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　　【编者按】CIMT2023（第十八届中国国际机床展览会）已于4月15日圆满落幕。展会期间，主办方中国机床工具工业协会有关分会组织人员针对本专业领域展品进行评述，现编发部分文章，供业界参考。文章观点仅代表作者本人。
 

　　一、概况
 

　　在立式五轴加工中心领域，参展重点企业有哈默、德马吉森精机、奥美特、马扎克、北京精雕、大连科德、深圳埃弗米、山东豪迈等。目前正在或准备进军立式五轴加工中心(摇篮式)的企业越来越多，竞争也会越来越激烈。
 

　　从相关展品不难看出，国产立式五轴加工中心在数控系统国产化、核心功能部件自制化、新材料的应用等方面，都取得了长足的进步，各具特色。个别企业的整体技术水平已达到欧洲日本等高端五轴机床的水准，甚至在某些领域已赶超国外同类高端产品。
 

　　二、代表展商及展品
 

　　1．德马吉森精机（DMG MORI）
 

　　德马吉铣削加工中心仍采用原有的一体式床身设计。德马吉采用CELOS系统，是在SIEMENS系统基础上，对其进行二次开发。使控制面板如同手机APP功能一样，通过不同的APP来实现车间现场的规划、准备、生产、监控及服务等功能。
 

 

       应用领域：模具制造、电力工程、汽车、医疗、刀具、能源等。典型加工零件包括：
 

 

　　2023年DMU 50与DMU 75 monoBLOCK将在浙江嘉兴平湖工厂陆续进行组装，一些关键部件如主轴、双摆台仍为进口，铸件及小件为国内制造。DMU 60 eVo linear为纯进口机型，可以进行铣/车复合加工，X/Y轴为直线电机，Z轴为滚珠丝杠，双摆台为力矩电机驱动。整机采用温度控制系统，进行工作台、轴承及驱动的冷却，滚珠丝杠螺母及轴承的冷却，以及X/Y/Z直线导轨的冷却。
 

　　2．哈默
 

　　哈默立式五轴加工中心采用一体式大理石床身，摆台A轴采用精密齿轮、齿圈结构，具有扭矩大、发热量小的特点。Y轴导轨裸漏在操作区内，通过导轨滑块上的刮屑板，可以及时清理掉线轨上的积屑。哈默机床全球销量大概为每年1000到1500台五轴加工中心。
 

　　应用领域：航天航空、军工、能源。
 

　　典型加工样件包括飞机叶盘和直升机铰链。
 

       3．奥美特
 

　　奥美特(ALZMETALL)GS1200采用独特的龙门结构，运动系统及滑座采用箱中箱结构，X/Y/Z直线轴各采用四道线性导轨系统，八个导轨滑块，各轴均由两个滚珠丝杠驱动，具有卓越的刚性，极高的平行移动精度，几何对称的机床结构实现热稳定性的特点。双摆台均采用力矩电机驱动，具有较高的回转精度，无背隙的特点。
 

 

       应用领域：航天航空、军工。

 

　　加工样件如下：
 

       4．山崎马扎克
 

　　山崎马扎克本届展会的主题为“绿色赋能，智领未来”，主打节能减排和智能化应用。采用新型材料替代铸铁件，减少铸造等工艺的能源消耗，引进可再生能源，控制冷却液的排出量，采用高性能过滤器，降低运行成本和环境负荷，降低频繁清理水箱，搭载节能设备，如蓄能器式液压装置与变频冷却装置等措施。马扎克可以通过AI分析对振动抑制，热变形补偿进行优化，实现高品质加工和稳定的加工精度。智能化为基于数字孪生技术的软件MAZATROL TWINS，在办公室进行数字准备，减少实机准备作业，加快首件、试制品加工的启动速度。
 

　　应用领域：航空航天、半导体、汽车。
 

　　加工样件如下：
 

 

 

　　大隈mu-4000V-L立式五轴加工中心是在mu-4000V铣削的基础上增加车削功能，属于铣/车复合加工中心，本届展会主打的理念为实现兼顾高精度加工和工厂的节能减排。环境温度变化8℃仍能进行高精度稳定性加工；智能控制冷却系统的运行，兼顾精度的前提下，使能耗的最小化；防碰撞系统，大幅缩短试切件的加工时间。
 

 

       应用领域：医疗、航空航天。

 

　　加工样件如下：
 

 

　　(1)JDGRM300五轴高速磨削中心
 

 

