第十七屆中國(guó)國(guó)際機(jī)床展覽會(huì)特種加工機(jī)床評(píng)述

CIMT 2021特種加工機(jī)床評(píng)述專家組

由中國(guó)機(jī)床工具工業(yè)協(xié)會(huì)主辦的第十七屆中國(guó)國(guó)際機(jī)床展覽會(huì)（CIMT 2021）于2021年4月12日至17日在北京新國(guó)際博覽中心舉行。本屆展會(huì)展出總面積達(dá)13.5萬(wàn)平方米，來(lái)自世界27個(gè)國(guó)家和地區(qū)的1500多家機(jī)床工具制造商參展，匯集了全球機(jī)床工具制造業(yè)的新品、精品和名品，是國(guó)內(nèi)舉辦的規(guī)模最大的機(jī)床專業(yè)展覽會(huì)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，參加本屆展會(huì)的國(guó)內(nèi)外特種加工機(jī)床廠商共60余家，展出特種加工機(jī)床120多臺(tái)，展品主要包括電加工機(jī)床、激光加工機(jī)床、增材制造（3D打?。C(jī)床等。

CIMT 2021期間，中國(guó)機(jī)床工具工業(yè)協(xié)會(huì)特種加工機(jī)床分會(huì)和中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)特種加工分會(huì)組成特種加工機(jī)床評(píng)述專家組，利用本屆展會(huì)特種加工機(jī)床集中展示的機(jī)會(huì)，通過現(xiàn)場(chǎng)觀摩、資料收集、與參展廠商交流座談，以及結(jié)合特種加工技術(shù)與裝備的最新發(fā)展動(dòng)態(tài)和市場(chǎng)需求，撰寫了特種加工機(jī)床評(píng)述的報(bào)告。

1 電加工機(jī)床

1.1 數(shù)控電火花成形機(jī)床

本屆展會(huì)共有14家廠商（其中國(guó)外5家、國(guó)內(nèi)9家）展出15臺(tái)數(shù)控電火花成形機(jī)床。從展出的機(jī)床來(lái)看，雖然在精度、加工工藝指標(biāo)等方面沒有重大突破，但各廠商充分認(rèn)識(shí)到“機(jī)床是載體、應(yīng)用工藝技術(shù)是核心”和“技術(shù)提升應(yīng)圍繞實(shí)際應(yīng)用及為用戶提供解決方案”，紛紛就降低生產(chǎn)制造成本、提高加工速度、滿足客戶需求等進(jìn)行了研究和創(chuàng)新，推出了適應(yīng)市場(chǎng)需要的新技術(shù)、新工藝、新方案和新服務(wù)，在完善現(xiàn)有產(chǎn)品、提升加工一致性和穩(wěn)定性、深化市場(chǎng)細(xì)分應(yīng)用等方面不乏亮點(diǎn)。

1.1.1 國(guó)外數(shù)控電火花成形機(jī)床

國(guó)外展出數(shù)控電火花成形機(jī)床的有瑞士GF加工方案、日本沙迪克公司、日本三菱電機(jī)公司、日本牧野機(jī)床有限公司和德國(guó)艾克索公司。

（1）融入智能制造元素，展出的機(jī)床大多集成了一些智能技術(shù)。瑞士GF加工方案的rConnect模塊可記錄每一臺(tái)機(jī)床的詳細(xì)信息，通過移動(dòng)設(shè)備監(jiān)控機(jī)床工作狀態(tài)以及發(fā)現(xiàn)潛在的問題，還可以與服務(wù)專家進(jìn)行遠(yuǎn)程協(xié)助。日本沙迪克公司的LN Pro AI技術(shù)結(jié)合加工計(jì)劃、工件材質(zhì)、電極材質(zhì)、加工深度、表面粗糙度、加工形狀等要素，基于Q3ute-AI計(jì)算可自動(dòng)生成最佳加工條件和NC程序。日本牧野公司采用可直接觸摸操作的Hyper-i現(xiàn)代化控制系統(tǒng)，通過智能優(yōu)化人機(jī)操作界面，使得所有水平的操作者都可以加工出復(fù)雜的零件。日本三菱電機(jī)公司的AI技術(shù)Maisart可自動(dòng)識(shí)別加工深度，并以加工安定控制監(jiān)視異常放電狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了表面質(zhì)量均勻的穩(wěn)定加工。

（2）脈沖電源控制技術(shù)持續(xù)更新。日本沙迪克公司展出的AL40G數(shù)控電火花成形機(jī)床（圖1）采用最新的“Smart Pulse”放電控制裝置，提高了通信速度和處理速度，TMM4、BSN4電路等能整體提高放電質(zhì)量和蝕除速度。瑞士GF加工方案的FORM E600數(shù)控電火花成形機(jī)床（圖2），配備智能高速脈沖電源（ISPG），擴(kuò)大了石墨電極適用范圍，提高了生產(chǎn)力。德國(guó)艾克索公司的Exeron EDM313數(shù)控電火花成形機(jī)床（圖3）配備了最新第三代脈沖電源Exogen，最佳加工表面粗糙度Ra＜0.06μm。日本三菱電機(jī)公司的SG8數(shù)控電火花成形機(jī)床（圖4）配有高品位毛面精加工NP2回路，采用窄間隙技術(shù)，通過NP2電路實(shí)現(xiàn)的加工表面粗糙度為Rz0.48μm，使用復(fù)合電極加工可使底部清角達(dá)R0.004 mm。

圖1 AL40G數(shù)控電火花成形機(jī)床

圖2 FORM E600數(shù)控電火花成形機(jī)床

圖3 Exeron EDM313數(shù)控電火花成形機(jī)床

圖4 SG8數(shù)控電火花成形機(jī)床

（3）加工效率進(jìn)一步提升。瑞士GF加工方案利用System 3R零件裝夾系統(tǒng)、可編程工作液高度等功能，縮短非生產(chǎn)時(shí)間，簡(jiǎn)化人工操作；通過自動(dòng)化應(yīng)用，增加無(wú)人值守生產(chǎn)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了機(jī)床自動(dòng)操作和自動(dòng)生產(chǎn)。日本沙迪克公司的自動(dòng)化系統(tǒng)具有完全自動(dòng)控制的三面自動(dòng)升降式加工液槽，與自動(dòng)電極交換裝置及機(jī)器人工件/電極交換系統(tǒng)具有良好的兼容性，可以實(shí)現(xiàn)高精度和高速加工的連續(xù)自動(dòng)運(yùn)行，提高了生產(chǎn)效率。日本三菱電機(jī)公司的SS JUMP抬刀功能可根據(jù)加工深度和加工狀態(tài)進(jìn)行抬刀控制，提高排屑效率，加工最適化控制IDPM3功能，明顯降低了電極的角部和棱邊損耗，實(shí)現(xiàn)一個(gè)電極完成型腔的全部中精加工。日本牧野公司EDAF23數(shù)控電火花成形機(jī)床（圖5）的HyperCut技術(shù)基于新型精密電源功能，使得設(shè)備在相同電極數(shù)量的情況下，粗加工效率提高30%；超火花IV技術(shù)提供了一種在超出加工能量間隙的情況下更具適應(yīng)能力的跳動(dòng)控制功能，該技術(shù)在筋肋、深窄槽類結(jié)構(gòu)加工中尤為有效。

圖5 EDAF2數(shù)控電火花成形機(jī)床

（4）更加注重節(jié)能環(huán)保技術(shù)。隨著能源價(jià)格的不斷攀升，控制生產(chǎn)成本和節(jié)省能源已成為企業(yè)的共識(shí)。瑞士GF加工方案的損耗分布技術(shù)可節(jié)省25%的電極成本，該技術(shù)在多型腔加工中可平均分配電極損耗，提高尺寸和形狀均勻性。日本三菱電機(jī)公司通過IDPM3實(shí)現(xiàn)低損耗加工，電極長(zhǎng)度損耗與傳統(tǒng)相比削減50%以上。

（5）積極融入中國(guó)市場(chǎng)。隨著近年來(lái)中國(guó)對(duì)航空航天等領(lǐng)域的高度重視，國(guó)外從事電火花加工技術(shù)研究的主要公司積極主動(dòng)對(duì)接客戶，有針對(duì)性地提供相關(guān)設(shè)備以及工藝數(shù)據(jù)庫(kù)等方案。瑞士GF加工方案成立了渦輪事業(yè)部，從前端到后端進(jìn)行全方位服務(wù)，展出的FORM E600機(jī)床搭載了六軸數(shù)控、在線檢測(cè)與傳輸數(shù)據(jù)、HMI人機(jī)交互系統(tǒng)等，可為客戶提供一些關(guān)鍵零件的完整解決方案，圖6為展示的部分零件。

