；浙江日发的MCM CLOCK EVO卧加快移速度76m/min，加速度7m/s²。
3. 展品采用直驱与直联技术，缩短传动链，提高传动刚度、动态特性及精度。如马扎克的VCE700D L立加采用直联主轴结构；牧野的e500高精密立加各轴采用双直线电机驱动；大连三垒的SVW80C五轴立加采用电主轴；苏州珈玛的LV-800L立加主轴采用直联方式；普什宁江的VMC80IV五轴立加采用电主轴；宝鸡机床的BM10-H立加采用电主轴；威达重工的CMC650u五轴立加主轴采用直联结构，B、C轴采用力矩电机直驱等。
4. 智能技术进一步发展并得到广泛应用。如各种感知功能、自适应与自动补偿功能、预测功能、各种操作导航功能、虚拟与仿真、人机沟通能力等，为加工作业提供了有力支撑。如北一大隈的MBR-5000H-e热亲和、防碰撞、加工导航、伺服导航智能技术。如马扎克的VARIAXIS i-700智能热屏蔽系统，有效控制机床热位移。如德马吉森精机的NHC 6300对称热不敏感主轴，充分的冷却进行温度控制，通过多传感器测量温度后将信号传给控制器形成闭环反馈。如普什宁江VMC80IV具有温度控制技术，防止主轴热漂移。
5. 节能环保意识强。如德马吉森精机从2021年起全部机床生产达到100%碳中和，成为全球首批碳排放气候中性的工业企业之一，通过使用现代化的供热、通风和冷却技术，避免碳排放。同时不断提高机床的能源效率。节能减排成为发展趋势，碳中和将备受关注。
四、复合类机床
复合类展品有车铣/铣车复合、车磨复合、齿轮加工与铣削复合、冲压与激光切割复合、增减材复合、焊接与铣削复合、镗铣磨复合等。复合机床具有强大的工艺复合和工序复合能力，一次装夹可以完成多道工序加工，充分体现精度、效率和自动化方面的优良性能。展品高性能，多轴控制，配置功能强大的软硬件，如直观易用的数控系统、丰富的编程与加工软件、先进的传感和检测装置、直驱与直联功能部件、工业4.0接口等。车铣/铣车复合机床可实现任意角度位置的车削、铣削、钻孔、攻丝、制齿等加工，也可完成复杂空间曲面的加工。车铣/铣车复合机床具有各种感知功能、自适应与自动补偿功能、预测功能、各种操作导航功能、虚拟与仿真、防碰撞等智能功能，如因代克斯的INDEX G420车铣复合中心、马扎克的INTEGREXi-350H S卧式车铣复合加工中心、牧野L2车铣复合加工中心、大隈的MULTUS U3000铣车复合加工中心、WFL的M50铣车复合加工中心、德马吉森精机的NTX 1000铣车复合机床、威力铭-马科黛尔508MT2 铣车复合加工中心、中国通用的HTM63150、DTM-B70S铣车复合加工机床、科德数控的KMC 800S UMT车铣复合加工中心、富信国际的HT65PM铣车复合加工中心、广州霏鸿的FH100P-C车铣复合加工中心等。
五、磨削类机床
主要技术特点如下：
1. 抗振。床身采用天然花岗岩和人造大理石，使机床获得良好的热稳定性和抗振性。如达诺巴特的LG-1000外圆磨床床身采用天然花岗岩、戴杰磨床的Bi5工具磨床采用大理石床身、铸帝的CUBE 350无心磨床床身由天然花岗岩制成等。
2. 主轴驱动和进给驱动广泛采用直驱技术和直联技术，以提升机床传动精度、刚度、工作平稳性及动态特性。如上海机床的H367数控随动高精度偏心轴磨床，工作台采用双层结构，由伺服电机直接驱动，砂轮架采用直线电机驱动；哈斯马格的Multigrind®CA磨削中心采用直驱式磨削主轴；达诺巴特的LG-1000外圆磨床运动轴为直线电机驱动；孚尔默的VGrind340S刀具磨直线轴采用直线电机驱动等。
3. 智能。牧野的SG10高精密数控刀具磨床，具有抑制机床本体发热恒温控制技术；设备具有针对超硬磨削力的监测系统，实时采集主轴负载变化，通过自适应进给功能自动调节提高磨削效率。另外还有运动模拟和碰撞检测、加工监测、在线测量等功能。如孚尔默的VGrind360刀具磨具有碰撞监测功能；TTB的EVOLUTION高精度刀具磨具有高效编程和支持功能，包括强大的3D模拟和精确的碰撞监控；北一机床的B2-K1026随动式数控磨床具有机床状态监控、故障自诊断及异常报警功能等。
4. 精密。CIMT2021汇集了众多精密磨床，其主要精度指标，如砂轮主轴、工件主轴的径向/轴向跳动、磨削的圆度/圆柱度/轮廓度/平面度、运动轴的定位/重复定位精度等，多在2µm左右甚至更高，表面粗糙度达到0.2µm。如大昌华嘉的Moore 500 CPWZ坐标磨、德拉克精密数控螺纹磨床、上海机床H376高精度复合磨削中心、无锡机床WX-1023无心磨床、孚尔默的VGrind340S刀具磨、德马吉森精机的VerticalMate 85多功能立式磨床等。