　　应用领域：精密模具、光学半导体、精密微电子行业的金属硬材料、石英、硅、陶瓷等硬脆材料加工。
 

　　新功能：精密磨削。
 

　　关键技术：精雕高速精密主轴、JD50数控系统、高精度转台、精雕在机检测系统。
 

　　(2)JDMRMT600五轴铣车复合
 

　　应用领域：新能源汽车行业，盘环类、轴套类、电机壳等零件。
 

　　新功能：车铣复合。
 

　　关键技术：精雕铣车复合电主轴、JD50数控系统、高精度转台、精雕在机检测系统。
 

　　(3)JDMRET400DZ双主轴、双工位高效型五轴高速加工中心
 

　　应用领域：新能源汽车行业，精密治具、医疗器械等行业的产品型零件批量高效加工。
 

　　新功能：双主轴、双工位。
 

　　关键技术：精雕双工位双直驱转台、JD50数控系统、精雕在机检测系统。
 

　　7．大连科德
 

　　KMC800SUMT五轴立式加工中心
 

 

　　应用领域：主要适用于加工大型复杂零部件，如发动机机匣、整体叶盘、涡轮转子，复杂轴类、盘套类、复杂箱体类零件的精密加工。广泛应用于汽车、精密机械、机床制造、航空航天、能源科技、医疗工程、模具制造、矿业、仪器工程等领域零件的加工。
 

　　新功能：车削功能+电子齿轮。
 

　　加工件： 汽车轮毂、船用螺旋桨。
 

       关键技术：大理石床身、科德GNC62总线式数控系统、自制转台、重心驱动。

 

　　8．埃弗米
 

　　(1)GMU-400五轴联动加工中心
 

　　应用领域：广泛应用于模具、零件制造、医疗等领域零件的加工，如人造骨关节、叶盘、汽车结构件等。
 

　　关键技术：GTRT齿轮驱动、电主轴三重冷却(内圈、外圈、电机)。
 

　　(2)GMU-600五轴联动加工中心
 

　　应用领域：广泛应用于汽车、模具、工业设备等领域零件的加工，如流体测速泵、电机壳、叶盘、整流罩等。
 

　　加工件： 新能源汽车电机壳
 

　　关键技术：GTRT齿轮驱动、电主轴三重冷却(内圈、外圈、电机)
 

　　9．豪迈机床
 

　　XHQ400五轴加工中心
 

　　应用领域：广泛应用于汽车、模具、透平机械、医疗等领域零件的加工，如透平机叶轮、汽车轮胎模具、石油钻头等。
 

　　新功能：主轴热补偿。
 

　　关键技术：主轴热补偿、直驱自制转台。
 

　　10．德国巨浪
 

　　(1)MILL3000
 

　　主体结构：MILL3000五轴立式加工中心专为大尺寸结构件设计。滑座左右移动实现X轴进给，立柱前后运动实现Y轴进给，主轴箱上下运动实现Z轴进给，主轴摆动形成B轴，大跨距工作台带动大型工件前后摆动形成A轴。该机床采用矿物铸造床身，运动部件具备良好的动态性能。工作区可装卸超大尺寸工件。机床采用拾取式自动换刀系统，屑对屑换刀时间可达3.7s。配置西门子数控系统。电主轴选用12000r/min凯斯勒电主轴。
 

该机主体结构采用模块化设计，可通过更换工作台实现多种机床配置。
 

　　应用领域：汽车行业典型零件如减震塔、底盘纵梁、电池盒、副车架等。航空航天领域典型零件如座椅导轨、翼肋等。
 

　　(2)DZ08P+
 

　　产品结构：该机进给轴采用直线电机驱动，动柱式结构设计，滑座左右移动为X轴，立柱前后移动为Y轴，主轴箱上安装双主轴，上下移动为Z轴。直驱式双摆台，工作台前后摆动形成A轴，摆架上安装双回转工作台形成双C轴。
 

 

　　该产品主要应用于汽车领域，用于加工蜗轮增压器叶轮，以加工效率高为主要特点。在CIMT2023展会加工演示铝合金材质叶轮，加工节拍为2分钟/件。另外，该机在医疗行业也有应用，加工典型零件为医疗接骨板。
 

 

　　产品结构：GROB G700F加工中心具备超大工作区，特别适合加工大的框架结构组件，可加工的最大工件尺寸为1500mm x 900mm。
 

 

　　该产品采用卧式主轴，滑座左右移动实现X轴进给，主轴前后伸缩实现Z轴进给，左右两侧安装立柱，立柱带动工作台上线运动实现Y轴进给。双摆台大跨距、直线电机驱动、前后摆动实现A轴进给，位于摆架中部的旋转工作台安装大型工件旋转实现B轴进给。从结构上看，其应为GROB G系列5轴联动通用加工中心的变种。
 

　　该产品主要用于加工汽车底盘纵梁、减震塔、副车架、一体铸造车身等。
 

 

