从CIMT2021看机床技术发展趋势

在全球疫情蔓延的大背景下，4月12-17日，CIMT2021在北京隆重举办，展会展品充分体现了“融合共赢 智造未来”主题的思想精髓。

在加工技术的展示上，五轴加工中心、双主轴加工中心已经不再稀有，独立Z轴双主轴加工中心、多主轴及九轴五联动车铣复合加工中心等复合程度更高的数控机床也多有展示。本次展会展品充分体现了智能化的发展趋势：NC-link系列标准统一了接口和通讯协议，打通了机床与辅助设备之间的互联互通；智能化的工厂解决方案；数控系统与5G结合的综合运用；基于热变位的补偿控制；结合在线测量的加工过程反馈系统，等等，在展会上都有亮相。

结合本届展会展品，笔者从功能复合、工业互联及智能技术、环保宜人三个方面对CIMT2021展会部分展品进行总结如下：

一、功能复合

1. 独立Z轴双主轴加工中心

常见的双主轴加工中心工作台和主轴位置都相对固定，本届展会埃斯维机床（苏州）有限公司展出的BA W06-21多主轴加工中心和友嘉集团旗下DMC的双主轴加工中心特点在于：Z轴独立，可以实现主轴间距的微调；通过Y轴的精确位置来对主轴高度进行校正，解决了双主轴加工中心夹具或者外部条件发生变化后，不同工件距离发生变化时就很难进行机床调试的窘境。

2. 多轴及九轴五联动车铣复合加工中心

本届展会亮点更多的是多轴车铣复合机床，作为复合机床，轴数越多，特别是联动的轴数越多，加工复杂零部件的能力就越强，减少零部件的装夹次数，可以大幅度降低换装时间，同时也能够最大限度地保证零部件精度。

本届展会日本村田机械推出MT、MD系列车铣复合车床，大连机床推出九轴五联动车铣复合加工中心，其他欧美展商也推出类似的多轴组合类机床，功能复合成为机床未来发展趋势之一。   

二、工业互联及智能技术

1. NC-Link及物联网

智能制造一直是近年CIMT展会的主题内容之一，而智能制造核心技术是CPS（信息物理系统）。为保证CPS的实现，就必须保证数控装备的互联互通，NC-Link系列标准应运而生。NC-link标准集成了数控机床、机器人、物流/测量设备、传感器、工业软件等智能制造装备和终端的通讯协议及接口，已有30多家企事业单位参与其中，为未来的工业体系万物互联奠定基础。

工业互联网的应用，也是本次展会的主要内容之一。机床工具企业如通用技术集团、华中数控、友嘉集团、MAZAK等，物联网公司如语祯物联、智能云科等都推出了智能制造相关的软件系统，对生产过程进行自动检测、预警和监控，其控制终端也由计算机向手机等移动终端转移，方便管理者实现移动管理决策。

2.在线测量技术对生产线的反馈补偿

传统的加工生产，建立了“首件”和“末件”检验制度，通过对加工的第一个零部件和最后一个零部件进行检验，确定整批零部件是否合格，但是检验的是结果，而不是过程，一旦检查出不合格，只有“返工”和“报废”。本次展会的亮点之一，就是在线检测与生产线的反馈补偿技术相结合，通过激光或其他在线测量装置，对加工的产品进行测量，通过系统直接反馈给机床，进行反馈补偿，从而第一时间发现生产过程中的质量波动，保证机床设备在最优公差范围内进行加工作业，对提高产成品的精度保证能力，具有重要意义。

3. 热补偿技术

任何物体都存在热膨胀系数，机床传动副、床身都会产生温度的变化，不可避免地发生热胀冷缩，这种热胀冷缩必然会影响到轴向定位的准确程度，进而对机床加工精度造成影响。

针对这种情况，采用增加冷却系统、增设光学尺的办法可以较大程度减少影响，但是成本高昂，维护不便。此次展会华中数控推出了INC-Thermal温度补偿系统，通过在机身关键热变位位置，预埋温度传感器，对温度实施检测，进而采用合适的模型进行补偿，应该是较为经济有效的解决方案。

4. 视觉复合机器人

常规的自动化生产线的物流机构一般由上料下料（机器人或桁架机械手）系统和物料搬运系统（输送带，托板或VGR小车）构成，物料机构一般只针对特殊定制的零部件，一旦换产，将面临大量的工具、夹具及辅助装置的切换，费工费力。本次展会展出的视觉复合机器人，通过激光导航或二维码导航，结合视觉定位，使机械手的定位精度可达0.2mm,能够实现机床上下料与物料搬运同时进行。