六、齿轮类机床
主要技术特点如下：
1. 自动化水平高。如利勃海尔的LK 280DC刮齿机可完成刮齿、倒棱、去毛刺作业，具有刀具更换装置，齿轮测量功能在主流程进行的同时进行测量与修正。卡希富基的KN80数控滚齿机配置上下料装置，搭载倒棱装置。莱斯豪尔的Rz260蜗杆砂轮磨齿机具有用于修整的C轴数控轴，进行在线修整，双工件主轴技术，在一主轴磨削工件期间另一个主轴执行上料和下料操作。重庆机床的YT7226双工作台磨齿机，可实现工件自动装夹、自动砂轮修整、高速对齿、自动磨削示教、自动修整示教、自动余量分配和自动磨削等整个加工过程的全自动控制。宜昌长机的YK3620数控卧式滚齿机床，具有带位置检测及反馈功能的拉刀机构和自动对刀机构，具有自动锁紧尾座、顶紧力自动调整及检测反馈等功能。南京二机的Y7226CNC数控蜗杆砂轮磨齿机可实现砂轮自动平衡、自动对刀、自动修整、工件自动装夹、自动对齿及自动磨削过程的全自动控制，配备机器人（桁架式或关节式）及料仓等。
2. 许多厂商的展品采用直驱技术，实现零间隙传动，大大提高了驱动刚度和动态响应速度。如南京二机的YD3132CNC滚倒一体机，工作台回转轴（C轴）和滚刀主轴回转轴（B轴）均由内藏式主轴电机直接驱动，实现零间隙传动，提高了主轴的驱动刚度和动态响应速度。卡希富基的KN80数控滚齿机，主轴与工作台采用内装电机直接驱动，工作台具有自动消隙功能。秦川机床的YKZ7250数控蜗杆砂轮磨齿机，工件主轴采用直接驱动技术等。
3. 干切。企业环保意识普遍增强，干切工艺广泛应用，如卡希富基的KN80数控滚齿机、秦川机床的YH系列数控干切滚齿机、宜昌长机科技YKH3180数控滚齿机等。
七、电加工类机床
展品具有如下特点：
1. 自动化技术广泛应用。如沙迪克的ALN400Qs具有液面自动调整功能和高速自动穿丝装置（FJ-AWT）；苏州电加工所的WK008D智能微孔电火化加工机床，由机械臂自动控制上下物料；苏州宝玛数控的BMT400C具有双向自动紧丝系统；安德建奇的AT40RPCD刀具加工机床具有自动分度监测功能和自动上丝功能，能实现加工件的装卡、测量、修切及检测。
2．在保证高精度和精度持久稳定方面，展商各显其能。三菱的MV1200S HS采用直线电机配绝对值光栅尺，提高响应速度和精度，加工件表面粗糙度达到Ra0.28μm。通用技术集团的AF35E，具有实时检测放电间隙状态、放电间隙和抬刀智能控制、精确逆向控制、平动控制及高速高精运动控制算法，实现硬质合金加工的Ra0.2μm高表面质量，模具钢的Ra0.1μm镜面加工。沙迪克的AP250Ls具有开机即可高精度加工的液冷却装置以及空气循环系统，高速高精的“ECO CUT O-Plus”技术，加工的零件粗糙度Ra＜0.15µm。安德建奇的AF50采用全闭环反馈等。
3. 软件功能丰富。如通用技术集团的AF35E具有自动找正与电极防碰撞功能。如苏州宝玛数控的BMD703-500CNC具有“互联网+”功能，实现远程实时监控加工，具有智能化数据库，加工时可绘图编程，具有图形坐标转换、缩放、旋转、显示跟踪等功能，具有自动找正与电极防碰撞功能，具有工艺专家系统。
八、激光加工类机床
主要技术特点有如下几点：
1. 大功率激光器。大功率光纤激光器应用发展迅速，能量传输简单、应用成本低、能量转换效能高、材料适应性强、输出功率大、切割的板材厚度大、切割速度快。展品多搭载万瓦级以上激光器。如大族粤铭20000W的高功率光纤激光切割机及超大幅面激光切割机、深圳迪能15000W 的D-SOARPlus2560FCCBSD激光切割机、济南邦德20000W的S4020激光切割机、广东宏石20000W的GF系列高功率大幅面激光切割机及15000W的G6025H高功率激光切割机等。
2. 激光头功能强大。如广东宏石的激光切割头具有系统可查看状态，焦点精准调节，自适应校正，温度实时监控，故障智能预警，主动防碰撞保护功能。如大族激光的光纤五轴激光头实现C轴n×360°无限旋转，A轴±135°摆动，可进行中厚板曲面曲线切割，比传统激光器节能环保，免光路维护，具有焦点精准调节、自动校准、故障报警、防碰撞保护等功能，适用于汽车、模具等领域的碳钢、不锈钢、铝合金、钛合金材料的空间异型三维零件的精密激光加工。
