第十四屆中國(guó)國(guó)際機(jī)床展覽會(huì)（CIMT2015）于4月20-25日在北京中國(guó)國(guó)際展覽中心（新館）舉行。面對(duì)精彩紛呈的展品，看耳熟能詳?shù)臋C(jī)床，如何找到蘊(yùn)含其中的特色技術(shù)，從而發(fā)揚(yáng)這些技術(shù)思想，還須抽絲剝繭。因此本文從具體細(xì)節(jié)入手，通過對(duì)展會(huì)所見所聞之體會(huì)、樣本資料以及現(xiàn)場(chǎng)宣傳視頻的特色技術(shù)之描述，來(lái)進(jìn)行闡述，希望起到拓展思路、拾遺補(bǔ)缺的作用。

　　一、我們也能做到嗎？
　　從細(xì)節(jié)著眼思考，比如說：機(jī)床提高1㎜精度、效率提升1min時(shí)間，可能比較容易，也許3個(gè)細(xì)節(jié)就搞定。而要以1μm單位精度、0.1s單位時(shí)間來(lái)提升，或更高要求，就不那么容易了，可能需要數(shù)十甚至上百個(gè)細(xì)節(jié)的共同拉升，需要關(guān)鍵技術(shù)的突破。本屆展會(huì)中一些加工中心，看來(lái)毫不起眼，技術(shù)上也普通常見，但一些與眾不同的亮點(diǎn)，則深刻地說明注重細(xì)節(jié)的重要性。

　　在E4-105展位，友嘉實(shí)業(yè)的TC-20α鉆攻加工中心，工作臺(tái)規(guī)格600×400mm，主軸轉(zhuǎn)速4000r/min，φ80mm金剛石刀片的面銑刀，試件為鋁合金，通過銑削方式加工，試件表面達(dá)到了鏡面級(jí)粗糙度。分析此機(jī)：其設(shè)計(jì)概念上因應(yīng)輕切削需求，工作臺(tái)配置輕量化；主軸采用直連式驅(qū)動(dòng)，使主軸的喉伸變短；特別是Z向（后）和Y向運(yùn)動(dòng)防護(hù)罩，采用單節(jié)與單片的形式，適應(yīng)高速高精特性；因此整機(jī)控制精度高，抗干擾能力強(qiáng)，移動(dòng)速度快。

　　再看E2-291展位，帝馬數(shù)字機(jī)器的VBZ640立式加工中心，工作臺(tái)規(guī)格750×360mm，也是以銑削方式，在16×16×25 mm冷拉鋼上，耗時(shí)40分鐘，加工出一個(gè)針柱（φ0.7×25mm）工件，彰顯該機(jī)的優(yōu)異性能。該機(jī)最大特點(diǎn)是采用礦物澆鑄底座，整機(jī)具有很好的吸振性、高精度和熱穩(wěn)定性；此外突出一個(gè)理念，從鑄件、零件直到整機(jī)裝配到調(diào)試，都有嚴(yán)格的高品質(zhì)檢驗(yàn)系統(tǒng)來(lái)支撐。

　　對(duì)比以上兩臺(tái)機(jī)床的主要參數(shù)，思考在同等性能條件下，我們也能做到這些特色嗎？實(shí)際上，我們用不著刻意找“技術(shù)秘密”，只需分析細(xì)節(jié)并予以拉升，我們能做到！

　　二、加工中心的一些特色結(jié)構(gòu)和理念探討
　　1. 在本屆展會(huì)上，許多加工中心是以高端的5軸機(jī)來(lái)展示，觀察那些擅長(zhǎng)做加工中心的廠家，可以看到3軸或5軸加工中心的結(jié)構(gòu)形式和布局，多采取兩者通用的模塊化方式，結(jié)構(gòu)特別注重剛性的綜合提高、結(jié)構(gòu)緊湊，且有利于切屑的排除。

　　在W1-401展位，GF公司HSM系列3軸、5軸加工中心是典型范例。機(jī)床的理念是確保整機(jī)的抗震性和穩(wěn)定性，為此設(shè)計(jì)采用具有震撼性的一體化設(shè)計(jì)思想，剛性和穩(wěn)定性好。這樣的一體式結(jié)構(gòu)布局，便于從三面接近工作區(qū)域，以至機(jī)床具有極好的可視性，方便吊車裝卸工件；而O型結(jié)構(gòu)作為接口，很巧妙地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化工件裝卸。這也提示我們：設(shè)計(jì)要注重高精度的辦法與舉措；要兼顧低端和高端機(jī)模塊化，還能巧妙地實(shí)現(xiàn)雙、多工作臺(tái)的自動(dòng)化交換或自動(dòng)化組線。