圖6 一些關(guān)鍵零件

1.1.2 國(guó)內(nèi)數(shù)控電火花成形機(jī)床

國(guó)內(nèi)數(shù)控電火花成形機(jī)床的參展單位有北京市電加工研究所/北京迪蒙數(shù)控技術(shù)有限責(zé)任公司、蘇州三光科技股份有限公司、北京迪蒙斯巴克科技股份有限公司、北京機(jī)床所精密機(jī)電有限公司、北京迪蒙卡特機(jī)床有限公司、蘇州漢奇數(shù)控設(shè)備有限公司、上海漢霸數(shù)控機(jī)電有限公司、廣東商鼎智能設(shè)備有限公司。與上屆展會(huì)相比，國(guó)內(nèi)電火花成形機(jī)床的整體技術(shù)水平在穩(wěn)步提升，外觀設(shè)計(jì)沉穩(wěn)大氣，并向自動(dòng)化、智能化、綠色環(huán)?；较虬l(fā)展。但與國(guó)外相比仍有差距，主要是在基礎(chǔ)技術(shù)方面，如機(jī)械結(jié)構(gòu)還沒有引進(jìn)恒溫設(shè)計(jì)概念。

（1）提升機(jī)床基礎(chǔ)件的穩(wěn)定性。展出的大多數(shù)機(jī)床的床身均采用了規(guī)范的處理工序，使其具有足夠的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)剛度，如北京電加工所/迪蒙數(shù)控公司的ADV600電火花成形機(jī)床（圖7）床身鑄件經(jīng)過三年以上時(shí)效處理；北京迪蒙斯巴克公司的DR400S數(shù)控電火花成形機(jī)床（圖8）鑄件也經(jīng)過自然時(shí)效和熱處理。

圖7 ADV600數(shù)控電火花成形機(jī)床

圖8 DR400S數(shù)控電火花成形機(jī)床

（2）自主開發(fā)相關(guān)操作系統(tǒng)。在軟件方面，多數(shù)廠家已采用基于Windows XP操作系統(tǒng)的人機(jī)界面，ADV600機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)配置了最新的Windows Mark Power軟件，能實(shí)現(xiàn)五軸五聯(lián)動(dòng)精密加工，并預(yù)留六軸六聯(lián)動(dòng)接口，脈沖電源增加了“放電能量精確控制電路”，使放電加工表面均勻性大幅提升，搭載智能專家系統(tǒng)，加工效率更高，加工方法更靈活。廣東商鼎公司自主研發(fā)的數(shù)控系統(tǒng)，能確保精準(zhǔn)的重復(fù)定位精度，獨(dú)到的脈沖電源配合STANDY系統(tǒng)，減少了電極損耗。

（3）面向特殊材料開發(fā)相應(yīng)技術(shù)。各公司針對(duì)不同的加工材料以及不同加工形狀均做了研究，具有更完善的加工工藝數(shù)據(jù)庫(kù)，能進(jìn)行不同電極-工件材料對(duì)的組合加工，具有鏡面加工、硬質(zhì)合金加工、高速石墨加工、小電流加工、專用防拉弧積碳、超高精加工等專用放電回路，實(shí)現(xiàn)了聚晶金剛石（PCD）、硬質(zhì)合金、鈦合金、鈦鋁合金、高溫合金、碳纖維復(fù)合材料、超高溫陶瓷基復(fù)合材料、炭/炭復(fù)合材料等材料的高效、高表面質(zhì)量加工，形成了“鈦合金”“高溫合金”“硬質(zhì)合金”專用模塊。

（4）融入智能元素。ADV600機(jī)床具有自動(dòng)升降油槽、豐富的數(shù)據(jù)接口，可兼容機(jī)械手、電極工具庫(kù)，具有放電狀態(tài)監(jiān)控、錯(cuò)誤自診斷提醒功能等，借助機(jī)械手、電極工具庫(kù)已為用戶組成三臺(tái)機(jī)床的自動(dòng)化生產(chǎn)線。上海漢霸公司借助“基準(zhǔn)球”“工件”“電極”“加工設(shè)定”之間的數(shù)據(jù)關(guān)系，系統(tǒng)自動(dòng)生成加工任務(wù)（加工位置+放電參數(shù)+ATC），簡(jiǎn)化了操作步驟，大幅度降低人工干預(yù)和經(jīng)驗(yàn)值依賴，最大程度提高加工準(zhǔn)備效率，實(shí)現(xiàn)全程無(wú)坐標(biāo)系操作的引導(dǎo)式智能操作系統(tǒng)。

（5）減少電極損耗、提升加工效率。工具電極損耗直接影響加工精度、加工速度和加工質(zhì)量，國(guó)內(nèi)參展廠家的相關(guān)產(chǎn)品基本都達(dá)到最小電極損耗≤0.1%、鈦合金加工效率≥829 mm3/min、模具鋼加工效率≥2000 mm3/min。

（6）自動(dòng)化、信息化及安全可靠性有了實(shí)質(zhì)性進(jìn)步。北京迪蒙卡特公司的CTM350C機(jī)床、北京迪蒙斯巴克公司的DR400S機(jī)床、廣東商鼎公司的CNC400機(jī)床、上海漢霸公司的HGS45機(jī)床等都帶電極工具庫(kù)，可方便地對(duì)接自動(dòng)化及無(wú)人加工的需要。隨著信息技術(shù)的迅速發(fā)展，客戶更加渴望所使用的機(jī)床和技術(shù)服務(wù)運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)通信功能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)線連接、遠(yuǎn)程監(jiān)視、遠(yuǎn)程診斷、遠(yuǎn)程編程與傳輸、遠(yuǎn)程工藝技術(shù)服務(wù)等，這也是未來(lái)提升產(chǎn)品和技術(shù)服務(wù)水平的重點(diǎn)之一。

1.2 數(shù)控電火花線切割機(jī)床

本屆展會(huì)共有18家國(guó)內(nèi)外廠商展示32臺(tái)數(shù)控電火花線切割機(jī)床，其中單向走絲電火花線切割機(jī)床6臺(tái)、往復(fù)走絲電火花線切割機(jī)床26臺(tái)（含超硬刀具電火花線切割機(jī)床1臺(tái)）。

1.2.1 單向走絲電火花線切割機(jī)床

日本沙迪克公司、日本三菱電機(jī)公司、日本牧野機(jī)床有限公司、日本發(fā)那科公司及北京安德建奇數(shù)字設(shè)備股份有限公司等國(guó)內(nèi)外廠商展示了6臺(tái)單向走絲電火花線切割機(jī)床。

（1）高端機(jī)床國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求量穩(wěn)中有升。國(guó)外高端品牌電火花線切割機(jī)床生產(chǎn)廠商近年來(lái)在中國(guó)市場(chǎng)的銷售業(yè)務(wù)都有著很好的表現(xiàn)，即便2020年受到新冠疫情的影響，但在中國(guó)市場(chǎng)銷售量依然達(dá)到往年正常水平。2021年初開始中國(guó)市場(chǎng)高端單向走絲電火花線切割機(jī)床訂貨銷售量上漲幅度較大，主要原因是由于中國(guó)疫情控制得好，成為當(dāng)前世界范圍內(nèi)少數(shù)能夠正常提供產(chǎn)品的地區(qū)，一些國(guó)外加工制造訂單和采購(gòu)訂單集中移向中國(guó)，國(guó)內(nèi)加工制造企業(yè)需要增加新的機(jī)床設(shè)備來(lái)快速滿足市場(chǎng)需求變化。另外，近年來(lái)國(guó)內(nèi)航空、航天、軍工等行業(yè)快速發(fā)展，業(yè)務(wù)量增速較大，對(duì)高端數(shù)控機(jī)床的采購(gòu)量持續(xù)增長(zhǎng)。雖然高端機(jī)床的需求量未來(lái)幾年還會(huì)呈現(xiàn)穩(wěn)中有升的狀態(tài)，但中低端單向走絲電火花線切割機(jī)床近年來(lái)卻受到多次切割往復(fù)走絲電火花線切割機(jī)床較大的沖擊，這種影響在未來(lái)一段時(shí)間還會(huì)持續(xù)下去。

（2）主要加工指標(biāo)沒有明顯變化。最大切割效率400 mm2/min、最佳表面粗糙度Ra0.006μm、加工輪廓精度±1μm，這基本代表了目前世界最先進(jìn)的單向走絲電火花線切割機(jī)床主要加工性能指標(biāo)，并且這些指標(biāo)在近幾年沒有得到進(jìn)一步提高，也說(shuō)明單向走絲電火花線切割機(jī)床在發(fā)展過程中遇到了技術(shù)瓶頸。

