在全球疫情蔓延的大背景下，4月12-17日，CIMT2021在北京隆重舉辦，展會(huì)展品充分體現(xiàn)了“融合共贏 智造未來”主題的思想精髓。
在加工技術(shù)的展示上，五軸加工中心、雙主軸加工中心已經(jīng)不再稀有，獨(dú)立Z軸雙主軸加工中心、多主軸及九軸五聯(lián)動(dòng)車銑復(fù)合加工中心等復(fù)合程度更高的數(shù)控機(jī)床也多有展示。本次展會(huì)展品充分體現(xiàn)了智能化的發(fā)展趨勢(shì)：NC-link系列標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一了接口和通訊協(xié)議，打通了機(jī)床與輔助設(shè)備之間的互聯(lián)互通；智能化的工廠解決方案；數(shù)控系統(tǒng)與5G結(jié)合的綜合運(yùn)用；基于熱變位的補(bǔ)償控制；結(jié)合在線測(cè)量的加工過程反饋系統(tǒng)，等等，在展會(huì)上都有亮相。
結(jié)合本屆展會(huì)展品，筆者從功能復(fù)合、工業(yè)互聯(lián)及智能技術(shù)、環(huán)保宜人三個(gè)方面對(duì)CIMT2021展會(huì)部分展品進(jìn)行總結(jié)如下：
一、功能復(fù)合
1. 獨(dú)立Z軸雙主軸加工中心
常見的雙主軸加工中心工作臺(tái)和主軸位置都相對(duì)固定，本屆展會(huì)埃斯維機(jī)床（蘇州）有限公司展出的BA W06-21多主軸加工中心和友嘉集團(tuán)旗下DMC的雙主軸加工中心特點(diǎn)在于：Z軸獨(dú)立，可以實(shí)現(xiàn)主軸間距的微調(diào)；通過Y軸的精確位置來對(duì)主軸高度進(jìn)行校正，解決了雙主軸加工中心夾具或者外部條件發(fā)生變化后，不同工件距離發(fā)生變化時(shí)就很難進(jìn)行機(jī)床調(diào)試的窘境。
2. 多軸及九軸五聯(lián)動(dòng)車銑復(fù)合加工中心
本屆展會(huì)亮點(diǎn)更多的是多軸車銑復(fù)合機(jī)床，作為復(fù)合機(jī)床，軸數(shù)越多，特別是聯(lián)動(dòng)的軸數(shù)越多，加工復(fù)雜零部件的能力就越強(qiáng)，減少零部件的裝夾次數(shù)，可以大幅度降低換裝時(shí)間，同時(shí)也能夠最大限度地保證零部件精度。
本屆展會(huì)日本村田機(jī)械推出MT、MD系列車銑復(fù)合車床，大連機(jī)床推出九軸五聯(lián)動(dòng)車銑復(fù)合加工中心，其他歐美展商也推出類似的多軸組合類機(jī)床，功能復(fù)合成為機(jī)床未來發(fā)展趨勢(shì)之一。
二、工業(yè)互聯(lián)及智能技術(shù)
1. NC-Link及物聯(lián)網(wǎng)
智能制造一直是近年CIMT展會(huì)的主題內(nèi)容之一，而智能制造核心技術(shù)是CPS（信息物理系統(tǒng)）。為保證CPS的實(shí)現(xiàn)，就必須保證數(shù)控裝備的互聯(lián)互通，NC-Link系列標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)運(yùn)而生。NC-link標(biāo)準(zhǔn)集成了數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、物流/測(cè)量設(shè)備、傳感器、工業(yè)軟件等智能制造裝備和終端的通訊協(xié)議及接口，已有30多家企事業(yè)單位參與其中，為未來的工業(yè)體系萬物互聯(lián)奠定基礎(chǔ)。
工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，也是本次展會(huì)的主要內(nèi)容之一。機(jī)床工具企業(yè)如通用技術(shù)集團(tuán)、華中數(shù)控、友嘉集團(tuán)、MAZAK等，物聯(lián)網(wǎng)公司如語禎物聯(lián)、智能云科等都推出了智能制造相關(guān)的軟件系統(tǒng)，對(duì)生產(chǎn)過程進(jìn)行自動(dòng)檢測(cè)、預(yù)警和監(jiān)控，其控制終端也由計(jì)算機(jī)向手機(jī)等移動(dòng)終端轉(zhuǎn)移，方便管理者實(shí)現(xiàn)移動(dòng)管理決策。
2.在線測(cè)量技術(shù)對(duì)生產(chǎn)線的反饋補(bǔ)償
