第十八屆中國(guó)國(guó)際模具技術(shù)和設(shè)備展覽會(huì)模具制造裝備評(píng)述

DMC2018模具制造裝備評(píng)述組

第十八屆中國(guó)國(guó)際模具技術(shù)和設(shè)備展覽會(huì)（DMC2018）于2018年6月5～9日在上海國(guó)家會(huì)展中心成功舉辦。本屆展會(huì)由中國(guó)模具工業(yè)協(xié)會(huì)和上海市國(guó)際展覽有限公司聯(lián)合主辦，展出面積超過10萬平方米，展會(huì)主題為“匯集精細(xì)化制造集成技術(shù)，展示一體化成形協(xié)同制造促提質(zhì)增效”，吸引了來自瑞士、日本、德國(guó)、韓國(guó)、意大利、法國(guó)等20個(gè)國(guó)家和地區(qū)的上千家展商參展，集中展示了當(dāng)今精密加工的先進(jìn)制造水平，為模具企業(yè)帶來了最新的制造裝備和加工解決方案。

1 加工中心

模具制造使用最廣泛的金切機(jī)床是以銑削為主的加工中心。銑削加工中心的性能不僅影響模具的加工品質(zhì)也影響其加工效率。模具行業(yè)要實(shí)現(xiàn)“提質(zhì)增效”，首先要對(duì)加工裝備進(jìn)行升級(jí)換代。在本屆展會(huì)上，全球著名的金切機(jī)床制造廠商紛紛展示了滿足“提質(zhì)增效”需求的制造裝備及解決方案。

1.1 五軸機(jī)床在模具加工中的應(yīng)用漸成趨勢(shì)

加工模具的五軸機(jī)床主要有兩種形態(tài)：一種是搖籃式的五軸機(jī)床，主要適合加工尺寸和重量均偏小的模具零件和配件，代表性的設(shè)備品牌有日本牧野、瑞士米克朗、北京精雕等；另外一種是擺頭式的五軸機(jī)床，主要適合加工尺寸或重量均較大的模具零件和模具結(jié)構(gòu)件，代表性的設(shè)備品牌來自德國(guó)、日本和中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)等。本屆展會(huì)上，這些廠家分別展示了五軸機(jī)床在模具加工行業(yè)的應(yīng)用情況。

日本牧野公司的五軸加工中心可覆蓋多種規(guī)格模具的加工，可加工零件的最大尺寸為300～800 mm、最大質(zhì)量為75～1200 kg。另外牧野展出的Makino D200Z和Makino D800Z兩款五軸加工設(shè)備（圖1），其搖籃軸全部采用直接驅(qū)動(dòng)（DD）電機(jī)，加工的表面質(zhì)量可媲美三軸加工的效果。

瑞士米克朗公司展出了Mikron Mill P800UD和Mikron MIll P500 UD兩款五軸機(jī)床。該公司的五軸機(jī)床不僅注重設(shè)備的外觀、操作的舒適度、連續(xù)工作的穩(wěn)定性，而且注重針對(duì)行業(yè)的專業(yè)性。

圖1 日本牧野的D200Z和D800Z五軸立式加工中心

圖2 北京精雕的JDHGT600高速加工中心

北京精雕此次展出了 JDGR200-A15S、JDGR400-A15S兩款專業(yè)五軸機(jī)床,其主軸全部采用全閉環(huán)控制技術(shù)和最新的JD50高速高精數(shù)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了五軸聯(lián)動(dòng)的高速加工，表面質(zhì)量和加工效率都有質(zhì)的變化?，F(xiàn)場(chǎng)展示的鏡面加工表面粗糙度達(dá)到了Ra0.005 μm的水平。這兩款機(jī)床配置了HSK-A50接口的高速大扭矩電主軸，可實(shí)現(xiàn)粗精加工、銑鉆鏜磨復(fù)合加工，增大了產(chǎn)品覆蓋范圍。

臺(tái)灣大前科技公司展出的Focus 5高速龍門五軸加工中心，其結(jié)構(gòu)為擺頭形式，具有加工尺寸大的優(yōu)勢(shì)，其展示的汽車模具加工樣品的刀紋整齊和干凈、表面無拉絲、接刀無明顯段差，代表了龍門五軸加工中心的新高度。

1.2 高速加工中心獲得模具加工行業(yè)的廣泛認(rèn)同

制造業(yè)整體的轉(zhuǎn)型升級(jí)，倒逼模具行業(yè)提升模具制造的品質(zhì)。就模具表面質(zhì)量而言，表面粗糙度已普遍接近Ra0.2 μm，且小尺寸模具加工的表面粗糙度可小于Ra0.05 μm；就模具的幾何精度而言，模具行業(yè)普遍采用微米作為單位，模具中部分關(guān)鍵尺寸和輪廓的精度以0.005 mm作為加工標(biāo)準(zhǔn)。而金切機(jī)床能獲得如此高質(zhì)量的加工品質(zhì)，主要得益于高速加工中心在模具行業(yè)的應(yīng)用與推廣。

高速加工中心的生產(chǎn)廠家通過整合刀具、軟件、夾具、工藝等輔助技術(shù)，同時(shí)結(jié)合客戶的需求提供完整的解決方案?？梢哉f，現(xiàn)在的機(jī)床企業(yè)不僅是生產(chǎn)設(shè)備的提供者，而且是整體加工方案的提供者。客戶選擇機(jī)床企業(yè)，不僅看中設(shè)備，也更看中機(jī)床廠商的綜合服務(wù)能力。

北京精雕展示的JDHGT400和JDHGT600（圖2）兩款精密高速加工中心，均配置了全閉環(huán)控制系統(tǒng)、精雕自產(chǎn)的高速電主軸和高速高精數(shù)控系統(tǒng)。其中，JDHGT400設(shè)備加工小型模具的表面粗糙度達(dá)Ra0.02 μm，可使用的最小刀具直徑為0.10 mm；JDHGT600機(jī)床配置了JD150S高剛性高扭矩主軸，最大刀具長(zhǎng)度可達(dá)200 mm，刀具遠(yuǎn)端跳動(dòng)小于0.005 mm，具備了加工深型腔、大尺寸模具的能力。