（3）技術(shù)及工藝細(xì)節(jié)不斷得到完善與提升。日本沙迪克公司新推出的ALN400QS單向走絲線切割機(jī)床（圖9），是在其過去機(jī)型的基礎(chǔ)上增加了“i Groove Edition”新技術(shù)，該技術(shù)使加工區(qū)域的電極絲按照一定速度和方向旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)放電加工區(qū)域從上到下所使用的電極絲都是未被放電腐蝕的新絲，可減少加工表面斑點(diǎn)和條紋的出現(xiàn)，提高加工零件的表面質(zhì)量和精度。日本三菱電機(jī)公司、日本發(fā)那科公司的自動(dòng)穿絲技術(shù)不斷完善，可支持Z軸全行程范圍內(nèi)在空氣或水中的自動(dòng)穿絲，并支持厚度200 mm以內(nèi)工件斷絲點(diǎn)處的自動(dòng)穿絲，實(shí)現(xiàn)卷曲率10%以下電極絲的高穿絲成功率。日本沙迪克公司的“無(wú)凹凸控制Ⅱ”、日本牧野公司的“GS-Cut（凸面精靈）”和日本三菱電機(jī)公司的“Digital-AEⅡ”形狀控制電源等技術(shù)，可在一次切割200～300 mm厚度零件時(shí)將單邊直線度控制在5μm以內(nèi)。此外，日本沙迪克公司“TM控制Ⅱ”與“Digital-PIKA-W Plus”超高頻數(shù)字脈沖、日本牧野公司HEAT、日本三菱電機(jī)公司Digital-FS電源、瑞士GF加工方案IPG智能數(shù)字脈沖電源等技術(shù)的應(yīng)用，使模具鋼多次切割后的最佳表面粗慥度可達(dá)到Ra0.1μm。北京安德建奇公司推出的新一代單向走絲電火花線切割機(jī)床AW400機(jī)型（圖10），具有一體式優(yōu)美外觀、整機(jī)科技感十足，該機(jī)床運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)軸采用直線電機(jī)與高分辨率光柵尺的驅(qū)動(dòng)控制方式，配置電燒絲結(jié)構(gòu)的自動(dòng)穿絲系統(tǒng)，可在Z軸全行程內(nèi)自動(dòng)穿絲，其最大加工效率250 mm2/min、最佳表面粗糙度Ra0.25μm、加工輪廓精度±2μm。

圖9 ALN400QS單向走絲電火花線切割機(jī)床

圖10 AW400單向走絲電火花線切割機(jī)床

（4）向客戶提供更好的技術(shù)與服務(wù)體驗(yàn)。國(guó)內(nèi)外廠家持續(xù)改進(jìn)并提高機(jī)床加工性能，不斷擴(kuò)大機(jī)床應(yīng)用范圍，以滿足新材料、新工藝等方面的新需求，并在自動(dòng)化生產(chǎn)單元、自動(dòng)化柔性生產(chǎn)線、一體化解決方案等方面給客戶提供成熟的工藝及技術(shù)解決方案。日本沙迪克公司的LOT Miemmerce功能、日本牧野公司OPCUA/MTConnect功能都可提供單機(jī)、多機(jī)與車間生產(chǎn)管理系統(tǒng)MES連接，向MES系統(tǒng)提供機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)，以提高機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)效率。日本牧野公司U6機(jī)床的HyperConnect遠(yuǎn)程支持接口，雙向遠(yuǎn)程連接，通過遠(yuǎn)程控制機(jī)床幫助客戶檢查修改加工程序、工藝參數(shù)、分析診斷機(jī)床故障等，增強(qiáng)客戶對(duì)機(jī)床設(shè)備使用過程中有更快速的技術(shù)服務(wù)支持體驗(yàn)。

（5）融入人工智能、深度學(xué)習(xí)等新技術(shù)。近年來(lái)AI人工智能、深度學(xué)習(xí)技術(shù)逐步在一些行業(yè)及產(chǎn)品上得到廣泛應(yīng)用。目前單向走絲線切割機(jī)床的自動(dòng)化程度已較高，而自動(dòng)穿絲、自動(dòng)升降液槽、工件高精度快速換裝夾系統(tǒng)、工件自動(dòng)檢測(cè)找正系統(tǒng)、工藝數(shù)據(jù)專家?guī)斓茸詣?dòng)化功能都得到應(yīng)用，但讓機(jī)床具備感知、理解、行動(dòng)和學(xué)習(xí)等功能的能力還是很欠缺，用計(jì)算機(jī)去完成以往需要人的智力才能勝任的工作一定是未來(lái)機(jī)床行業(yè)發(fā)展的一個(gè)重要方向。

1.2.2 往復(fù)走絲電火花線切割機(jī)床

本屆展會(huì)上蘇州三光科技股份有限公司、北京安德建奇數(shù)字設(shè)備股份有限公司、蘇州市寶瑪數(shù)控設(shè)備有限公司、北京凝華科技有限公司、江蘇冬慶數(shù)控機(jī)床有限公司、杭州華方數(shù)控機(jī)床有限公司、昆山瑞鈞機(jī)械科技有限公司、蘇州漢奇數(shù)控設(shè)備有限公司、江蘇三星機(jī)械制造有限公司、泰州市江洲數(shù)控機(jī)床制造有限公司、江蘇賽維斯數(shù)控科技有限公司、力同機(jī)械自動(dòng)化（上海）有限公司、上海伊陽(yáng)機(jī)械有限公司、上海特略精密數(shù)控機(jī)床有限公司等14家國(guó)內(nèi)企業(yè)展出了具有多次切割功能的往復(fù)走絲電火花線切割機(jī)床（俗稱“中走絲”機(jī)床），總體在產(chǎn)品的加工性能和外觀質(zhì)量上都有一定提高。

（1）市場(chǎng)需求量仍在增加。本次參展的主要“中走絲”機(jī)床制造廠家在2020年都取得不錯(cuò)的銷售業(yè)績(jī)，部分廠家近年在東南亞、歐洲等國(guó)外市場(chǎng)的推廣銷售也取得較好成績(jī)。這表明“中走絲”機(jī)床的加工性能、使用成本等比較適合目前國(guó)內(nèi)外加工制造業(yè)的需求，其市場(chǎng)需求量仍處于上升通道中。

（2）加工性能指標(biāo)持續(xù)提升。昆山瑞鈞機(jī)械科技有限公司展出的FT400新型“中走絲”機(jī)床（圖11），最佳加工表面粗糙度Ra≤0.4μm（模具鋼5次切割）；上海特略精密數(shù)控機(jī)床有限公司展出的TG2000A機(jī)型，最佳表面粗糙度Ra≤0.3μm、加工精度±2.5μm。單從加工表面粗糙度這個(gè)重要加工指標(biāo)看，近年來(lái)一直徘徊在Ra0.6～0.8μm之間，目前有更多的廠家能達(dá)到Ra0.4μm及以下，這是一個(gè)非?？上驳募夹g(shù)突破。“中走絲”機(jī)床大電流、大效率穩(wěn)定加工一直是廠家的技術(shù)攻關(guān)方向之一，在近年也取得一定進(jìn)展。從展會(huì)上看，多個(gè)廠家的機(jī)床最大加工電流標(biāo)稱值達(dá)到10～12 A，個(gè)別廠家甚至達(dá)到18 A，最大加工效率達(dá)到600 mm2/min。隨著諧振式脈沖電源、微能量脈沖電源等技術(shù)在“中走絲”機(jī)床上不斷穩(wěn)定使用，最佳表面粗糙度、最大加工效率等性能指標(biāo)還會(huì)進(jìn)一步提升。

圖11 FT400“中走絲”電火花線切割機(jī)床

（3）機(jī)床外觀進(jìn)步較大。本屆展會(huì)展出的“中走絲”機(jī)床中，占地面積小、外觀造型美觀、操作方便的一體式結(jié)構(gòu)機(jī)床有13臺(tái)之多（含全封閉防護(hù)結(jié)構(gòu)機(jī)床4臺(tái)）。力同機(jī)械自動(dòng)化（上海）有限公司展出的LTW32TB全封閉結(jié)構(gòu)機(jī)床（圖12），配置了油霧分離器，更加符合國(guó)家環(huán)保方面的要求。蘇州三光科技股份有限公司展出的HB400L、HB400C兩臺(tái)配置不同的機(jī)床，具有統(tǒng)一風(fēng)格的一體式外觀造型，其中HB400L機(jī)床（圖13）使用了直線電機(jī)、無(wú)電解電源、五軸數(shù)控、新UV軸結(jié)構(gòu)、自動(dòng)升降三面開口式液槽防護(hù)門等先進(jìn)技術(shù)。

圖12 LTW32TB“中走絲”電火花線切割機(jī)床

圖13 HB400L“中走絲”電火花線切割機(jī)床

（4）機(jī)床數(shù)控功能、操作方便性進(jìn)一步完善。參展的“中走絲”機(jī)床中有8臺(tái)是X、Y、Z、U、V五軸數(shù)控機(jī)床，部分機(jī)床可選配第六數(shù)控軸，體現(xiàn)出“中走絲”機(jī)床數(shù)控功能進(jìn)一步完善，也說(shuō)明市場(chǎng)對(duì)五軸數(shù)控機(jī)床的需求量在不斷增加。多家廠家的產(chǎn)品可選配直線電機(jī)、光柵尺等高精度運(yùn)動(dòng)控制部件，有效提高了運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)軸的定位精度和伺服進(jìn)給的靈敏性?！爸凶呓z”機(jī)床也緊跟精密機(jī)床的技術(shù)發(fā)展方向而不斷發(fā)展。

