譚智

（沈機集團)

通過參觀第十七屆中國機床展覽會（CIMT2021），筆者注意到展品呈現出以下幾個主要特點：智能、高效、五軸、自動化、服務重點行業(yè)。境內外知名企業(yè)均對立式五軸加工中心產品表現出足夠重視，境外立式五軸產品整體技術較為領先，側重智能化、高效高精、復合加工等技術，部分重點展商有德馬吉森精機、山崎馬扎克、大隈、斗山等，展品主要面向航空航天、醫(yī)療、汽車、模具等領域。近些年，境內五軸機床發(fā)展迅速，尤其是五軸立式加工中心，北京精雕、大連科德、通用技術集團、深圳埃弗米等企業(yè)均有產品參展，且五軸立加相關功能部件日趨成熟，展品眾多。

一、部分境外展商展品簡介

1、山崎馬扎克（MAZAK）

馬扎克展出兩臺立式五軸加工中心，分別為VARIAXIS i-700及INTEGREX I-630VAG。

VARIaxisi-700采用搖籃式雙擺轉臺，絲杠中空冷卻，轉臺直徑為φ700mm，三軸行程為630/1100/600mm，A軸轉動范圍為-120°到+30°，配置車削功能，工序進一步集中；采用了適合中、小型工件高速多面加工的Z佳工作臺傾斜構造；采用馬扎克控制系統(tǒng)。

INTEGREXi-630V AG采用B軸擺頭C軸轉臺結構，不僅有傳統(tǒng)車銑復合加工設備所具備的車削加工、銑削加工、5軸加工功能，還具有齒輪加工功能。工作臺尺寸為φ1050mm，三軸行程為1425/1050/1050mm，三軸快移速度達到52m/min，采用馬扎克控制系統(tǒng)。

2、德馬吉森精機（DMG MORI）

德馬吉森精機參展的立式五軸加工中心產品為DMU 75 monoBLOCK。該產品工作臺尺寸為φ650mm，Z大承重600kg,主軸Z高轉速為20000r/min,三軸行程為750/650/560mm，三軸快移速度為40m/min。在結構上采取三點支撐，確保用戶可快速、方便安裝。配備高性能冷卻系統(tǒng)及多傳感器補償功能。采用monoBLOCK一體式高穩(wěn)定性機床結構，配45mm滾柱導軌。所有軸配大型滾珠絲杠φ40/φ50/φ40mm，確保更高穩(wěn)定性。搭載自主研發(fā)的CELOS數控系統(tǒng)。

3、哈默（HERMLE）

哈默展出兩臺立式五軸加工中心C22和C650。其中C22相對規(guī)格較小，工作臺為φ450mm×370mm，水平Z大承重為300kg，三軸行程為450/600/330mm，主軸Z大轉速達42000r/min，三軸快移速度為50m/min，轉動軸Z大速度為25r/min（A軸）、40r/min（C軸）。該機具有主軸防碰撞保護，可吸收Z向碰撞時產生的沖撞能量，防止受損。工作臺驅動方式有兩種選項，A軸單驅及雙驅，C軸蝸輪蝸桿傳動或力矩電機驅動。主軸也可選配分體式或整體式主軸。標準刀庫集成在機架底座內，節(jié)省空間，可容納65把刀。可配置西門子或海德漢數控系統(tǒng)。

C650立式五軸加工中心工作臺尺寸為φ900mm×600mm，Z大承重1500kg，三軸行程為1050/900/600mm，主軸Z大轉速為18000r/min，三軸快移速度為35m/min，轉動軸Z大速度為25r/min。工作臺直接安裝在機架上（A軸不容易扭曲變形），標準刀庫集成在機架底座內，可容納42把刀具。配置海德漢數控系統(tǒng)。