日本牧野公司展出了Makino iQ300和Makino V80S兩款面向模具銑削加工領(lǐng)域的三軸機(jī)床，均具有微米級(jí)的加工能力。其中，Makino iQ300在光學(xué)和聲學(xué)模具中的應(yīng)用較好，所加工的模具表面紋路清晰、表面粗糙度可達(dá)到鏡面效果；Makino V80S在通用模具中的應(yīng)用范圍較大，其加工表面的接刀痕小、整體表面粗糙度小，并且在中型模具的加工中實(shí)現(xiàn)以銑代拋的加工效果，省卻了拋光工藝。

另外，瑞士米克朗公司能結(jié)合不同行業(yè)的特點(diǎn)提供完整的解決方案，比如輪胎模生產(chǎn)解決方案。臺(tái)灣快捷機(jī)械公司重點(diǎn)圍繞汽車模具行業(yè)的需求，推出了五軸機(jī)床、三軸精密機(jī)床等系列高速加工中心，其展示的加工樣品達(dá)到了德國(guó)和日本高端機(jī)床的加工水平。

1.3 金切機(jī)床正向智能化的方向發(fā)展

近年來，金切機(jī)床的制造廠商都在提升設(shè)備加工中的知識(shí)集成、防呆設(shè)計(jì)，提升設(shè)備及其加工過程中的智能化水平。本屆展會(huì)的參展設(shè)備在提升裝備的專業(yè)化和智能化方面均有顯著的變化。

日本牧野公司針對(duì)模具加工行業(yè)的特點(diǎn)提供了模具加工支持系統(tǒng)、模具加工日程管理系統(tǒng)以及五軸機(jī)床自動(dòng)碰撞檢查、信息化管理軟件、自適應(yīng)優(yōu)化功能等專家系統(tǒng)。這些新的智能加工技術(shù)實(shí)現(xiàn)了加工過程的數(shù)字化和信息化，降低了機(jī)床使用的復(fù)雜度，提升了加工品質(zhì)的穩(wěn)定性。

北京精雕公司開發(fā)的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的SurfMill8.0模具加工CAM編程軟件，引入DT技術(shù)提升了CAM編程的可視化和智能化水平，降低了模具編程的難度。該公司還將“在機(jī)測(cè)量”技術(shù)應(yīng)用在模具加工中，實(shí)現(xiàn)了模具加工“制檢合一”的生產(chǎn)模式，并將該技術(shù)集成到CAM軟件中，使“在機(jī)測(cè)量”程序混合于加工程序中，非常簡(jiǎn)單、好用。

瑞士米克朗公司針對(duì)模具行業(yè)的特點(diǎn)推出了MSP機(jī)床主軸保護(hù)功能，可降低由主軸損壞造成的經(jīng)濟(jì)損失和停機(jī)損失。米克朗機(jī)床具有基于RConnect實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程協(xié)助的智能功能，可通過網(wǎng)絡(luò)功能對(duì)設(shè)備健康狀態(tài)、加工過程狀態(tài)遠(yuǎn)程監(jiān)控，也可對(duì)設(shè)備故障等進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷和排除。

此外，本屆展會(huì)還有德國(guó)羅德斯、德國(guó)歐吉索、臺(tái)灣新虎將、臺(tái)灣匠澤、臺(tái)灣麗馳、意大利菲迪亞、日本發(fā)那科、東莞埃弗米等設(shè)備制造企業(yè)展出的特色金切機(jī)床設(shè)備，限于篇幅，不再一一點(diǎn)評(píng)。

2 電火花加工機(jī)床

2.1 數(shù)控電火花成形機(jī)床

2.1.1 超精細(xì)加工依然是追求的主題

在科學(xué)技術(shù)快速發(fā)展的當(dāng)下，精密機(jī)械、光電通訊、影像傳輸、生化醫(yī)療、信息存儲(chǔ)等領(lǐng)域出現(xiàn)了大量微型精密模具。另外，隨著手機(jī)產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，手機(jī)中的微機(jī)電系統(tǒng)、光學(xué)系統(tǒng)、接插件、外殼等零件也需要大量的精細(xì)模具。這些模具結(jié)構(gòu)微細(xì)、精密度高、表面質(zhì)量要求高，使電火花精細(xì)成形加工成為了不二的選擇。精密微細(xì)加工成為電火花加工技術(shù)的重要發(fā)展方向。

要實(shí)現(xiàn)精密微細(xì)加工，高精度的機(jī)床主機(jī)是首要條件。瑞士GF加工方案的FORM P350機(jī)床針對(duì)加工過程中由于工作液溫度變化和電器元件發(fā)熱可能對(duì)床身產(chǎn)生熱效變形的情況，對(duì)床身結(jié)構(gòu)進(jìn)行了特殊處理，通過對(duì)機(jī)床內(nèi)部和工作液溫度的實(shí)時(shí)測(cè)量，采用空氣循環(huán)和精度補(bǔ)償?shù)姆椒刂茩C(jī)床的精度。日本沙迪克公司的AG40LP機(jī)床運(yùn)用CAE分析技術(shù)，優(yōu)化設(shè)計(jì)加強(qiáng)筋的配置和鑄件厚度，在獲得足夠機(jī)床剛性的同時(shí)縮小了安裝空間，并機(jī)床內(nèi)部安裝有通風(fēng)裝置，使主機(jī)內(nèi)外部的溫度均等，有效減小了機(jī)床的熱變形量。日本三菱電機(jī)公司的EA系列數(shù)控電火花成形機(jī)床，利用機(jī)械狹窄的構(gòu)造減少了外部氣溫變化帶來的影響，并且配置了熱穩(wěn)定控制系統(tǒng)，在床身內(nèi)部的關(guān)鍵部位配置了溫度傳感器，能實(shí)時(shí)測(cè)量機(jī)床內(nèi)部的溫度變化，并進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償。