（5）加工穩(wěn)定性提高、工藝數(shù)據(jù)庫(kù)不斷完善。用戶對(duì)“中走絲”機(jī)床評(píng)價(jià)中詬病比較多的是加工穩(wěn)定性較差，比如連續(xù)加工多個(gè)相同零件的尺寸精度、表面質(zhì)量相差較大。對(duì)此，近年來(lái)一些廠家做了很多技術(shù)改進(jìn)工作。如杭州華方公司可做到110 mm2/min切割速度時(shí)，連續(xù)切割70 h，電極絲損耗≤0.01 mm；大部分廠家也都能做到合計(jì)粗切和修切面積的情況下，連續(xù)切割500 000 mm2、電極絲損耗≤0.01 mm。目前“中走絲”機(jī)床普遍采用防水導(dǎo)輪組件，有效提高了導(dǎo)輪軸承的使用壽命；使用PCD材質(zhì)的導(dǎo)絲嘴，提高了導(dǎo)絲嘴耐磨性。重錘、彈簧機(jī)械式雙向恒張力裝置普遍在“中走絲”機(jī)床上得到使用，如蘇州寶瑪公司、江蘇冬慶公司等使用帶壓力傳感器的智能自動(dòng)雙向調(diào)節(jié)絲張力系統(tǒng)，減少了電極絲的抖動(dòng)并提高了電極絲運(yùn)行時(shí)在空間位置精度上的長(zhǎng)期保持性。大尺寸過濾紙芯、多層過濾裝置及獨(dú)立的過濾泵系統(tǒng)在“中走絲”機(jī)床上的使用，可更長(zhǎng)時(shí)間保持加工液的干凈程度并有效延長(zhǎng)加工液的使用時(shí)間，對(duì)提高放電加工穩(wěn)定性、切割零件精度和表面質(zhì)量一致性有很大的作用。目前大部分“中走絲”機(jī)床可較為輕松地實(shí)現(xiàn)切割表面粗糙度在“切一修二”時(shí)達(dá)Ra0.8μm，連續(xù)加工多個(gè)對(duì)邊尺寸為20 mm的正八方棱柱，保證零件精度≤（±0.005）mm的性能。對(duì)于模具鋼、銅、鋁等常用加工材料，“中走絲”機(jī)床廠家不斷完善與優(yōu)化工藝數(shù)據(jù)庫(kù)，用戶只需簡(jiǎn)單輸入材料類型、工件厚度、電極絲直徑、表面質(zhì)量等，就可得到與加工結(jié)果相一致的加工工藝數(shù)據(jù)；同時(shí)，不斷完善鎳基合金、鈦合金及其他超硬材料的加工工藝數(shù)據(jù)庫(kù)。

（6）產(chǎn)品不斷優(yōu)化，更加關(guān)注細(xì)分市場(chǎng)的需求。近年來(lái)，在國(guó)家“科技創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)高質(zhì)量發(fā)展”與“產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整升級(jí)”等制造業(yè)長(zhǎng)期發(fā)展戰(zhàn)略背景下，“中走絲”機(jī)床廠家加大了在技術(shù)研發(fā)與創(chuàng)新的投入，不斷優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與種類，并結(jié)合自身特點(diǎn)與市場(chǎng)需求，開發(fā)出一些具有專業(yè)技術(shù)特點(diǎn)并能滿足細(xì)分市場(chǎng)需求的“中走絲”機(jī)床產(chǎn)品。杭州華方公司對(duì)高厚度零件加工開展了較為深入的研究，開發(fā)的適合2000 mm高厚度零件切割的“中走絲”機(jī)床，其加工效率達(dá)到3000 mm2/h。北京安德建奇數(shù)字設(shè)備股份有限公司、北京凝華科技有限公司利用“中走絲”線切割原理，開發(fā)出適合PCD超硬材料刀具加工的設(shè)備，近年來(lái)在木地板、家具、門窗等行業(yè)所使用的超硬材料刀具加工上得到廣泛應(yīng)用。

1.3 電火花微小孔加工機(jī)床

本屆展會(huì)共有5家企業(yè)展出了9臺(tái)電火花微小孔加工機(jī)床。與上屆展會(huì)相比，展商和展品數(shù)量基本相當(dāng)，有些展品的型號(hào)、外觀以及一些局部單元和細(xì)節(jié)有所變化，但整體上看，參展機(jī)床的主要技術(shù)性能、加工工藝水平等尚沒有重大突破。

1.3.1 電火花小孔加工機(jī)床

本屆展會(huì)上展出電火花小孔加工機(jī)床的有蘇州電加工機(jī)床研究所有限公司、北京市電加工研究所、蘇州中谷實(shí)業(yè)有限公司、蘇州市寶瑪數(shù)控設(shè)備有限公司、蘇州亞馬森機(jī)床有限公司。

（1）應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，市場(chǎng)需求穩(wěn)步上升。隨著新材料的不斷應(yīng)用及加工要求的提高，金屬切削機(jī)床難以加工硬質(zhì)合金、鎳基合金和鈦合金等特殊材料零件上的群小孔，激光加工也因其加工孔的深徑比小或無(wú)法加工深孔而難以滿足關(guān)鍵領(lǐng)域的需求，由此電火花小孔加工方法成為不二選擇。近年來(lái)，五軸以上的多軸數(shù)控電火花小孔加工機(jī)床的功能和性能有了進(jìn)一步提高，在航空航天等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。單軸、三軸和五軸數(shù)控的電火花小孔機(jī)床在軍工、IT、模具、機(jī)械制造、刀具等行業(yè)的應(yīng)用也在不斷擴(kuò)大，其需求逐年上升。蘇州電加工機(jī)床研究所的SE-GK021六軸數(shù)控電火花高速小孔加工機(jī)床（圖14）、北京電加工研究所的HS600六軸精密數(shù)控電火花小孔加工機(jī)床（圖15）及蘇州中谷公司的ZGDC506數(shù)控電火花小孔加工機(jī)床（圖16），主要用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片氣膜孔的加工；蘇州亞馬森公司的MS-DC435A四軸電火花小孔加工機(jī)床（圖17）主要用于刀具出水孔、玻纖模具線切割噴絲孔和噴油嘴噴孔的加工；蘇州寶瑪公司的BMD703-500CNC三軸數(shù)控電火花小孔機(jī)床（圖18）和蘇州亞馬森公司的MS-DC430C三軸電火花小孔加工機(jī)床適用于各種精密零配件細(xì)小孔群孔和模具線切割穿絲孔加工。這些針對(duì)不同領(lǐng)域、不同要求而推出的產(chǎn)品，能更好地滿足不同用戶的需求。

圖14 SE-GK021六軸數(shù)控電火花小孔加工機(jī)床

圖15 HS600六軸精密數(shù)控電火花小孔加工機(jī)床

圖16 ZGDC506六軸電火花小孔加工機(jī)床

圖17 MS-DC435A四軸數(shù)控電火花小孔加工機(jī)床

圖18 BMD703-500CNC三軸數(shù)控電火花小孔加工機(jī)床

（2）自動(dòng)更換電極（ATC）技術(shù)。電火花加工小孔時(shí)由于存在電極損耗，在加工一定量的孔后，必須更換新的電極。如果在一個(gè)零件上要加工不同直徑的孔，也必須更換外徑與之相匹配的電極。因此，在加工批量群孔或不同直徑的孔時(shí)，電極的更換比較頻繁。為適應(yīng)這種一人多機(jī)、連續(xù)加工的工作模式，一些制造商集成電極自動(dòng)更換技術(shù)，在多軸小孔電火花機(jī)床上配置電極自動(dòng)更換裝置或機(jī)械手，實(shí)現(xiàn)了電極的在機(jī)更換，大大減輕了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高整體效率。如蘇州電加工機(jī)床研究所的SEGK021在工作臺(tái)的左側(cè)安裝了一臺(tái)六自由度的機(jī)械手，配置了16個(gè)刀位的電極庫(kù)和4種規(guī)格的導(dǎo)向器庫(kù)，用于電極和導(dǎo)向器的更換。蘇州中谷公司的ZGDC506機(jī)則配置了一個(gè)20位電極庫(kù)、氣動(dòng)式自動(dòng)換電極機(jī)構(gòu)以及4位自動(dòng)換導(dǎo)向器裝置，可以實(shí)現(xiàn)電極和導(dǎo)向器同時(shí)更換，北京電加工研究所的HS600機(jī)床也配備了一個(gè)16位電極庫(kù)，實(shí)現(xiàn)了電極的自動(dòng)更換。。

（3）自動(dòng)穿透檢測(cè)技術(shù)。自動(dòng)穿透檢測(cè)是航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片氣膜孔加工中應(yīng)運(yùn)而生的一項(xiàng)實(shí)用技術(shù)，以防止加工孔穿透后電極繼續(xù)進(jìn)給而與空腔另一側(cè)產(chǎn)生放電蝕除。蘇州電加工機(jī)床研究所的SE-GK021、北京電加工研究所的HS600、蘇州中谷公司的ZGDC506及蘇州寶瑪公司的BMD703-500CNC均搭載了這項(xiàng)技術(shù)。準(zhǔn)確有效、可靠一致是該技術(shù)的關(guān)鍵所在，在實(shí)際應(yīng)用中，各企業(yè)之間尚有差別，還大有提升空間。