3. 自动化程度高。三菱的ML4020GX-F60二维光纤激光加工机，搭载新型自动化分拣系统，实现高可靠性和AI引导的“不停顿加工机”生产。大族粤铭激光切割机的自动随动调焦切割头、自动交换工作台、变频变焦穿孔、自动寻边、超时自动休眠。江苏亚威的HLS系列激光切割机具有上下料装置及料库。深圳迪能的D-SOAR激光切管机卡盘具有自动调节中心功能，能够实现快速定心装夹，同时可以自动调节夹持力度，确保薄壁管不变形，同时具有自动上下料系统。
4. 高动态的结构设计及驱动。德马吉森精机的LT 20激光加工机床，XYZ轴直线电机驱动，具有高动态性能，加速度>2g。深圳迪能的D-SOARPlus2560FCCBSD-15000W激光切割机，龙门架横梁采用航空铝压铸成型，双电机驱动。大族粤铭的展品采用轻量龙门架设计、高扭矩伺服电机双边驱动，保证高加速度和高动态特性。江苏亚威的展品采用直线电机驱动技术，最大速度280m/min，最大加速度4.5g。信宜华会的FLC3000-4020高速光纤激光切割机，龙门架采用双驱动系统。
九、成形类机床
有以下几点值得关注：
1. 高效。设备具有模具库，解决频繁更换模具问题，如德国全斯福的DB 622-CNC-ROBO-R/L机器人弯管单元，机器人配备有左右弯曲头，一次夹紧即可覆盖两个弯曲方向，每个折弯系统可配置6个模具。萨瓦尼尼的多边折弯中心拥有通用的万能折弯模具，可对冲剪好的板材进行柔性折弯，操作人员只需将板材放在工作台上，一次定位便能自动完成多边折弯。
2. 自动化程度高。如江苏金方圆ASM数控转塔冲床自动化加工单元，集成上下料机构，可配大型仓储单元。村田机械的M3048TG+HS2512数控冲床+自动上下料装置，实现3吨托盘材料的无人化上下料加工。南通麦斯铁柔性生产线，上料、下料、板料的定位及送进，模具的选择，冲压过程的实现以及故障报警等，均能够通过数控系统控制自动完成。
3. 适应。专业的软件支持，简化编程和操作功能，降低对操作者经验和技能的依赖，展品显示出很强的适应性和可操作性。如萨瓦尼尼的多边折弯中心独有的智能化板材特性自动补偿技术MAC 2.0，实现设备对板材及外部环境变化的自适应；德国全斯福机器人弯管单元具有弯管机器人专用软件；江苏金方圆的机器人自动化折弯单元，折弯程序编辑简单易懂；江苏亚威的机器人折弯单元模块化程序软件等。
十、数控系统
展品主要特点如下：
1. 智能。数字双胞胎实现虚拟与现实的无缝交互。展品具有自适应控制功能、刀具破损监测功能、误差补偿控制功能、防碰撞刀具工件保护功能、远程故障诊断维护功能等。如西门子数字化原生数控系统、华中HNC-948新一代iNC人工智能数控系统等。
2. 互联互通。大数据、云计算、物联网技术以及数控系统互联互通技术的发展为智能制造提供了保障，人与设备之间的联接、异构设备之间的互联、设备之间的互操作、应用软件与设备之间的联接等，在系统的支持和控制下，得以实现，极大提高了生产效率。如西门子系统、华中数控系统等。
3. 高速、高精度。数控系统控制高速、高精度加工，减小插补误差、缩短插补周期，西门子采用80位浮点计算精度，FANUC31i和三菱M800、M700等系统都实现了纳米插补功能，插补周期在0.125ms以下。
十一、刀具类
展品主要特点有如下几点：
1. 新技术、新结构、新材料。刀具企业不断研究新技术，试验新结构，应用新材料，不断改善切削条件、提高加工效率和工件表面质量。如春保森拉天时复合材料合成镗杆。如瓦尔特的M5130方肩铣刀，经特殊设计，齿数增加、刀片截面加大、定位接合面更大、刀体支撑加强。如上海工具厂的涂层刀具，提高了刀具的高温性能和耐磨损能力，提升了抗冲击能力。如欧士机的刀具涂层主攻高硬材料，兼顾刚性和锋利性。
2. 整体加工解决方案。很多展商将在不同领域或对典型的零件展示其独到的理解和研究成果，提供专业的具有针对性的解决方案或特殊定制，使得生产成本更低，稳定性更好，加工效率更高。如春保森拉天时电机壳加工解决方案，如郑州市钻石精密制造的球笼式等角速万向节中内外星轮轨道加工解决方案，以及株洲钻石汽车工业、航天航空刀具解决方案等。
执笔：丁浩龙（协会市场部） 责编：张芳丽
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