精益創新 調整結構——第七屆中國數控機床展覽會展品評述

楊麗敏 王延軍

（中捷機床有限公司，遼寧沈陽 110043）

正值“十二五”開局之年，為期5天的第七屆中國數控機床展覽會（CCMT2012）在南京舉行。展會以“緊跟需求升級，加速結構調整”為主題，詮釋了機床工具行業的轉型升級如何推進由大到強的轉變，充分顯示了展商與用戶之間的互動。目前客戶需求的已不止是單純的機床，而是注重生產線和零件加工的整體解決方案。

機床工具行業由大變強已經在行業內外形成了廣泛共識，并不同程度地成為行業內大部分企業的自覺行動。事實上由大變強已經成為行業工作的主旋律。在裝備制造業這個更大的范圍內，不少領域也都面臨著由大變強的問題，并先后提出了轉型升級的要求，這對于機床工具行業而言，既是新的發展機遇，又是更為緊迫的市場要求，同時也是和我國工業整體發展水平密切相關的。

本屆展會是一次精品薈萃的大會，高檔精品具備了當代世界先進制造技術發展趨勢的基本技術特色，承載了機床人追求機床制造強國的希望與夢想。提高全行業綜合素質和競爭力是所有展商的目標，大家都期待成為世界級民族機床的品牌。其中重型數控機床在“十一五”期間融入當代世界先進制造技術取得了巨大的成就，在本屆展會上更加得以展示。

1 臥式加工機床

在偌大的展館里，昆明機床展出的TGK46100高精度數控臥式坐標鏜床（圖1）、TH6920B落地銑鏜加工中心以其賞心悅目的外觀和精致獨到的品質吸引了眾多參觀者的眼球。TGK46100高精度數控臥式坐標鏜床作為高精度和高動態響應的工作母機，適用于箱體類、盤類及模具類等復雜零件的精密加工及尺寸、形狀和位置精度要求高的孔系加工，可作為精密刻線樣板、高精度劃線樣板、孔距及長度測量樣板等，廣泛用于汽車發動機缸體缸蓋、變速箱、閥體、模具等零件的精密加工，是軍工、航空、航天、船舶、交通、能源、刀具模具、汽車及機器制造業精密零件加工的理想設備。

主要結構特點:同軸直驅式機械主軸實現高精度高速加工;主軸與電動機直接耦合，獲得更好的平穩性、熱穩定性;主軸徑向跳動0.002 mm，端面跳動0.001 mm;ZF減速機增大重切削所需的低速扭矩;滿足高硬度特種材料高精度切削加工;10～6 000 r/min全轉速區域主軸高精度旋轉。高速加工得到高品質的加工面精度;主軸內冷延長刀具壽命，提高切削速度，有效排除切屑;主軸溫度傳感器監控加工過程中的主軸溫度，自動補償軸向熱伸長。直線進給坐標采用伺服電動機直驅的雙絲杠傳動、雙光柵尺反饋，直線坐標快移速度達到48 m/mmin。在精密制造、高剛性的傳統之上，進一步提升高速高精度;延長機床精度劣化的周期;滿足高生產效率和高精度加工的需求，達到更高的可靠性。工作臺采用力矩電動機直接驅動避免傳動背隙，達到更高速度及加速度;配合高精度圓光柵進行定位控制，達到極高的回轉精度，滿足高精度調頭鏜孔加工，采用滾動軸承作為旋轉軸支撐導軌，剛性夾緊機構實現重切削到高精度平面銑削及鏜孔加工。直線運動坐標采用進口高精度滾動直線導軌，導軌安裝面經過手工精細刮研，實現高精度定位，排除滾動導軌產生的細微振動，防止振動通過刀具造成加工精度的劣化，使高品質加工成為可能。整體式床身3點支撐結構，熱容積全體均等，不易產生扭曲、彎曲變形，保障機床整體剛度和穩定的高精度，確保運動精度和強力切削性能。X坐標與Y坐標成“箱中箱”布局，移動件質量減輕約1/3，始終保持移動物體的重心平衡，實現穩定的高精度加工。整體門式滑板保證主軸箱在Y坐標方向上具有較高的運動精度和穩定性。

主要參數:工作臺尺寸1 000 mm×1 000 mm，主軸直徑110 mm，主軸錐孔ISO50#（7∶24），主軸轉速10～6 000 r/min，主電動機功率22 kW，滑板橫向行程X為1 200 mm，Y主軸箱垂直行程1 100 mm，工作臺滑座縱向行程Z為1 100 mm，工作臺回轉B向360°，任意X、Y、Z軸快移速度48 m/min，B軸快速回轉速度5 r/min。