（4）局部功能和性能有所提升。雖然近年來(lái)在整體技術(shù)水平和加工工藝指標(biāo)方面沒有重大突破性變化，但在某些加工性能上有所提升。蘇州電加工機(jī)床研究所的SE-GK021機(jī)床采用微精脈沖電源技術(shù)，其加工孔的表面重熔層厚度≤0.02 mm，表面粗糙度Ra≤1.6μm，并配置了專利技術(shù)的隨動(dòng)型電極扶持器，能有效防止細(xì)電極進(jìn)給時(shí)的彎曲；北京電加工研究所的HS600機(jī)床配置特色精密微細(xì)電源，重熔層厚度≤0.02 mm，孔加工表面無(wú)裂紋，并配置并線接口，與其他設(shè)備組成自動(dòng)化加工線，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化及無(wú)人加工；蘇州寶瑪公司的BMD703-500CNC機(jī)床具有智能化數(shù)據(jù)庫(kù)和“互聯(lián)網(wǎng)+”功能，能根據(jù)加工要求自動(dòng)調(diào)用工藝數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控，該機(jī)還配置擴(kuò)展接口，加裝A、B軸后即可形成五軸數(shù)控，用于空間位置分布的小孔加工；蘇州亞馬森公司的MS-DC435A機(jī)床也預(yù)留了擴(kuò)展口，加裝A軸后即可形成五軸數(shù)控，用于加工斜孔和環(huán)形工件上的小孔。

另外，較之以往多軸數(shù)控電火花小孔加工機(jī)床的0.3～3.0 mm電極直徑范圍，本屆展出的機(jī)床基本都擴(kuò)大到了0.2～3.0 mm，蘇州中谷公司的ZGDC506最小電極直徑為0.15 mm，蘇州亞馬森公司的MSDC435A更是達(dá)到了0.10 mm。

1.3.2 電火花微孔加工機(jī)床

電火花微孔加工機(jī)床主要用于加工直徑為0.05～0.1 mm的孔，如汽車噴油嘴噴孔、化纖噴絲板噴孔、液氫火箭燃料噴注孔等。本屆展會(huì)上蘇州電加工機(jī)床研究所、蘇州中谷公司分別展出了相關(guān)設(shè)備。

Step1確定凝聚點(diǎn)以及初始分類．凝聚點(diǎn)的選擇將會(huì)直接決定初始分類，對(duì)分類結(jié)果也產(chǎn)生一定影響，Spss軟件會(huì)按照一定的原則自動(dòng)選擇凝聚點(diǎn)．

蘇州電加工機(jī)床研究所展出的SE-WK018數(shù)控電火花精密微孔加工機(jī)床（圖19）是2020年推出新產(chǎn)品，主要用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)高壓共軌閥體噴片微孔、噴油嘴噴孔和各類噴絲板、熔噴板精密噴孔的加工。該機(jī)床采用最新工業(yè)設(shè)計(jì)，半封閉外形，新穎簡(jiǎn)潔；采用微細(xì)長(zhǎng)圓電極或扁電極，采取級(jí)進(jìn)式送絲方式，可加工直徑0.07～1.0 mm的精密圓孔或直徑0.06 mm的窄槽，最佳表面粗糙度Ra0.4μm，加工孔徑精度（板厚為1 mm時(shí)）為±0.002 mm，還可進(jìn)行各類微小異型孔的銑削加工；配置其自主開發(fā)的倒錐裝置，可加工出入口直徑差為0.02 mm的倒錐微孔（厚度1 mm）。

圖19 SE-WK018數(shù)控電火花精密微孔加工機(jī)床

蘇州中谷公司的ZGM501數(shù)控電火花微孔加工機(jī)（圖20），采用大理石龍門式結(jié)構(gòu)，電極為硬質(zhì)合金或鎢絲，最小加工孔徑0.05 mm、加工孔的圓度0.002 mm，還可加工微細(xì)槽、臺(tái)階孔、錐形孔。

圖20 ZGM501數(shù)控電火花微孔機(jī)床

1.4 專用電加工機(jī)床

1.4.1 刀具加工機(jī)床

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)的超硬材料刀具發(fā)展較快，應(yīng)用量很大，由此帶來(lái)了刀具高效加工及修正的問題。國(guó)內(nèi)一些電加工企業(yè)瞄準(zhǔn)了這一領(lǐng)域，在往復(fù)走絲電火花線切割機(jī)床、電火花成形機(jī)床基礎(chǔ)上進(jìn)行技術(shù)研究和新產(chǎn)品開發(fā)，逐漸推出了刀具的切割、磨削等專用電加工機(jī)床，并形成相關(guān)的加工工藝技術(shù)，這類細(xì)分產(chǎn)品正越來(lái)越受到用戶的歡迎，市場(chǎng)前景看好。

北京安德建奇公司展出的AT40R-Pro精密數(shù)控切刀機(jī)（圖21）是專用于PCD金剛石刀具、硬質(zhì)合金刀具切割加工的專用電加工機(jī)床。該機(jī)為滿足木工刀具的加工要求而研發(fā)，五軸數(shù)控，三軸聯(lián)動(dòng)，可根據(jù)刀具的直徑、前角、后角、側(cè)后角、面角等參數(shù)，自動(dòng)將刀具輪廓曲線轉(zhuǎn)化為切割軌跡，能通過刀具實(shí)際的輪廓形狀全面檢測(cè)刀具的實(shí)際變形，計(jì)算刀面的曲面變形，繼而進(jìn)行曲面補(bǔ)償，可有效降低形狀誤差；配備高性能防發(fā)黑電源，木工刀加工精度≤0.02 mm；金屬刀加工精度＜0.01 mm?？汕懈罴庸ぷ畲笾睆?00 mm的盤狀刀具。

圖21 AT40R-Pro精密數(shù)控切刀機(jī)

北京凝華科技有限公司展出了SL25超硬材料砂輪放電修整機(jī)（圖22），該機(jī)主要用于金剛石砂輪、CBN砂輪的電火花成形與修整加工，也可用于PCD整體刀具外圓的電火花加工與修整。加工過程中，圓形成形電極輪與圓形工件分別以不同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)滾放電加工；在線車削及補(bǔ)償功能可及時(shí)對(duì)電極加工面輪廓進(jìn)行在線車削整形，消除由于電極損耗而造成的電極形狀精度降低，并通過補(bǔ)償獲得較高的加工精度，其加工精度<0.0.03 mm。北京迪蒙卡特機(jī)床有限公司的QX5-D400電火花磨刀機(jī)主要用于直徑400 mm以下盤狀PCD刀具的放電磨削加工，具有三個(gè)直線軸、四個(gè)旋轉(zhuǎn)軸，其磨削精度≤0.02 mm、刃口最佳粗糙度Ra≤0.4μm。

圖22 SL25放電修整機(jī)

1.4.2 電化學(xué)去毛刺機(jī)床

2 激光加工機(jī)床

本屆展會(huì)共匯聚了國(guó)內(nèi)外20多家激光加工企業(yè)參展。國(guó)內(nèi)方面有深圳大族激光科技產(chǎn)業(yè)集團(tuán)股份有限公司、奔騰激光（溫州）有限公司、江蘇亞威機(jī)床股份有限公司、江蘇揚(yáng)力數(shù)控機(jī)床有限公司、東莞市力星激光科技有限公司、武漢華工激光工程有限責(zé)任公司、廣東宏石激光技術(shù)股份有限公司、深圳迪能激光科技有限公司、北京珊達(dá)激光科技發(fā)展有限責(zé)任公司、蘇州領(lǐng)創(chuàng)激光科技有限公司、濟(jì)南邦德激光股份有限公司、濟(jì)南金威刻科技發(fā)展有限公司、蘇州瑞鐵機(jī)床股份有限公司等；國(guó)外方面有德國(guó)德馬吉公司（DMG）、德國(guó)普雷茨特精密技術(shù)有限公司（Precitec）、德國(guó)埃馬克集團(tuán)（EMAG）、意大利博栗瑪貿(mào)易有限公司（BLM）、日本三菱電機(jī)自動(dòng)化有限公司、日本遠(yuǎn)州株式會(huì)社等。

參展的激光加工設(shè)備主要包括激光切割設(shè)備、超快激光精密加工設(shè)備、激光焊接設(shè)備及其他激光加工設(shè)備。其中展品中占比最大的激光切割設(shè)備普遍呈現(xiàn)出高功率、高效率、高質(zhì)量、智能化、模塊化等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)大厚板、高反射率材料的高效切割；激光精密加工設(shè)備普遍為納秒激光設(shè)備，參展的國(guó)內(nèi)外企業(yè)展出了應(yīng)用于精密超硬刀具加工的納秒超快激光精密加工設(shè)備，未有飛秒激光加工設(shè)備展出；激光焊接設(shè)備方面，國(guó)內(nèi)企業(yè)推出了手持型激光焊接機(jī)，由于其靈活方便，操作簡(jiǎn)單，大大提高了傳統(tǒng)手工焊的工作效率。