高品質(zhì)脈沖電源是實(shí)現(xiàn)精密微細(xì)加工的保證。日本沙迪克公司的最優(yōu)脈沖控制TMM3電源，具有Arc-less無電弧回路和SVC回路，能在各種加工情況下實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)高性能加工。日本三菱電機(jī)公司的FP-V電源配有高光面加工回路（GM2回路）、犁地啞光面加工回路（PS回路）、低損耗回路（SC回路）以及高速加工回路（TP回路），可滿足各種的加工性能要求。瑞士GF加工方案的脈沖電源,在表面質(zhì)量、材料去除率、電極損耗和精確性上都有了新的提升，可實(shí)現(xiàn)石墨或銅電極的無損耗加工。

2.1.2 細(xì)分產(chǎn)品滿足用戶需求

蘇州電加工機(jī)床研究所有限公司展出的SELC006五軸數(shù)控電火花輪胎模加工機(jī)床（圖3）是一款專用于輪胎模具加工的細(xì)分產(chǎn)品，具有自動(dòng)分度、自動(dòng)多維平動(dòng)修光功能，可實(shí)現(xiàn)中、大型汽車子午線輪胎模具花紋的加工，是輪胎模具制造行業(yè)的的重要裝備。

圖3 SE-LC006五軸數(shù)控電火花輪胎模加工機(jī)床

2.2 數(shù)控單向走絲電火花線切割機(jī)床

2.2.1 智能化控制、人性化操作更趨完善

本屆展會(huì)，各參展廠商展出的單向走絲電火花線切割機(jī)床在智能化控制、人性化操作方面各具特色。日本牧野公司生產(chǎn)的U系列機(jī)床配置了最新的Hyper i控制器，具有創(chuàng)新的人機(jī)操作界面、內(nèi)置電子手冊(cè)、智能輔助和電子培訓(xùn)系統(tǒng)，能對(duì)界面進(jìn)行縮放、點(diǎn)擊和滑動(dòng)，操作簡(jiǎn)單、高效。瑞士GF加工方案的CUT P350機(jī)床配置了AcCut HMI人機(jī)交互系統(tǒng)，其智能觸摸顯示屏具有文件管理、加工程序準(zhǔn)備、手動(dòng)模式、執(zhí)行與監(jiān)測(cè)、工藝管理及圖形顯示等功能，支持加工過程預(yù)覽，通過三維圖形可監(jiān)控程序的全部執(zhí)行過程。日本三菱電機(jī)公司的MV1200R機(jī)床，其人機(jī)對(duì)話操作界面更加人性化、智能化，從加工前的準(zhǔn)備、工件校正、加工程序的輸入及編輯、加工參數(shù)設(shè)置、加工狀態(tài)監(jiān)控到機(jī)床使用、點(diǎn)檢和維護(hù)歷史、消耗品和成本管理等均可按照界面對(duì)話框方便的完成。

2.2.2 加工性能不斷提升

本屆展會(huì)展出的單向走絲電火花線切割機(jī)床采用了各自獨(dú)有的控制技術(shù)和策略，其加工效率、表面粗糙度及加工精度等加工指標(biāo)得到明顯提高，尤其是表面質(zhì)量以及針對(duì)較厚工件的一次切割直線度等都達(dá)到了新水平，減少了二次切割的修整余量，多次切割的綜合效率、加工精度也隨之提高。

日本牧野公司的U系列機(jī)床（圖4）具有T.G.控制（平面精靈）技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了變高度工件線切割加工過程中工藝參數(shù)的智能控制，可避免在加工凹凸面或階梯形工件時(shí)引起線撓曲和尺寸誤差，減少加工中斷絲、減輕變截面加工條紋的情況產(chǎn)生，提高了切割表面質(zhì)量，免去人工拋光。日本沙迪克公司的AL系列機(jī)床（圖5）配置了Smart Pulse放電控制裝置，其無凹凸控制Ⅱ技術(shù)結(jié)合直接張力伺服技術(shù)，可有效控制加工過程中產(chǎn)生的放電斥力和靜電引力，加工直線度大幅提升；TMP控制Ⅱ技術(shù)可明顯提高粗加工和半精加工的表面粗糙度和拐角形狀精度；TM回路可在1 ns的時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生1000 A以上的穩(wěn)定高峰值電流，實(shí)現(xiàn)高效切割。日本三菱電機(jī)公司的MV系列機(jī)床配置了H-FS電源，采用直徑0.3 mm電極絲時(shí)的粗加工效率為410 mm2/min；在達(dá)到相同表面粗糙度的情況下，其加工時(shí)間比以往機(jī)型縮短9%以上。瑞士GF加工方案展出的P系列機(jī)床配置了全新智能脈沖電源（IPG），加工速度比前代機(jī)床提高20%，零件加工輪廓精度可達(dá)±2 μm、最佳表面粗糙度可達(dá)Ra0.08 μm。

圖4 牧野U3單向走絲電火花線切割機(jī)床

圖5 沙迪克AL400P單向 走絲電火花線切割機(jī)床

2.2.3 各具特色的個(gè)性化技術(shù)

日本三菱電機(jī)公司展出的MP1200機(jī)床，采用工作臺(tái)移動(dòng)和床身移動(dòng)相結(jié)合的X、Y軸獨(dú)立驅(qū)動(dòng)方式，機(jī)床重心低、剛性高；采用套筒型直線電機(jī)、納秒級(jí)響應(yīng)光電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以及絕對(duì)值光柵尺，大幅度提高了機(jī)床的響應(yīng)速度和控制精度。