4、大隈（Okuma）

日本大隈參展的五軸立式加工中心為mu-400VII，采用AC軸轉臺結構，工作臺尺寸為φ600mm，Z大承重為300kg，三軸行程為762/460/460mm，主軸Z大轉速可達35000r/min，三軸快移速度為40m/min，轉動軸Z大速度為40r/min（A軸）、50r/min（C軸），Z大切削進給速度可達32m/min。旋轉軸的定位精度為±4″，重復定位精度為±1″。具有可實現高速、穩(wěn)定定位的Hi-G控制功能，并具有熱親和、防撞擊等智能化功能。搭載OSP-P300MA自主數控系統(tǒng)。

5、斗山（Doosan）

斗山機床展出的DVF5000，是一款主要用于復雜零部件加工的緊湊型五軸產品，適用于機械零部件、模具腔體、醫(yī)療骨板、葉輪加工等行業(yè)。

該機工作臺尺寸為φ500mm，Z大承重為400kg，三軸行程為625/450/400mm，主軸Z大轉速為18000r/min，三軸快移速?為40m/min，轉動軸Z大速度為20r/min。聯(lián)動精度為3.8μm(進給速度4m/min)。產品采取直驅主軸及電機，配置全脂潤滑系統(tǒng)，并搭配緊湊型自動化系統(tǒng)（AWC），具備主軸和結構熱補償，同時標配主軸內冷（可選滾珠絲杠冷卻系統(tǒng)）。

6、哈斯（Haas）

UMC-500為集成雙耳軸工作臺，φ400mm直徑旋轉臺面，采用標準T型槽和精密導向孔定位，具備較高的通用性。B軸行程+120°至 -35°，可加工中小型的五軸復雜零件。

7、現代威亞（Hyundai Wia）

韓國現代威亞展出兩臺立式五軸加工中心，其中XF6300 搖籃式五軸加工中心是其重點推介產品。采用立柱/床身整體式結構，相比傳統(tǒng)立柱分離型結構提高了結構穩(wěn)定性、剛性及震動吸收能力。X/Z軸采用箱中箱結構，主軸頭內置于X軸鞍座，可實現熱對稱結構，將熱變形降到Z低。A/C軸采取直驅電機結構（可選齒輪傳動轉臺），滿足客戶多樣化的需求。換刀時間切屑到切屑4.5s。選用西門子840D SL系統(tǒng)。產品適用于汽車渦輪增壓器葉輪、高精密模具、航空航天耐熱材料加工、精密醫(yī)療器械（骨關節(jié)）生產。

二、部分境內展商展品簡介

1、通用技術集團

通用技術集團此次共展出兩臺立式五軸加工中心產品，分別是μ1000/5ST-500V及VDU650。

μ1000/5ST-500V適用于鈦合金、高溫合金等特殊材料的復雜零件加工，采取BC軸轉臺結構，工作臺直徑φ500mm,Z大承重為300kg,三軸行程為500/450/450mm,一次裝夾可完成鏜孔、鉆孔、鉸孔、攻絲和粗、精銑加工等，具有高效率、高精度、高可靠性特點。單機可用于多品種小批量零件生產，也可以根據用戶需要聯(lián)入生產線完成批量生產。

VDU650是基于模塊化、標準化、系列化而自主研發(fā)的Z新產品。其核心功能部件，包括主軸、轉臺、刀庫等均自主生產，機床采用改進型墻式三坐標結構，配合雙軸復合轉臺，實現五軸聯(lián)動加工。機床運用有限元分析手段，結合重心驅動、輕量化設計理念，通過緊湊的空間結構設計，既增強了機床的剛性，又提高了機床的動態(tài)性能。X、Y、Z三個直線坐標軸Z高快移速度可達60m/min。轉臺有機械傳動、力矩電機直驅兩種選項，主軸可配直聯(lián)主軸或電主軸。機床具有響應快速、加工高效、排屑流暢、性價比高的特點，適用于復雜空間曲面加工、空間角度定位加工，尤其適合葉輪、葉片等零件的制造。