2.1 激光切割設(shè)備

本屆展會(huì)參展的激光切割設(shè)備相較于上一屆展會(huì)最突出的特點(diǎn)是高功率和智能化。激光切割設(shè)備普遍搭配了“萬(wàn)瓦級(jí)”輸出功率的激光器，如大族激光智能裝備集團(tuán)、奔騰激光（溫州）有限公司、蘇州領(lǐng)創(chuàng)激光科技有限公司、北京珊達(dá)激光科技發(fā)展有限責(zé)任公司等企業(yè)的激光切割設(shè)備均可搭配輸出功率為“20 kW級(jí)”的激光器。其中，濟(jì)南邦德激光股份有限公司展出的Dream3磁懸浮光纖激光切割機(jī)（圖23），選配40 kW光纖激光器，切割碳鋼厚度可達(dá)100 mm、切割不銹鋼厚度可達(dá)200 mm。更高的激光輸出功率不僅可應(yīng)用于更厚的板材切割，而且在切割相同厚度的板材時(shí)，還可保證切割質(zhì)量和更快的切割速度，提高生產(chǎn)效率。隨著激光器功率的增大，設(shè)備可實(shí)現(xiàn)更高的切割速度，提高生產(chǎn)效率。多家企業(yè)采用了磁懸浮電機(jī)，其激光切割設(shè)備的動(dòng)力性能和動(dòng)態(tài)性能更加卓越。如江蘇亞威機(jī)床股份有限公司展出的HLS-2040磁懸浮光纖激光切割機(jī)（圖24），X、Y軸最大加速度達(dá)到了2.5g；濟(jì)南邦德激光股份有限公司展出的Dream3磁懸浮光纖激光切割機(jī)同樣采用了磁懸浮電機(jī)，X、Y軸最大加速度更是達(dá)到了4g。

圖23 Dream3磁懸浮光纖激光切割機(jī)

圖24 HLS-2040磁懸浮光纖激光切割機(jī)

通過數(shù)控技術(shù)和AI技術(shù)，很多企業(yè)參展的激光切割設(shè)備實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)過程的智能化、自動(dòng)化。大族激光智能裝備集團(tuán)參展的SF系列雙平臺(tái)光纖激光切割機(jī)可選配智能制造模塊，分解加工過程，將各種變量數(shù)字化，從而精細(xì)化提升制造工藝和效率。在板材切割過程中使用AutoSplit智能裁剪板材，工序內(nèi)自動(dòng)分離工件和需倉(cāng)庫(kù)回收的板材余料。和和機(jī)械有限公司展出的SLT-102-FIBER全自動(dòng)化激光切管機(jī)，采用11軸數(shù)控，選配1～2 kW光纖激光器，可對(duì)不同材質(zhì)的方管、圓管、異型管進(jìn)行切割加工，并從自動(dòng)背料架進(jìn)料、材料自動(dòng)校準(zhǔn)、進(jìn)料及傾轉(zhuǎn)、激光切割到自動(dòng)下料，采用全自動(dòng)化生產(chǎn)流程。日本三菱電機(jī)公司展出的ML4020GXF60二維激光加工機(jī)采用了AI技術(shù)“Maisart”，可根據(jù)加工中的聲音和光對(duì)加工狀態(tài)進(jìn)行AI判斷，自動(dòng)調(diào)整加工條件，致力于實(shí)現(xiàn)“不停頓的加工”。德國(guó)普雷茨特公司此次參展推出了ProCutter Zoom2.0智能切割頭，應(yīng)用PierceTec技術(shù)可提供快速優(yōu)質(zhì)穿孔，其內(nèi)置傳感器可實(shí)時(shí)監(jiān)控穿孔過程，并且會(huì)根據(jù)穿孔時(shí)的數(shù)據(jù)優(yōu)化激光功率，傳感器檢測(cè)數(shù)據(jù)都能在APP上同步顯示，實(shí)時(shí)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，而穩(wěn)定的穿孔質(zhì)量和高效的穿孔作業(yè)使其在切割厚板時(shí)更具有優(yōu)勢(shì)。

2.2 激光精密加工設(shè)備

激光精密加工設(shè)備，特別是超快激光加工設(shè)備在激光加工領(lǐng)域扮演著越來(lái)越重要的角色。德馬吉公司展出的LASERTEC 20linear精密刀具激光加工中心（圖25），搭載532 nm納秒激光器非切削地加工PCD、CVD-D和CBN材質(zhì)的切削刃、后角和斷屑器，激光加工可提高刀具使用壽命達(dá)2.5倍。高動(dòng)態(tài)性能的五軸激光加工將刀坯切為刀片，切分速度高于線切割機(jī)床達(dá)10倍，生產(chǎn)效率的增加使金剛石刀具生產(chǎn)成本大大降低。聯(lián)合磨削集團(tuán)（EWAG）展出的LASER LINE PRECISION高精度五軸激光燒蝕系統(tǒng)（圖26），搭配最大輸出功率50 W的532 nm納秒短脈沖激光器以及一體化六軸機(jī)器人，能在一次裝夾的情況下完成對(duì)切削刃、空心型腔和斷屑臺(tái)以及激光打標(biāo)的所有加工，該系統(tǒng)中的“LASEER LINE PRECISION”專為生產(chǎn)金剛石工具而設(shè)計(jì)，綠光波長(zhǎng)范圍（532 nm）的集成短脈沖激光器可對(duì)金剛石材料進(jìn)行特別有效的加工。

圖25 LASERTEC20linear精密刀具激光加工中心

圖26 LASEER LINE PRECISION高精度五軸激光燒蝕系統(tǒng)

國(guó)內(nèi)方面，北京市電加工研究所推出了LASER6120精密刀具激光刃磨機(jī)床（圖27），可選配100 W納秒光纖激光器和60 W皮秒激光器，主要應(yīng)用于PCD、CBN、陶瓷及硬質(zhì)合金刀具的刃口加工和可轉(zhuǎn)位刀具容屑槽的加工。使用脈沖皮秒超短脈沖激光技術(shù)，材料直接被汽化蒸發(fā)，沒有顯著的熱量輸入，在加工時(shí)刀具刃口不會(huì)因?yàn)槭軣岫鴵p壞，使用壽命顯著提高。

圖27 LASER6120精密刀具激光刃磨機(jī)床

皮秒、飛秒激光等超短脈沖激光因具有極短的脈沖寬度和極高的峰值功率，可實(shí)現(xiàn)高精度的微/納加工，而且在加工過程中對(duì)工件無(wú)熱損傷，對(duì)于所加工的零件而言可獲得更長(zhǎng)的使用壽命。可能受疫情影響以及上一屆展會(huì)的市場(chǎng)反饋，本屆展會(huì)沒有皮秒/飛秒激光加工設(shè)備的展出。參展設(shè)備普遍選擇納秒激光作為激光源，在滿足加工需求的條件下可降低設(shè)備成本。但隨著激光器生產(chǎn)工藝的逐漸成熟，超短脈沖激光器成本降低，皮秒/飛秒超短脈沖激光加工設(shè)備必然會(huì)成為激光精密加工設(shè)備的發(fā)展方向。

2.3 激光焊接設(shè)備

激光焊接技術(shù)一般搭配機(jī)床或焊接機(jī)器人進(jìn)行自動(dòng)化生產(chǎn)，但在一些室外現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行焊接或者復(fù)雜位置的焊接，激光焊接由于設(shè)備體積問題并不適用。傳統(tǒng)電弧焊設(shè)備簡(jiǎn)單，操作靈活方便，能進(jìn)行全位置焊接適合焊接多種材料，其不足之處是勞動(dòng)強(qiáng)度大、煙塵噪聲污染嚴(yán)重，而且對(duì)焊工技術(shù)水平要求較高。得益于光纖激光器的發(fā)展，激光器體積顯著減小，便于集成，本屆展會(huì)上大族激光智能裝備集團(tuán)、廣東宏石激光技術(shù)股份有限公司、奔騰激光（溫州）有限公司等企業(yè)針對(duì)傳統(tǒng)電弧焊技術(shù)的不足之處，推出了手持式光纖激光焊接機(jī)。奔騰激光（溫州）有限公司展出的飛鴻SWAN-HW手持激光焊接機(jī)采用激光器水冷一體機(jī)設(shè)計(jì)移動(dòng)輕便。手持焊接頭內(nèi)置高精度振鏡電機(jī)，其中雙軸擺動(dòng)焊接頭除了可應(yīng)用于中薄板材的焊接，還具有激光切割、清洗功能。焊縫熱輸入量小、焊件變形小、表面質(zhì)量好，焊接效率比傳統(tǒng)弧焊更高。廣東宏石激光技術(shù)股份有限公司展出的FMW系列手持式光纖激光焊接機(jī)，焊接頭同樣搭載WOBBLE擺動(dòng)系統(tǒng)，其質(zhì)量?jī)H為0.8 kg，持久工作不易疲勞。目前手持式激光焊接機(jī)的功率都低于2 kW，適合于4 mm以下的不銹鋼、碳鋼的焊接。而在安全性方面，參展設(shè)備都具備多重安全防護(hù)措施，焊嘴只有在觸碰到金屬時(shí)觸動(dòng)開關(guān)才有效，并且觸動(dòng)開關(guān)帶有體溫感應(yīng)，保證不會(huì)因?yàn)檎`觸導(dǎo)致激光發(fā)射對(duì)人造成傷害。