展會期間，昆明道斯展示了公司在歐洲研發設計的重型精密臥式加工中心－TOSPRES（圖2）。先進的正掛式主軸箱結構、可伸縮性鏜軸以及卓越的精度補償功能等，使其一經亮相便獲得了廣泛的關注和贊譽。TOSPRES臥式加工中心代表了目前國內機床行業的領先水平，同時技術上緊密聯系中國市場需求，從而使眾多客戶對其產生了濃厚興趣并給予了高度評價。

結構特點:機床主軸系統采用兩個主軸組——軸向和徑向固定的銑軸內孔導向套可以軸向伸縮的鏜軸;主軸軸承采用轉速高、剛性好、精度高的進口軸承。為防止主軸在高速旋轉時軸承溫升過高而影響主軸精度，特采用恒溫油冷卻以降低軸承溫升，保證了主軸的工作精度，同時，機床還帶有主軸軸承溫度實時監測裝置，以防止主軸元件意外損壞。刀具采用碟形彈簧夾緊，液壓松開，刀具裝卸快捷方便;主軸前后支撐結構設計合理。主軸箱用液壓平衡，同時設置意外卸壓保護裝置（機械抱閘）以防止主軸箱的掉落。工作臺回轉采用打齒圈平面支撐軸承，與一對小齒輪嚙合傳動，雙電動機與德國stubor小背隙行星減速箱聯接后直接與小齒輪聯接，保證了工作臺高的回轉精度，具有很高的分度精度，確保了調頭鏜孔精度要求。X、Y、Z、W軸采用數字電動機和德國STOBER減速機，絲杠直接軸向連接，實現快速傳動。鎖緊方式:X、Z進給軸采用CNC控制止動，旋轉軸B軸有機械液壓夾緊機構，Y軸采用CNC止動外，配置專門機電鎖緊機構。主軸具有抱閘鎖緊機構。潤滑系統中潤滑脂填充永久潤滑可供主要軸承和回轉軸的進給傳動機構和齒輪。自動的恒溫油循環系統供主軸傳動鏜軸伸縮機構、主軸減速機構使用。自動潤滑循環系統供轉臺傳動機構、機床的所有導軌、絲杠支撐軸承使用。

主要技術參數:主軸直徑160 mm，主軸轉速10～2 500r/min，主軸電動機功率51 kW，主軸扭矩3 000 N·m，X向行程3 00～5 000 mm，Y向行程2 00～3 000 mm，Z向行程2 000～2 500 mm，W主軸移動1 000 mm，X、Y、Z、W進給范圍1 ～8 000 mm/min，工作臺回轉進給B0.003～1.5 r/min，X、Y、Z快速進給為16 000 mm/min，W為 12 000 mm/min。

2 落地式加工中心

展會期間，昆機展臺前可謂門庭若市，參觀者、拍照者、咨詢者、洽談者絡繹不絕，在詳細了解昆機展品的結構及性能后，許多機床工具工業協會的老領導、行業的專家、國內外的同行都豎起了大拇指，TH6920B落地銑鏜加工中心（圖3）榮獲組委會頒發的CCMT2012“春燕獎”。

TH6920B落地銑鏜加工中心具有剛性好、精度高，性能可靠，操作方便等特點，可完成鏜孔、鉆孔、擴孔、切溝槽以及平面銑削等加工，廣泛適用于重型機械、工程機械、礦上設備、大型電動機、船舶、鋼鐵、軍工、核電設備等機械制造行業。特別是與多種特殊附件（萬能頭、垂直銑頭、伸長銑頭、高速頭、平旋盤等）配合使用，能夠進一步的擴大機床應用范圍。另外，機床還有多種變型產品能適應用戶的不同工藝要求。

結構特點:主軸采用高剛性、高精度的進口成組軸承，采用三檔液壓無級變速，具有變速范圍寬，功率損失小，輸出扭矩大的特點。滑枕內部采用了恒溫油循環冷卻方式對主軸軸系進行強制循環冷卻，保證主軸的回轉精度的穩定、可靠，減小主軸軸系的熱變形，能滿足用戶對主軸大扭矩及高轉速的要求。直線進給軸X、Y、Z均采用貼塑滑動導軌與滾動導軌結合的復合式導軌，貼塑面經過手工精細刮研，并通過光柵尺全閉環反饋，具有摩擦小、吸振性好、高頻振動小、精度高等優點。機床的X軸采用雙電動機進給機構，通過系統的雙驅技術實現傳動副間隙的自動消除，Y、Z、W進給機構通過昆機精密制造的減速機構與滾珠絲杠副組成的傳動機構，保證了機床進給系統高精度和運動平穩性，滿足用戶高精度加工要求。機床滑枕采用了伺服隨動平衡補償機構，由伺服電動機、減速機、蝸輪、滾珠絲杠副減速箱、鋼絲繩及測力傳感器組成一個閉式的伺服平衡系統，對安裝不同附件頭及滑枕移動時產生撓度變化和重心偏移進行實時補償，保證機床具有較高的加工精度。

