金属成形(锻压)机床的现状及发展动向:CIMT2015第14届中国国际机床展览会锻压展品评述
2015-07-01本刊编辑部崔瑞奇王立娟
本刊编辑部 徐 刚,崔瑞奇,王 华,王立娟
1 CIMT2015概况
CIMT2015 第14 届中国国际机床展览会于2015年4月20~25日在北京中国国际展览中心成功举行。
本届展会使用了展览中心的全部8 个展馆,并在展馆东侧搭建了8 个临时展馆,展出总面积达13.1 万平方米,展会规模再创历史新纪录。共有来自中国、德国、日本、美国、瑞士、意大利、中国台湾等28 个国家和地区的1554 家机床工具制造商参展,境内外展商展出面积各占50%。
全球顶级机床工具制造商踊跃参加CIMT2015。我国的沈阳机床、大连机床、济二、秦川、北一、武重、上机、重庆机床、宁江机床、宁波海天等知名机床工具制造企业无一缺席,德马吉森精机、山崎马扎克、天田、大隈、埃马克、通快、哈斯、MAG、格里森、恒轮、库卡、ABB、发那科、西门子、THK、山特维克、海克斯康、蔡司等世界知名机床工具制造商也悉数到场。
在主办方精心组织和大力宣传下,本届展商的观众数量和人次又创历史新高。在6 天展览期内,接待专业观众总人次为315485,其中观众人次176617,观众人数130918。来自汽车、航空航天、轨道交通等重点用户领域的用户团组对展会进行了深入参观考察,仅汽车参观团的专业人员就达200 多人。
2 金属成形(锻压)机床展品
2.1 数控激光切割机
数控激光切割机依然是金属成形机床展品中数量最多的展品,共有25 家制造商带来33 台套数控激光切割机。其中,CO2激光切割机数量仅有三台,占比不到10%,数量明显下降。而光纤激光切割机占比90%以上,数量上具有明显优势。光纤激光切割机已成为当下激光切割机的主力机型。有专家预计,今后的30~40年为光纤激光切割机的黄金拓展期,可见业内也对激光切割机给予了更多期待。
从功率上看,参展展品基本上都可归为大功率激光切割机,多数在2kW 以上,光纤4kW 机型有4台。在汉诺威展览中,展品功率以8kW、6kW 居多,而CIMT2015 展品中主要为2kW、3kW、4kW。
从加速度上看,1G 及以上展品不在少数。但本次达到2G 的则只有通快、金方圆两家的展品。
从切割厚度上看,切割厚度已不再是光纤激光切割机的短板。如3kW 机型切割碳钢厚度可达25mm,2kW 机型切割碳钢厚度可达20mm。再考虑到光纤激光的免维、环保等特性,其对CO2激光器的替代已是不可避免。
从使用的激光发生器上看,主要集中在5 家的产品:美IPG、德罗芬、美JDSU(专配AMADA)、意ALLEN(楚天应用)、德通快碟片激光器。其中碟片式(Disk Laser)光纤激光器,是运用碟片式晶体及新结构新机理研发的全球最先进的固体激光器,从根本上改善了传统固体激光器的“热透镜”效应,实现了固体激光器高平均功率、高峰值功率、高效率、高光束质量的完美结合,为固体激光在高功率激光加工领域开辟了广阔的应用市场。
从展品的性能参数上看,多数展品的X/Y 轴定位精度为±0.03mm/m,重复定位精度为±0.02mm/m。济南铸锻所展出的FL513i 光纤激光切割机,定位精度达±0.025mm/m,重复定位精度达±0.015mm/m。
济南铸锻所激光切割机
金方圆展出的TFC3015 碟片激光切割机(TFC Series-Disk Laser Cutting Machine),搭载通快3kWTruDisk3001 碟片激光器,最大加速度达2G,切割精度±0.1mm,切割厚度(3kW 激光发生器)碳钢0.5~24mm,不锈钢0.5~15mm。并且可以切割黄铜、紫铜等高反射材料。