傳統(tǒng)的加工生產(chǎn)，建立了“首件”和“末件”檢驗(yàn)制度，通過對(duì)加工的第一個(gè)零部件和最后一個(gè)零部件進(jìn)行檢驗(yàn)，確定整批零部件是否合格，但是檢驗(yàn)的是結(jié)果，而不是過程，一旦檢查出不合格，只有“返工”和“報(bào)廢”。本次展會(huì)的亮點(diǎn)之一，就是在線檢測(cè)與生產(chǎn)線的反饋補(bǔ)償技術(shù)相結(jié)合，通過激光或其他在線測(cè)量裝置，對(duì)加工的產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)量，通過系統(tǒng)直接反饋給機(jī)床，進(jìn)行反饋補(bǔ)償，從而第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過程中的質(zhì)量波動(dòng)，保證機(jī)床設(shè)備在最優(yōu)公差范圍內(nèi)進(jìn)行加工作業(yè)，對(duì)提高產(chǎn)成品的精度保證能力，具有重要意義。
3. 熱補(bǔ)償技術(shù)
任何物體都存在熱膨脹系數(shù)，機(jī)床傳動(dòng)副、床身都會(huì)產(chǎn)生溫度的變化，不可避免地發(fā)生熱脹冷縮，這種熱脹冷縮必然會(huì)影響到軸向定位的準(zhǔn)確程度，進(jìn)而對(duì)機(jī)床加工精度造成影響。
針對(duì)這種情況，采用增加冷卻系統(tǒng)、增設(shè)光學(xué)尺的辦法可以較大程度減少影響，但是成本高昂，維護(hù)不便。此次展會(huì)華中數(shù)控推出了INC-Thermal溫度補(bǔ)償系統(tǒng)，通過在機(jī)身關(guān)鍵熱變位位置，預(yù)埋溫度傳感器，對(duì)溫度實(shí)施檢測(cè)，進(jìn)而采用合適的模型進(jìn)行補(bǔ)償，應(yīng)該是較為經(jīng)濟(jì)有效的解決方案。
4. 視覺復(fù)合機(jī)器人
常規(guī)的自動(dòng)化生產(chǎn)線的物流機(jī)構(gòu)一般由上料下料（機(jī)器人或桁架機(jī)械手）系統(tǒng)和物料搬運(yùn)系統(tǒng)（輸送帶，托板或VGR小車）構(gòu)成，物料機(jī)構(gòu)一般只針對(duì)特殊定制的零部件，一旦換產(chǎn)，將面臨大量的工具、夾具及輔助裝置的切換，費(fèi)工費(fèi)力。本次展會(huì)展出的視覺復(fù)合機(jī)器人，通過激光導(dǎo)航或二維碼導(dǎo)航，結(jié)合視覺定位，使機(jī)械手的定位精度可達(dá)0.2mm,能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)床上下料與物料搬運(yùn)同時(shí)進(jìn)行。
5. 數(shù)控系統(tǒng)在機(jī)測(cè)量和加工管控技術(shù)
北京精雕創(chuàng)新性地集成了CAM軟件編程技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了機(jī)床內(nèi)部工件位置誤差檢測(cè)和補(bǔ)償、工步切削余量檢測(cè)以及加工路徑的智能修正功能，確保加工設(shè)備能夠連續(xù)、穩(wěn)定地進(jìn)行精密加工。
工件位置誤差補(bǔ)償：將工件裝夾至機(jī)床上時(shí)，很難確保其實(shí)際位置與編程理論位置相同，產(chǎn)品裝夾存在位置誤差，利用在機(jī)測(cè)量和智能修正技術(shù)可在機(jī)檢測(cè)工件實(shí)際位置。北京精雕數(shù)控系統(tǒng)具有進(jìn)行理論與實(shí)際位置誤差的計(jì)算和智能補(bǔ)償功能，如：進(jìn)行工步切削余量檢測(cè)：在機(jī)檢測(cè)關(guān)鍵工步的切削余量，獲取量化數(shù)據(jù)，操作人員可根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，及時(shí)調(diào)整加工工藝，完成工步優(yōu)化，保證產(chǎn)品加工精度；進(jìn)行加工路徑智能修正：在零件的批量生產(chǎn)中，由于來料差異、裝夾變形等因素，難以獲得一致的批量化加工效果。為了保證加工效果的一致性，采用在機(jī)測(cè)量技術(shù)檢測(cè)產(chǎn)品加工特征獲取其數(shù)據(jù)，在數(shù)控系統(tǒng)中調(diào)整理論路徑并進(jìn)行智能修正，補(bǔ)償后路徑可自適應(yīng)每一零件的加工，確保外觀離散性大的產(chǎn)品獲得一致的加工效果。
三、環(huán)保宜人
1. 采用脂潤(rùn)滑
潤(rùn)滑是保證機(jī)床壽命、維持機(jī)床穩(wěn)定性的關(guān)鍵，因機(jī)床線軌、螺桿相對(duì)封閉，前幾年機(jī)床的潤(rùn)滑較多采用油潤(rùn)滑，經(jīng)打油機(jī)注入運(yùn)動(dòng)副，潤(rùn)滑油對(duì)運(yùn)動(dòng)副實(shí)現(xiàn)潤(rùn)滑以后，直接流入切削液，對(duì)切削液造成污染，降低使用壽命。在CIMT2021展會(huì)，很大一部分機(jī)床采用了脂潤(rùn)滑技術(shù)，通過定期加壓將潤(rùn)滑脂打入運(yùn)動(dòng)副，實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)副的潤(rùn)滑，既減少了潤(rùn)滑劑的使用量，又延長(zhǎng)了切削液的使用壽命，達(dá)到了很好的環(huán)保效果。
2. 微量潤(rùn)滑技術(shù)
高速、高精度的金屬切削作業(yè)，離不開切削液。而大量切削液的使用，流到地上會(huì)造成污染，液體的揮發(fā)也會(huì)帶來難聞的氣味。又由于切削液大部分是化學(xué)物質(zhì)，最終處理也會(huì)給地球帶來不可恢復(fù)的污染。德國(guó)HPM的微量潤(rùn)滑系統(tǒng)，通過開發(fā)環(huán)保性潤(rùn)滑劑，以壓縮空氣作為動(dòng)力，將潤(rùn)滑劑霧化后噴涂到切削刀具和切削表面，通過直接汽化，既起到潤(rùn)滑的作用，又通過汽化帶走熱量，減少了切削液的用量，避免了切削液的后期處理，提高了刀具使用壽命和工件的表面質(zhì)量。通過試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)，切削液的成本大約占生產(chǎn)成本的8-16%，而合適的微量潤(rùn)滑技術(shù)可以將此成本降低到1%左右。
3. 更人性化的操作界面
操作面板是機(jī)床操作者接觸最多的部分，傳統(tǒng)操作面板在宜人化等設(shè)計(jì)理念上不夠完善。隨著機(jī)加工行業(yè)用人稀缺問題越來越嚴(yán)重，關(guān)注操作者的使用體驗(yàn)，也成為市場(chǎng)主要的賣點(diǎn)和亮點(diǎn)之一。本屆展會(huì)展品的操作面板以及操作軟件的界面都有了很大改觀和進(jìn)步，更符合人體工程學(xué)，給用戶帶來更好的操作體驗(yàn)。
四、結(jié)束語
從CIMT2021展會(huì)的展品我們大體可以判斷機(jī)床技術(shù)未來發(fā)展趨勢(shì)。首先就是一機(jī)多能，通過不同的功能復(fù)合，適應(yīng)不同生產(chǎn)領(lǐng)域和不同客戶的要求，通過一次裝夾，完成復(fù)雜零部件的加工要求。環(huán)保、節(jié)能、易于操作也是機(jī)床產(chǎn)品主要發(fā)展方向之一，隨著碳達(dá)峰、碳中和的目標(biāo)實(shí)施，節(jié)能環(huán)保會(huì)成為機(jī)床消費(fèi)企業(yè)一個(gè)較重要的選擇指標(biāo)。同時(shí)，現(xiàn)在高技能人力資源的匱乏，也需要更加簡(jiǎn)單、方便甚至傻瓜式的親和界面，方便作業(yè)人員操作。智能化更是目前需要重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)的主題，接口標(biāo)準(zhǔn)和通訊標(biāo)準(zhǔn)的完善，將大力推動(dòng)機(jī)床行業(yè)，乃至整個(gè)機(jī)械制造領(lǐng)域智能化的發(fā)展，會(huì)促進(jìn)萬物互聯(lián)、移動(dòng)決策進(jìn)一步完善。
從參展展品看，我國(guó)機(jī)床與西方發(fā)達(dá)國(guó)家在某些領(lǐng)域差距在縮小，國(guó)內(nèi)機(jī)床企業(yè)，如北京精雕、日發(fā)精機(jī)、海天精工等迅速發(fā)展，通用技術(shù)集團(tuán)整合國(guó)有機(jī)床企業(yè)，也占據(jù)了一定的規(guī)模優(yōu)勢(shì)。但還是要看到我們的不足，目前機(jī)床的核心零部件，如導(dǎo)軌、絲杠、軸承、高精度光柵，以及高速精密切削刀具等，其高端產(chǎn)品大多還需要進(jìn)口。高端數(shù)控機(jī)床的控制系統(tǒng)還被發(fā)那科、西門子等境外品牌占據(jù)主導(dǎo)地位，一些技術(shù)應(yīng)用還會(huì)受到限制和制約。要真正成為機(jī)床制造強(qiáng)國(guó)，我們還有很長(zhǎng)的路要走。