　　产品结构：牧野J4五轴加工中心立柱采用框型结构，立柱左右移动实现X轴进给，立柱内部安装滑座，滑座上下运动实现Y轴进给，主轴箱安装于滑座上，前后伸缩实现Z轴进给。工作台模块化设计，可通过配置不同的转台实现机床不同的功能。展机配置直驱双摆台，实现对零件的任意角度加工。
 

　　配置高刚性主轴，额定扭矩95.5Nm，最大扭矩可达250Nm。机床外形尺寸正面窄、侧面长、非常适合自动线布置。
 

　　该机床具有高速度、高效率、高精度的特点。
 

　　应用领域：主要聚焦于汽车行业变速器主壳、离壳、曲轴、转向节等零件的加工。
 

 

　　产品结构：VIGEL展品为多主轴卧式加工中心，主轴数量可配置1、2、3、4个，CIMT2023展品配置双主轴。工作台部分结构复杂，工作台前后翻转为A1轴，主要实现工件在装卸区与加工区之间转换，A1轴上嵌入两个摆动轴A2、A3，主要实现加工过程中工件的摆动，在每个摆动轴上依主轴数量可配置旋转轴B轴，用于实现加工过程中工件的旋转。该机床可同时加工2个零件，一次装夹，多面加工，零件加工与装卸可同步进行，加工效率非常高，适合汽车行业大批量零件自动线加工。
 

      该机床主要用于汽车行业转向节、增压器壳体、电机壳体等零件的加工。
 

　　产品意大利原装进口，销售价格约600万人民币。
 

　　三、发展趋势分析
 

　　1．立式五轴加工中心主要技术特色和发展趋势
 

　　在CIMT2023展会，境内外展商展出诸多立式五轴加工中心。无论在整机还是功能部件方面，都能明显看出近年的技术进步，五轴产品正在走向普及化。从技术特色和发展趋势方面，可以归结为如下几点：
 

　　机床智能化。在机床智能化方面，最为突出的就是德马吉针对西门子系统二次开发出的CELOS系统。该系统面向制造全过程，在作业管理与排产、刀具管理、在线服务、机床标定等方面都有相应APP软件，通过安装软件实现客户机床功能的扩展。可以让机床操作更为便捷，同时可接入客户MES系统，实现加工过程可视化。
 

 

　　工序复合化。典型产品是马扎克VARIAXIS i800，除五轴联动铣削功能外，增加定位轴V轴，实现主轴刀尖的角度定向。该功能配合刮刀可实现对工件的五轴联动刮削，可获得较铣削方式更好的表面质量，在设计密封的场合能达到更好的效果。
 

 

　　大连科德参展产品KMC800S UMT，配置车铣复合、电子齿轮功能，在五轴机床上实现了齿轮的高速铣齿加工。参展产品德创系列DMC50，配置超声波刀柄，实现了超声波加工的集成。
 

 

　　功能部件自主化。在双摆台功能部件上，国内产品取得了长足进步，大连科德、北京精雕、山东豪迈立式五轴机床配置的双摆台均为自主研制。在数控系统方面，华中数控8型五轴系统进步明显，逐步被国内机床厂家接受，埃弗米、山东豪迈、中山铁冀、高科等展品均搭载华中系统。
 

 

　　高速高精化。直线电机在立式五轴产品上的应用越来越广泛，德马吉DMU60 evo linear的X轴、Y轴驱动配置直线电机，对应轴快移速度80m/min，定位精度达0.004mm。上海阿帕斯U600五轴加工中心X轴、Y轴、Z轴驱动配置直线电机，对应轴快移速度60m/min，定位精度达0.004mm，圆弧插补循圆精度可达0.003mm以内。
 

　　2．专用五轴加工中心主要技术特色和发展趋势
 

　　本次展会，专用五轴加工中心主要体现在新能源汽车行业。典型产品如巨浪MILL3000、DZ08S，GROB框架结构和底盘工件加工中心G700F、牧野J4五轴联动卧式加工中心、意大利VIGEL公司TW320H翻转工作台式五轴联动加工中心等。在技术特色与发展趋势上可总结出以下两点：
 

　　大加工空间。由于近年我国新能源汽车产业发展势头良好，CIMT2023展会上有众多展品围绕该领域展开。针对汽车副车架等大型框架类零件，GROB的框架结构工件和底盘工件加工中心G700F双摆台工件回转干涉直径达1500mm，巨浪MILL3000的X轴行程达到3000mm。
 

　　高加工效率。针对汽车行业转向节等小型多面异形零件，意大利VIGEL公司TW320H翻转工作台式五轴联动加工中心具有双主轴、四转台结构，加工效率很高。针对汽车行业涡轮增压器叶轮加工，巨浪DZ08S双主轴叶轮加工中心双主轴、双转台结构，叶轮加工节拍可控制在2分钟/件。
 

　　来源：协会钻镗床分会(武晓杰)