一、新興行業發展帶動五軸機床發展
從本屆展會可以看出，隨著航空、新能源汽車等行業的迅速發展，針對性的加工設備爆發式增長，如針對機匣類產品（圖1）的大規模立式轉換設備，展商眾多，且都為本土企業，市場競爭激烈。而以往專注于汽車缸體、缸蓋等箱體類零件加工的臥式加工中心，通過局部優化，多用于加工新能源汽車相關零部件，如汽車副車架（圖2）等。
圖1 圖2
而本屆展會，境外主機展商展品略少，可能受國際形勢影響，或因疫情影響未能前來參展。作為全球最大的國際機床展覽會之一，CIMT2023展吸引了來自世界各地的機床制造商和專業人士，五軸機床成為了一個熱門課題，以下對展會所見具有特色的部分展品進行回顧。
二、五軸高端機床產品亮點
1．齊二機床集團有限公司碳纖維鋪絲增材設備
針對航天航空領域，通用技術集團此次展出了齊二機床研發的碳纖維鋪絲增材設備，主要技術參數鋪料寬度可達到150mm，同時鋪絲線束16道，線絲寬度6.35mm，直線軸鋪設速度50m/min，雖較國外先進設備仍有差距，但作為全場唯一的鋪絲增材設備，仍吸引了大量人群的關注，也體現了我國在航空航天領域關鍵技術突破的決心。
圖3
2．牧野機床（中國）有限公司a800Z五軸臥式加工中心
此臺兼顧剛性、精度與靈活性的大型五軸臥式加工中心，在保證了臥式機床剛性與切屑處理性能的同時，兼顧了五軸的精度與靈活性，并可以實現與四軸臥式加工中心的混合柔性線布置，可廣泛應用于多個行業。該機融合了牧野的e-machine設計理念，使機床更具有“ecological（環境友好性）”、“expandable（可擴展性）”、“endurable（耐久性）”、“exchangeable（上位互換性）”、“easy-to-use（使用便利性）”等特點，并不斷提升“electrical（電氣化）”以保證生產效率。
與傳統的搖籃式五軸相比，Z型非正交結構使得運動時重心變化幅度更小、可有效提升精度和分度效率，也令APC交換更加容易，極大程度地方便了人員在機外安裝工件，并可以實現四軸與五軸的混線加工。（電話15910974236）
在結構設計上，采用對置支撐結構，保證切削回路盡可能短，以提供極佳的切削剛性，最大程度發揮主軸的性能。對于批量零部件生產的大量切屑問題，a800Z設計了全不銹鋼鈑金的加工室，內壁幾乎呈現垂直狀態，保證在加工中產生的切屑能及時快速地被清理，大大減少了現場操作人員的清理工作量。
在自動化方面，a800Z選擇工件庫系統、機器人、MMC柔性生產線等多種形式，工作臺也設置了夾具控制接口以便于批量零部件的裝夾。
圖4 圖5
3．埃斯維機床（蘇州）有限公司 BA 721 Space 雙主軸臥式加工中心
SW全新設計的雙主軸單工作臺臥式加工中心，為首次在中國展出。機床床身采用整體式框架結構，Y軸采用龍門式驅動，加工單元采用“框中框”結構，主軸采用HSK A100。直線軸配有滾珠絲杠，回轉軸配有力矩電機。X軸和Z軸可選獨立運動。
SW研發了用于其數控加工中心的新型C|one控制面板，該面板采用專項研發新技術，并擁有諸多優勢：采用SW新型設計的細長型鋁殼，不僅高度可調節，使其更符合人體工學，同時還配備旋轉樞軸，確保機械加工的同時，所有運行過程均處于操作員的視野范圍內。
該機床憑借高剛性和高效率，主要用于大型鋼鐵、鑄鐵和有色金屬工件的四軸和五軸加工。典型應用領域如：卡車減速器殼體、卡鉗及轉向節，柴油發動機缸體、缸蓋等。在國內已與一知名柴油機制造企業合作，制造工程機械六缸柴油發動機缸體。（電話13522079385）
其主要參數為：主軸間距700mm，X軸行程650mm，Y軸行程1175mm，Z軸行程560mm（可選650mm）。回轉軸（A軸）可承載最大重量2000kg，最大轉速35r/min，旋轉定位精度≤10”。可選高剛性HSK100主軸，最高轉速6000r/min，扭矩可達615Nm（25%ED）。快速移動速度：X軸和Y軸60m/min，Z軸70m/min，最大加速度：X軸6m/s2，Y軸5m/s2，Z軸10m/s2。直線軸定位精度≤0.008mm，重復定位精度≤0.006mm。換刀時間切削對切削4.75s，刀庫最大可選配2x65把容量。
圖6
4. 中國通用技術（集團）控股有限責任公司GMC200u/t五坐標加工中心
機床主要應用于航空航天工業及其他行業中環型件、機匣類零件等回轉零件的復雜型面、端面、定位孔、螺紋孔，臺階孔的加工、可用于加工鈦合金、高溫合金、超高強度鋼及鎂鋁合金等有色金屬材料。機床具有高精度與高剛性特點，既可用于高精度加工，也可用于重載加工。依托45°斜擺頭可完美實現立式加工中心及臥式加工中心功能。零件一次裝夾后，能完成多種工序的加工。是加工精度要求較高、工序復雜的航空航天等工業的理想需求設備。
該系列產品采用模塊化設計理念，根據市場需求快速響應，滿足客戶個性化定制需求。結構特點：機床采用龍門框架式結構，配合可移動回轉工作臺。主要結構包括：床身底座、一體式龍門框架立柱、橫梁、滑板、銑削工作臺、45°斜擺頭、墻式機器人刀庫。其中45°斜擺頭安裝在滑板上，滑板在橫梁上左右移動為X軸，工作臺在底座上移動為Y軸，橫梁在立柱上上下移動為Z軸，45°斜擺頭擺動方向為B軸，工作臺旋轉為C軸，擺頭配備高性能電主軸。在西門子系統的控制下機床可實現五軸聯動。零件可在一次裝夾后，完成多種工序的五面加工和多種空間方向的銑、鏜、鉆等加工。是一款加工精度要求高、形狀復雜零件的理想設備。
5. 浙江日發精密機床有限公司RFMH50P-5X立式搖籃五軸加工中心
本系列產品是在消化吸收國內外數控車床技術的基礎上開發成功的高檔數控產品，產品結構緊湊、造型美觀、功能豐富、配置完善、性能優良、質量可靠，具備高速度、高精度、高剛性、高效率的顯著優點。機床的高精度通過熱對稱結構實現。機床的全部基本結構（床身、立柱、轉臺、主軸箱）均具備熱對稱性。在溫度變化的情況下，該設計方案提供許多優勢。
整體橋式對稱布局，立柱左右移動距離（X軸）800mm，搖籃轉臺前后移動距離（Z軸）800mm，主軸箱上下移動距離800mm。風格獨特的一體式床身結構，三軸采用重心驅動技術；內置式電主軸，意大利MCM風格的搖籃工作臺結構，叉形交換臂，加工時向上收起，與旋轉門合為一體，構思獨特，避免干涉。全閉環精度控制，直線軸精度定位精度達到0.005mm、重復定位精度0.003mm，適配多種規格電主軸，兼顧輕型切削和重型切削。通過以太網通訊與外部自動化設備的對接，可實現自動化無人化加工。（電話 18210062835）
圖7 圖8
6. 阿帕斯數控機床制造（上海）有限公司SW1613S 高速精密天車五軸龍門加工中心
SW系列天車（橋式）龍門采用U型橋式布局，各軸均采用直驅方式，具備極高的橫向、縱向剛性，有效滿足直驅橫梁高速移動所需的床身結構剛性要求，也使其無論是在重切加工，還是精密切削的場景下，都可以保證切削所需的床身結構剛性。Y向采用四軌龍門雙驅結構，使得直線電機驅動的橫梁負載既具備高速高精的定位特性，也保證了切削時的高剛性，使得重切削、高精密切削在同一臺機床上輕松實現，為五軸產品的粗加工提供了極高的效率；Y軸龍門雙驅軸的誤差可控制在5μm以內。
高剛性滑座滑枕組合，使得Z軸在全行程范圍都有良好的剛性，使得機器有更大的Z向行程。SW1613S采用四軌方滑枕結構，進一步提高了800mm的Z軸行程所需的滑枕剛性。主軸轉速24000r/min，帶CSC軸芯冷卻功能的主軸，選用SCHNEEBERGER滾珠直線導軌，采用海德漢TNC640數控系統，A/C擺頭雙軸均采用直驅電機驅動，零背隙、無磨損，額定轉速40 r/min，最大轉速可達60 r/min，最大承重10000kg。（電話15910974236）
圖9
三、五軸機床發展趨勢
從本次展會展出的五軸等高端數控機床和數控系統，可以看見其發展趨勢如下：
1. 高精度
通過大量無間隙、無磨損直驅技術、全閉環控制反饋技術、熱對稱設計結構、滾珠絲杠中心冷卻、專用溫控熱交換系統、專有軟件算法控制的精密熱管理系統、環境熱位移及主軸熱位移自動補償技術等的應用，實現機床的高精度和精度的穩定性。
2. 高效率
隨著新能源汽車、航空航天等行業鋁合金等材料的普及應用，以及伺服系統，數控系統及刀具設計和制造水平的提高，出現越來越多的高速高效加工中心：主軸轉速高、進給速度和加速度快、換刀時間短、雙主軸和多主軸的設計，大扭矩電機提供強力切削等。
3. 綠色化
采用更加節能的電機和全新的控制邏輯，最大限度的降低電能消耗；使用潤滑脂代替潤滑油對移動和旋轉零部件進行定量潤滑，降低對環境的污染；在切削加工時用微量潤滑技術取代傳統切削液，減少切削液用量，配合空氣凈化系統，減小對空氣的污染。
4. 智能化
隨著以SIEMENS、FANUC、HEIDENHAIN、科德數控、北京精雕、華中數控等為代表的智能數控技術的發展，依托日益強大的數控系統功能及自動檢測、自動補償、自動控制、自動管理、模擬仿真、狀態監控、加工優化、RTCP自動標定等技術應用，機床智能水平大幅提高。
四、對國產五軸機床發展的建議
結合本次參展和行業工作經驗，對國產五軸機床發展提兩點建議：
1. 總的來說，國產高端五軸機床在不同領域中具有廣闊的應用前景，目前發展迅猛，無論是立臥轉換五軸、龍門五軸、車銑復合五軸等，展商明顯增多。
2. 國產五軸機床結構有所創新，但是變化不大。如何能在競爭激烈的市場中占據一席之地，建議回歸產品的本源——產品質量，同時以用戶需求為導向，立足自身優勢，深化產學研合作，加強產品質量控制，只有這樣才能不斷縮小同國際領先產品的差距，更好提升品牌價值。
