一、新興行業(yè)發(fā)展帶動五軸機(jī)床發(fā)展
從本屆展會可以看出，隨著航空、新能源汽車等行業(yè)的迅速發(fā)展，針對性的加工設(shè)備爆發(fā)式增長，如針對機(jī)匣類產(chǎn)品（圖1）的大規(guī)模立式轉(zhuǎn)換設(shè)備，展商眾多，且都為本土企業(yè)，市場競爭激烈。而以往專注于汽車缸體、缸蓋等箱體類零件加工的臥式加工中心，通過局部優(yōu)化，多用于加工新能源汽車相關(guān)零部件，如汽車副車架（圖2）等。
圖1 圖2
而本屆展會，境外主機(jī)展商展品略少，可能受國際形勢影響，或因疫情影響未能前來參展。作為全球最大的國際機(jī)床展覽會之一，CIMT2023展吸引了來自世界各地的機(jī)床制造商和專業(yè)人士，五軸機(jī)床成為了一個熱門課題，以下對展會所見具有特色的部分展品進(jìn)行回顧。
二、五軸高端機(jī)床產(chǎn)品亮點(diǎn)
1．齊二機(jī)床集團(tuán)有限公司碳纖維鋪絲增材設(shè)備
針對航天航空領(lǐng)域，通用技術(shù)集團(tuán)此次展出了齊二機(jī)床研發(fā)的碳纖維鋪絲增材設(shè)備，主要技術(shù)參數(shù)鋪料寬度可達(dá)到150mm，同時(shí)鋪絲線束16道，線絲寬度6.35mm，直線軸鋪設(shè)速度50m/min，雖較國外先進(jìn)設(shè)備仍有差距，但作為全場唯一的鋪絲增材設(shè)備，仍吸引了大量人群的關(guān)注，也體現(xiàn)了我國在航空航天領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)突破的決心。
圖3
2．牧野機(jī)床（中國）有限公司a800Z五軸臥式加工中心
此臺兼顧剛性、精度與靈活性的大型五軸臥式加工中心，在保證了臥式機(jī)床剛性與切屑處理性能的同時(shí)，兼顧了五軸的精度與靈活性，并可以實(shí)現(xiàn)與四軸臥式加工中心的混合柔性線布置，可廣泛應(yīng)用于多個行業(yè)。該機(jī)融合了牧野的e-machine設(shè)計(jì)理念，使機(jī)床更具有“ecological（環(huán)境友好性）”、“expandable（可擴(kuò)展性）”、“endurable（耐久性）”、“exchangeable（上位互換性）”、“easy-to-use（使用便利性）”等特點(diǎn)，并不斷提升“electrical（電氣化）”以保證生產(chǎn)效率。
與傳統(tǒng)的搖籃式五軸相比，Z型非正交結(jié)構(gòu)使得運(yùn)動時(shí)重心變化幅度更小、可有效提升精度和分度效率，也令A(yù)PC交換更加容易，極大程度地方便了人員在機(jī)外安裝工件，并可以實(shí)現(xiàn)四軸與五軸的混線加工。（電話15910974236）
在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，采用對置支撐結(jié)構(gòu)，保證切削回路盡可能短，以提供極佳的切削剛性，最大程度發(fā)揮主軸的性能。對于批量零部件生產(chǎn)的大量切屑問題，a800Z設(shè)計(jì)了全不銹鋼鈑金的加工室，內(nèi)壁幾乎呈現(xiàn)垂直狀態(tài)，保證在加工中產(chǎn)生的切屑能及時(shí)快速地被清理，大大減少了現(xiàn)場操作人員的清理工作量。
在自動化方面，a800Z選擇工件庫系統(tǒng)、機(jī)器人、MMC柔性生產(chǎn)線等多種形式，工作臺也設(shè)置了夾具控制接口以便于批量零部件的裝夾。
圖4 圖5
3．埃斯維機(jī)床（蘇州）有限公司 BA 721 Space 雙主軸臥式加工中心
SW全新設(shè)計(jì)的雙主軸單工作臺臥式加工中心，為首次在中國展出。機(jī)床床身采用整體式框架結(jié)構(gòu)，Y軸采用龍門式驅(qū)動，加工單元采用“框中框”結(jié)構(gòu)，主軸采用HSK A100。直線軸配有滾珠絲杠，回轉(zhuǎn)軸配有力矩電機(jī)。X軸和Z軸可選獨(dú)立運(yùn)動。
SW研發(fā)了用于其數(shù)控加工中心的新型C|one控制面板，該面板采用專項(xiàng)研發(fā)新技術(shù)，并擁有諸多優(yōu)勢：采用SW新型設(shè)計(jì)的細(xì)長型鋁殼，不僅高度可調(diào)節(jié)，使其更符合人體工學(xué)，同時(shí)還配備旋轉(zhuǎn)樞軸，確保機(jī)械加工的同時(shí)，所有運(yùn)行過程均處于操作員的視野范圍內(nèi)。
