从CIMT2023看立车和倒立车的发展

发布时间：2023-11-23 10:38:18

  一、概述

  第十八届中国国际机床展览会于2023年4月10~15日在北京举行，共有约53家重点车床企业参展，其中生产立车的厂家约有27家。展示立车产品的20家，其中3家展示了大型立车，它们分别是：油机工业、纽威机床、武汉重工;17家展出中小型立车，代表企业有三众、煜众、海德曼等。生产倒立车的展商约有8家参展，包括：德国EMAG、美国哈挺、台湾友嘉，以及浙江海德曼、浙江旺邦精机、沈阳众一、江苏迪克精机、沈阳巨浪。其中埃马克、哈挺2家，海德曼、旺邦机械、迪克精机、大众精机6家企业展出了实物。

  二、代表展商及展品

  1.德国埃马克德国埃马克本次共展出4台机床，包括：高精度双工位蜗杆砂轮磨齿机G 250、卧式滚齿&倒棱机HLC 150 H，以及立式车磨复合加工中心VLC 200GT、四轴立式轴类车床VT 4-4两款倒立车机床。

  由于标准型倒立车未展出，无法在展会直接考察标准型倒立车新结构新功能，通过销售人员了解，VL系列倒立车未有新结构新功能变化。球笼行业钟形壳星型套硬车硬铣加工机床增加三款机型VSC 315 TWINKBG、VSC 315 KBU及VSC 315DUO KBU。

  VSC 315 TWIN KBG是一款双主轴、双工位加工直球道的硬车硬铣设备，该设备可抓取两个工件同时加工相同球道工序，具备高精度、高稳定性、高效率等特点，加工节拍约30s，该机床目前未国产化，产地德国。

  VSC 315 KBU是一款单主轴、双工位加工直、斜球道的硬车硬铣设备，该设备可抓取工件在不同工位依次加工球道工序，具备高精度、高稳定性、加工覆盖面广等特点,机床目前未国产化，产地德国。

  VSC 315 DUO KBU是一款双主轴、双工位加工直、斜球道的硬车硬铣设备，该设备可抓取两个工件同时加工不同球道工序，具备高精度、高稳定性、高效率、加工覆盖面广等特点,机床目前未国产化，产地德国。可选用主流数控系统西门子、发那科，由于EMAG在操作系统界面进行独立开发，目前只推荐使用这两款系统。主要应用客户吉凯恩、德纳等。

  倒立式轴类件加工-VT系列，VT 2和VT 4设计用于长度不超过630 mm、直径不超过200 mm的轴类件。机床上配备两个刀塔用于加工，每个刀塔最多有十一个刀位(各有一个刀位用于装备工件机械手)。由此可实现工件两侧同时四轴加工。机床目前已国产化，产地金坛，货期约8个月。可选用主流数控系统西门子、发那科，由于EMAG在操作系统界面进行独立开发，目前只推荐使用这两款系统。主要应用于球笼行业，电机行业，汽车行业等。

  主要技术特点包括：

  (1)VL系列X轴快移速度60m/min。

  (2)配有埃马克专利刀塔。刀塔回转时间0.3秒;快速、无间隙且无磨损;所有到位均可选配动力刀。

  (3)床身采用MINERALIT聚合物混凝土材料，提供了优异的热稳定性。

  (4)VT系列采用双刀塔同时加工，加工效率大幅提高。

  (5)零件上下料同时进行，缩短了非生产时间。

  2.美国哈挺-WEISSER万氏

  美国哈挺展出的是其旗下收购公司WEISSER万氏的一款全新倒立车Univertor V400。

  万氏WEISSER机床是一家来自德国黑森林的多功能精密车削制造商。公司拥有全球领先的生产工艺，可提供完整解决方案(承包解决方案)。为保证最佳质量，WEISSER的所有工程设计和生产都只在德国St. Georgen进行。WEISSER共拥有505名员工，生产区面积达18000m2 ，年均产量约为250台机床，年销售额达1.3亿欧元。

  WEISSER在中国上海设有子公司，在大连设有主轴维修中心。WEISSER在华每年的机床产量约为40~80台，年营业额达2100~4000万欧元。自2007年以来，共生产约500台新机床。其中，WEISSER中国为最大的客户提供了151台机床。