2.4 其他激光加工設(shè)備

本次參展的多用途激光加工機(jī)和復(fù)合加工機(jī)與上一屆展會(huì)展出的設(shè)備基本一致。日本遠(yuǎn)州株式會(huì)社生產(chǎn)的LBM10，是在各種激光加工專用機(jī)的構(gòu)造基礎(chǔ)上采用最新理念制作的多用途機(jī)型，以小零部件的激光加工為主要應(yīng)用方向，實(shí)現(xiàn)了最小的占地空間。與專用機(jī)必須從零開始相比較，通用激光加工機(jī)可在短時(shí)間以合理的成本構(gòu)建完成激光加工體系統(tǒng)。本次參展的設(shè)備為L(zhǎng)MB10通用激光加工機(jī)，搭載了2 kW半導(dǎo)體激光器，主要用于激光焊接、激光熔覆、激光淬火。

江蘇亞威機(jī)床股份有限公司展出了HPML30510沖割復(fù)合機(jī)，該機(jī)型可實(shí)現(xiàn)沖孔、成形、攻絲、激光切割、成品自動(dòng)落料輸送等功能。當(dāng)遇到不常用的特殊孔時(shí)，利用激光進(jìn)行加工可節(jié)省模具費(fèi)用和加快交貨期。例如，沖切很難實(shí)現(xiàn)的段差外周，使用激光后就可簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)。復(fù)合加工機(jī)在很好地降低生產(chǎn)成本的同時(shí)，還能幫助企業(yè)改善生產(chǎn)工藝、提高產(chǎn)品附加價(jià)值。

北京珊達(dá)激光科技發(fā)展有限責(zé)任公司此次展出了SD-5C-200光纖激光清洗機(jī)，可應(yīng)用于金屬表面除銹、表面除漆脫漆處理、工件表面污漬污垢清洗、焊接/噴涂預(yù)處理等方面，實(shí)現(xiàn)無(wú)化學(xué)試劑、無(wú)介質(zhì)、無(wú)塵、無(wú)水清洗。激光清洗表面潔凈度高，能清除納米級(jí)以下污染微粒。在清洗領(lǐng)域，激光清洗具有廣闊的發(fā)展前景。

3 增材制造（3D打?。C(jī)床

2020年全球增材制造業(yè)仍然保持了正增長(zhǎng)的勢(shì)頭，金屬3D打印領(lǐng)域在2020年產(chǎn)生了16億美元的收入，預(yù)計(jì)到2030年將增長(zhǎng)到317.8億美元，10年總體復(fù)合增長(zhǎng)率為35%。目前我國(guó)的工業(yè)級(jí)增材制造機(jī)床，無(wú)論是機(jī)床的擁有量，還是與之相關(guān)的產(chǎn)值，都超過了世界的三分之一。中國(guó)增材制造產(chǎn)業(yè)連續(xù)多年增速維持在20%以上。

展望2021年的增材制造市場(chǎng)，工業(yè)級(jí)增材制造機(jī)床的價(jià)位細(xì)分市場(chǎng)中，金屬粘結(jié)劑噴射3D打印機(jī)以及設(shè)計(jì)級(jí)和專業(yè)級(jí)價(jià)位中的復(fù)合3D打印機(jī)，均是最值得關(guān)注的。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，專注于批量生產(chǎn)的金屬和塑料的3D打印機(jī)將引領(lǐng)3D打印行業(yè)的發(fā)展。預(yù)計(jì)2021年工業(yè)3D打印機(jī)系統(tǒng)出貨量的收入將穩(wěn)定增長(zhǎng)15%。

3.1 金屬增材制造機(jī)床及增減材復(fù)合機(jī)床

本屆展會(huì)延續(xù)了上屆以金屬3D打印機(jī)床為主的特點(diǎn)，并出現(xiàn)了更多增減材復(fù)合技術(shù)及機(jī)床產(chǎn)品。本屆展會(huì)的3D打印機(jī)床有的在上屆展會(huì)已有展出，但本次參展時(shí)技術(shù)上有所提升、設(shè)備性能和功能更加完善。

瑞士GF加工方案與美國(guó)3D Systems公司繼續(xù)加強(qiáng)合作，進(jìn)一步完善其增材制造全面解決方案，提出了端到端的金屬增材制造工作流程。方案中包括增材加工機(jī)床、電火花加工機(jī)床和激光表面紋理加工機(jī)床，以及銑削加工中心和主軸，還有工裝夾具、自動(dòng)化及軟件系統(tǒng)，由此有效地提升了增材制造能力和競(jìng)爭(zhēng)力。本屆展會(huì)展出的金屬3D打印機(jī)DMPFlex 350（圖28），依托3D Systems公司的直接金屬打?。―MP）專利技術(shù)支持，最大成形尺寸為275 mm×275 mm×420 mm，配備500 W（或450 W）光纖激光器；成形室抽真空至10-1Pa，使用先進(jìn)的保護(hù)氣體氣流技術(shù)，可制造高致密度與高純凈度的零件；激光窗口處有特殊設(shè)計(jì)的進(jìn)氣口，可長(zhǎng)時(shí)間保持窗口清潔，較長(zhǎng)時(shí)保持成形室氧的體積分?jǐn)?shù)＜0.025‰；激光窗口兩側(cè)有可見光和紅外攝像頭，對(duì)預(yù)埋零件定位測(cè)量，實(shí)現(xiàn)修復(fù)或連續(xù)打??；采用功能強(qiáng)大的3DXpert軟件、LaserForm材料、真空環(huán)境及智能粉料管理系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)如Inconel合金、鈦合金、鈷鉻合金、鋁、鋼等金屬材料的增材制造。該公司的CUT AM 500電火花線切割機(jī)床，是獨(dú)特的分離增材制造工件專用機(jī)床。將該機(jī)床與DMP機(jī)床聯(lián)結(jié)起來(lái)，可保持工件完整，適用于自動(dòng)化生產(chǎn)，降低運(yùn)行成本；采用快速切分工藝，能可靠切分有特殊支撐結(jié)構(gòu)和含有殘余粉末的工件；采用傾斜工作臺(tái)及雙絲軸，分離速度快，精度高；采用水平切割細(xì)徑鉬絲，工件在切分加工時(shí)保持基準(zhǔn)精度及質(zhì)量，確保工件的工藝完整性。

圖28 DMPFlex 350型金屬3D打印機(jī)床及成形室

日本沙迪克公司展出的金屬3D打印機(jī)LPM325，采用激光選區(qū)熔化（SLM）技術(shù)實(shí)現(xiàn)3D打印，在不改變?cè)O(shè)置的情況下，進(jìn)行基準(zhǔn)面的加工；通過縮小造型室的體積、優(yōu)化煙霧回收方法，提高了造型速度；標(biāo)配了粉末吸收裝置，改善了成形室內(nèi)的粉末處理流程；配置了專用的數(shù)控系統(tǒng)和CAM軟件，可在不改變?cè)O(shè)置的情況下加工所打印零件的基準(zhǔn)面。同時(shí)，可與開發(fā)的新型NC裝置（RM4RP）聯(lián)結(jié)，其操作配置一致，有統(tǒng)一的操作環(huán)境，可輕松完成增減材加工的轉(zhuǎn)換。

德國(guó)的DMG MORI公司展出的LASERTEC 30 SLM 3D打印機(jī)床，可進(jìn)行多功能的復(fù)雜工件、隨形內(nèi)冷道工件、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)化的部件等的3D打?。徊捎梅忾]式粉料循環(huán)系統(tǒng)及新型rePLUG可拆式粉料模塊，利于提高成形質(zhì)量，避免換粉污染；采用統(tǒng)一軟件解決方案CELOS（CAD編程→機(jī)床控制），操作/編程簡(jiǎn)單方便。該公司另一個(gè)機(jī)型LASERTEC 30 DUAL SLM的不同在于采用2×600 W雙激光系統(tǒng)，提高生產(chǎn)力達(dá)80%；采用高精度光學(xué)模塊，掃描場(chǎng)100%重疊，調(diào)整光斑直徑（50～300μm）；采用新的持續(xù)過濾系統(tǒng)，過濾器使用壽命>3000小時(shí)，鈍化了金屬粉塵，顯著提高了安全性。

德國(guó)Precision Surfacing Solutions公司的millGrind BL10磨床，是一臺(tái)增減材復(fù)合機(jī)床，以磨床為主，復(fù)合了激光熔覆和磨削、銑削加工，用于渦輪葉片的加工及磨損葉片的修復(fù)。該機(jī)床可檢測(cè)葉片的磨損區(qū)域，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行激光熔覆、銑削和磨削加工。

