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CIMT2019展品评述|部分龙门铣床类展品


第十六届中国国际机床展览会(CIMT2019),于2019415-20日在北京中国国际展览中心(新馆)举办,本文简要介绍CIMT2019展出的部分龙门铣床展品。

一、境内外展品综述

本届展会,展出龙门镗铣类机床的境内厂家主要有:北京北一机床股份有限公司、济南二机床集团有限公司、宁波海天精工股份有限公司、 南通国盛智能科技集团股份有限公司、山东蒂德精密机床有限公司等;境外厂家主要有:新日本工机(SNK)、大隈(OKUMA)、德马吉森精机(DMG MORI)、EEW-PROTEC等,其主要技术参数对比如下:


1. 北京北一机床股份有限公司XKAM2420×40龙门镗铣加工中心


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该机床为北一与德国科堡深度合作开发的产品。整体布局为龙门固定,工作台移动式。滑枕内置C轴,在滑枕下端装有M4机械式摆角铣头,可实现五轴联动。三个进给轴采用直线导轨,X轴为消隙预紧的齿条-双小齿轮传动,YZ轴采用滚珠丝杠副传动。

2. 济南二机床集团有限公司XHS2425×50龙门镗铣加工中心


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机床整体布局为横梁固定,工作台移动式。XY轴为直线滚动导轨,Z轴为贴塑滑动导轨。可配置自主研发的摆角铣头,满足多种用途加工。

3. 宁波海天精工股份有限公司GNUe32×50龙门加工中心


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机床整体布局为横梁固定,工作台移动式。三轴均采用线轨结构。

4.南通国盛集团GMF4032BRH五面体龙门加工中心


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机床整体布局为龙门固定,工作台移动式。横梁上的拖链直接连接溜板与主传动箱,与武重产品同时设计有YZ轴拖链不同。

5.山东蒂德精密机床有限公司GMC3020L龙门加工中心


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山东蒂德精密机床有限公司成立于2017年,本设备是蒂德公司与德国合作研发的一款龙门镗铣加工中心。机床整体布局为龙门固定,工作台移动式。基础大件床身与立柱材料采用全新矿物质铸件代替传统铸铁,大大优化了抗扭曲变形及减振能力,提升了整机的稳定性。附件头库为全封闭结构。

6. 新日本工机株式会社(SNKNeoV-5M龙门加工中心


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机床整体布局为动梁工作台式。XYZ轴均采用直线导轨,W轴采用硬轨,4轴可联动。XYZ轴采用滚珠丝杠副驱动结构,并配有通芯冷却功能。对机床热影响最大的方形立柱采用热不敏感的对称结构设计和贴装热平衡板,350×350方形滑枕采用双丝杠重心驱动技术。运用热变位补偿功能实时补偿各位置的热变位量。

7.大隈机械(上海)有限公司MCR-S30×50龙门加工中心


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总体布局为龙门固定,工作台移动式,横梁可做上下移动。快速连续进给能力显著提升(较前型号机型节省25%的时间)。具备独有的热亲和、防碰撞、加工导航、伺服导航四大智能功能。XY轴采用直线导轨,Z轴采用滑动导轨。XY轴采用滚珠丝杠副传动,并采用螺母端面和丝杠中心冷却;Z轴采用滑枕滑动面冷却。机床数控系统具备Super-NURBSHyper-Surface先进高表面加工技术,通过自适应加速控制和检测补偿CAM加工数据的“干扰”,提高表面加工质量而大幅减少抛光作业,面误差≤10µm

8.德马吉森精机(DMG MORIDMU 200 Gantry龙门镗铣加工中心


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整体布局为定梁桥式。主轴最高转速达20000r/min,用于五轴加工的45°和90°摆动铣头转速可达30000r/min。低龙门的高刚度设计,三轴最大快移速度50m/mincompactMASTER高性能主轴。

