CIMT2015特種加工機(jī)床展品評述（下）
CIMT2015特種加工機(jī)床展品評述（下）
CIMT2015特種加工機(jī)床評述專家組
摘要：通過對第十四屆中國國際機(jī)床展覽會（CIMT2015）展出的各類特種加工機(jī)床的現(xiàn)場調(diào)研、資料收集及與參展廠商的座談交流，對國內(nèi)外電火花加工機(jī)床、激光加工機(jī)床、增材制造設(shè)備等新產(chǎn)品、新技術(shù)、新工藝及其發(fā)展趨勢進(jìn)行了比較深入和系統(tǒng)的評述，并對市場需求進(jìn)行了分析。
三、專用數(shù)控電火花加工機(jī)床
1．境外專用數(shù)控電火花加工機(jī)床
瑞士GF加工方案展出了DRILL 300五軸電火花鉆孔機(jī)床（見圖6），吸引了眾多探尋者的目光。該機(jī)床有以下特點：①獨有的全數(shù)字控制脈沖電源和實時穿透檢測功能；②有多種自動化方案和附加軸選擇；③可以對不同直徑的孔進(jìn)行自動編程加工；④加工孔徑范圍大，特別適合航天航空零件加工；⑤加工效率高。
圖6 DRILL300機(jī)床
德國斯來福臨集團(tuán)展出了Helitronic Power Diamond電火花和磨削加工二合一機(jī)床（見圖7），用于加工PCD、PCBN、硬質(zhì)合金、金屬陶瓷等超硬材料的刀具。機(jī)床具有兩個主軸端，可分別安裝3片電極輪和砂輪，這就相當(dāng)于具有多個電極或磨削工位，使更復(fù)雜幾何形狀的刀具加工簡單化，使加工效率和生產(chǎn)力達(dá)到更高水平。
圖7 電火花/磨削加工二合一機(jī)床
2．境內(nèi)專用數(shù)控電火花加工機(jī)床
隨著聚晶金剛石（PCD）、聚晶立方氮化硼（PCBN）刀具從簡單的車刀、直刃銑刀、鉸刀，向高精度、復(fù)雜刃口方向快速發(fā)展，機(jī)械磨削難度加大，因此電火花磨削加工在這些超硬刀具的加工方面獲得了廣泛應(yīng)用。
北京迪蒙特佳工模具技術(shù)有限公司展出的BDM-902磨床（見圖8）適于加工PCD、PCBN等超硬刀具，機(jī)床穩(wěn)定性好、精確度高、操控性好，不僅具備立軸自動運轉(zhuǎn)、金剛石砂輪在線修整等先進(jìn)功能，還可輕松實現(xiàn)精度3 μm以內(nèi)高檔PCD活塞刀、鉸刀的高效率加工，并確保刀具刃口表面粗糙度Ra≤0.05 μm。
圖8 BDM902精密數(shù)控電火花超硬刀具磨床
北京凝華科技有限公司展出的MD25i型磨刀機(jī)是為PCD超硬導(dǎo)電材料刀具的加工和重磨設(shè)計制造的專用高精、高效電火花刃磨機(jī)床。開發(fā)的高效等能量脈沖電源，配合放電狀態(tài)自動檢測等功能，實現(xiàn)了生產(chǎn)效率高、尺寸精度好、表面粗糙度低。該公司展出的MF301雙側(cè)面刃磨機(jī)床是為加工PCD超硬導(dǎo)電材料鋸片設(shè)計制造的，該刃磨機(jī)床具有八軸數(shù)控系統(tǒng)。
北京機(jī)床所精密機(jī)電公司展出的AG400型磨床配備了針對PCD加工的高效率、低表面粗糙度的專用電源，配備了刀具刃磨專用軟件，盤類刀具自動測量定位、自動補(bǔ)償和自動加工等功能。
本次展會中用于航空航天小群孔加工的數(shù)控電火花高速小孔加工機(jī)床仍是一個亮點。蘇州電加工機(jī)床研究所展出的八軸數(shù)控電火花高速小孔加工機(jī)床，主要用于航空航天發(fā)動機(jī)葉片渦輪外環(huán)、火焰筒的微小群孔加工。通過數(shù)控系統(tǒng)在線自動檢測工件形位，自動對加工孔位進(jìn)行補(bǔ)偏，可有效提高工件孔加工的整體質(zhì)量。
北京迪蒙卡特機(jī)床有限公司展出的MD6電火花小孔加工機(jī)床，是專為航空發(fā)動機(jī)葉片上三維分布的大批量、多種類小孔加工而設(shè)計的，配備了4個數(shù)控直線軸、2個數(shù)控旋轉(zhuǎn)軸、12工位自動電極庫、三維在線自動檢測系統(tǒng)，能在線自動檢測工件形位，并對孔位進(jìn)行自動補(bǔ)偏。機(jī)床還配以基于觸摸屏的專業(yè)控制軟件與復(fù)合加工工藝，是難加工材料復(fù)雜空間位置小孔加工的專用設(shè)備。
四、激光加工機(jī)床