日本沙迪克公司的VL400Qs機(jī)床，其脈沖電源采用主動(dòng)控制技術(shù)，同步實(shí)現(xiàn)放電控制和運(yùn)動(dòng)控制的高速處理，還配備Heart-NC自動(dòng)編成系統(tǒng)，使加工程序的編制更為簡(jiǎn)單便捷；AL400P機(jī)床降低了沖模的節(jié)距累積誤差，間距精度達(dá)到±0.001 mm，特別適合高密度沖裁模的加工。

瑞士GF加工方案展出的AgieCharmilles CUT P350機(jī)床，采用輪廓加工策略的動(dòng)態(tài)拐角控制技術(shù)（DCC），用AcCut AH型直徑0.1 mm電極絲切割加工厚度為20 mm（凹模）、50 mm（凸模）的粉末冶金材料齒輪凸凹模，輪廓精度<±2 μm，表面粗糙度可達(dá) Ra0.2 μm。

日本FANUC公司注重單向走絲電火花線切割機(jī)的細(xì)分用途，ROBOCUT α-C400iB、α-C600iB、α-C800iB機(jī)床配上不同的機(jī)械手，可分別形成齒輪模具、模具板以及高厚模具板的自動(dòng)加工系統(tǒng)。

蘇州三光科技股份有限公司的LA500A機(jī)床在外觀、剛性、加工精度等方面均有很大提升嗎，尤其是通過運(yùn)用電源再生技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了能量循環(huán)再利用，其耗電量最多可減少60%。

臺(tái)灣徠通科技股份有限公司的GE-43S機(jī)床可配置浸水式旋轉(zhuǎn)軸，搭載徠通控制器，可進(jìn)行X、Y、U、V、W五軸聯(lián)動(dòng)加工，達(dá)到曲面加工效果。

2.3 往復(fù)走絲型電火花線切割機(jī)床

本屆展會(huì)展出的往復(fù)走絲電火花線切割機(jī)床，除了加工精度、加工性能指標(biāo)有明顯提升外，更加重視機(jī)床的外觀造型、涂裝色調(diào)、操作的便利性等。

2.3.1 重視機(jī)床的外觀設(shè)計(jì)

引進(jìn)工業(yè)設(shè)計(jì)技術(shù)、對(duì)機(jī)床的外觀與色調(diào)進(jìn)行了專業(yè)化設(shè)計(jì)、工作液槽采用封閉式結(jié)構(gòu)，這既增強(qiáng)了環(huán)保性能又改善了機(jī)床的整體外觀形象。如蘇州三光科技股份有限公司、蘇州漢奇數(shù)控設(shè)備有限公司、泰州同方數(shù)控機(jī)床有限公司的機(jī)床外觀造型美觀、色彩協(xié)調(diào)，整體視覺效果得到有效提升。

2.3.2 方便用戶的操作

從用戶的操作便利性出發(fā)，運(yùn)用人機(jī)工學(xué)，在工件裝夾校正、電極絲更換、穿絲及張力控制、防止工作液飛濺、清潔操作、安全性、操作按鍵的設(shè)置及便捷易學(xué)等方面下功夫，機(jī)床的操作更具人性化，更便于維護(hù)和維修。在工藝數(shù)據(jù)庫和專家系統(tǒng)技術(shù)方面也有了較大進(jìn)步，如昆山瑞均機(jī)械科技有限公司的FR1100機(jī)床（圖6）具有的智能數(shù)據(jù)庫，無需每次加工都調(diào)節(jié)高頻參數(shù)，只需輸入工件厚度、電極絲直徑和切割次數(shù)三個(gè)數(shù)據(jù)，其數(shù)控系統(tǒng)便可自動(dòng)生成脈寬、脈間、電流等加工參數(shù)，切割出達(dá)到要求的零件，從而解決因經(jīng)驗(yàn)不同而造成的不同操作人員之間存在的切割差異，大幅度降低了對(duì)操作人員的要求。

圖6 瑞均FR1100中走絲電火花線切割機(jī)床

2.3.3 注重機(jī)床內(nèi)在質(zhì)量

床身結(jié)構(gòu)具有足夠剛性、傳動(dòng)部分采用臺(tái)灣品牌絲桿和導(dǎo)軌、交流伺服電機(jī)進(jìn)行控制，機(jī)床的幾何精度和數(shù)控精度得到有效保證，從而進(jìn)一步提高加工精度，如蘇州三光科技股份有限公司的U系列機(jī)床、昆山瑞均機(jī)械科技有限公司的FR、FH系列機(jī)床，蘇州漢奇數(shù)控設(shè)備有限公司的HQ系列機(jī)床、江蘇泰州同方數(shù)控機(jī)床有限公司的TF系列機(jī)床以及蘇州中谷實(shí)業(yè)有限公司的ZG系列機(jī)床等。

2.3.4 加工性能指標(biāo)進(jìn)一步提高

參展機(jī)床的最高切割速度基本上可達(dá)到200 mm2/min（部分可達(dá)300 mm2/min）、最佳表面粗糙度普遍≤Ra0.8 μm。蘇州三光科技股份有限公司的HA400 U機(jī)床（圖7），其最大切割速度≥300 mm2/min、最佳表面粗糙度≤Ra0.6 μm。此外，中走絲電火花線切割機(jī)床在大厚度切割方面具有明顯特點(diǎn)，最大切割厚度≥300 mm，且加工200 mm厚度零件的上、中、下尺寸精度的一致性能控制在0.02 mm以內(nèi)，這體現(xiàn)出該類機(jī)床的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，也奠定了該類機(jī)床在當(dāng)前及將來一段時(shí)間內(nèi)的市場(chǎng)地位。

圖7 蘇州三光HA400U中走絲電火花線切割機(jī)床

3 模具制造自動(dòng)化

目前國(guó)家大力提倡智能制造，自動(dòng)化、無人化、智能化生產(chǎn)符合模具制造“提質(zhì)增效”的發(fā)展方向，自動(dòng)化加工系統(tǒng)將逐漸成為模具制造的新趨勢(shì)，這在本屆展會(huì)上也有所體現(xiàn)。