9.EEW-PROTECHSM-MODAL5080高速碳纤维龙门五轴加工中心


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这是一台与传统龙门加工中心在外观、结构、用材、用途等方面截然不同的机床,机床整体布局为高架桥式,由碳纤维材料制造的桁架式横梁在由方锥形且注沙的桥柱支承的导轨上做X轴运动(最大可至150m),滑鞍和滑枕由碳纤维和铝合金材料制成,整机重量只及传统机床的1/8-1/6X/Y/Z轴最大进给速度为150/150/60m/min,三直线轴均采用双边齿轮齿条驱动,滑枕上装有B/C双摆角电主轴(24000r/min15kW)。该机具有极高的动态品质和加工速度,最大加工速度达220m/min,加工精度达±0.2mm。提示了龙门类机床另一种应用与发展方向。

10.部分未展出实物的相近规格机床比对


综合来看,跨国公司、外资企业在高档数控机床市场占据主导地位。另据产业投资指南网站统计,我国高档数控机床市场,一直被日本、德国等先进机床企业占据,而国内企业仅占17.6%的市场份额。在中低端市场上,我国数控机床企业已具备很强的实力并占据87.5%的市场份额,但产品同质化程度很高,竞争激烈。与国外高端机床相比,国产机床在高速、高效、精密、智能及稳定、耐用等方面还存在不同程度的差距。以上4个厂家中,科堡产品所有进给轴均采用静压导轨,其余3家产品各进给轴均采用直线导轨(包括W轴);科堡产品可直接安装在地面上,可减少地基建造成本;三菱重工产品采用X轴双滚珠丝杠驱动,并通过对电机外周、电机法兰、支撑轴承和滚珠丝杠螺母的冷却来抑制热变形;道斯凡斯多夫产品,XY轴均采用带有主从消隙机构的齿轮齿条传动;尼古拉斯同科堡一样都有他们引以为傲的铣头技术,机床兼具粗精加工能力。

与以往各届展会上国内厂家展出的五轴机床大多采用自制主机配备欧洲进口五轴铣头不同的是,本届展会上,济二机床展出的几款五轴铣头成为亮点,且其技术实力在多年积累后已达到很成熟的阶段。同时,海天精工也展出了自己研发生产的五轴铣头。可见,无论是当年的机床“十八罗汉”的国企代表,还是如海天等民营制造业新势力,都在自主创新方面做出了不少成绩。此外,以往国内产高速龙门铣,主轴功率和转速会偏小,产品亮点不多,整体偏向中低端。而今年的展品,从技术参数上看已向欧美先进产品看齐,电机功率有所提升,转速也普遍提高,可以看出在应用领域和先进制造厂家的技术差距正在逐渐拉近。


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二、龙门镗铣床未来发展趋势

中国机床工具工业协会在《2018年中国机床工具市场与产业形势分析》一文中指出,2012年以来,在经济新常态大背景下,机床工具行业进入转型升级阶段。


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其中,我国数控机床行业目前已经具备了一定的技术水平,加上整体市场需求逐渐由中低端向高档数控机床转变,高档数控机床将迎来较快增长。整体来看,我国数控机床行业正在国家智能制造政策引领下,逐步推动产品升级,市场面临重大转型升级机遇。当前环境下,数控机床行业面对的是一片“红海”,增长速率较慢,但市场需求容量不减,需求结构升级。

1.行业应用预测

根据产业投资指南《数控机床产业投资机会与投资策略2018-2022》,从我国数控机床的需求占比来看,汽车行业是主要的需求领域,市场占比约为42%,新能源汽车发展加速,对高效、智能数控机床需求巨大;其次航空航天市场占比约为18%,随着民用飞机需求剧增及军用飞机的跨越式发展,急切需要更先进的机床;模具市场占比约15%,位居第三;最后是工程机械,市场占比约10%。由此可见,面向汽车制造领域、航空航天领域、模具制造领域的市场机遇较大。同时在国家振兴装备制造业和国际产业转移的带动下,数控机床和数控系统行业将迎来新一轮的高速发展。

2.产品技术发展方向

数控机床的技术发展离不开两个方面的影响因素:一是市场导向因素,需要数控机床产业随其所服务的领域发展而进行被动发展。近年来,对数控机床需求占比最大的汽车、航空航天和模具等领域都向着轻质化、多构型化及低成本制造等方面发展,新材料的运用越来越广泛。这些新材料对数控机床的加工能力也提出越来越高的要求,推动着数控机床朝多轴联动、高速、高精、高稳定性方向发展。