該機(jī)床憑借高剛性和高效率，主要用于大型鋼鐵、鑄鐵和有色金屬工件的四軸和五軸加工。典型應(yīng)用領(lǐng)域如：卡車減速器殼體、卡鉗及轉(zhuǎn)向節(jié)，柴油發(fā)動機(jī)缸體、缸蓋等。在國內(nèi)已與一知名柴油機(jī)制造企業(yè)合作，制造工程機(jī)械六缸柴油發(fā)動機(jī)缸體。（電話13522079385）
其主要參數(shù)為：主軸間距700mm，X軸行程650mm，Y軸行程1175mm，Z軸行程560mm（可選650mm）。回轉(zhuǎn)軸（A軸）可承載最大重量2000kg，最大轉(zhuǎn)速35r/min，旋轉(zhuǎn)定位精度≤10”?？蛇x高剛性HSK100主軸，最高轉(zhuǎn)速6000r/min，扭矩可達(dá)615Nm（25%ED）?？焖僖苿铀俣龋篨軸和Y軸60m/min，Z軸70m/min，最大加速度：X軸6m/s2，Y軸5m/s2，Z軸10m/s2。直線軸定位精度≤0.008mm，重復(fù)定位精度≤0.006mm。換刀時(shí)間切削對切削4.75s，刀庫最大可選配2x65把容量。
圖6
4. 中國通用技術(shù)（集團(tuán)）控股有限責(zé)任公司GMC200u/t五坐標(biāo)加工中心
機(jī)床主要應(yīng)用于航空航天工業(yè)及其他行業(yè)中環(huán)型件、機(jī)匣類零件等回轉(zhuǎn)零件的復(fù)雜型面、端面、定位孔、螺紋孔，臺階孔的加工、可用于加工鈦合金、高溫合金、超高強(qiáng)度鋼及鎂鋁合金等有色金屬材料。機(jī)床具有高精度與高剛性特點(diǎn)，既可用于高精度加工，也可用于重載加工。依托45°斜擺頭可完美實(shí)現(xiàn)立式加工中心及臥式加工中心功能。零件一次裝夾后，能完成多種工序的加工。是加工精度要求較高、工序復(fù)雜的航空航天等工業(yè)的理想需求設(shè)備。
該系列產(chǎn)品采用模塊化設(shè)計(jì)理念，根據(jù)市場需求快速響應(yīng)，滿足客戶個性化定制需求。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：機(jī)床采用龍門框架式結(jié)構(gòu)，配合可移動回轉(zhuǎn)工作臺。主要結(jié)構(gòu)包括：床身底座、一體式龍門框架立柱、橫梁、滑板、銑削工作臺、45°斜擺頭、墻式機(jī)器人刀庫。其中45°斜擺頭安裝在滑板上，滑板在橫梁上左右移動為X軸，工作臺在底座上移動為Y軸，橫梁在立柱上上下移動為Z軸，45°斜擺頭擺動方向?yàn)锽軸，工作臺旋轉(zhuǎn)為C軸，擺頭配備高性能電主軸。在西門子系統(tǒng)的控制下機(jī)床可實(shí)現(xiàn)五軸聯(lián)動。零件可在一次裝夾后，完成多種工序的五面加工和多種空間方向的銑、鏜、鉆等加工。是一款加工精度要求高、形狀復(fù)雜零件的理想設(shè)備。
5. 浙江日發(fā)精密機(jī)床有限公司RFMH50P-5X立式搖籃五軸加工中心
本系列產(chǎn)品是在消化吸收國內(nèi)外數(shù)控車床技術(shù)的基礎(chǔ)上開發(fā)成功的高檔數(shù)控產(chǎn)品，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)緊湊、造型美觀、功能豐富、配置完善、性能優(yōu)良、質(zhì)量可靠，具備高速度、高精度、高剛性、高效率的顯著優(yōu)點(diǎn)。機(jī)床的高精度通過熱對稱結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。機(jī)床的全部基本結(jié)構(gòu)（床身、立柱、轉(zhuǎn)臺、主軸箱）均具備熱對稱性。在溫度變化的情況下，該設(shè)計(jì)方案提供許多優(yōu)勢。
整體橋式對稱布局，立柱左右移動距離（X軸）800mm，搖籃轉(zhuǎn)臺前后移動距離（Z軸）800mm，主軸箱上下移動距離800mm。風(fēng)格獨(dú)特的一體式床身結(jié)構(gòu)，三軸采用重心驅(qū)動技術(shù)；內(nèi)置式電主軸，意大利MCM風(fēng)格的搖籃工作臺結(jié)構(gòu)，叉形交換臂，加工時(shí)向上收起，與旋轉(zhuǎn)門合為一體，構(gòu)思獨(dú)特，避免干涉。全閉環(huán)精度控制，直線軸精度定位精度達(dá)到0.005mm、重復(fù)定位精度0.003mm，適配多種規(guī)格電主軸，兼顧輕型切削和重型切削。通過以太網(wǎng)通訊與外部自動化設(shè)備的對接，可實(shí)現(xiàn)自動化無人化加工。（電話 18210062835）
圖7 圖8
6. 阿帕斯數(shù)控機(jī)床制造（上海）有限公司SW1613S 高速精密天車五軸龍門加工中心
SW系列天車（橋式）龍門采用U型橋式布局，各軸均采用直驅(qū)方式，具備極高的橫向、縱向剛性，有效滿足直驅(qū)橫梁高速移動所需的床身結(jié)構(gòu)剛性要求，也使其無論是在重切加工，還是精密切削的場景下，都可以保證切削所需的床身結(jié)構(gòu)剛性。Y向采用四軌龍門雙驅(qū)結(jié)構(gòu)，使得直線電機(jī)驅(qū)動的橫梁負(fù)載既具備高速高精的定位特性，也保證了切削時(shí)的高剛性，使得重切削、高精密切削在同一臺機(jī)床上輕松實(shí)現(xiàn)，為五軸產(chǎn)品的粗加工提供了極高的效率；Y軸龍門雙驅(qū)軸的誤差可控制在5μm以內(nèi)。
高剛性滑座滑枕組合，使得Z軸在全行程范圍都有良好的剛性，使得機(jī)器有更大的Z向行程。SW1613S采用四軌方滑枕結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步提高了800mm的Z軸行程所需的滑枕剛性。主軸轉(zhuǎn)速24000r/min，帶CSC軸芯冷卻功能的主軸，選用SCHNEEBERGER滾珠直線導(dǎo)軌，采用海德漢TNC640數(shù)控系統(tǒng)，A/C擺頭雙軸均采用直驅(qū)電機(jī)驅(qū)動，零背隙、無磨損，額定轉(zhuǎn)速40 r/min，最大轉(zhuǎn)速可達(dá)60 r/min，最大承重10000kg。（電話15910974236）
圖9
三、五軸機(jī)床發(fā)展趨勢
從本次展會展出的五軸等高端數(shù)控機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)，可以看見其發(fā)展趨勢如下：
1. 高精度
通過大量無間隙、無磨損直驅(qū)技術(shù)、全閉環(huán)控制反饋技術(shù)、熱對稱設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、滾珠絲杠中心冷卻、專用溫控?zé)峤粨Q系統(tǒng)、專有軟件算法控制的精密熱管理系統(tǒng)、環(huán)境熱位移及主軸熱位移自動補(bǔ)償技術(shù)等的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)機(jī)床的高精度和精度的穩(wěn)定性。
2. 高效率
隨著新能源汽車、航空航天等行業(yè)鋁合金等材料的普及應(yīng)用，以及伺服系統(tǒng)，數(shù)控系統(tǒng)及刀具設(shè)計(jì)和制造水平的提高，出現(xiàn)越來越多的高速高效加工中心：主軸轉(zhuǎn)速高、進(jìn)給速度和加速度快、換刀時(shí)間短、雙主軸和多主軸的設(shè)計(jì)，大扭矩電機(jī)提供強(qiáng)力切削等。
3. 綠色化
采用更加節(jié)能的電機(jī)和全新的控制邏輯，最大限度的降低電能消耗；使用潤滑脂代替潤滑油對移動和旋轉(zhuǎn)零部件進(jìn)行定量潤滑，降低對環(huán)境的污染；在切削加工時(shí)用微量潤滑技術(shù)取代傳統(tǒng)切削液，減少切削液用量，配合空氣凈化系統(tǒng)，減小對空氣的污染。
4. 智能化
隨著以SIEMENS、FANUC、HEIDENHAIN、科德數(shù)控、北京精雕、華中數(shù)控等為代表的智能數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，依托日益強(qiáng)大的數(shù)控系統(tǒng)功能及自動檢測、自動補(bǔ)償、自動控制、自動管理、模擬仿真、狀態(tài)監(jiān)控、加工優(yōu)化、RTCP自動標(biāo)定等技術(shù)應(yīng)用，機(jī)床智能水平大幅提高。
四、對國產(chǎn)五軸機(jī)床發(fā)展的建議
結(jié)合本次參展和行業(yè)工作經(jīng)驗(yàn)，對國產(chǎn)五軸機(jī)床發(fā)展提兩點(diǎn)建議：
1. 總的來說，國產(chǎn)高端五軸機(jī)床在不同領(lǐng)域中具有廣闊的應(yīng)用前景，目前發(fā)展迅猛，無論是立臥轉(zhuǎn)換五軸、龍門五軸、車銑復(fù)合五軸等，展商明顯增多。
2. 國產(chǎn)五軸機(jī)床結(jié)構(gòu)有所創(chuàng)新，但是變化不大。如何能在競爭激烈的市場中占據(jù)一席之地，建議回歸產(chǎn)品的本源——產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)以用戶需求為導(dǎo)向，立足自身優(yōu)勢，深化產(chǎn)學(xué)研合作，加強(qiáng)產(chǎn)品質(zhì)量控制，只有這樣才能不斷縮小同國際領(lǐng)先產(chǎn)品的差距，更好提升品牌價(jià)值。