  WEISSER万氏展出的是一款最大加工直径350最大加工长度250的倒立车，主机采用优质铸铁床身，高精度预载线轨，伺服轴配置光栅尺，具备占地面积紧凑，加工区域大，工作行程长等特点。主机采用一体式床身搭载横向X轴，滑鞍置于床身上搭载纵向Z轴，主轴箱置于滑鞍上配置自制电主轴，刀架置于床身上。

  主要技术特点包括：

  (1)WEISSER同步电机直驱主轴。超过160年的技术积累，电机主轴拥有极高的技术可靠性;极高的生产力;极高的生产质量。

  (2)零件具有最高的精度。测量所有与精度相关的零件及组件，在具有很高的基础精度前提下，单个零件依然被“精细组装”，确保整个机床系统具有很高长期的稳定性。

  (3)4轴联动。一台机床配有两个刀塔，两把刀同时加工，缩短加工节拍。

  (4)旋转车削。旋转车削时WEISSER开发并获得专利的工艺技术，与传统硬车相比，工件和刀具切削刃同时旋转，可减少多达77%的加工时间。

  (5)非圆切削。非圆切削技术可以对多种多样的工件实现高效加工，如内燃机活塞、凸轮轴、多边形零件等。

  (6)集成内外磨削。该加工技术可以与硬车或者旋转车削工艺相结合，以到达最优的加工节拍。

  3.瑞士斯达拉格

  瑞士斯达拉格旗下有贝蒂Berthiez TVU系列和多利斯CONTUMAT VCE、VC、VC-V系列立式车床。贝蒂TVU系列规格型号有TVU1400、TVU1700、TVU2000、TVU2300、TVU2800;多利斯系列有单立柱结构的型号有VCE1400、VCE1600、VCE2000、VCE2400、VCE2800，双立柱结构型号有VC3500、VC4000、VC4500、VC5000、VC6000、VC7000、VC8000、VC9000、VC10000、VC12000，双立柱带移动工作台系列型号有VC1600V、VC2000V、VC2400V、VC2800V、VC3500V、VC4000V、VC4500V、VC5000V、VC6000V、VC7000V、VC8000V、VC9000V、VC10000V、VC12000V。

  产品主要应用于航空发动机、建筑和矿山机械、铁路和船舶等行业，典型的加工零件有机匣、直升机齿轮箱、火车车轮、风力发电齿轮等。

  主要技术特点包括：

  (1)床身采用热对称结构，工作台由一个大尺寸轴向止推轴承支撑。

  (2)X轴采用静压导轨。

  (3)横梁采用分度齿条确保高定位精度，采用液压抱紧。

  4.西班牙戈拉图

  西班牙戈拉图GMTK数控立式车床VR系列产品规格有1400、1600、2000、2400、3200、3600、4000、4600规格，主要完成立式车铣功能，产品需要从西班牙进行进口，供货周期12-14个月，主要用于航天发动机、风力发电等行业的大型零件加工。机床主要结构采用动梁动滑枕结构，横梁由双驱控制上下运动，横梁可以参与插补，利用机械手更换附件头和刀座。主要配置可选西门子840D数控系统、Shuton或者Korta滚柱丝杠、THK或者SCHNEEBERGER导轨、ZF减速箱、海德汉光栅尺、雷尼绍对刀仪等。

  主要技术特点包括：

  (1)进给轴最高达到40m/min。

  (2)采用静压导轨，无摩擦，消除爬行。

  (3)车削后表面粗糙度达到Ra0.5，以车代磨。

  (4)C轴有双电机驱动大扭矩齿轮箱，无背隙，最小分度0.0001°。

  5.台湾油机

  台湾油机本次展会展示的产品为VTL1000ATC+C产品，采用BT50刀具接口，可配16把刀具，具有车削、铣削、钻孔、研磨功能，产品有国内昆山工厂和台湾地区工厂，主要应用于航空发动机，新能源电机壳、刹车盘等行业，主要客户有沈阳黎明航空发动机，成都发动机等客户。产品配置丰富，可搭配立式刀塔，动力刀塔，排刀，自动换刀库等，规格较齐全，数控立式车床KV系列产品，最大切削直径为250~1800mm，KVL系列产品，最大切削直径为1100~2800mm。

  主要技术特点包括：

  (1)配有自动换刀系统和复合加工功能。

  (2)可选配立柱加高型。

  6.纽威数控(苏州)