5. 数控系统在机测量和加工管控技术

北京精雕创新性地集成了CAM软件编程技术，实现了机床内部工件位置误差检测和补偿、工步切削余量检测以及加工路径的智能修正功能，确保加工设备能够连续、稳定地进行精密加工。

工件位置误差补偿：将工件装夹至机床上时，很难确保其实际位置与编程理论位置相同，产品装夹存在位置误差，利用在机测量和智能修正技术可在机检测工件实际位置。北京精雕数控系统具有进行理论与实际位置误差的计算和智能补偿功能，如：进行工步切削余量检测：在机检测关键工步的切削余量，获取量化数据，操作人员可根据检测结果，及时调整加工工艺，完成工步优化，保证产品加工精度；进行加工路径智能修正：在零件的批量生产中，由于来料差异、装夹变形等因素，难以获得一致的批量化加工效果。为了保证加工效果的一致性，采用在机测量技术检测产品加工特征获取其数据，在数控系统中调整理论路径并进行智能修正，补偿后路径可自适应每一零件的加工，确保外观离散性大的产品获得一致的加工效果。

三、环保宜人

1. 采用脂润滑

润滑是保证机床寿命、维持机床稳定性的关键，因机床线轨、螺杆相对封闭，前几年机床的润滑较多采用油润滑，经打油机注入运动副，润滑油对运动副实现润滑以后，直接流入切削液，对切削液造成污染，降低使用寿命。在CIMT2021展会，很大一部分机床采用了脂润滑技术，通过定期加压将润滑脂打入运动副，实现滚动运动副的润滑，既减少了润滑剂的使用量，又延长了切削液的使用寿命，达到了很好的环保效果。

2. 微量润滑技术

高速、高精度的金属切削作业，离不开切削液。而大量切削液的使用，流到地上会造成污染，液体的挥发也会带来难闻的气味。又由于切削液大部分是化学物质，最终处理也会给地球带来不可恢复的污染。德国HPM的微量润滑系统，通过开发环保性润滑剂，以压缩空气作为动力，将润滑剂雾化后喷涂到切削刀具和切削表面，通过直接汽化，既起到润滑的作用，又通过汽化带走热量，减少了切削液的用量，避免了切削液的后期处理，提高了刀具使用寿命和工件的表面质量。通过试验统计，切削液的成本大约占生产成本的8-16%，而合适的微量润滑技术可以将此成本降低到1%左右。

3. 更人性化的操作界面

操作面板是机床操作者接触最多的部分，传统操作面板在宜人化等设计理念上不够完善。随着机加工行业用人稀缺问题越来越严重，关注操作者的使用体验，也成为市场主要的卖点和亮点之一。本届展会展品的操作面板以及操作软件的界面都有了很大改观和进步，更符合人体工程学，给用户带来更好的操作体验。

四、结束语

从CIMT2021展会的展品我们大体可以判断机床技术未来发展趋势。首先就是一机多能，通过不同的功能复合，适应不同生产领域和不同客户的要求，通过一次装夹，完成复杂零部件的加工要求。环保、节能、易于操作也是机床产品主要发展方向之一，随着碳达峰、碳中和的目标实施，节能环保会成为机床消费企业一个较重要的选择指标。同时，现在高技能人力资源的匮乏，也需要更加简单、方便甚至傻瓜式的亲和界面，方便作业人员操作。智能化更是目前需要重点强调的主题，接口标准和通讯标准的完善，将大力推动机床行业，乃至整个机械制造领域智能化的发展，会促进万物互联、移动决策进一步完善。

从参展展品看，我国机床与西方发达国家在某些领域差距在缩小，国内机床企业，如北京精雕、日发精机、海天精工等迅速发展，通用技术集团整合国有机床企业，也占据了一定的规模优势。但还是要看到我们的不足，目前机床的核心零部件，如导轨、丝杠、轴承、高精度光栅，以及高速精密切削刀具等，其高端产品大多还需要进口。高端数控机床的控制系统还被发那科、西门子等境外品牌占据主导地位，一些技术应用还会受到限制和制约。要真正成为机床制造强国，我们还有很长的路要走。

（协会铣床分会 廖文杰（杭州友佳精密机械有限公司） ）

声明：本网站所收集的部分公开资料来源于互联网，转载的目的在于传递更多信息及用于网络分享，并不代表本站赞同其观点和对其真实性负责，也不构成任何其他建议。本站部分作品是由网友自主投稿和发布、编辑整理上传，对此类作品本站仅提供交流平台，不为其版权负责。如果您发现网站上所用视频、图片、文字如涉及作品版权问题，请第一时间告知，我们将根据您提供的证明材料确认版权并按国家标准支付稿酬或立即删除内容，以保证您的权益！联系电话：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn。