CIMT2019展品评述|部分组合机床、自动线及柔性自动线

2019年4月15-20日，第十六届中国国际机床展览会（CIMT2019）在北京中国国际展览中心（新馆）成功举办。笔者重点关注了部分组合机床、自动线及柔性线展品，境内的主要有：东风设备制造有限公司、亿达日平机床有限公司、北京北方红旗精密机械制造有限公司、大连迈思信息技术有限公司、台州屹捷数控机床有限公司、台州路桥景耀数控机床厂、安徽力成机械装备有限公司、朗快智能科技（杭州）有限公司等；境外的主要有：瑞士的米克朗公司、友嘉集团旗下的MAG公司及菲芙纳公司等。

下面就这些展商及展品情况做一简要介绍。

一、部分境内企业

1. 东风设备制造有限公司

东风设备制造有限公司产品主要面向国内汽车与发动机生产装备高端市场。该公司借助长期为汽车产业提供优质服务获取的丰富积累，持续跟踪国外同行业发展动向，积极采用国际上先进的行业标准，在消化吸收引进技术的基础上，努力开发符合国情的专有技术，倾心打造国产精品并取得巨大成功，获得了国内外用户的一致赞誉。展出的新型进线式加工中心秉持一贯坚持的高效、高精度、高可靠性的设计理念，同时又添加了低能耗、结构紧凑、维修方便等新元素。

东风设备制造有限公司所研制的加工中心是在技术引进的基础上自主研发的新一代全系列高速加工设备，产品集欧系产品的可靠性和日系产品的紧凑于一体，充分秉承了现代主流加工中心的高效性、可靠性和精度稳定性。

东风设备制造有限公司的展品包括：DL500精密高速高效立式加工中心、DZ40紧凑型精密高效卧式加工中心、“智星STAR”2.0生产线智能管理系统。

（1）DL500精密高速高效立式加工中心

DL500精密高速高效立式加工中心可实现XYZ轴快进速度60m/min，加速度1G，配置高刚性主轴以及稳定的床身结构确保了长期稳定的加工精度，加工区与非加工区完全隔开，加工区配有油雾收集器，使设备加工时产生的油雾、水汽、切屑和电气元件、气动液压元件等完全隔开，有效提高了设备的可靠性和稳定性。

具有500mm（X）×400mm（Y）×400mm（Z）的大加工行程，夹具最大回转直径可达600mm，满足广泛的加工需求，可完成铣、钻、扩、铰、镗，适合连杆、曲轴、小缸体、缸盖等零件的半精和精加工，占地面积仅为4.2m×1.5m，同时兼具高生产性、高经济性、高性价比，适用于大批量加工生产线的组线，实现为用户省钱、节能、占地少的精益目标。

机床可以选配MQL微雾润滑装置、主轴振摆检测技术、热变形补偿技术、切削过程管理系统等主流加工技术。图1为DL500精密高速高效立式加工中心的样机及结构图。

图1 DL500精密高速高效立式加工中心

（2）DZ40紧凑型精密高效卧式加工中心

DZ40紧凑型精密高效卧式加工中心床身、立柱均采用优质铸铁件，并经过二次时效，采用X、Y、Z轴依次叠加的结构，X轴采用箱型立柱左右水平移动，Y轴滑台体在立柱箱体内垂直移动，Z轴滑鞍在Y轴滑台体上水平前后移动，带动主轴移动，加工区与非加工区完全隔开，加工区配有油雾收集器，使设备加工时产生的油雾、水汽、切屑和电气元件、气动液压元件等完全隔开，有效提高了可靠性和稳定性。

DZ40的XYZ轴均使用高速滚珠丝杠，实现快进速度60m/min，加速度1G，满足高效、高速加工。可有B轴、A轴或A+B轴转台等多种配置，实现工件姿态变换加工，刀库采用顶置式盘形刀库，占地面积小，换刀速度2.5s。满足各种上下料方式：正前面上下料（自动或人工上下料）、自动通过式上下料、桁架机械手上下料、机器人上下料。该机床属高档数控金属切削设备，可完成铣、钻、扩、铰、镗、攻丝等工序的加工，广泛应用于汽车、航空航天、船舶、纺织机械、工程机械、模具等行业，特别适用于箱体类多面零件的精密加工。机床还可以选配雷尼绍测量系统、智能刀具识别管理系统、双托盘交换装置、主轴振摆检测装置、微雾切削系统(MQL)等。图2为DZ40紧凑型精密高效卧式加工中心样机及结构图。

图2 DZ40紧凑型精密高效卧式加工中心

（3）“智星STAR”2.0生产线智能管理系统

东风设备制造有限公司本次升级亮相的“智星STAR”2.0生产线智能管理系统将制造业和信息技术进行完美结合，是国内首创将设备控制和信息技术、管理技术集成的新途径。

早在2014年2月公司就已先于市场进行此产品研发，与基础版本相比，东风智星V2.0有着与智能手机APP相类似的界面，使操作更加人性化，同时，新增、完善了功能模块，更加契合客户需求，是更懂你的设备“管家”。

图3 “智星STAR”2.0生产线智能管理系统

2. 亿达日平机床有限公司

亿达日平机床有限公司抓住市场机遇，先后开发了柔性、高效、高精度系列加工单元及柔性自动线。加工精度、稳定性均达到国际同类产品水平，可替代同类进口产品，以实现多品种多工序加工。为满足汽车及零件大批量生产规模企业的高效、自动化、精细化要求，亿达日平在CIMT2019展出了全新的高速卧式加工中心YH4Q、自动化必备的桁架搬运系统和保证生产精准进行的YSM智能监控系统。

（1）YNC新一代的高速卧式加工中心YH4Q

此机型为YH4Q Generation 3（第三代）机型，在二代机的基础上进行了全方位优化设计改进，对加工效率影响最大的要素得到全面提升，其中加工中动作最频繁的伺服轴Z的快进速度达到了100m/min，加速度达到了1.5G；主轴0-10000r/min加减速时间缩短到0.69s，C to C时间也降低至 2.7 s。与二代机相比，效率整体提升20%以上，组成的生产线可有效降低机床台数、占地面积和设备投资。

（2）YNC标准化的桁架搬送系统

YNC的桁架搬送系统是为了满足客户希望整体交钥匙集成商的高可靠性和短交货期的要求而研发的，采用了系列化、模块化的设计思想，搬送重量从50kg至500kg，涵盖了所有铝制汽油发动机至6缸柴油发动机；轻型桁架（本次展品）的搬送速度达到了X:180m/min，Z:120m/min，实现了高速、高效的自动化解决方案，可为客户提供整套的加工机、搬送系统售后服务，让客户能够更安心使用。

（3）YSM智能监控系统

YSM（YNC Smart Management）是为满足客户生产的智能化和精细化需求全新开发的智能监控系统。通过此系统客户可以实时进行生产线的远程监控、数据采集、状态分析、预防保养、在线诊断、远程维护等功能，可提高整体生产线的开动率，生产效率得以提升，降低客户的停机损失和维修成本，让客户更省心。

作为国内整体交钥匙优秀供应商的YNC，自1996年合资成立至今的26年来，辛勤耕耘汽车动力总成及相关产业，服务国内外超过100家企业，交付生产线超过100条，已成为中国汽车动力总成制造系统交钥匙集成商的著名品牌之一。

图4 亿达日平机床有限公司展台

3. 大连工业大学与大连迈思信息技术有限公司

大连工业大学与大连迈思信息技术有限公司联手展出的“基于数字孪生的智能制造工厂平台”产品，首次将基于WEB方式的数字孪生技术应用于智能制造领域。展品最大亮点是，不需要专业软件，随时随地在PC、移动端就可以操作，满足了国内制造企业的转型需要。

该展品包括了四大独立的功能模块：基于数字孪生的虚拟调试、基于数字孪生的生产监控、基于数字孪生生产过程回溯、基于数字孪生的产品远程运维。

（1）基于数字孪生的虚拟调试

基于WEB方式的虚拟调试主要包括：上位机虚拟调试、移动客户端虚拟调试、仿真器虚拟调试。通过使用这几种虚拟调试方式，用户可以在生产线正式生产、安装、调试之前在虚拟的环境中对生产线进行模拟调试，解决生产线的规划、干涉、PLC的逻辑控制等问题，在综合加工设备、物流设备、智能工装、控制系统等各种因素中全面评估生产线的可行性。

在产品设计过程中，很难预测到其在生产和使用过程会不会出现问题，而虚拟调试带来的许多好处之一就是验证产品的可行性。虚拟调试允许设计者在产品生产之前进行任何修改和优化，而不会造成硬件资源的浪费，并可以节省时间。

数字模型的使用可以降低工厂更改流程的风险，使企业在生产方面取得显著改进。例如，汽车制造工厂在制造与装配产品时，可以使用虚拟调试重新编程数百台机器人，而不需要花费大量时间在现场进行停机调试。当生产过程或产品设计发生改变时，可以通过孪生模型进行制造仿真、调试，对整个设计进行相应更新，确保设计、流程以及生产执行准确无误。

（2）基于数字孪生的生产监控

随着物联网技术的成熟和传感器成本的下降，很多工业产品，从大型装备到消费级产品，都使用了大量的传感器来采集产品运行阶段的环境和工作状态，并通过数据分析和优化来避免产品故障，改善用户对产品的使用体验。生产监控包括：

车间设备状态总览：在虚拟车间的各设备头顶添加设备状态指示灯：空闲、调试、停机、关机等，通过现场信号使不同的指示灯亮起，给监控者对车间设备状态最直观的把握。

车间设备生产监控：点击某设备模型时，弹出设备的运行参数信息：设备名，设备OEE\切削三要素、刀具寿命、执行的程序名等信息，以供管理者把握具体设备的情况。

车间设备图表分析：点击某具体模型时，模型高亮反馈点中，弹出的设备运行参数监控扉页，展示设备数据的图表分析，包括OEE分析，产量分许，停机分析，报警分析等，为管理者提供对设备的管理决策依据。

车间电子看板：悬停的GUI界面，展示车间当前生产任务，计划产量，实际产量等信息。

（3）基于数字孪生的生产过程回溯

录制孪生模型的运动过程，即是完整的录制了生产现场的生产过程。当出现质量问题或设备故障时，回放录制的孪生场景，可以三维立体的回溯已经完成的生产过程，精准查找问题原因，以最快的速度解决问题。

（4）基于数字孪生的产品远程运维

对于设备制造企业来说，希望实时掌握出厂设备的运行状态、可以依用户使用产品的习惯定制售后服务，并促进备品备件销售，同时将产品的运行数据反馈到产品数字模型中，帮助制造企业不断优化改进产品，同时为智能制造提供基础数据。

对设备使用企业来说：实时了解设备运行状态、工作性能的变化，设备故障诊断和排除及对关键部件寿命的管理，从而保障设备稳定运行，最大限度降低故障时间，同时掌握设备OEE数据，促进生产顺利进行。

基于数字孪生的智能制造工厂平台，实现了产品的数字模型与现场设备实时协同。在此基础上，远程运维系统利用物联网、云计算、数据协议通讯技术、移动互联网技术、装备建模、大数据等技术对运企业智能装备运行数据用户使用习惯数据进行采集，实现在线智能检测、远程升级、远程故障预测、远程诊断管理、装备健康状态评价、工业大数据挖掘等功能的智能运维服务平台。

操作者控制产品的孪生模型，通过有线宽带、WiFi或者3G/4G等多种通信方式将数据传输至云平台，进而驱动现场真实设备的运动。

通过对机器人数据的采集，实时掌握产品的使用状态，对产品、设备进行远程监控和故障诊断，进而实现预测性维护，避免设备非计划性停机。

如今的数字化技术正在不断地改变每一个企业。未来，所有的企业都将成为数字化的公司，这不只是要求企业开发出具备数字化特征的产品，更指的是通过数字化手段改变整个产品的设计、开发、制造和服务过程，并通过数字化的手段连接企业的内部和外部环境。

随着产品生命周期的缩短、产品定制化程度的加强，以及企业必须同上下游建立起协同的生态环境，都迫使企业不得不采取数字化的手段来加速产品的开发，提高开发、生产、服务的有效性以及提高企业内外部环境的开放性。大连工业大学及大连迈思信息技术本次带来的产品正是顺应了这一市场需求。

4. 安徽力成机械装备有限公司

安徽力成机械装备有限公司是从事轴类零件加工的自动化加工高技术企业。

（1）  VLC500E MINI数控立式搓齿机

该机是力成10多款立、卧式全系数控搓齿机中占地面积最小，加工效率、精度较高的一款机型。数控搓齿机是在冷态下利用上下或左右模具相对运动驱动工件旋转并逐级将工件挤压成齿型的一种数控机床。适用于汽车变速箱齿轮轴、球笼等速万向节、花键轴、电机轴等各类轴类零件上的渐开线（直齿、斜齿、锥齿）花键、蜗杆、螺纹、网（直）纹、油槽等精确无屑冷成形加工。其主要特点：加工效率高（是花键铣的30倍以上）、工件毛坯用材少（比切削件少9-15%）、工件承载高（比切削件提高40%）、加工节拍高（8-15s/件）、同一工件跨棒距误差小（≤0.012mm）、最大径跳小（0.02mm）、周节累计误差小（0.02mm）、表面粗糙度高（Ra1.6μm）。已成为国内外众多汽车零部件生产企业小模数花键类加工的首选设备。

图5 数控卧式、数控立式搓齿机

性能特点：采用特殊材质的耐磨铸件和框架预紧式刚性机身；丰富的模具组合方式，可逆向搓齿节省模具；双伺服电机全闭环同步驱动，实现低噪音精确成形过程；智能全伺服前后顶技术，有效解决装夹安全识别；智能导轨润滑检知功能、工件成形大流量冷却；合理的结构设计，宜人的操控高度，节省占地面积；可搭载桁架式或关节式机器人，支持自动化联线。

主要参数：最大模数1.0mm；最大外径Ø20mm；最大搓齿宽度40mm；最大工件长度400mm；最大装刀宽度90mm；开口尺寸139.7mm；装刀规格 13或16 inch；最大行程500mm；机床重量3200 kg；占地面积950 mm ×2000mm。

（2）SZ820550斜式铣端面钻中心孔机床

SZ820550是力成在原有立、卧式铣端面钻中心孔机床基础上开发的20度斜式铣端面钻中心孔机床，20度倾斜角的设计使得桁架式机器人抓手与工件夹具的干涉风险降低到最小，较卧式结构更利于排屑。一次装夹，用于各种细长轴、阶梯轴、异形轴的两端同时铣削、套车、钻中心孔、钻孔、攻牙、镗孔、铰孔、切槽等加工，加工效率高（一般几十秒一件）、两钻轴同轴度高（≤0.05/300mm）、两端面对中心孔跳动小（≤0.05mm），配备桁架式机器人和自动上下料系统，特别适合于毛坯轴件的首道工序加工。

图6 SZ820550斜式铣端面钻中心孔机床

性能特点：一次装夹可完成轴件铣端面、钻中心孔等加工；框架式刚性机身、高刚性矩形淬硬导轨，经久耐用；液压自定心夹具，夹紧可靠，精度稳定；特殊结构的高刚性耐用主轴，使用寿命长；斜式结构，排屑容易；较卧式上料距离短，调整维护方便；可搭载桁架式或关节式机器人，支持自动化联线；特别适合于桁架式机器人自动线。

主要参数：夹持直径范围Ø15-50、加工长度范围300-500mm、中心钻最大夹持直径Ø16mm、最大铣削量（单边）4mm、机床重量3000kg、占地面积2800mm×1400mm。

（3）T081车削单元

T081车削单元是力成为满足提供全面解决方案需求而研发的更适合生产线的车削单元，加载了力成多年的专机设计经验。该车削单元由车床工位+双头车工位组成，采用高刚性高精度车削主轴和内藏式双向主轴、模块化功能部件、高性能三通道数控系统，从毛坯到成品的车削工序通过多轴集成在一台设备上完成，主要应用于汽车各种轴类、压缩机轴，电机轴，水泵电机轴，汽车减震器外管的全工序车削加工。其装夹次数少，自动化连线的空间缩小，双端同时一次性加工外圆和中心孔同心度高（≤0.02 mm），两端外圆跳动小（≤0.02mm），二次装夹时装夹误差小。特别适合于精密短轴件全序车削加工。

图7 T081车削单元

性能特点：车床工位+双头车工位，全序车削加工，效率高；整体框架机身，刚性好，易排屑，占地面积小；三通路控制器，左右同步作业和独立作业互不干涉；应对多变零件，只需更换筒夹和治具；双头车一次装夹两端同时加工，效率高、精度好；特别结构的中置主轴，可响应高转速和切削刚性的需要；左右独立式刀具单元，配可伸缩刀具，可有效解决刀具干涉；全行程可调节油压尾座或编程尾座；标配内置式载桁架式关节式机器人。

 双头车主要参数如下：

车床工位：床身最大旋径Ø300mm；最大夹持直径Ø150mm；车削长度范围 100-300mm；X/Z轴行程160/350mm；X/Z轴快速移动速度18/24 m/min；刀座形式刀塔。双头车工位：床身最大旋径Ø200mm；最大夹持直径Ø70mm；车削长度范围 100～300mm；X/Z轴行程200/150mm；X轴快速移动速度18/24 m/min；刀座形式刀塔。

二、部分境外企业

境外参展的组合机床和柔性自动线不多，但可以看到一些图片资料和影像资料。

1. 瑞士的菲芙纳公司（K.R.Pfiffner AG）

瑞士的菲芙纳公司（K.R.Pfiffner AG）展出了Hydromat系列多工位回转工作台组合机床，这也是该公司连续多次在CIMT上展出此类产品。可见此类机床有其独到的技术优势和广阔的市场前景。

为不断满足制造业各种各样的需求，多年来费芙纳一直以模块化的原理不断发展着转台式多工位组合机床。实践证明，Hydromat系列转台式多工位组合机床能满足复杂金属零件的大批量加工制造要求。Hydromat系列转台式多工位组合机床可以从棒料、线材或自动进给的毛坯加工零件，在每个工位上同时加工，保证每个工件都是高精度的。每一台Hydromat机床都是针对所要加工的零件具体设计制造和配备工装的。加工单元有卧式和立式，可在最短时间内完成很多加工工序。Hydromat机床的高度灵活性能使用户在当今全球日益激烈的竞争中处于极为有利的地位。根据不同的加工零件有很多不同的组合变化。图8是Hydromat系列多工位回转工作台组合机床。

图8 Hydromat系列多工位回转工作台组合机床

使用Hydromat机床，可在多个工位上同时对零件进行加工。机床的核心部件是分度台，用来夹持所要加工的零件。模块化原理保证投资的安全性，钻孔、车削、铣削、铰孔或螺纹加工等独立的加工单元布置在分度台周围，确保了复杂金属零件的加工速度，从而保证了产量。通过这一过程，费芙纳公司开发了一套灵巧的系统，将独立的动力头标准化，使之可以互换。这一互换系统不仅可以应用于不同类型的机床，也可以应用于不同出厂日期的机床。通过这种方法，无论何时需要新的加工工艺，每一台Hydromat机床都可以拆散、重组或重新设计。这一优点可大幅提高整个生产周期的柔性，为客户在制造安全性方面提供了一个新的方案。

2. 瑞士米克朗公司（Mikron）

瑞士米克朗公司是世界一流的组合机床生产厂家，其机床以精密、高效、耐用著称，适合大批量生产各种中小尺寸的精密金属零件和族类零件。众多世界知名的零部件生产厂家都在采用米克朗加工技术和设备。

米克朗组合机床适用行业广泛，诸如：汽车零部件如油泵油嘴、动力转向器、ABS制动器、节气门、空调压缩机部件、摇臂等；光纤连接件，重载连接件，电接插件；家电用零件，如冰箱压缩机零件等；液压气动阀件；紧固件；管接件等；眼镜零件；手表零件；锁零件；缝纫机旋梭；精密金属零件；球珠书写笔头；等等。

米克朗加工设备包括转台式多工位组合机床和直线式多模块五轴CNC组合加工系统，它复合了车、铣、钻、铰、镗、攻丝、去毛刺等切削工序和某些检测、装配工序，一次装夹下完成零件全部或主要加工工序。

每一台组合机床都是一条高效生产线，它不仅占地小、节省人工、产量高，而且产品一致性好、质量稳定，配备CNC单元更可使调换新零件方便快速，最适于高效、大批量经济生产。

瑞士的米克朗公司展出适合大批量、高精度、高效率的专用组合机床及柔性加工自动线，柔性及效率兼备的加工系统。该公司多次参加CIMT展，这次参展的多工位组合机床MicronMultistar NX-24，相当一条大批量制造小型精密零件的生产线，有24工位，可与高置多达44个加工单元同时工作。其快速、灵巧和精确的性能以及简洁实用的结构，理论上每年至少可以生产百万个零件，但要根据实际情况而定。该机生产效率高，可靠性好，操作极其方便，少维护，性价比较好。

图9 Mikron组合加工机床

三、展后思考

组合机床及其自动线是集机电仪于一体和技术综合程度很高的高效自动化技术装备，是中大批量机械产品实现高效、高质量和经济性生产的关键装备，因而被广泛应用于汽车、拖拉机、内燃机、电机、工程机械、压缩机、摩托车、阀门、制锁、仪表和缝纫机等零件的生产制造，涉及交通、农业、能源、军工和轻工等各个工业领域。因此，组合机床和自动线对增强我国机械加工实力、推动国民经济发展和满足人们对物质和文化生活日益增长的需求具有重要意义。

随着科学技术的发展，人类社会对产品的功能与质量的要求越来越高，产品更新换代的周期越来越短，产品的复杂程度也随之增大，传统的大批量生产方式受到了挑战。这种挑战不仅对中小企业形成了威胁，而且也困扰着大中型企业。因为，在大批量生产方式中，柔性和生产率有时是相互矛盾的。众所周知，只有品种单一、批量大、设备专用、工艺稳定、效率高，才能构成规模经济效益；反之，对于多品种、小批量生产，设备的专用性低，在加工形式相似的情况下，频繁的调整工夹具，工艺稳定难度增大，生产效率势必受到影响。为了同时提高制造业的柔性和生产效率，使之在保证产品质量的前提下，缩短产品生产周期，降低生产成本，最终使中小批量生产效率能与大批量生产效率相媲美，柔性自动化系统便应运而生。几十年来，从单台数控机床的应用，逐渐发展到加工中心、柔性制造单元、柔性制造系统和计算机集成制造系统，柔性自动化得以迅速发展。

柔性制造系统由统一的信息控制系统、物料储运系统和一组数字控制加工设备组成，能适应加工对象变换的需求。柔性制造系统是一种技术复杂、高度自动化的系统，它将微电子学、计算机和系统工程等技术有机地结合起来，解决了机械制造高自动化与高柔性化之间的矛盾。

开发柔性组合机床及柔性自动线是组合机床行业大势所趋。经过多年努力，行业企业已经开发生产出一些技术先进的柔性组合机床及柔性自动线，取得了一些经验。在我国各大汽车厂中，国产的柔性自动线不断被采用，并已取得了可观的经济效益。

随着我国汽车工业的迅猛发展，汽车换代会越来越快，柔性加工生产线将成为今后汽车零件加工的主要技术装备。进一步加快高速加工中心的发展，加快智能化物流系统研发，提供高质量的柔性加工生产线，是组合机床行业迫切需要解决的问题。

随着制造行业的迅速发展，用户对设备生产厂商提出了“交钥匙工程”的要求，生产厂商从单纯的产品制造而进一步向前端的产品选型和工艺设计，以及后端的人员培训、安装调试、售后维修等方向延伸，企业要能够提供产品的全寿命周期服务。为用户提供一体化解决方案，体现了技术和管理的集成，是技术进步的必然趋势。未来，设备制造企业仅仅为用户提供主机将无法满足要求，只有努力提供一站式解决方案，成为用户的设备供应商、调试工艺师、维修工程师，与客户建立长期服务合约，才能在激烈的市场竞争中立足。

（来源： 组合机床分会；责编： 李华翔）