  纽威VNL系列数控立式车床，其中小型规格型号有VNL40、VNL60、VNL80、VNL100，中型规格单立柱式有VNL125、VNL160，大型规格双柱式有VNL250、VNL400、VNL500。本次展会参展的机型为VNL160SK。

       VNL160SK采用单立柱式结构，立柱采用特殊封闭箱式结构，提高机床整体稳定性;主电机采用大扭矩主轴电机。

  主要应用于阀门、化工、医疗机械等行业，适合大、重、薄等各种复杂形状的回转型面的零部件加工。

  标配采用NEWAY FANUC或者SIEMENS系统。标准配置冷却排屑装置、润滑装置、液压装置、外防护装置、气枪、三色灯、照明灯、接屑车、脚踏板、标准刀夹。选择配置有：光栅尺、对刀仪、工件测头、水枪、油水分离器、液位检测、电柜空调、特殊刀夹。

  主要技术特点包括：

  (1)底座采用热对称结构，克服了主轴温升对加工精度的影响。

  (2)两轴采用预拉伸结构，降低加工中温度对丝杠精度的影响。

  (3)横梁采用分级定位，保证在滑枕伸出最短的长度内进行加工，提高加工精度。

  7.浙江海德曼

  浙江海德曼机床制造有限公司，成立于1993年，其立车产品主要有双刀塔立式车削中心，单刀塔立式车削中心。其产品定位，对标德日，替代进口。海德曼立车外防护主要采用红色和白色，占地面积较大，如图所示：

  海德曼立车关键零部件如主轴、刀架可自制。可选择发那科，西门子等系统，主要应用于汽车行业，其主要加工零件如下：

  主要技术特点包括：

  (1)高精度高刚性同步伺服直驱电主轴。可承受较大的轴向负荷，实现重切削及以车代磨;低转速大扭矩，保证机床在插补铣削状态时的主轴动力高出;电主轴电机直驱，零传动，振动小，噪音小，动能损失少;精度高，刚性高，稳定性高，效率高;平衡性好，耗能低，发热小。

  (2)高精度高刚性伺服液压动力刀塔。刀塔采用伺服电机分度，齿盘精定位，液压夹紧的设计结构;刀塔内部全密封，转位无抬升;换刀速度快，定位精度高;可承受7Mpa高压水力。

  (3)具有ATC刀库配置。

  8.三众精密

  三众精密机械有限公司是从台湾油机分离出来的，公司成立于2010年，其立车产品具有与油机相似的品质，其产品规格主要从450~1000。其产品定位，对标油机，德日。三众立车采用白色外防护坐落在床身上的形式，其门玻璃处采用格栅式外防护，三众立车主轴自制，其它功能部件主要是外购。可选配发那科、西门子系统，工件测量与刀具测量，主要应用于汽车，电机，以及泵类行业。其主要加 工件如下：

  主要技术特点包括：

  (1)立式刀塔。刀塔定值方式，采用齿型离合器，定值精度5"重复精度3"圆弧式齿型能承受高切削力，以高扭力油压马达来驱动刀塔旋转速度快，以凸轮方式控制快慢转速，使换刀过程平顺。智慧电脑控制可以双向就近选刀使换刀时间缩短。适用加工于直径且深孔工件，如马达框架、卡车煞车鼓、阀门等。

  (2)栉式刀塔构造简单不易损坏，刚性强，无换刀时间，投资成本低，适用于低成本的简单加工。

  (3)重切削精度高。床身与主轴箱为一体式箱型结构，采用厚筋壁及多层筋壁设计，确保床身高刚性和高稳定。

  9.南阳煜众

  (1)LC-450。采用煜众独特的动柱式运动结构，可以满足通用性零件的车削加工，也可选配双刀功能对刹车盘的双面同时加工模块化的设计。全新升级的主轴单元可高速运转且刚性十足。动柱式结构行业领先，精度更稳定传动部件使用寿命大幅提升，轴承直径由φ120mm升级至φ130mm。

  (2)LC-500。采用煜众独特的动柱式运动结构，不仅可以轻松满足通用性零件的车削加工，也可选配双刀功能对刹车盘的双面同时加工模块化的设计，适用领域更加广泛。采用订制化主轴，Z轴行程加高设计，不仅可以轻松满足正常的加工，对于苛刻条件下的加工，如大的重型零件，偏心断屑零件，进行精确切削，从源头避免加载或加工重型零件时发生的让刀现象。