2、北京精雕科技集團有限公司

北京精雕此次共展出7款立式五軸加工中心，配置了精雕自主數控系統(tǒng)，可穩(wěn)定實現“0.1μm進給、1μm切削、nm級表面效果”的精細加工。

五軸高速機JDGR400T為AC軸擺臺結構，工作臺尺寸φ400mm，Z大承重150kg，采用全閉環(huán)控制技術，適用于精密模具、精密零件及復雜五金件的五軸加工。經典的定梁龍門結構，結合L型結構的三導軌橫梁、短懸伸的機頭設計，使機床的幾何精度更加穩(wěn)定。采用Φ150mm高速同步電主軸，切削能力強，具有銑、磨、鉆、鏜、攻等復合加工能力。

五軸高速機JDMR600是此次展會新推出產品，工作臺尺寸φ630mm，Z大承重400kg，采用全閉環(huán)控制技術，適用于精密模具、精密零件及復雜五金件的五軸加工，直線軸定位精度為3μm，重復定位精度為2μm，旋轉軸定位精度為8″，重復定位精度5″。機床為動梁龍門式結構，配搖籃式雙軸轉臺，A軸采用雙驅技術。采用軟件模擬加工過程，優(yōu)化工藝要素，提升了工藝過程的安全性?？?ldquo;在機測量和智能修正”工件位置和尺寸偏差，提升了加工尺寸的準確度。

3、大連科德數控股份有限公司

大連科德展出兩款立式五軸加工中心產品，其中較大規(guī)格的為KMC800SUMT五軸立式車銑復合加工中心，工作臺直徑φ750mm，Z大承重1400kg，結構采用改良的龍門框架設計，數控回轉擺動工作臺實現雙壁支撐，Y軸采用四導軌支撐和位于中心的主驅動，A軸擺動角度為-130°～+130°。環(huán)形刀庫與機床床身融為一體，結構簡單、節(jié)省空間。

另一款DerThrone VMC50S U五軸立式加工中心，機床底座和立柱均采用礦物鑄石材料，具備很好的吸振性，適合高速高精加工設備需求。刀庫采用端面座式安裝，一方面可以配置更大的刀庫，另一方面降低了刀庫偏載對立柱精度的影響。該產品適用于形狀復雜、工序多、精度要求高、需用多種類型普通機床和繁多刀具、工裝，經過多次裝夾和調整才能完成加工的具有適當批量的零件，適于加工葉輪葉盤等復雜曲面零件、異形件、盤、套、板類零件。

4、北京超同步科技股份有限公司

北京超同步科技股份有限公司展出兩臺立式五軸加工中心產品，分別為V5-320B和V5-630B。

V5-630B工作臺直徑φ630mm，Z大承重500kg，采用穩(wěn)定的C型結構，標配高速電主軸、直驅數控轉臺和伺服刀庫，可實現復雜零件的高速、高精度加工，主軸Z高轉速為18000r/min，三軸快移速度為36m/min，廣泛應用于新能源汽車電機、變速箱、發(fā)動機、模具、機器人、醫(yī)療器械等產品的制造。產品的一大亮點是配備自主研制BT40/HSKA63電主軸，可實現高精度、高功率密度和高動態(tài)響應，大幅提高加工效率和加工精度，降低機床噪音和振動。采用液壓同步換刀技術，實現伺服刀庫和伺服液壓站協(xié)同控制，Z快換刀時間可達1.2s。自主研制的BC雙軸直驅數控轉臺，內置大扭矩力矩電機，確保高精度和高動態(tài)響應。

5、東莞埃弗米數控設備科技有限公司

東莞埃弗米展出的產品為GMU800EVO，這款五軸聯(lián)動加工中心工作臺尺寸為φ800mm，Z大承重為800kg，主軸Z高轉速為20000r/min，采用高剛性、穩(wěn)定性及高效抑震一體式底座，擁有出色的動態(tài)性能及超高精度（Y軸4條45mm高剛性滾動導軌）。此外其上還搭載GTRT齒輪驅動的搖籃轉臺（A軸扭矩4142Nm，C軸扭矩1950Nm），采用內藏式主軸結構，主軸雙水套冷卻，水冷式主軸驅動電機，并可選配絲杠中空冷卻。