　　在W1-153展位，德國(guó)GROB的GA550五軸萬(wàn)能加工中心，工作臺(tái)直徑770mm，承載700kg。除5軸（A/B）外，有兩種4軸模塊方式：僅A軸或僅B軸。機(jī)床X、Z軸運(yùn)動(dòng)為加工頭水平運(yùn)動(dòng)，X/Y/Z軸的行程800/950/1020mm，A軸具有非常大的旋轉(zhuǎn)范圍，225度。由于主軸的臥式布置，Y軸的大行程，大擺角的A軸，因此機(jī)床的加工干涉極小，機(jī)床還具有特佳的排屑效果。

　　2. 現(xiàn)在加工中心的線性軸運(yùn)動(dòng)，往往注重采用加工頭的運(yùn)動(dòng)，而工作臺(tái)盡量少運(yùn)動(dòng)或不運(yùn)動(dòng)，以便實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)動(dòng)加工；此外，這樣的布局也更容易對(duì)導(dǎo)軌與絲杠進(jìn)行防護(hù)，機(jī)床占地面積也變小。

　　比較典型的我們看W1-801展位，德國(guó)哈默的C42U五軸立式加工中心。該機(jī)采用龍門一體大理石床身，三軸移動(dòng)全部是加工頭的刀具運(yùn)動(dòng)，承載與驅(qū)動(dòng)全部在工作區(qū)域的上方，防護(hù)有利，也使得工件具有獨(dú)立的動(dòng)態(tài)性。此外與床身融為一體的拾取式刀庫(kù)，又使得機(jī)床的空間需求小。另外一個(gè)有特色的技術(shù)，是機(jī)床主軸帶有監(jiān)察防碰撞保護(hù)（軸向），這種機(jī)械保護(hù)方式在其他加工中心尚未見到。

　　在W1-101展位，DMG MORI的DMC1450V立式加工中心，工作臺(tái)規(guī)格1700×750mm，承載2000kg。該機(jī)同樣采用高穩(wěn)定性的大理石床身，三軸移動(dòng)全部是加工頭的刀具運(yùn)動(dòng)，工作臺(tái)懸空固定在床身上，切屑排除非常通暢。此種結(jié)構(gòu)布局，由于工作臺(tái)不運(yùn)動(dòng)，則不必?fù)?dān)心工件與機(jī)床其它部分發(fā)生干涉。同時(shí)，對(duì)于重心位置不正的工件，也可順利實(shí)現(xiàn)高精度加工。

　　而DMG MORI的DMF260-11動(dòng)柱型5軸立式加工中心，可以說在動(dòng)柱式加工中心設(shè)計(jì)方面樹立了新的標(biāo)桿。3200×1100mm的固定工作臺(tái)，由大理石床身承載，熱對(duì)稱結(jié)構(gòu)動(dòng)柱，配備熱平衡系統(tǒng)，確保了機(jī)床較高剛性和長(zhǎng)期穩(wěn)定性，X/Y/Z軸的行程達(dá)到2600/1100/900mm。而加工頭式B軸，內(nèi)嵌固定工作臺(tái)式的C軸，使機(jī)床適用于從3軸銑削到5軸聯(lián)動(dòng)加工，能充分滿足各種各樣工作任務(wù)和不同行業(yè)的零件加工。還需要指出的是，憑借大理石較高的重量，X軸的動(dòng)態(tài)性能也更好，X軸采用直線電機(jī)時(shí)快速移動(dòng)可達(dá)到80m/min，在同類機(jī)床中很有競(jìng)爭(zhēng)力。

　　3. 以加工中心為基礎(chǔ)的復(fù)合機(jī)床，是本屆展會(huì)眾多復(fù)合機(jī)床的主要形式，常見的是以車銑復(fù)合加工中心來(lái)實(shí)現(xiàn)高效工序集約。隨著思維創(chuàng)新、技術(shù)進(jìn)步與技術(shù)集成，復(fù)合機(jī)床的內(nèi)涵在擴(kuò)大。本屆展會(huì)有兩臺(tái)比較典型的復(fù)合機(jī)床，反映了這個(gè)思想。