瑞士GF加工方案已由單一提供高性能、高自動(dòng)化機(jī)床轉(zhuǎn)變?yōu)樘峁┏商鬃詣?dòng)化加工系統(tǒng)，即針對(duì)某一個(gè)（類）工件（模具）加工工藝的實(shí)際需求，統(tǒng)一提供成套加工設(shè)備（機(jī)床）、工藝以及機(jī)床通用的精密夾具等，實(shí)現(xiàn)真正意義上的交鑰匙工程，此次展出了由一臺(tái)FORM 350P數(shù)控電火花成形機(jī)配置立式旋轉(zhuǎn)電極庫的單臺(tái)型自動(dòng)化加工系統(tǒng) （圖8），其設(shè)置靈活、操作舒適，可實(shí)現(xiàn)無人化生產(chǎn)。日本三菱公司展出的EA8A Turbo數(shù)控電火花成形機(jī)（圖9），可與電極/工件庫、三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)及機(jī)器人組合，成為自動(dòng)化加工系統(tǒng)。

日本FANUC公司展出了一條標(biāo)準(zhǔn)型模具加工自動(dòng)化線（圖10），是由一臺(tái)軌道式移動(dòng)機(jī)器人、二臺(tái)α-D14MiB加工中心、一臺(tái)GF公司的FORM 200數(shù)控電火花成形機(jī)、一臺(tái)歐吉索公司的GANTRY 450C數(shù)控電火花成形機(jī)、一臺(tái)?？怂箍倒镜娜鴺?biāo)測(cè)量機(jī)以及電極料架、模仁料架和上料工作臺(tái)組合而成，整個(gè)系統(tǒng)由一套生產(chǎn)管理系統(tǒng)軟件實(shí)行智能化集中控制，可實(shí)現(xiàn)MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)）自動(dòng)調(diào)度、長(zhǎng)時(shí)間無人值守以及自動(dòng)監(jiān)控產(chǎn)品質(zhì)量。

近年來也有部分國(guó)內(nèi)企業(yè)涉足自動(dòng)化加工系統(tǒng)，如上海漢霸機(jī)電有限公司展出了由一臺(tái)軌道移動(dòng)式機(jī)器人、二臺(tái)HGS45數(shù)控電火花成形機(jī)、一臺(tái)三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)以及電極庫組成的自動(dòng)化加工系統(tǒng)。

圖8 GF的FORM350P數(shù)控電火花成形機(jī)

圖9 三菱公司EA8A Turbo數(shù)控電火花成形機(jī)

圖10 FANUC的標(biāo)準(zhǔn)型模具加工自動(dòng)化線

應(yīng)該指出的是，自動(dòng)化加工系統(tǒng)不是光靠幾臺(tái)數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人、測(cè)量機(jī)等簡(jiǎn)單拼湊起來就可形成的，而必須是在了解整個(gè)生產(chǎn)工藝過程和工序、各種設(shè)備的性能特性、零件加工的所有要求等前提下，開發(fā)出一套科學(xué)、高效、可靠、靈活的生產(chǎn)管理軟件，將所有設(shè)備有機(jī)地整合在一個(gè)加工體系內(nèi)，從而形成具有自主核心技術(shù)、獨(dú)特工藝水平的自動(dòng)化加工系統(tǒng)。

4 激光加工設(shè)備

日本三菱電機(jī)公司展出了一臺(tái)VZ20系列的二氧化碳三維激光加工機(jī)，該加工機(jī)有X、Y、Z、A、C五根軸，配置偏置型加工頭，其回轉(zhuǎn)軸（C軸）偏置于加工點(diǎn)，使加工頭部為細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，更適合切割深壓成形的工件和焊接加工；可選配厚板切割加工頭或焊接加工頭，用于零件的切割或焊接加工，以滿足不斷變化的市場(chǎng)需求。

大族激光展出的激光清洗系統(tǒng)可用于工業(yè)模具的清洗以及銹跡、油漆的去除；展出的三維激光淬火系統(tǒng)由一臺(tái)機(jī)器人和激光機(jī)組成，采用西門子PLC控制系統(tǒng)，工作半徑為2900 mm，可對(duì)各種導(dǎo)軌、大型齒輪、軸頸、汽缸內(nèi)壁、模具、減振器、摩擦輪、軋輥、滾輪等零件進(jìn)行表面淬火強(qiáng)化；展出的三維激光熔覆系統(tǒng)（圖11），采用旁軸送粉或同軸送粉將金屬粉末通過送粉嘴輸入到光斑中心區(qū)域，光斑中心受高能激光束的輻照迅速熔融，形成金屬粉末和基體的冶金結(jié)合涂層，從而改善基層表面的耐磨、耐蝕、耐熱、抗氧化及電氣特性，可用于金屬零件的無?？焖僦圃煲约敖饘倌＞叩目焖傩迯?fù)。

圖11 大族激光的激光熔覆增材制造裝備

深圳大鵬公司展出的FB-20、FB-50兩款光纖激光打標(biāo)機(jī)，可用于集成電路芯片、電腦配件、軸承、中標(biāo)、電子及通訊產(chǎn)品、航天航空器件、模具、電線電纜、首飾等的圖形和文字標(biāo)記，是市場(chǎng)上較為普及、性價(jià)比較高的激光打標(biāo)機(jī)。

5 3D打印裝備

3D打印作為一種先進(jìn)的制造技術(shù)也成為了本屆展會(huì)的重要展示內(nèi)容，包括3D打印裝備、3D打印用材料以及3D打印系統(tǒng)與服務(wù)幾個(gè)方面。其中，3D打印裝備主要展示了面向金屬模具直接制造的激光選區(qū)熔化（SLM）技術(shù)。