經(jīng)過40年多年的發(fā)展，激光加工技術(shù)不斷拓展。本屆展會在W2館設(shè)立了成形和激光加工機(jī)床專館，集中了30多家激光加工企業(yè)，實現(xiàn)境內(nèi)外展商同臺競技，匯聚了當(dāng)前世界激光加工產(chǎn)業(yè)的最新技術(shù)發(fā)展成果及未來發(fā)展趨勢。境內(nèi)外著名企業(yè)德國通快（TRUMPF）、德馬吉森精機(jī)、瑞士百超（Bystronic）、意大利普瑞瑪（PRIMA INDUSTRIE）、日本天田（AMADA）、日本三菱電機(jī)（MITSUBISHI ELECTRIC）、日本山崎馬扎克（MAZAK）、法國薩瓦尼尼（salvagnini）及德國耶拿（JENOPTIK）、武漢法利萊、上海團(tuán)結(jié)普瑞瑪、深圳大族激光、武漢奔騰楚天、濟(jì)南鑄鍛研究所、江蘇金方圓、江蘇亞威等都悉數(shù)參展。
據(jù)不完全統(tǒng)計，本屆展會現(xiàn)場展出的激光加工機(jī)床超過50臺套，與CIMT2013相比幾乎翻了一番。其中，CO2激光平面切割機(jī)5臺、光纖激光平面切割機(jī)26臺、光纖激光平面切割-沖壓復(fù)合加工機(jī)床1臺、光纖激光三維加工機(jī)床5臺、激光增材制造5軸銑削組合機(jī)床1臺、金屬3D打印機(jī)1臺、三維光纖激光電弧復(fù)合焊接系統(tǒng)1套、YAG激光焊接機(jī)2臺以及其他激光加工專機(jī)等。
本屆展出的激光加工機(jī)床呈現(xiàn)以下特點：
（1）CO2激光加工機(jī)床逐步萎縮，光纖激光一枝獨秀。通快公司全球首發(fā)了其最新的TruLaser 3030 Prime Edition fiber超高速光纖型激光切割機(jī)（見圖9）；瑞士百超推出了代表當(dāng)今頂尖水平的搭載4kW光纖激光器的ByJin Fiber4020。
圖9 TruLaser 3030 Prime Edition fiber激光切割機(jī)
（2）組合、復(fù)合機(jī)床以巨大的綜合優(yōu)勢將引領(lǐng)未來發(fā)展趨勢。日本AMADA公司以“金屬加工機(jī)械綜合制造商的全方位解決方案”為主題，推出了基于新概念的數(shù)字化鈑金加工沖切解決方案——沖床與光纖激光復(fù)合設(shè)備LC2515C1AJ（見圖10）。德馬吉森精機(jī)推出了革命性的LASERTEC 65 3D（見圖11），提供集激光堆焊技術(shù)與5軸銑削技術(shù)于一體的復(fù)合加工解決方案，可生產(chǎn)十分復(fù)雜的幾何形狀大型工件。
圖10 LC2515C1AJ沖床與光纖激光復(fù)合設(shè)備
圖11 LASERTEC 65 3D 機(jī)床
（3）加工速度不斷向高速化方向發(fā)展。為了縮短切割機(jī)的非加工時間，提高生產(chǎn)效率，除了采用交換式雙工作臺外，提高機(jī)床的動態(tài)性能，實現(xiàn)高速定位是目前各個廠商普遍采取的策略，采用先進(jìn)的直線電機(jī)或直啟盤式馬達(dá)驅(qū)動技術(shù)是主要的實現(xiàn)途徑。AMADA的光纖激光加工機(jī)LCG3015AJ，其軸移動速度為170 mm/min（XY合成），實現(xiàn)了同級設(shè)備中的最高速。江蘇金方圓數(shù)控機(jī)床有限公司TFC3015激光切割機(jī)配置的碟片式（Disk Laser）光纖激光器，最大定位速度達(dá)到169 m/min，代表了國內(nèi)激光切割機(jī)的最高水平。
（4）激光加工機(jī)柔性化、智能化不斷發(fā)展。柔性制造單元和生產(chǎn)線在更大程度和范圍內(nèi)展示了自動化集成方面所取得的進(jìn)展，智能化水平不斷提高。薩瓦尼尼推出了新一代高動態(tài)光纖激光切割機(jī)L5，融入了薩瓦尼尼多年在自動化和提高效率方面的經(jīng)驗，很容易和FMS系統(tǒng)或AJS系統(tǒng)實現(xiàn)集成。日本三菱電機(jī)公司的ML3015eX-45CF-R激光加工機(jī)（見圖12），在薄板切割中配備了超高速切割功能，在厚板切割中配備了穿孔功能，在軌跡控制上導(dǎo)入了最新控制方式，使之成為三菱電機(jī)標(biāo)志性產(chǎn)品。德國TRUMPF的TruLaser 3030 Prime Edition fiber秉承通快機(jī)床一貫的高智能性，擁有智能型切割頭，能實現(xiàn)自動變焦、碰撞保護(hù)、穿刺監(jiān)控，安全而高效。日本MAZAK的OPTIPLEX NEXUS 3015集成了最先進(jìn)的智能準(zhǔn)備和智能監(jiān)測功能，可方便實現(xiàn)從薄板切割到厚板切割的自動轉(zhuǎn)換。
圖12 ML3015eX-45CF-R激光切割機(jī)
（5）激光三維柔性加工系統(tǒng)成為發(fā)展方向。TRUMPF 展出的TruLaser Cell 3000通用固體激光加工機(jī)床，可以搭配TRUMPF的全系列固體激光器，實現(xiàn)二維和三維結(jié)構(gòu)的焊接、切割。德國耶拿（Jenoptik）繼續(xù)展示了其3D激光切割系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用的機(jī)器手臂為空心結(jié)構(gòu)，在每個手臂的關(guān)節(jié)處都安裝了反射鏡，避免了在加工過程中因光纖反復(fù)被纏繞造成損壞。大族激光也展示了三維光纖激光電弧復(fù)合焊接系統(tǒng)。
五、增材制造（3D打印）機(jī)床
本屆展會的亮點之一，就是增材制造（3D打印）機(jī)床展品大幅增加，特別是金屬材料3D打印設(shè)備得以集中展示。
1 . 金屬材料增材制造機(jī)床
中科院南京先進(jìn)激光技術(shù)研究院和南京中科煜宸激光技術(shù)有限公司推出了LDM系列激光選區(qū)熔化/燒結(jié)增材制造機(jī)床，以金屬粉末為原料，制造出的結(jié)構(gòu)件綜合力學(xué)性能優(yōu)異、材料利用率高、加工余量小。從展出的成形件來看，精度和表面質(zhì)量比較好，符合達(dá)到中等精度的要求。
武漢華科三維科技有限公司開發(fā)了兩款金屬材料增材制造機(jī)床：HK M100和HK M250。它們利用較小功率的激光器直接熔化單質(zhì)或合金金屬粉末材料，逐層熔化沉積成形出任意復(fù)雜結(jié)構(gòu)和接近100%致密度的金屬零件。該技術(shù)的粉末材料利用率超過了90 %，特別適合于鈦合金、鎳合金等貴重和難加工金屬零部件的成形制造。
清華大學(xué)開發(fā)了電子束選區(qū)熔化（EBSM）增材制造機(jī)床，成形零件最大尺寸（長×寬×高）為200 mm×200 mm×200 mm，適用的金屬材料有鈦合金、鋁合金、鎳基合金、高強(qiáng)鋼及其他性能活潑的金屬與合金等。
北京航空制造工程研究所開發(fā)了電子束熔絲沉積增材制造機(jī)床，其原理是利用電子束作為熱源，熔化送進(jìn)的金屬絲材，按照預(yù)定路徑逐層堆積，并與前一層面形成冶金結(jié)合，直至形成致密的金屬零件。
英國雷尼紹（Renishaw）公司推出了AM250和AM125金屬材料增材制造機(jī)床，主要用于醫(yī)療、航空航天、高科技工程及電子領(lǐng)域。適用粉末材料包括不銹鋼、模具鋼、鈷鉻合金、鈦合金、鎳基高溫合金和鋁合金等。
北京上拓科技有限公司展出了其代理的金屬材料增材制造機(jī)床ProX200，主要應(yīng)用領(lǐng)域包括：航空航天、發(fā)動機(jī)/組件制造、醫(yī)療、工模具中的隨形冷卻鑲件、珠寶和首飾業(yè)等。該公司展出的M2 Cusing是世界首套能應(yīng)付鈦合金、鋁合金等反射性金屬材料的激光3D打印的設(shè)備。
北京恒尚科技有限公司展出了代理的EOS M400，主要用于精密金屬部件、防火部件直接制造，產(chǎn)品外觀設(shè)計認(rèn)證，人體植入物、牙齒、顱骨修復(fù)物、假肢等。
2. 非金屬材料增材制造機(jī)床
本屆展覽會上，更多的參展商展出的是非金屬材料增材制造機(jī)床。
武漢華科三維科技有限公司推出了HK各類系列設(shè)備。
杭州先臨三維科技股份有限公司展出了Einstart-S和Einstart-L桌面3D打印機(jī)。
香港寶力公司展出了代理的FDM系列設(shè)備和Polyjet系列設(shè)備。
北京上拓公司展出了代理的多款非金屬材料增材制造機(jī)床。
（全文完）