　　在W1-101展位，DMG MORI推出了3D激光加工的思想，有增材制造、模具外形表面處理等。通過將激光加工集成在5軸聯(lián)動(dòng)加工中心，形成了新一代復(fù)合機(jī)床，僅一次裝夾即可進(jìn)行5軸銑削加工和激光表面紋理加工，或激光堆焊加工。本次出展的LASERTEC 65 3D復(fù)合機(jī)床是銑削品質(zhì)的增材制造，可以非常經(jīng)濟(jì)地加工切除率極大的大型工件。

　　在W1-805展位，奧地利WLF公司的M80-G復(fù)合機(jī)床是個(gè)相當(dāng)?shù)湫偷膹?fù)合加工中心。該機(jī)工序集約能力空前強(qiáng)大，是加工中心與車削中心的完美組合，適合回轉(zhuǎn)類零件加工，因此機(jī)床布局形式為斜床身的車床形式，但更強(qiáng)大支撐則來(lái)自于創(chuàng)意設(shè)計(jì)的車銑鏜單元，以及創(chuàng)新特色濃烈的復(fù)雜刀庫(kù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與布局。

　　三、注重功能技術(shù)、部件對(duì)加工中心性能的提升
　　如今的機(jī)床制造業(yè)，特別是加工中心的功能性能，更多以技術(shù)集成的形式體現(xiàn)，功能部件的專業(yè)設(shè)計(jì)與制造以及社會(huì)化生產(chǎn)采購(gòu)成為一種常態(tài)?；ヂ?lián)和物流的高速發(fā)展，使產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員有了更多的技術(shù)選項(xiàng)，也有了主機(jī)性能提升的外圍支撐。

　　在W4-815展位，臺(tái)灣旭泰的超聲波主軸是個(gè)亮點(diǎn)，此功能部件在沈陽(yáng)機(jī)床的VMC850u超聲波立式加工中心得到應(yīng)用。而在W1-101展位，DMG MORI公司針對(duì)先進(jìn)材料加工，更全面推出超聲振動(dòng)加工技術(shù)。在E1-711展位，上海昱安科技的功能小器件清潔扇，很有創(chuàng)意。在E4-112展位，北鉅精機(jī)的“自動(dòng)門同動(dòng)式鏈條刀庫(kù)”值得我們關(guān)注。本屆展會(huì)眾多刀庫(kù)廠家都有很多細(xì)節(jié)的提升，從而提高換刀速度和可靠性。在E4-315展位，臺(tái)灣引興的伸縮拉罩設(shè)計(jì)思想與舉措值得一提。細(xì)節(jié)上的每一個(gè)舉措，都對(duì)加工中心的高速運(yùn)動(dòng)、高精度加工起著助力作用，設(shè)計(jì)人員須經(jīng)常把握功能件技術(shù)，其選購(gòu)選型對(duì)主機(jī)的性能影響不能被低估。

　　因此功能技術(shù)、部件的發(fā)展，事關(guān)主機(jī)的性能提升，甚至有時(shí)候影響很大。主機(jī)與功能部件這兩個(gè)行當(dāng)，彼此互存互進(jìn)密切相關(guān)。而關(guān)注把握功能、元器件的新技術(shù)，創(chuàng)新集成應(yīng)用，是對(duì)機(jī)床設(shè)計(jì)與制造的必然要求。

　　四、智能化技術(shù)在加工中心的發(fā)展
　　智能化技術(shù)在本屆展會(huì)是很重要亮點(diǎn)，給人影響深刻且咀嚼有味。

　　1、五軸機(jī)精度分析和智能化機(jī)器校正
　　五軸聯(lián)動(dòng)加工中心，由于比3軸機(jī)多了2個(gè)旋轉(zhuǎn)軸，因而它們之間的相對(duì)關(guān)系，對(duì)加工精度的影響更為復(fù)雜。特別是5軸聯(lián)動(dòng)進(jìn)行曲面加工，更受到旋轉(zhuǎn)軸與直線軸相對(duì)位置精度的制約。比如旋轉(zhuǎn)軸與直線軸的位移偏差，旋轉(zhuǎn)軸與直線軸的垂直度偏差……，這些誤差都會(huì)影響5軸加工精度。