中國(guó)航空制造技術(shù)研究院早在20世紀(jì)90年代中期就與清華大學(xué)等單位合作，開展激光選區(qū)熔化（SLM）和電子束選區(qū)熔化（EBM）技術(shù)與設(shè)備的研究。該院依托超大型真空電子焊裝備的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，在本屆展會(huì)上首次推出EBM機(jī)床和SLM機(jī)床（僅有圖片資料介紹，無(wú)實(shí)物展示），引起了廣泛的注意。這些機(jī)床最大的特點(diǎn)是超大的打印空間，其中EBM機(jī)床的最大成形件尺寸是360 mm×360 mm×500 mm、SLM機(jī)床的最大成形件尺寸大于810 mm×450 mm×730 mm。EBM機(jī)床的真空環(huán)境可有效避免雜質(zhì)元素混入，使零件保持良好的組成，適用于多種合金；采用可快速更換的成形倉(cāng)和供粉倉(cāng)，以及粉末管理系統(tǒng)，減少了輔助時(shí)間的消耗；成形溫度高，可有效地減小應(yīng)力與變形、提高成形精度；掃描速度快（1000 m/s），電子束流范圍大（0～100 mA），能量利用率高，成形效率高。SLM機(jī)床利用高亮度激光，掃描振鏡的最高掃描速度達(dá)10 m/s；采用高精密鋪粉，其層厚范圍可調(diào)（20～50μm），可保證工件的成形精度；特別是可保持艙室的氣氛不變，氣氛的氧體積分?jǐn)?shù)≤1‰，加工材料的種類包括鈦合金、不銹鋼、鋁合金及碳鋼等。

大族激光智能裝備集團(tuán)采用SLM技術(shù)，推出了HANS-M-1001機(jī)床（圖29），適用于齒科、骨科、科研、教學(xué)等，可提供齒科醫(yī)療專用開放參數(shù)，可獲得醫(yī)療鏤空結(jié)構(gòu)；采用氮?dú)?氬氣保護(hù)，成形速度快，達(dá)120顆牙齒/5小時(shí)；采用下送粉供粉方式，可選配柔性或剛性刮刀系統(tǒng)；采用Profinet總線控制，可采用遠(yuǎn)程云平臺(tái)及APP監(jiān)控。

圖29 HANS-M-1001型SLM 3D打印機(jī)床

湖南云箭集團(tuán)采用SLM技術(shù)，推出了VM 280型3D打印機(jī)（圖30），適用于不銹鋼、鈦合金、鋁合金、鎳基合金等。該機(jī)采用雙向鋪粉，提高鋪粉效率、縮短打印時(shí)間；采用可變光斑，變化范圍為65～150μm，使成形更加高效；采用上落粉結(jié)構(gòu)，可持續(xù)加粉，實(shí)現(xiàn)大型零件不間斷打??；采用三重過濾，降低煙塵，延長(zhǎng)過濾系統(tǒng)壽命；采用全新風(fēng)場(chǎng)，保障打印質(zhì)量。

圖30 VM 280型SLM3D打印機(jī)床

還有許多增材制造（3D打?。C(jī)床裝備的公司通過代理公司來(lái)參展，例如：東莞寶力機(jī)械有限公司代理德國(guó)EOS公司的選區(qū)激光燒結(jié)（SLS）機(jī)床、美國(guó)HP公司的多射流熔融（MJF）機(jī)床等；香港力豐機(jī)械有限公司除了代理美國(guó)HP的MJF機(jī)床外，還代理了美國(guó)3D Systems公司的ProJet MJP2500多噴頭塑料3D打印機(jī)、ProJet CJP360彩色手板3D打印機(jī)及美國(guó)Markforged公司的Metal X7金屬3D打印機(jī)（特有原子擴(kuò)散增材制造ADAM技術(shù)）和X3、X5工業(yè)級(jí)尼龍/碳纖維3D打印機(jī)、波蘭Sinterit公司的Lisa1桌面級(jí)SLS3D打印機(jī)等；深圳馬路科技有限公司代理美國(guó)3D Systems公司的DMP Factory及3DXpert金屬3D打印機(jī)、ProJet MJP2500 3D打印機(jī)等。

3.2 非金屬增材制造機(jī)床

廣州形優(yōu)科技有限公司的展臺(tái)展出了多款非金屬材料增材制造機(jī)床，包括美國(guó)Stratasys公司的Fortus系列FDM 3D打印機(jī)、POLYJET的Objet系列光固化3D打印機(jī)等，美國(guó)Formlabs公司的Form 3/3L系列光固化3D打印機(jī)，美國(guó)Markerbot公司的methodX尼龍/碳纖維3D打印機(jī)等。這些設(shè)備可實(shí)現(xiàn)熱塑性塑料、碳纖維增強(qiáng)尼龍材料的增材制造。

美國(guó)Stratasys公司的Fortus 380mc型FDM 3D打印機(jī)（圖31），其主要特點(diǎn)包括：操作環(huán)境干凈、安全，材料無(wú)毒，材料利用率高，可選材料多，可在辦公室和家庭環(huán)境下進(jìn)行，無(wú)產(chǎn)生毒氣和化學(xué)污染的危險(xiǎn)；可使用工程塑料構(gòu)建堅(jiān)固耐用的零部件，如Diran 410MF07尼龍系列工程級(jí)熱塑塑料等；產(chǎn)品的 分 層 厚 度 為0.330、0.254、0.178、0.127 mm （可選），精度為0.04～0.07 mm；采用優(yōu)化的支撐結(jié)構(gòu)和可溶性支撐材料，易于去除支撐；可用的高性能打印材料種類較多，包括基礎(chǔ)材料（ABS-M30，ABSM30i，BS-ESD7，ASA）、工程材料（PC，PC-ISO，PCABS，Nylon12，Antero800NA)、高端材料（Ultem9085，Ultem1010，Nylon12CF，ST-130）。

圖31 Fortus 380mc型FDM 3D打印機(jī)床

美國(guó)Stratasys公司的Poly Jet3D打印機(jī)采用Poly Jet聚合物噴射光固化工藝，使用Poly Jet聚合物，可同時(shí)混合多種基礎(chǔ)成形材料，支持全彩色打?。怀尚文Ｐ唾|(zhì)量高，最薄層厚為14μm，確保獲得表面質(zhì)量高，細(xì)節(jié)表現(xiàn)好的部件和模型；精度高，精密噴射與材料性能可保證細(xì)節(jié)精細(xì)；環(huán)保清潔：適合辦公室環(huán)境使用，樹脂盒方便更換，支撐容易去除，噴頭可單獨(dú)更換；多用途：材料品種多樣，可適用于不同幾何形狀/機(jī)械性能及顏色部件，數(shù)字材料約15萬(wàn)種顏色，可同時(shí)提供為眼鏡定制、醫(yī)療領(lǐng)域，個(gè)性化定制需求強(qiáng)烈的行業(yè)開發(fā)的專用材料。

美國(guó)Makerbot公司的METHOD X型尼龍/碳纖維3D打印機(jī)，通過推出Method Carbon Fiber Editions進(jìn)入3D打印的新階段，旨在為制造工具、夾具和固定裝置打印更堅(jiān)固、更精確的尼龍/碳纖維零件，其表面粗糙度有所提升，特別是與新的加熱室退火功能相結(jié)合時(shí)效果更佳；用戶可借助可溶性或分離式支撐結(jié)構(gòu)，打印出具有復(fù)雜幾何形狀的零件，表面粗糙度得到改善；采用不同配比的尼龍?zhí)祭w維復(fù)合材料，主要面向汽車、航空等行業(yè)，打印輕量化的金屬零件替代品，其材料的熱性能和機(jī)械性能也帶來(lái)了較高的成本效益；相比競(jìng)品的改性ABS配方，MakerBot的材料硬度高26%、強(qiáng)度高12%，且耐高溫能力也提升了15℃；由于支持雙擠出頭，METHOD X ABS可與Stratasys公司的可溶性支撐材料SR-30同時(shí)進(jìn)行3D打印，支撐效果更佳。

湖南云箭集團(tuán)采用SLS技術(shù)，推出了VS-DP系列3D打印機(jī)，成形材料包括覆膜砂、PP、PS等高分子材料。該機(jī)床主要特點(diǎn)有：一機(jī)多材，材料利用率達(dá)>90%；專為精密定制化鑄件的制造設(shè)計(jì)，達(dá)到高精度成形；成形尺寸大，專為小批量定制化鑄件設(shè)計(jì)；多區(qū)溫控，設(shè)備的溫度場(chǎng)更加均勻；全自動(dòng)真空定量送粉，智能化按需供粉。

4 結(jié)束語(yǔ)

總體而言，本屆展會(huì)展出的特種加工機(jī)床順應(yīng)了數(shù)字化、智能化發(fā)展的時(shí)代大潮，反映了當(dāng)今特種加工機(jī)床行業(yè)的先進(jìn)水平。電火花加工機(jī)床的加工指標(biāo)雖無(wú)突破性提升，但在控制、工藝等技術(shù)細(xì)節(jié)方面不斷完善，加工的一致性、穩(wěn)定性及自動(dòng)化水平有了進(jìn)一步提高；激光加工機(jī)床的市場(chǎng)規(guī)模持續(xù)擴(kuò)大，高效率、高質(zhì)量、精細(xì)化和智能化成為其發(fā)展的主流方向；增材制造（3D打?。╅_拓了制造技術(shù)新模式，工業(yè)級(jí)增材制造機(jī)床日趨成熟，顯露出產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展的態(tài)勢(shì)。更為可喜的是，特種加工機(jī)床制造商更加關(guān)注用戶的個(gè)性化需求和細(xì)分市場(chǎng)的變化，積極為用戶提供先進(jìn)裝備和綜合解決方案，助力中國(guó)制造業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。