二是各学科协同发展因素,数控机床也会因信息技术、新材料技术等各学科领域的发展而融合发展。结合本次展会主题“融合共赢智造未来”,很多厂家也都展出了与其它领域融合发展的成果。如日本大隈,为了解决制造业有经验的技术人员减少的问题,推出了机内集成自主机器人系统。与机床融为一体的内置式机器人,可以帮助完成装夹,可自动判断是否开启冷却液及喷射角度;北一机床展出的XKR40-Hybrid增减材复合机床,在成熟的XKR40五轴加工中心机床上增加增材制造单元,实现集增材和减材于一体的复合加工;马波斯也与机床制造商合作,将马波斯测量系统作为机床配置的一部分,直接安装在机床上,零件加工完成的同时也完成了精度检测。


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除了直观的形态上的改变,数控机床与人工智能技术的融合也让新一代机床越来越智能。瑞士GF公司展出的五轴立式加工中心,具有智能热补偿、防碰撞、主轴振动监测、五轴智能热补偿、操作辅助系统等;DMG MORI的五轴立式加工中心具有刀具监测、退刀循环、振动抑制、防碰撞、3D quickSET等功能;大隈展出的龙门加工中心则包含热亲和、防碰撞、加工导航、伺服优化、五轴调整等智能技术。随着大数据、云计算、人工智能、区块链等数字技术的迅速发展,未来的数控机床也会具有自主感知、自主学习、自主决策、自主执行等智慧功能。

三、参展感悟

很多新的展品不仅是数控机床与其他领域融合的产物,也是不同公司之间“融合共赢”的成果,一些公司采用或合作或收购的方式来实现共赢。如山东蒂德精密机床有限公司,2017年注册成立,其产品都是由德国设计,中国制造,产品技术实力发展较快,在国内市场具有竞争力;格里森机床通过收购瑞士KISSSOFT公司,得以形成齿轮由设计到制造全覆盖,随后开发出的GEMS软件平台,可以提供完美的齿轮设计和分析能力,无缝串联起所有格里森设计软件,帮助优化全部螺旋锥齿轮制造工艺;马波斯从2000年开始进行了一系列并购活动,将一些在各自领域占据领导地位的公司纳入马波斯集团,从而使马波斯在更多行业都能提供高质量产品,等等。

也有很多厂家面对不断变化的市场,开始提供更多的服务。如DMG MORI开始提供二手机床服务,通过机床回购和以旧换新,帮助有需求的厂家能有更多的空间用于购置其新款机床。同时,机床的原厂MASTER系列主轴都拥有36个月的质保期,且没有工作时间限制。日本SNK公司推出了保养维护服务包,为用户提供旧设备大修改造服务,以便让设备适用于新的产品加工需求。

目前,国内数控机床正朝着多轴联动、高速、高精度、高稳定性方向飞速发展,对大型重载静压导轨、大功率大扭矩切削机床的需求日益减少,但对产品的技术和质量要求日益提高,国内外机床厂家也在逐渐调整产品系列,在保持高端大型机床的领先技术水平的同时,更倾向于中小型柔性加工中心的全新设计。高端大型机床主要以车铣复合为主,机械主轴转速一般也可达到4000r/min,中小型柔性加工中心的机械主轴转速一般可达到6000r/min,可换多种附件头,甚至是高速电主轴。而面向汽车、航空航天、模具制造等领域日益增加的市场需求,要提供更多的轻型高速加工中心,大多采用高速电主轴或电主轴式五轴摇摆头,主轴转速一般在10000-30000r/min

目前国内机床在主轴转速、整机精度及稳定性方面与国外还存在一定差距,应加快基础实验研究,提升技术和制造水平。在中小型机床方面,应加快在高转速及可靠性方面的研究,尤其是在轻型高速加工中心方面应加大投入,提升技术水平。同时,在个性化定制及生产线领域,要加强用户工艺、产品数字化控制及互联互通方面的技术研究。

来源:重型机床分会 作者:戴方舟 林勤 杨应虎 武汉重型机床集团有限公司  


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