6、友嘉集團

友嘉集團此次展出MU-450、BC-700T兩臺?式五軸加工中心。

MU-450工作臺直徑φ450mm，Z大承重200kg，三軸行程400/350/350mm，主軸Z高轉速為15000r/min，進給軸快移速度為48m/min，機床鑄件采取堅固耐用的高級米漢納鑄鐵，直聯(lián)主軸配主軸冷卻系統(tǒng)，工作臺采取單邊驅動雙邊支撐，BC軸可以選配直驅電機，三軸配置自動潤滑裝置，同時具備加工前準備、加工應用設定等14種智能化制造功能。

三、技術發(fā)展趨勢

從本屆展會的展品來看，可粗略歸納出當前制造技術的發(fā)展趨勢是：提高自動化水平、廣泛應用數字化技術、采用網絡化管理、向智能化邁進。各企業(yè)都在尋求自動化與復合集成，助推制造效率提升。同時更加關注細分市場，提升服務能力，為用戶提供個性化系統(tǒng)解決方案。

具有到立式五軸加工中心產品的發(fā)展趨勢，主要有以下幾點：

1、大體結構趨同，功能特色突出

在CIMT2021，展出的立式五軸加工中心具有完全顛覆性創(chuàng)新的新品相對較少。從實現五軸聯(lián)動的形式上來劃分，主要為AC軸轉臺、BC軸轉臺、B軸擺頭C軸轉臺、AB軸擺頭四種，其中以雙軸轉臺結構占優(yōu)勢，主要是考慮立式五軸加工中心的應用領域更多為中小規(guī)格零件，BC轉臺結構多采取單驅，可節(jié)約一定成本。

在結構趨同的大背景之下，產品在外觀、功能、精度等方面都在不斷改進，尤其在主軸、轉臺及進給軸結構細節(jié)上有所提升，多采用直驅電機、內藏式主軸等。

德國哈默C650采取雙驅動A軸，可獲得高精度，避免扭曲變形，同時具有主軸防碰撞保護等功能，并將標準刀庫集成在機床床身之中，節(jié)省空間。韓國斗山的DVF 5000配備主軸和結構熱補償功能、全脂潤滑系統(tǒng)、主軸及絲杠冷卻功能。日本大隈的mu-400VII轉臺采用準雙曲面齒輪結構，并一如既往地發(fā)揮其熱親和、防撞擊、加工導航等智能化功能優(yōu)勢。美國哈挺V320配置BIG-PLUS雙接觸式主軸，具有絲杠冷卻等功能，并使用重型導軌系統(tǒng)及超大規(guī)格絲杠。韓國現代威亞選用DDM直驅傾斜翻轉工作臺，同時具有多層環(huán)形刀庫換刀系統(tǒng)，實現4.5s（60Hz）的換刀時間（切屑對切屑）。

臺灣崴立機電獨創(chuàng)五軸旋轉臺齒隙消除機構、強力剎車機構，并配有瑞士TDM內藏式主軸。臺灣友嘉MU-450采用直聯(lián)主軸，配主軸冷卻系統(tǒng)，BC軸選配直驅電機，配置包括加工前準備、加工應用設定、維修保養(yǎng)等14項智能化功能。通用技術集團的VDU650采取重心驅動、輕量化設計，配置主軸頭冷卻系統(tǒng)等。精雕產品配置驅動系統(tǒng)冷卻技術、軟件模擬加工過程、機內噴淋系統(tǒng)等。國盛集團的MX650立式五軸加工中心采取正向懸臂，縱向搖籃布局，使直線軸脫離加工區(qū)域，動態(tài)性能好，操作方便，工作臺配套尾座單元，滿負荷下仍保持高精度。東莞埃弗米的GMU-800EVO產品采取GTRT齒輪驅動轉臺技術，具有雙段消隙技術專利，內藏式主軸結構，主軸雙水套冷卻，水冷式主軸驅動電機并可選配絲杠中空冷卻。

