東京展作為世界四大機床展之一,不以規模見長,展商主要以日本企業為主,卻具有高端精致的特點。以我們這些從事機床制造的業內人員來看,其基本可以代表目前世界機床制造技術的先進水平。馬扎克、安田、森精機、牧野、大隈等世界知名企業攜最新技術和產品悉數參展,可謂一次難得的觀摩學習機會。現將此次日本之行的收獲和體會總結如下。


復合集約機床功能強大
展品反映出機床向專用和復合兩個方向發展,專用并非是組合機床,而是通過自動化、專用卡具等實現一致性較好的高效加工。雖然目前大部分機床仍以單一功能為主,但隨著最新技術推廣應用、零件復雜程度的增加和精度要求的提高,在一臺機床上集成復合車、銑、滾齒、測量、清洗等多種功能成為可能。
在本次展會上大隈和馬扎克就展出了這樣的超級復合機床。大隈的MUTUS U400集成了車銑加工、激光淬火、齒輪加工和檢測等功能,將跨界工藝集成在一臺機床上,大幅減少了零件的加工工序、提高了加工精度和效率。馬扎克展出的e-1250V/8S復合加工機床,集車削加工、五軸聯動銑削加工、滾齒加工和測量等功能于一身,一次裝卡可加工完成極其復雜的零件。


這種高技術復合機床除了在硬件結構進行巧妙的設計構思,更難的在于多種功能的控制系統和加工軟件的整合貫通,需要具有一定的技術能力來完成。
單機自動化單元成為趨勢
在生產效率不斷提高以及勞動力資源不足等因素影響之下,自動化生產線作為解決方案,引起了工業領域的高度重視。本屆展會的大部分展機配有桁架機械手或者移動機器人,形成柔性生產線或柔性單元?;埠妥遠低車募燒故?,以及AGV與機器人集成的無人加工管理系統成為展會亮點。
與以往柔性單元不同的是,機床與機器人深度融合,關節機器人就像手臂一樣“長”在機床上,完成零件、夾具的自動裝夾取放以及清洗等任務,極大提升了機床自身的自動化水平。AGV與機器人集成的無人化加工管理系統,可以實現料倉自動搬運、自動上下料、自動刀具交換、自動檢測、自動開關機床門甚至自動觸摸操作面板操作機床進行控制,實現無人化工廠管理。


展會上還有很多車床、加工中心等與關節機器人的配搭展示,預示著今后隨著機床加工能力的擴展,尤其是五軸加工中心的普及,加之夾具技術的發展,單機也會在自動化領域發揮越來越強大和獨特的作用。
增減材復合、摩擦焊接技術日益成熟
3D打?。ㄔ霾鬧圃歟┘際躋丫諦磯嘈幸檔玫澆銑墑煊τ?。在2015年EMO展和2016年東京展上看到少數機床廠推出了增材和減材集成的數控機床,而本屆展會展示該類機床的企業越來越多,如德馬吉、馬扎克、大隈、沙迪克、GF加工方案、東芝等,從現場展示的各領域應用的產品可以看出這項技術已趨成熟。
金屬增材技術即將或者說已經改變了傳統金屬零件制造的概念。以前我們無法想象或很難通過金屬切削加工實現的零件結構,現在已經能夠通過增材技術實現。甚至在某些領域,其材料金相組織性能、小余量的凈近成形等已超越傳統減材加工。下圖為展出的部分增材制造零件。


展會上所展示的金屬增材技術主要有兩種形式:一種是采用送粉式的激光沉積式增材制造,這種模式適合于結構開放式或用于受力零件的增材制造,也適合與減材功能集成為增減材復合機床,將零件從增材到減材加工在一臺設備上完成,極其適合一些重要零件的局部增材和修復加工。另一種金屬增材的形式是鋪粉后激光熔融,適用于封閉結構內部結構復雜的零件增材制造。下圖是大隈的3D增減材復合機床。
還有一種近幾年逐漸發展起來的新的加工方式:摩擦焊接及銑削加工復合機床,極其適合一些在封閉內腔里需要布置復雜通道的特殊零件,通過零件的前期銑削加工,再組合起來對配合縫隙進行摩擦融合焊接,最后再對零件進行精密機械加工,從而制造出以前傳統工藝無法加工制造的零件。金屬增(減)材和摩擦焊接等加工制造工藝已經為制造業打開了另一扇窗,甚至引發更加深廣的變革。
臥式加工中心面臨創新
臥式加工中心因其具有各軸全行程支撐、主軸臥式布局、垂直落屑、回轉(交換)工作臺等優勢,成為各加工行業尤其復雜箱體類精密零件加工的首選機型。
日本可以說是世界上最鐘情于臥式加工中心的國家。在其他國際大展上,我們經常能看見像馬扎克、森精機、安田、牧野、大隈等世界知名機床企業展示先進臥加產品。來到東京展才發現,還有許許多多我們不熟悉或規模不大的機床企業,生產著具有各自特點的大大小小規格的臥式加工中心。這也許能從另一個側面來印證,日本的加工制造水平為何能處于世界前列吧。


臥式加工中心有一個很大的應用市場,就是汽車零部件加工,如發動機、變速箱的缸體缸蓋等核心零部件。但是隨著新能源汽車的風起云涌,內燃機發動機市場的萎縮可能會對臥式加工中心的需求產生一定影響。本次展會上,馬扎克、牧野等企業展示了用于汽配以外零件加工的五軸聯動臥式加工中心,似乎顯示出未來在更多產品加工將使用五軸臥加的趨勢。從東京展我們還看到一些經濟型臥式加工中心,這些機床不配交換工作臺,不是正T結構,也不一定采用ATC高速換刀,但卻以較低的價格和較高的加工精度及效率,滿足中低端市場的需求。這應該引起我們國內企業的重視,它或將有助于提升我國整體加工制造水平。
更加重視切屑的高效處理
我們看到的機床巧妙的結構、精美的鈑金罩、優異的性能參數等都是機床的“面子”,讓人能很直觀地判別其優劣。但還有一些我們平時看不到、不起眼、經常被忽視的,卻一直起著重要作用或影響的地方,比如排屑和過濾。這是部分國產機床在終端用戶現場,特別令人頭痛的問題。用戶經常需花費很大精力去處理堵塞、清理積屑,嚴重影響了用戶對國產機床的使用體驗和信賴程度。
在本次展會上,德馬吉展示了最新的微細泡沫油水分離排除技術,馬扎克也展示了最新的過濾排屑系統,好幾家排屑器制造商展示了在重要部位的精巧設計與解決方案。這些方面值得我們學習和借鑒。
結束語
通過參觀近幾年的大型機床展會,個人感覺日本企業中,馬扎克大有一枝獨秀的氣勢,無論是其產品的結構,還是產品的適用領域,以及高中低端覆蓋范圍,都給人很扎實和開放的感覺。馬扎克最新的金屬增減材技術已很成熟,在保留自己技術的同時,很善于借鑒歐洲五軸加工中心結構優勢,研制出大型天車式五軸加工中心。
大隈也是在保持和發展傳統產品的基礎上,在新的技術領域尤其是增減材領域走在了同行的前列。牧野在行業里一直很低調,產品卻以精密見長。其堅守自己在精密模具等加工領域的優勢令人欽佩,其臥式加工中心的技術水平令人贊嘆。
本次展會讓我感覺驚喜的是,以前一直以超精密加工機床著稱的安田,展臺面積和參展機型明顯比以前更大、更多,參展產品外觀造型、色彩搭配也讓人耳目一新,既保留了穩重的氣質,又增添了些許靚麗的現代工業化色彩。展臺上展示的一件保留多工序段的整體葉盤和機床上試切演示的比薩斜塔都滲透出深厚的技術底蘊。


而且從參展產品來看,多臺五軸聯動加工中心及頗具水準和視覺沖擊力的演示品的展示,直驅電機技術的應用,全自動料倉搭配等,讓人覺得這樣一個世傳三代的老企業也同樣具有一顆與時俱進、緊跟技術潮流的心。
反觀我國的機床行業,還需要更長時間的積累,需要更多具有綜合實力和技術底蘊的制造企業。不過每次參加我們自己的CIMT(中國國際機床展覽會)展會,都會發現行業的進步,看到不斷有新生力量加入到機床行業來,也感受到這些年國家對高端裝備的重視和持續支持,更可看到諸多行業企業在堅守并保持著良好發展勢頭,從中看出中國機床工業的希望。
以上觀感僅基于在展會現場看到的展示,加之與日企語言溝通不暢,無法獲取更多信息。因此本文觀點更多局限于個人的體驗和理解,未必準確和客觀,僅供參考。

 

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