本屆展會(huì)展出的SLM設(shè)備如北京易加三維的EP-M250打印機(jī) （圖13)、深圳大族激光的HANSM160打印機(jī)（圖14）和廣東漢邦科技的HBD-280打印機(jī)（圖 15），最大打印尺寸有160、250 mm，適合于直接3D打印尺寸較小的模具鑲塊（圖16），制造精度可達(dá)0.05～0.1 mm，結(jié)合后續(xù)精加工可獲得更高的尺寸精度和表面質(zhì)量。另外，還有企業(yè)僅參展介紹了SLM技術(shù)但未展出設(shè)備。比如，蘇州西帝摩公司的大臺(tái)面SLM技術(shù)可實(shí)現(xiàn)大尺寸模具鑲塊的整體制造，但也面臨加工效率低、零件變形嚴(yán)重等問題；日本沙迪克公司和日本三菱電機(jī)公司的增減材一體化SLM裝備，是利用激光熔化一層或若干層粉末成形一定高度的截面，接著在線利用刀具切屑截面邊界和表面，提高加工件的尺寸精度和表面質(zhì)量，最終可獲得如內(nèi)嵌隨形水道等復(fù)雜結(jié)構(gòu)，同時(shí)保證較高的加工精度和表面質(zhì)量，對(duì)于直接制造高品質(zhì)金屬模具尤其有效，但是增減材工藝復(fù)雜、材料易污染、裝備價(jià)格貴，目前應(yīng)用并不廣泛。

本屆展會(huì)展出的SLM裝備外觀精致，現(xiàn)場(chǎng)打印效果良好，代表了該領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平，并主要展示了SLM設(shè)備在模具快速制造方面的應(yīng)用。相較傳統(tǒng)加工工藝，3D打印的內(nèi)嵌隨形冷卻水道可顯著提高模具的冷卻和產(chǎn)品的生產(chǎn)效率，并有效減小產(chǎn)品的變形程度，對(duì)一些特別復(fù)雜和易變形產(chǎn)品的模具尤其有效。據(jù)設(shè)備提供商介紹，目前相關(guān)的裝備和技術(shù)已在模具制造方面獲得了較大范圍的應(yīng)用。

圖13 易加三維EP-M250

圖14 大族激光HANS-M160

圖15 廣東漢邦HBD-280

圖16 SLM打印的內(nèi)嵌隨形冷卻水道模具鑲塊

除了金屬3D打印外，還有幾家企業(yè)展示了塑料零件的熔融擠出制造（FDM）技術(shù)。其中引人注意的是，德國(guó)BigRep-FDM打印機(jī)可打印大尺寸（1005 mm）塑料零件。除了上述裝備外，還有國(guó)內(nèi)外眾多模具材料提供商展出的產(chǎn)品，但沒有專門用于金屬3D打印的金屬粉末和絲材展出。另外，展會(huì)上還有一批提供3D打印特別是金屬模具打印的制造服務(wù)提供商，如在模具領(lǐng)域較知名的深圳銀寶山新等公司，這些公司利用國(guó)外或國(guó)產(chǎn)的3D打印裝備為模具等領(lǐng)域的用戶提供專業(yè)化的定制打印服務(wù)。

由于本屆展會(huì)面向模具應(yīng)用，參展的3D打印企業(yè)數(shù)量和產(chǎn)品種類相較于機(jī)加工、電加工等領(lǐng)域的要少。但從總體上來看，本屆展會(huì)為3D打印在模具高品質(zhì)、高效率制造上的專業(yè)應(yīng)用提供了全鏈條展示平臺(tái)。

6 測(cè)量檢測(cè)設(shè)備

本屆參展的測(cè)量檢測(cè)設(shè)備供應(yīng)商有10多家，其產(chǎn)品類型可分為兩大類：一是傳統(tǒng)坐標(biāo)測(cè)量機(jī)（包含可更換測(cè)頭的三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)和兩維光學(xué)影像儀）；二是以手持激光掃描儀和白光拍照為代表的光學(xué)非接觸測(cè)量?jī)x器。其中，青島海克斯康的產(chǎn)品覆蓋了上述兩大種類，其他供應(yīng)商的展品基本只有一種類型。

參展的坐標(biāo)測(cè)量機(jī)供應(yīng)商還有德國(guó)的溫澤、青島的麥克三維和雷頓、西安的愛德華等公司；參展的光學(xué)非接觸測(cè)量設(shè)備供應(yīng)商，既有法如、形創(chuàng)、API這些傳統(tǒng)的國(guó)外品牌，更有大量新興國(guó)內(nèi)自主品牌企業(yè)如杭州思看、北京天遠(yuǎn)、武漢中觀等。另外，德國(guó)GOM拍照系統(tǒng)在多個(gè)代理商的展位上都有展示。

本屆展會(huì)上，青島海克斯康一改往屆密集林立、大而全的設(shè)備布置方案，在現(xiàn)場(chǎng)僅配置了幾臺(tái)便攜測(cè)量設(shè)備，而增加了多個(gè)分立的顯示終端，介紹以軟件為中心的系統(tǒng)解決方案，體現(xiàn)了公司面向工業(yè)4.0及工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展戰(zhàn)略的轉(zhuǎn)移方向。

展會(huì)的另一大亮點(diǎn)是在光學(xué)非接觸領(lǐng)域涌現(xiàn)出了更多的國(guó)內(nèi)供應(yīng)商，改變了過去一直被國(guó)外品牌占據(jù)的局面。從展出的手持式激光掃描儀和白光拍照系統(tǒng)來看，無論是外觀設(shè)計(jì)，還是體現(xiàn)的數(shù)據(jù)結(jié)果都有進(jìn)步，但與國(guó)外品牌的差距仍在，主要體現(xiàn)在軟件和處理方面。

日本基恩士是一家值得關(guān)注的創(chuàng)新型企業(yè)，該企業(yè)一直是以光電傳感器為主業(yè)的元器件供應(yīng)商，但近年來開發(fā)出一系列非接觸檢測(cè)儀器，其新推出的手持式探針三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x很有創(chuàng)新特點(diǎn)（圖17）。

圖17 基恩士的手持式探針三坐標(biāo)測(cè)量?jī)x

整體來看，目前模具制造中使用的都是通用測(cè)量設(shè)備,且設(shè)備分散、測(cè)量方法傳統(tǒng)，距離先進(jìn)制造和智能制造的標(biāo)準(zhǔn)還很遠(yuǎn)。分析認(rèn)為，模具行業(yè)的測(cè)量技術(shù)在以下三個(gè)方面還需要大力發(fā)展：

（1）提高設(shè)備自動(dòng)化程度。傳統(tǒng)制造過程的特點(diǎn)是人工參與多、自動(dòng)化程度低。測(cè)量設(shè)備使用中的一個(gè)普遍現(xiàn)象是：工件上、下料和裝夾、調(diào)整都由人工完成，占用了大量時(shí)間，而此過程中的設(shè)備處于停機(jī)等待狀態(tài)，生產(chǎn)效率很低。在國(guó)外企業(yè)，測(cè)量設(shè)備會(huì)同時(shí)配置自動(dòng)上、下料和裝夾系統(tǒng)，不僅有生產(chǎn)效率指標(biāo)要求，而且其可靠性要求更高；而國(guó)內(nèi)企業(yè)往往會(huì)先考慮成本，認(rèn)為人工比設(shè)備便宜，因而出現(xiàn)了“買馬不配鞍”的現(xiàn)象。隨著國(guó)家在先進(jìn)制造業(yè)方向的推進(jìn)，這一問題或許會(huì)得到重新認(rèn)識(shí)并有所改進(jìn)。

（2）測(cè)量與加工設(shè)備閉環(huán)，形成無誤差集成系統(tǒng)。在傳統(tǒng)制造過程中，加工和測(cè)量一直是分離的。脫離加工設(shè)備之后的零件只有兩種：合格與不合格。能在零件脫離加工設(shè)備前就對(duì)其進(jìn)行測(cè)量，并向加工設(shè)備反饋誤差信息、及時(shí)修正，從而保證零件合格，這就是閉環(huán)加工系統(tǒng)的特點(diǎn)。該系統(tǒng)帶來的利益是生產(chǎn)效率和產(chǎn)品合格率的大幅提高，該技術(shù)的應(yīng)用也會(huì)越來越廣泛。

（3）建立企業(yè)級(jí)的數(shù)字化計(jì)量管理平臺(tái)，并納入到智能制造系統(tǒng)的管理中。智能制造是工業(yè)4.0或工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的產(chǎn)物，企業(yè)的生產(chǎn)和運(yùn)作完全在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下進(jìn)行。測(cè)量設(shè)備和加工設(shè)備一樣，除了使用工業(yè)機(jī)器人取代人工操作之外，設(shè)備要適合網(wǎng)絡(luò)管理、集成使用。通過MES進(jìn)行任務(wù)分配，測(cè)量執(zhí)行管理，也可與PLM交互，驗(yàn)證測(cè)量能力并實(shí)現(xiàn)質(zhì)量在線控制。模具行業(yè)不同于其他制造行業(yè)的一大特點(diǎn)是單件生產(chǎn)、工藝特殊性強(qiáng)，因此開發(fā)出來的解決方案，定制成分多、復(fù)制推廣性不高。

因此，測(cè)量設(shè)備供應(yīng)商要在以上幾方面有所發(fā)展，離不開兩個(gè)條件：一要有足夠的技術(shù)實(shí)力，二要有雄厚的資本支持。?？怂箍的壳霸谏鲜鋈齻€(gè)技術(shù)層面都有開展的項(xiàng)目和應(yīng)用成果，如電極自動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)、機(jī)床“在機(jī)測(cè)頭”和測(cè)量、加工軟件和SMART Quality智慧質(zhì)量綜合管理系統(tǒng)等。

從本屆展會(huì)看，小型測(cè)量設(shè)備制造商針對(duì)模具制造而開發(fā)的測(cè)量解決方案很少，可能存在的問題主要有兩個(gè)方面：一是缺乏針對(duì)模具行業(yè)的持續(xù)技術(shù)和市場(chǎng)投入，對(duì)此有較明顯的佐證事實(shí)是：參展商數(shù)量少、參展設(shè)備比較傳統(tǒng)，部分展商的設(shè)備配置和布局連續(xù)數(shù)屆未有變化；二是用戶數(shù)量有限，缺乏深度交流和合作，缺乏技術(shù)開發(fā)的方向和成果。但相信，隨著中國(guó)先進(jìn)制造業(yè)的發(fā)展，模具制造和設(shè)備制造必然會(huì)同步提升，行業(yè)間的深度合作和融合成為必然。通過強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新，是測(cè)量設(shè)備制造商未來的發(fā)展方向。

7 刀具與涂層

本屆展會(huì)吸引了國(guó)內(nèi)外眾多刀具公司參展，其中不乏著名的模具專用刀具公司，如國(guó)外的日本黛杰、日本三菱、美國(guó)KENNA、韓國(guó)YG、德國(guó)薩阿、韓國(guó)匠精、瑞士FRAISA以及國(guó)內(nèi)的廈門金鷺、成都鋒宜和銳德耐等。眾多涂層生產(chǎn)企業(yè)也積極參展會(huì)，如香港科匯、瑞士愛恩邦德、蘇州艾瑞森和吉恒、江蘇蘇德。廈門金鷺刀具和香港科匯涂層還派出了強(qiáng)大的技術(shù)與銷售團(tuán)隊(duì)參展，并展出了近年來各自在模具行業(yè)的優(yōu)勢(shì)技術(shù)與產(chǎn)品。刀具展商除了展示針對(duì)模具加工而開發(fā)的新產(chǎn)品，還全面展示了硬質(zhì)合金材料、涂層技術(shù)在模具行業(yè)的發(fā)展與應(yīng)用以及在刀具新結(jié)構(gòu)等方面所取得的新進(jìn)展。

7.1 新型結(jié)構(gòu)刀具

刀具結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新是模具加工效率和質(zhì)量提升的重要環(huán)節(jié)。在參展的眾多刀具展品中，銑削刀具的高效、穩(wěn)定與高質(zhì)量加工是本屆展會(huì)模具加工的主要表現(xiàn)，同時(shí)多家企業(yè)圍繞提質(zhì)增效展出了新型的刀具結(jié)構(gòu)和技術(shù)。

廈門金鷺特種合金有限公司展出的SP300系列擺線銑立銑刀（圖18）可滿足多領(lǐng)域、大切深高效加工的需求，適合48 HRC以內(nèi)鋼件的高效銑削和擺線銑削。該款銑刀采用不等齒距結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，專門設(shè)計(jì)了斷屑切削刃型，并采用了特殊的芯部設(shè)計(jì)，使刀具兼具良好的排屑性能和剛性，實(shí)現(xiàn)最高的材料去除率、降低成本。瑞士FRAISA推出了ArCut X系列錐形銑刀附帶一個(gè)球形面（圖19），其曲面部分由一個(gè)最大可達(dá)1000 mm的曲率半徑構(gòu)成，使在不影響理論殘余高度的情況下增大切削步距成為可能，可得到優(yōu)異表面特性的高精度面，并節(jié)省大量的模具拋光時(shí)間，也適于加工工件底面圓角和側(cè)面圓角。韓國(guó)匠精工具展出了3D加工球頭銑刀和SUS加工用銑刀（圖20）。其中，3D加工球頭銑刀采用230°和270°的球形刃線，可廣泛應(yīng)用于3D加工領(lǐng)域；SUS加工用銑刀優(yōu)化抗振設(shè)計(jì)、深槽設(shè)計(jì)和優(yōu)化排屑功能，提高被加工材料的光潔度，由于采用42°螺旋角設(shè)計(jì)，適合高速、大進(jìn)給加工，并采用抗彎強(qiáng)度高的微粒子超硬合金，可在大進(jìn)給加工時(shí)最大程度減少銑刀破損。

圖18 SP300系列擺線銑立銑刀

圖19 ArCut X銑刀

圖20 SUS加工用銑刀

7.2 高硬度模具材料加工刀具

國(guó)內(nèi)外的刀具企業(yè)都針對(duì)高硬度材料的加工做了大量工作。國(guó)外很多刀具企業(yè)展出的整體硬質(zhì)合金銑刀，其加工硬度可達(dá)70～72 HRC，既具有良好的壽命又具有很好的加工表面質(zhì)量；國(guó)內(nèi)刀具企業(yè)展出的整體硬質(zhì)合金銑刀也可加工68 HRC的模具材料，最具代表性的如廈門金鷺。

在模具加工中，立方氮化硼、金剛石刀具技術(shù)越來越成熟，主要表現(xiàn)在：①硬加工，以車代磨，大幅度提高加工效率；②高速切削、高穩(wěn)定性加工；③干式切削、清潔化生產(chǎn)，避免了切削液和傳統(tǒng)加工中砂輪塵埃對(duì)環(huán)境的影響，實(shí)現(xiàn)清潔切削。

7.3 涂層

7.3.1 涂層技術(shù)在模具產(chǎn)品上的應(yīng)用。

涂層的應(yīng)用可以提高模具表面硬度、表面光潔度、抗磨性、耐蝕性和降低摩擦系數(shù)。香港科匯涂層公司展示了其涂層技術(shù)在模具行業(yè)的應(yīng)用，其NF1涂層主要針對(duì)模具粘膠和出模困難的問題，可將原來每2小時(shí)的清理時(shí)間延長(zhǎng)到數(shù)天（5天），減少了停機(jī)及洗模時(shí)間，提高了成品的質(zhì)量及穩(wěn)定性，延長(zhǎng)了模具使用壽命；其TiCrN涂層（圖21）能顯著提高抗玻纖模具的耐磨性。

圖21 經(jīng)過TiCrN涂層的抗玻纖模具

7.3.2 涂層技術(shù)在刀具上的應(yīng)用

對(duì)刀具基體進(jìn)行涂層處理，使其表面形成具有高硬度、高耐磨性、耐高溫材料的薄層，可提高刀具的切削力、壽命及通用性，使其具有全面、良好的綜合性能。由于表面涂層材料具有高的硬度和耐磨性且耐高溫，涂層刀具允許采用較高的切削速度，從而提高了切削的加工效率和零件表面質(zhì)量。

瑞士FRAISA公司展出的切削刃形產(chǎn)品HXNVS銑刀主要針對(duì)高硬鋼加工，適合超過55 HRC的材料的粗加工。該款銑刀采用了專門研發(fā)的新型切削刃形，經(jīng)過拋光的切削刃-精確匹配的負(fù)載-堅(jiān)固的齒形，使切削刃穩(wěn)固，可防止切削過程中崩刃，配合極硬的Duro-Si新涂層，能比常規(guī)銑刀提高20%的材料去除率；由于其凹形輪廓增大，該銑刀可用最大5°螺旋角插補(bǔ)銑削，可高效銑削內(nèi)型腔。同時(shí)，特殊切削刃和在精細(xì)顆粒度硬質(zhì)合金上的Duro-Si涂層結(jié)合可大幅度提高了銑刀壽命。

8 結(jié)束語

綜上所述，本屆展覽會(huì)展出的模具加工設(shè)備反映了當(dāng)今國(guó)內(nèi)外的最新技術(shù)水平，體現(xiàn)了加工設(shè)備智能化、精密化、成套化的發(fā)展方向，為參觀者提供了豐富的信息和資源，為模具行業(yè)帶來了精益制造與自動(dòng)化智能制造技術(shù)、成套加工系統(tǒng)及解決方案，為模具產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供了技術(shù)交流的平臺(tái)，將有力地促進(jìn)模具加工技術(shù)的進(jìn)步，推動(dòng)模具行業(yè)的提質(zhì)增效和優(yōu)化升級(jí)。