主要技術參數:鏜軸直徑為200 mm，銑軸端部直徑為300 mm，鏜軸錐孔為ISO50#，刀柄規格JT50#，拉釘型號LD－50D，主軸轉速2～1 250 r/min，滑枕端面尺寸480 mm×580 mm，立柱橫向行程（X）10 000 mm，可加長主軸箱垂直行程（Y）4 000 mm，可加高滑枕軸向行程（Z）1 100 mm，鏜軸軸向行程1 200 mm，快速移動X軸8 000 mm/min，Y軸6 000 mm/min，Z、W軸4 000 mm/min主電動機功率60 kW，銑軸最大扭矩12 200 N·m，鏜軸最大扭矩6 000 N·m，主軸軸向抗力55 000 N，數控系統 SIEMENS。

山東法因數控機械股份有限公司順應行業發展需要，緊跟時代步伐，首次推出FV200型數控落地鏜銑加工中心（圖4），在鏜銑加工領域邁出全新的一步，引起業界的廣泛關注。FV200型數控落地鏜銑加工中心，是該公司與意大利Colgar公司合作生產，具有銑削、鏜削、鉆削、攻絲和锪孔等多種功能。機床的自動化程度、精度、性能等方面達到當今世界先進水平，是一臺高速、高效、高精度的自動化機床，主軸最高轉速6 000 r/min，X、Y、Z軸最高進給速度 40 m/min。廣泛適用于軍工、核電、風電、能源、冶金、船舶、航空、航天、交通等機械制造行業大型復雜工件的粗、精加工。自此，法因國際化的精髓和本質，將得以全面彰顯。

結構特點:機床配備了數控靜壓回轉工作臺，可對工件不同方向進行加工，擴展了機床的加工工藝范圍。還配有自動萬能銑頭可對工件進行立臥五面加工和四坐標聯動曲面加工。配備了立臥自動換刀鏈式刀庫和可自動更換附件頭的頭庫。減少了更換刀具和附件頭的時間，提高了機床自動化程度和生產效率。具有Y向滑臺重心平衡伺服補償和Z向滑枕變形伺服補償裝置，提高了加工精度。

主要技術參數:主軸錐孔ISO50，主軸最大扭矩（n≤310 r/min）（S1/S6）900/1 170 N·m，主軸轉速（兩檔）恒扭矩5～310 r/min，恒功率310～6 000 r/min，滑枕截面尺寸430 mm×530 mm，立柱縱向行程（X軸）8 000 mm，主軸箱垂直行程（Y）4 000 mm，滑枕軸向行程（Z）1 500 mm，X、Y、Z軸最大進給速度 40 m/min，主軸電動機功率（S1/S6）29/37.5 kW，X、Y、Z軸最大進給力20 kN。

3 交換工作臺式臥式加工中心

在本屆展會，上海三一精機有限公司以強大陣容首次高調亮相業界大型數控機床展覽會。三一精機攜多臺外觀設計精美、內在配置高端的數控機床產品展示，其中，GMM30100APT七軸五聯動龍門加工中心、HMSD250P臥式銑鏜加工中心（圖5）、MBF1660落地鏜銑加工中心3臺套大型設備同時展出，在國內尚屬首次。該企業產品起點高，外觀設計極具個性，鈑金式結構和金屬質感的色澤搭配，令人耳目一新，無論是操控性還是加工精度都很不錯，體現了三一精機對品質嚴謹、細致的追求。

HMSD250P臥式銑鏜加工中心共由5大模塊組成，模塊之間搭配合理，根據客戶的需求對機床參數進行合理的設置，力求滿足客戶對機床的性能要求，便于生產組織。同時，模塊分類適應未來新技術的應用，留有擴展空間可增設新功能和性能。

其結構功能特點:功率大、柔性強的工作主軸——主軸設計的出發點就是能夠靈活地適應不同應用。主軸具有不同功率、轉速和刀柄。油氣潤滑系統可使主軸軸承得到恒定和可靠的潤滑，提高軸承壽命，使主軸精度長期穩定;自動托盤轉換裝置——托盤轉換裝置可以適合客戶的各種特殊需求，包括雙、三或更多托盤轉換，從正面或側面進給。加工的同時可以在裝卸站對工件進行夾緊、再夾緊和松開操作;雙絲杠結構——立柱輕量化，雙電動機驅動，提高Y向快移速度和定位精度，傳動可靠性高。單絲杠+兩邊排屑——結構成熟，布局優美，價格低，便于整機防護設計;寬敞的工作空間——更大的加工范圍和更高的工件承重能力，能滿足客戶對一般工件的加工需求。

主要技術參數:工作臺面尺寸2 500 mm×2 500 mm，工作臺最大載荷20 t，X軸行程4 000 mm，Y軸行程2 500 mm，Z軸行程2 200 mm，W軸行程800 mm，主軸轉速3 000 r/min，主軸電動機功率37/51 kW，刀庫容量40～180把。

本次展會展出的HTM－160HA臥式加工中心（圖6）是寧波海天精工機械有限公司采用國際先進技術，新開發的一款新型數控機床，與同類產品相比，具有高品質、高效率、高精度、高剛性、高速度、大扭矩等特點。

整體化主軸箱設計帶W軸，大直徑主軸由大跨度精密軸承支撐，可獲得極高的精度和剛性，三檔齒輪變速，動力強，噪聲低，循環回路控制軸承及齒輪溫升。主軸端面采用無管噴嘴設計，消除切屑的堆積，有利于工件的加工。主軸箱平衡系統采用3個蓄能器平衡主軸系統，系統波動小，可靠。

高剛性、長久的精度保持性機床采用整體T型鑄造床身，龍門立柱，正掛箱主軸箱結構。床身內部布置三角加強筋，使床身結構厚重，從而使機床得到高剛性和長久穩定的精度。

工作臺B軸通過一個雙齒輪圈系統驅動，進行預載消隙。交換工作臺站采用平行式雙托盤自動交換方式，交換時間為90 s。

主要技術參數:工作臺面尺寸1 800 mm×1 600 mm，工作臺最大載荷10 000 kg，X軸行程2 500 mm，Y軸行程2 000 mm，Z軸行程1 500 mm，W軸行程700 mm，主軸轉速20～2 500 r/min，主軸電動機功率AC37/30 kW刀庫容量60把。

4 龍門式加工中心

三一精機展出的GMM30100APT七軸五聯動龍門加工中心（圖7）為龍門架固定，工作臺移動，橫梁移動（固定）龍門加工中心，具有剛性強、扭矩大、動態性能佳等特點。快速移動速度X軸為15 m/min，Y軸為15 m/min，Z軸為 10 m/min，W軸為 5 m/min，大扭矩主軸，主軸功率為60/84 kW，主軸扭矩為5 000 N·m，主軸最高轉速為2 000 r/min。

其結構功能特點:高剛性龍門部件連接造就了高精度、高穩定性產品的基礎，連接面積及接觸面積均處于同行業領先。移動橫梁采用4條寬導軌面及強力抱緊結構，同時實現橫梁移動、固定兩種狀態下的剛性切削。整機全面采用熱對稱結構，將熱位移對機床精度影響降低至最低。主軸電動機通過兩檔齒輪變速箱與主軸相連，實現主軸的低速大扭矩和高速恒功率切削。主軸單元所有結構優化設計，并加裝多層冷卻保護，以減小熱源對主軸的影響。機床的滑枕、滑鞍、橫梁、立柱、床身等部件，采用先進的設計理念和方法，得到最優化的部件結構。Z軸采用高速、高響應雙電動機平衡驅動結構，實現實時、負載、預緊力優化，減少傳動副及導向副的熱量產生。X軸采用多導軌、中心驅動，全力打造動、精態高精度、高剛性的傳動副。

濟二展示的參展產品為XKV2730×60五軸聯動數控龍門移動式鏜銑床（圖8）和力矩電動機驅動雙擺角數控萬能銑頭，均是達到國際先進技術水平的自主研發成果。其中，XKV2730×60五軸聯動鏜銑床是展會中最大的機械五軸數控機床展品，以采用完全自主研發的40 kW高精度機械式五軸頭、現場展示實物加工、形成市場化等獨有特點，吸引了眾多客戶和參觀者。

結構特點:龍門框架移動、工作臺固定式結構。機床大件均采用鋼板焊接結構或鑄鐵件結構，使機床整機具有良好的剛性和精度保持性能。直線軸采用直線運動導軌副:回轉軸采用YRT徑向－軸向組合軸承。直線軸采用雙齒輪－齒條傳動和預載雙螺母滾珠絲杠傳動;A軸采用交流伺服電動機通過齒輪減速傳動;C軸電動機通過諧波降速器減速，驅動輸出齒輪傳動。A、C軸分別設有制動套式液壓夾緊機構。刀具采用碟形彈簧拉緊，液壓松刀。滑枕銑頭采用液壓油缸進行平衡，運動平穩。X、Y、Z三軸均采用光柵尺實現全閉環控制，A、C軸采用高精度角度編碼器實現全閉環控制。數控系統采用SIEMENS數控系統，可以實現X、Y、Z、A、C五軸聯動。機床各移動部件均配置可調式定時、定量稀油潤滑裝置;主傳動采用稀油潤滑;A、C軸軸承采用油脂潤滑。

主要技術參數:工作臺面尺寸3 000 mm×6 000 m，機床左右立柱間距 4 500 mm，龍門框架行程（X軸）6 500 mm，滑板橫向行程（Y軸）48 500 mm，銑頭滑枕行程（Z軸）1 500 mm，X、Y軸工作進給速度10～8 000 mm/min，Z軸工作進給速度10～5 000 mm/min，X、Y、Z軸快速移動速度10 000 mm/min，主軸功率40/5 0 kW，主軸轉速范圍5～1 600 r/min，主軸扭矩1 528/1 910 N·m，A軸擺角 ±95°，C軸擺角n×306°。

5 結語

從展會我們可以看到，近年來行業企業的發展進步已經為全行業實施由大變強的戰略轉變奠定了堅實的基礎。我國機床工具行業“十一五”期間發展迅猛，成果顯著，振奮人心!總之，發展成就是巨大的，但我們也應該看到制約行業發展的問題。首先由于市場需求的強勁和考核上的規模導向，行業企業在“十一五”期間普遍擴大了產能。產品大型、重型化，品種多樣化，規格齊全化的現象十分普遍。有些生產小型通用機床的企業也紛紛上馬大型落地鏜銑床、龍門加工中心等大型、重型機床。在規模擴張中，企業的生產條件和工藝水平確有不同程度的改善，但產品技術升級并不顯著。產品結構的雷同化、低檔大型和重型機床產能過剩等問題相當嚴重。因此，就行業總體來看，我們仍然沒有根本擺脫以規模擴張為主要特征的發展模式。我們的產業規模雖然很大，但產品結構水平偏低，仍然處于全球產業鏈的中低端。其次，在增長速度的回落和全社會調結構、轉變方式雙重因素的作用下，目前市場需求結構正在加速升級。這一趨勢將使得原本中高端市場需求不能滿足、中低端市場產能過剩的產業結構矛盾愈加突出。不進行戰略轉變，行業的生存和發展都將發生問題。

技術依賴的心態在生產方和需求方都打下了深刻的烙印。有的生產企業看到很大的技術落差，失去了信心。一些用戶，不相信本國企業的技術能力，不愿給本國創新產品提供競爭的機會。另外，體制上的掣肘有時阻礙了本國創新技術的產業化突破。產品市場競爭力的強弱決定著市場占有率的高低。在制約產品市場競爭力的質量、價格、服務及交貨期四要素中，當前的主要矛盾是質量。質量問題的要害問題是深層次技術和產業化技術不過關。行業企業要采取綜合性措施，在產品的市場適應性和質量可靠性上下功夫;在產業化環節上下功夫;在制約中高檔數控機床市場競爭力的深層次技術上下功夫。切實解決“形似神不似”的問題，使國產中高檔數控機床的綜合市場競爭力得到顯著提升。

做出調整和改變是必須的，否則我們將止步于大，不可能變強，或者連大的地位也保不住。行業由大變強不僅需要中國自己的MAZAK、DMG，更需要眾多中小規模但具有獨特優勢的專精特企業。所以我們必須正確把握規模與結構、外延與內涵、全與專的關系，轉移工作重心，調整資源投向，只有這樣才是符合發展新階段要求的正確選擇。

近年來行業企業的發展，已經為全行業實施由大變強的戰略轉變奠定了堅實的行業基礎。行業內若干企業也都不約而同地提出了爭當世界機床強企的目標，由大變強已經成為行業的共同愿望和必然選擇。