整體上對比來看，國產五軸加?中心在設計理念上有所進步，?些產品形式結構和境外產品看似相同，但在細節(jié)設計上還有待加強。

2、強調工藝復合，注重效率提升

從此次展會的展品上可以看出，有更多的產品注重工藝復合及效率的提升。例如臺灣友嘉BC-700T主要特點是基于立式加工中心拓展了機床加工范疇?；诹⒓拥墓ぷ髋_上融合了高速直驅轉臺，將機床銑削主軸替換為車銑頭，并可實現沿B軸擺動。該機既可實現立加的所有鉆銑功能，又可依托轉臺及車銑頭實現盤類零件的車及銑功能。這種融合的加工方式適應范圍廣，較大拓展了立式加工中心的加工范圍。

北京精雕的JDGR300MT屬于精雕傳統(tǒng)意義上的五軸加工中心，但通過采用精雕車銑電主軸及搖籃式雙直驅AC轉臺，通過C軸的高速旋轉配合車銑電主軸實現車削功能，這是產品模塊化設計的一個拓展產品。

通過以上兩類產品可以看出，隨著高速直驅轉臺與車銑電主軸的廣泛應用，針對小型盤類零件的五軸車?跨界加工，銑削類產品與車銑類產品的界限將越來越模糊。大連科德也有類似功能的產品展出。

此外，為提高加工效率，直線電機的應用也更加普遍。國內的巨岡CBS350，X/Y軸配備了直線電機。上海的阿帕斯精機U600立式五軸加工中心，進給系統(tǒng)采取直線電機結構及高剛性滾柱型直線導軌。

在關注細分市場、提高服務能力的發(fā)展趨勢下，以市場為導向、深入了解用戶的需求、為用戶提供個性化低成本產品和系統(tǒng)解決方案，成為企業(yè)增強市場競爭力、提高可持續(xù)發(fā)展能力的重要手段。在五軸加工中心與工藝、軟件的結合方面，境外好多企業(yè)可以提供全套工藝解決方案，國內企業(yè)在這方面還需提升。

3、市場爭奪加劇，國產配套空間巨大

部分境外企業(yè)著重推出在中國生產的本地化產品，更加貼近中國用戶需求，本土化發(fā)展戰(zhàn)略更加深入。哈挺、GF加工方案、巨浪等企業(yè)都通過本土化生產進一步降低成本，這需要國內機床工具企業(yè)在解決數控系統(tǒng)及關鍵功能部件“卡脖子”問題前提下，進一步提升核心功能部件內配比例，降低產品成本。

五軸加工中心的核心部件——五軸數控系統(tǒng)，展品大多采用的是發(fā)那科、西門子、海德漢的。筆者初步統(tǒng)計，此次參展的30多臺國產立式五軸加工中心中，配備國產數控系統(tǒng)的占比不足40%。國產系統(tǒng)中的i5、科德、廣數、華中等?高端五軸系統(tǒng)，在市場推廣方面仍需加強。

另外，實現五軸聯(lián)動機床精確、高效切削的其他主要部件中的滾動直線導軌、直線電機、力矩電機、高速精密切削刀具等，實現精準位置反饋的部件如高精度直線光柵、圓光柵等，這些部件的進口占比還較大。全球化采購雖可解決使用問題，但很多技術應用會受到限制和制約，這是我國機床工具制造業(yè)從制造大國向制造強國邁進的主要瓶頸之一。

四、結論

五軸聯(lián)動數控機床是一種科技含量高、精密度高、專門用于加工復雜曲面的機床，這種機床的發(fā)展水平對一個國家的航空、航天、軍事、科研、精密器械、高精醫(yī)療設備等行業(yè)具有舉足輕重的影響。五軸聯(lián)動數控機床已經成為當今制造業(yè)Z重要的加工工具，隨著工業(yè)化的深入，五軸聯(lián)動數控機床必將應用于更加廣泛的領域。

從目前情況看，很多進口的五軸加工中心，尤其是中高端產品，具有較多技術優(yōu)勢，但是國內通用技術集團、精雕、科德等部分產品正在迎頭趕上。只要我們加大對新材料、新工藝等基礎共性技術的研究，厚積薄發(fā)，努力提升產品質量，差距就會不斷縮小，Z終打破國外技術壟斷，實現高端機床自給自足，實現“中國裝備，裝備中國”。

（來源：中國機床工具工業(yè)協(xié)會cmtba）