  (3)LC-600。可多功能拓展的全功能机型,采用动柱式结构，特殊设计的大行程X轴移动空间，Z轴行程800mm,此型号可拓展刀塔中心带大刀杆功能，也可以选配为双主轴(车削主轴1500r/min+铣削主轴BT30-10000r/min)双刀库(车削刀塔12pcs+BT30-20T铣削刀库)配备C轴功能做车、铣、钻、攻丝、CS轮廓控制的车削中心。通过追加动力装置可实现铣削功能,铣削主轴最高转速10000 r/min。BT30-20T把容量的铣削刀库可满足铣面,钻孔及刚性攻丝等复杂加工。X轴大行程设计刀塔中心可过卡盘中心可满足更广泛的加工需求。

  主要技术特点包括：

  (1)独立动力装置。在刀塔之外设有动力装置，不占用刀塔刀位。

  (2)主轴分度。主轴采用伺服电机通过同步带传动，以高精度磁性编码器检测，主轴在CS模式可进行0.001度分度。

  10.济南一机

  济南一机立车产品共有五款，其中和我司形成竞品的机床有一款J1VL-600，该款机床采用模块化设计，满足刹车盘单刀架标准车削要求，也可满足其他零件标准车削要求;采用卧式刀架+对置式伺服轴联动上刀架，上下刀架可同时对剎车盘两面进行车削。机床具有整体刚性好、加工精度高、单位时间金属去除率大、精度保持性好、可靠性高、易维护维修等明显优势。机床既可作为大批量多品种加工生产，也可与其它设备一起连线使用。广泛适用于汽车、摩托车等盘类零件的加工生产。

  主要技术特点包括：

  (1)采用卧式刀架+伺服轴联动上刀架，可同时对刹车盘两面进行车削，加工效率高。

  (2)X轴、Z轴大跨距设计，提高了支撑刚性。

  11.辽宁西格马

  辽宁西格马数控立车有VT20和VT30两种型号,其中每种型号又分为两款产品VT-L和VT-R，唯一区别就是左右对称机型，适合中小型零件自动化加工的一款左右手分离小型立式数控车床。

  主机采用整体床身，动柱型结构布局，直线滚动导轨，滚珠丝杠驱动。主轴采用整体同步电主轴单元，主轴轴承选用进口，配涂德国

  KLUBER润滑脂，免维护。排屑口置于切削区正下方，排屑性极好并无铁屑残留，为自动化的安全运行提供必要的安全辅助条件。配置FANUC 0i TF数控系统和国产伺服主电机，大部分功能部件为国产，标准配置包含中实卡盘及油缸附带软爪、空调、润滑、冷却系统、随机文件、随机工具包，货期约三个月。

  三、观后感

  1.主要技术特色

  通过此次调研，发现我们与世界头部机床制造商技术上还存在很大的差距，主要表现在以下几个方面。①床身等主要结构件采用新材料，如矿物质混凝土材质，热稳定性好。②结构件采用热对称结构，克服温升对加工精度的影响;③主要功能部件，如主轴、刀塔都拥有自己独特的性能。④传动系统采用静压导轨;⑤功能向车、铣、磨一体化方向发展，加工效率更高。

  具体控制技术方法如下：

  (1)热位移控制技术

  工件的加工精度会因“机床周围的温度变化”、机床产生的热量、加工产生的热量出现很大的变化，机床主要由铸铁件组成，温升每上升1℃，每米热伸长0.01mm，为了进行高精度切削，必须采用有效手段控制机床的热变形，不同厂家在控制热变形方面采用不同的方法。

  大隈采用Thermo-Friendly Concept理念，室温变化8℃时，LB3000数控车床实现加工尺寸变化，MP-46V立式加工中心实现加工尺寸变化5μm，5轴数控立式加工中心MU-5000V制造的飞机零件的公差严格控制在2~4μm此技术累计应用机床数量达到5万台。

  迪恩机床(原斗山)采用热稳定技术，从初始产品设计阶段到成品最终发布逐步进行热位移优化，实现机床高精度加工。

  马扎克采用智能化热变位控制功能，即便机床的使用环境或运转状况发生变化，设备还是可以进行稳定连续的高精度加工。

  (2)振动控制技术

  大隈在主轴箱处布置振动传感器，通过测量振动情况，动态调整主轴转速，加工振动消失，加工效率提升3倍。