金方圆公司碟片激光切割机
济南铸锻所展出了FL513i 光纤激光切割机。该机定位精度±0.025mm,重复定位精度±0.015mm。最大加工板厚碳钢20mm,不锈钢8mm。激光器功率2400W。该机具有全自动调焦技术,独家采用高压切割气路,提高了对不锈钢、铝等难切材料的切割能力及稳定性。其具有的厚板穿孔技术,穿孔过程中根据穿孔深度变化自动调整焦点位置及穿孔参数,保证厚板快速穿孔的质量与速度。
亚威展出的HLF-1530 激光切割机,X/Y 轴定位精度±0.03mm/m,重复定位精度±0.02mm/m,加速度1.5G;展出的TX90XL 三维激光切割机,重复定位精度±0.05。
扬力集团展出ML3015F 型数控光纤激光切割机,定位精度±0.1mm/m,重复定位精度±0.03mm/m,加速度1G。
扬力公司展台
通快展出的TruLaser3040 激光切割机,为本次展会上为数不多的CO2激光器切割机,功率4kW,最大切割厚度碳钢20mm,不锈钢16mm,铝10mm。产品主打高切割速度、少停机时间、高切割质量以及简便的操作维护。
通快激光切割机
AMADA 展出了一台光纤激光冲床复合加工机LC2515C1AJ,带有自动上下料分拣堆垛系统。该机集光纤激光加工和数控冲床于一体。在进行洁净切割时,与CO2激光机(4kW)相比,更能实现薄板的高速加工,并大幅降低成本。其电源容量约为4kW CO2复合加工机的1/3,2kW 机的1/2,大幅实现节能。电源容量与液压式数控冲床的电源容量几乎相同。同时无需激光发振气体,进一步实现节能。该机激光通过Y 轴移动,激光加工时材料仅X 轴移动,通过机罩和移动门将加工区域包围起来,可彻底防止激光泄露,确保操作人员安全。通过设定第2 原点,不打开移动门也能上料,确保安全性和作业性。该机最多可搭载4 种攻丝模具,实现集约型攻丝加工;成形模具等大高度下模一般收纳在加工台面以下,加工时不会与材料产生干涉,可实现无背面划痕的高品质加工;向下成形加工后,移动材料时,转塔周围的毛刷台面会上浮5mm,以防材料与下模干涉;通过板厚、材质、冲切数等信息控制须研磨的模具,使模具保持最佳状态,实现稳定的加工品质。模具准备作业的有效信息会显示在显示屏上。通过与ID 信息对照,可防止模具安装失误。
三菱电机自动化(中国)有限公司展出的ML3015eX-45CF-R 激光切割机,围绕3 个“e”(excellent-高性能、easy to use-操作简便且易维护、ecology-成本低且排放少)提升产品性能,最大限度发挥亮面切割优势,在薄板切割中配备了超高速切割(F-CUT)功能,在厚板切割中配备了穿孔(HPP)功能,在轨迹控制上导入了最新控制方式,使之成为三菱电机激光加工机标志性产品。
除了激光板材切割机,近年来激光切管机得到快速发展和应用。大族激光展出了一台P6018D 型激光切管机产品。自动上下料,智能系统,高度集成,实现柔性化加工。
2.2 数控转塔冲床
适应钣金加工的高速发展需求,数控转塔冲床也是金属成形机床展品中广受关注的热点展品。本届展会参展数控转塔冲床共有25 台套。其中采用液压动力头的展品4 台套,分别来自亚威、LVD、通快、台励福的展品。其余均采用伺服驱动,可见伺服驱动已成为当前数控转塔冲床的主流驱动形式。
从展品的冲压频次上看,展品普遍在1mm 步距800 冲次、25mm 步距500 冲次左右。比较突出的如济南铸锻所展出的SPE21250 OS 数控伺服转塔冲床,刻印速度1800,1mm 步距、10mm 冲程冲压频次1000。金方圆展出的数控转塔冲床1mm 步距、4mm 冲程的冲压频次1000。