　　一般情況下，機(jī)床出廠精度即使調(diào)整完好，但到了用戶那邊后，隨著環(huán)境溫度變化、機(jī)床放置位置等變化，由于機(jī)床各部件的膨脹系數(shù)不同，以及機(jī)械運(yùn)行后的部件磨損等等，都會(huì)影響到精度的變化。而這些精度變化以后的調(diào)整，即便是專業(yè)人員，也要花上超過一天，或更長(zhǎng)的時(shí)間來(lái)調(diào)整，甚至一般的專業(yè)人員有可能沒法完成，需要更高端的技術(shù)人員來(lái)做。

　　因此業(yè)內(nèi)專業(yè)做五軸聯(lián)動(dòng)加工中心的廠家，紛紛推出智能化機(jī)器校正技術(shù)，來(lái)自動(dòng)檢測(cè)和補(bǔ)償上述精度，其理念是讓5軸加工中心的精度保持得更好。

　　在E2-601展位，大隈機(jī)械的“五軸調(diào)和功能”是一大亮點(diǎn)。其原理是：用一個(gè)基準(zhǔn)球，然后用紅寶石探頭進(jìn)行測(cè)量，通過機(jī)床的智能化系統(tǒng)，檢測(cè)和補(bǔ)償直線軸以及回轉(zhuǎn)軸的位移和傾斜，對(duì)上述這些精度進(jìn)行自動(dòng)修復(fù)，恢復(fù)之前的精度。大隈機(jī)床的補(bǔ)償項(xiàng)目可以達(dá)到11項(xiàng)，能夠給客戶帶來(lái)更長(zhǎng)久的機(jī)床精度保證。

　　2、其他特色的智能化技術(shù)
　　在W1-401展位，瑞士GF公司出展的HMP800U高性能五軸聯(lián)動(dòng)加工中心，其特色是主軸應(yīng)用了20000r/min，具有智能化模塊的高科技電主軸。而帶MSP功能模塊的電主軸，通過與機(jī)床運(yùn)動(dòng)的響應(yīng)智能控制，只要啟動(dòng)M功能激活安全模式，就能應(yīng)對(duì)所有方向的碰撞。因此除了刀具外，機(jī)床和主軸可以免損。而且碰撞發(fā)生后，機(jī)床只需運(yùn)行5分鐘的智能五軸校正功能，即可回到理想精度，恢復(fù)正常生產(chǎn)。

　　從本屆展會(huì)看，針對(duì)機(jī)床的高精度、高效率，廠家之間已在智能化技術(shù)層面展開競(jìng)爭(zhēng)。我們來(lái)看E2-601展位，從大隈機(jī)械提出的四大智能化技術(shù)，可以感受到更多的智能化內(nèi)涵，其MULTUS U3000智能化復(fù)合加工機(jī)床，是一臺(tái)以車床為設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的銑車復(fù)合機(jī)床，該機(jī)具有熱親和概念、防撞擊系統(tǒng)、加工導(dǎo)航三大智能化技術(shù)，比較典型地反映本屆展會(huì)中，高端加工中心的智能化理念與技術(shù)。

　　從上述技術(shù)可以看出，智能化技術(shù)的底蘊(yùn)是大量試驗(yàn)與經(jīng)驗(yàn)，需要數(shù)據(jù)鏈支撐。本屆展會(huì)給我們的感覺，加工中心在機(jī)械結(jié)構(gòu)布局等方面的新概念、新技術(shù)展示已不再躲閃，而注重內(nèi)在技術(shù)提升的競(jìng)爭(zhēng)與較量還比較隱秘。特別是一些主要加工中心制造商，更多地將機(jī)床高精度、高效率的思想用機(jī)電一體化及智能化理念展示出來(lái)。CIMT2015展會(huì)更鮮明地揭示了：智能化思想和智能技術(shù)創(chuàng)新已成為時(shí)代主旋律。

　　五、結(jié)束語(yǔ)
　　CIMT展會(huì)，作為技術(shù)發(fā)展的風(fēng)向標(biāo)，歷來(lái)為機(jī)床業(yè)內(nèi)行家廣泛關(guān)注。而加工中心作為裝備制造業(yè)的主力機(jī)種，與之相關(guān)的一系列變革，以及其高精度、高效率、自動(dòng)化、智能化的永恒主題，則更集聚眾多關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用和創(chuàng)新思維的迸發(fā)，從而以新結(jié)構(gòu)、新理念實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍。