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。
在加工技術的展示上，五軸加工中心、雙主軸加工中心已經不再稀有，獨立Z軸雙主軸加工中心、多主軸及九軸五聯(lián)動車銑復合加工中心等復合程度更高的數(shù)控機床也多有展示。本次展會展品充分體現(xiàn)了智能化的發(fā)展趨勢：NC-link系列標準統(tǒng)一了接口和通訊協(xié)議，打通了機床與輔助設備之間的互聯(lián)互通；智能化的工廠解決方案；數(shù)控系統(tǒng)與5G結合的綜合運用；基于熱變位的補償控制；結合在線測量的加工過程反饋系統(tǒng)，等等，在展會上都有亮相。
結合本屆展會展品，筆者從功能復合、工業(yè)互聯(lián)及智能技術、環(huán)保宜人三個方面對CIMT2021展會部分展品進行總結如下：
一、功能復合
1. 獨立Z軸雙主軸加工中心
常見的雙主軸加工中心工作臺和主軸位置都相對固定，本屆展會埃斯維機床（蘇州）有限公司展出的BA W06-21多主軸加工中心和友嘉集團旗下DMC的雙主軸加工中心特點在于：Z軸獨立，可以實現(xiàn)主軸間距的微調；通過Y軸的精確位置來對主軸高度進行校正，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)生變化時就很難進行機床調試的窘境。
2. 多軸及九軸五聯(lián)動車銑復合加工中心
本屆展會亮點更多的是多軸車銑復合機床，作為復合機床，軸數(shù)越多，特別是聯(lián)動的軸數(shù)越多，加工復雜零部件的能力就越強，減少零部件的裝夾次數(shù)，可以大幅度降低換裝時間，同時也能夠最大限度地保證零部件精度。
本屆展會日本村田機械推出MT、MD系列車銑復合車床，大連機床推出九軸五聯(lián)動車銑復合加工中心，其他歐美展商也推出類似的多軸組合類機床，功能復合成為機床未來發(fā)展趨勢之一。
二、工業(yè)互聯(lián)及智能技術
1. NC-Link及物聯(lián)網
智能制造一直是近年CIMT展會的主題內容之一，而智能制造核心技術是CPS（信息物理系統(tǒng)）。為保證CPS的實現(xiàn)，就必須保證數(shù)控裝備的互聯(lián)互通，NC-Link系列標準應運而生。NC-link標準集成了數(shù)控機床、機器人、物流/測量設備、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。
工業(yè)互聯(lián)網的應用，也是本次展會的主要內容之一。機床工具企業(yè)如通用技術集團、華中數(shù)控、友嘉集團、MAZAK等，物聯(lián)網公司如語禎物聯(lián)、智能云科等都推出了智能制造相關的軟件系統(tǒng)，對生產過程進行自動檢測、預警和監(jiān)控，其控制終端也由計算機向手機等移動終端轉移，方便管理者實現(xiàn)移動管理決策。
2.在線測量技術對生產線的反饋補償
傳統(tǒng)的加工生產，建立了“首件”和“末件”檢驗制度，通過對加工的第一個零部件和最后一個零部件進行檢驗，確定整批零部件是否合格，但是檢驗的是結果，而不是過程，一旦檢查出不合格，只有“返工”和“報廢”。本次展會的亮點之一，就是在線檢測與生產線的反饋補償技術相結合，通過激光或其他在線測量裝置，對加工的產品進行測量，通過系統(tǒng)直接反饋給機床，進行反饋補償，從而第一時間發(fā)現(xiàn)生產過程中的質量波動，保證機床設備在最優(yōu)公差范圍內進行加工作業(yè)，對提高產成品的精度保證能力，具有重要意義。
3. 熱補償技術
任何物體都存在熱膨脹系數(shù)，機床傳動副、床身都會產生溫度的變化，不可避免地發(fā)生熱脹冷縮，這種熱脹冷縮必然會影響到軸向定位的準確程度，進而對機床加工精度造成影響。
針對這種情況，采用增加冷卻系統(tǒng)、增設光學尺的辦法可以較大程度減少影響，但是成本高昂，維護不便。此次展會華中數(shù)控推出了INC-Thermal溫度補償系統(tǒng)，通過在機身關鍵熱變位位置，預埋溫度傳感器，對溫度實施檢測，進而采用合適的模型進行補償，應該是較為經濟有效的解決方案。
4. 視覺復合機器人
常規(guī)的自動化生產線的物流機構一般由上料下料（機器人或桁架機械手）系統(tǒng)和物料搬運系統(tǒng)（輸送帶，托板或VGR小車）構成，物料機構一般只針對特殊定制的零部件，一旦換產，將面臨大量的工具、夾具及輔助裝置的切換，費工費力。本次展會展出的視覺復合機器人，通過激光導航或二維碼導航，結合視覺定位，使機械手的定位精度可達0.2mm,能夠實現(xiàn)機床上下料與物料搬運同時進行。
5. 數(shù)控系統(tǒng)在機測量和加工管控技術
北京精雕創(chuàng)新性地集成了CAM軟件編程技術，實現(xiàn)了機床內部工件位置誤差檢測和補償、工步切削余量檢測以及加工路徑的智能修正功能，確保加工設備能夠連續(xù)、穩(wěn)定地進行精密加工。
工件位置誤差補償：將工件裝夾至機床上時，很難確保其實際位置與編程理論位置相同，產品裝夾存在位置誤差，利用在機測量和智能修正技術可在機檢測工件實際位置。北京精雕數(shù)控系統(tǒng)具有進行理論與實際位置誤差的計算和智能補償功能，如：進行工步切削余量檢測：在機檢測關鍵工步的切削余量，獲取量化數(shù)據，操作人員可根據檢測結果，及時調整加工工藝，完成工步優(yōu)化，保證產品加工精度；進行加工路徑智能修正：在零件的批量生產中，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，采用在機測量技術檢測產品加工特征獲取其數(shù)據，在數(shù)控系統(tǒng)中調整理論路徑并進行智能修正，補償后路徑可自適應每一零件的加工，確保外觀離散性大的產品獲得一致的加工效果。
三、環(huán)保宜人
1. 采用脂潤滑
潤滑是保證機床壽命、維持機床穩(wěn)定性的關鍵，因機床線軌、螺桿相對封閉，前幾年機床的潤滑較多采用油潤滑，經打油機注入運動副，潤滑油對運動副實現(xiàn)潤滑以后，直接流入切削液，對切削液造成污染，降低使用壽命。在CIMT2021展會，很大一部分機床采用了脂潤滑技術，通過定期加壓將潤滑脂打入運動副，實現(xiàn)滾動運動副的潤滑，既減少了潤滑劑的使用量，又延長了切削液的使用壽命，達到了很好的環(huán)保效果。
2. 微量潤滑技術
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，流到地上會造成污染，液體的揮發(fā)也會帶來難聞的氣味。又由于切削液大部分是化學物質，最終處理也會給地球帶來不可恢復的污染。德國HPM的微量潤滑系統(tǒng)，通過開發(fā)環(huán)保性潤滑劑，以壓縮空氣作為動力，將潤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量。通過試驗統(tǒng)計，切削液的成本大約占生產成本的8-16%，而合適的微量潤滑技術可以將此成本降低到1%左右。
3. 更人性化的操作界面
操作面板是機床操作者接觸最多的部分，傳統(tǒng)操作面板在宜人化等設計理念上不夠完善。隨著機加工行業(yè)用人稀缺問題越來越嚴重，關注操作者的使用體驗，也成為市場主要的賣點和亮點之一。本屆展會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步，更符合人體工程學，給用戶帶來更好的操作體驗。
四、結束語
從CIMT2021展會的展品我們大體可以判斷機床技術未來發(fā)展趨勢。首先就是一機多能，通過不同的功能復合，適應不同生產領域和不同客戶的要求，通過一次裝夾，完成復雜零部件的加工要求。環(huán)保、節(jié)能、易于操作也是機床產品主要發(fā)展方向之一，隨著碳達峰、碳中和的目標實施，節(jié)能環(huán)保會成為機床消費企業(yè)一個較重要的選擇指標。同時，現(xiàn)在高技能人力資源的匱乏，也需要更加簡單、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強調的主題，接口標準和通訊標準的完善，將大力推動機床行業(yè)，乃至整個機械制造領域智能化的發(fā)展，會促進萬物互聯(lián)、移動決策進一步完善。
從參展展品看，我國機床與西方發(fā)達國家在某些領域差距在縮小，國內機床企業(yè)，如北京精雕、日發(fā)精機、海天精工等迅速發(fā)展，通用技術集團整合國有機床企業(yè)，也占據了一定的規(guī)模優(yōu)勢。但還是要看到我們的不足，目前機床的核心零部件，如導軌、絲杠、軸承、高精度光柵，以及高速精密切削刀具等，其高端產品大多還需要進口。高端數(shù)控機床的控制系統(tǒng)還被發(fā)那科、西門子等境外品牌占據主導地位，一些技術應用還會受到限制和制約。要真正成為機床制造強國，我們還有很長的路要走。