从展品特色上看,济南铸锻所的SPE21250 OS数控伺服转塔冲床,AMADA 的激光冲床复合机LC2515C1AJ,通快的TruPunch2000 液压冲床,以及三环LVD Strippit PX-1225 数控转塔冲床柔性加工系统,都是本次展会比较有特色的展品。
济南铸锻所在展会上最新推出的SPE21250 OS 型数控伺服转塔冲床,是基于其近年自主研发推广的SP 系列高性能伺服转塔冲床专利领先技术,应用德国力士乐公司MTX 开放型数控系统开发的伺服冲控制技术升级新产品。
济南铸锻所数控转塔冲床
其SP 系列高性能伺服转塔冲床已成功应用伺服主传动、双排模位、互换转模、多子模等十余项专利技术,尤其是SVR 变连杆高速冲压发明专利技术,不仅开创了伺服冲压技术新途径,更凸显其高效节能优势,刻印1800、10mm 冲程、1mm 步距冲次1000 等主要指标居国内领先、国际先进水平,主伺服电机功率仅为同类产品力矩电机的1/3,与本公司以往液压冲床相比,综合加工效率提高40%、平均能耗降低75%,具有显著的高效率、低能耗与性价比优势。
其采用德国力士乐MTX 型开放式数控系统开发应用于SP 系列伺服冲床,不仅提升上述伺服冲专利技术与性能优势,还可在ACN 连续冲、自动降噪、GUI 界面、CAM 软件、NC 模具库、模式优化、3D仿真等方面独具特色,实现加工过程自适应、加工参数的优化选择、故障自诊断与自修复、故障回放与仿真、伺服驱动能量优化等智能化功能,进一步提升伺服冲“智能化”技术水平,更在伺服冲压控制系统技术方面,建立起迈向未来工业4.0“智能生产”强有力的技术平台。
亚威数控转塔冲床
亚威展出的HIQ-3048 数控转塔冲床,控制轴数7 轴(X、Y1、Y2、T1、T2、C、Z),冲头最高冲压频次2000,1mm 步距、6mm 冲程冲压频次800,25.4mm步距、6mm 冲程冲压频次450,冲孔精度±0.1。
金方圆展出了DMT 双电伺服数控转塔冲床+AFM 模块化自动上料装置。其中冲床1mm 步距、4mm 冲程冲压频次1000,25mm 步距、4mm 冲程冲压 频 次X 轴500,Y 轴400,孔 距 精 度(Hole Accuracy)±0.1。AFM 模块化自动上下料装置最大板材重量100kg,小车载重3t。其AFM-1250 自动上料系统可以与金方圆公司任意数控转塔冲床配合使用,不需要在原有机床上做改动,真正实现了模块化安装,并且上料速度高,大大提高了效率,降低人工劳动量。现场演示吸引了大量客户参观。
金方圆自动上料装置
通快公司展出的TruPunch2000,是一台高性能标准冲床,换模时间单套模具4s,多子模2.2s。其X、Y 轴合成最大速度108m/min,冲压频次900,打标频次可达1600,最大板材加工厚度6.4mm,具有18 个模位,无需使用额外夹钳,即可完成尺寸2500mm×1250mm 板材的加工。
三环LVD 展出的Strippit PX-1225 数控转塔冲床柔性加工系统,最多可实现200 个自分度多子模,集冲裁、成型、折弯、攻丝于一体,可任何角度成型,折边高度可达75mm,每个工位的模具均可360°旋转。
三环LVD 数控转塔冲床
ACL 力丰展出TPS2.1250 型数控伺服转塔冲床,冲孔精度±0.1mm(产品配置FANUC 数控冲床专用系统一套,FANUC 交流数字伺服电机4 台,NSK 精密滚珠丝杠2 件,英国RADAN 自动编程软件1 套,标准模具32 副来自国内专业厂)。
美国麦格菲(MegaFab)展出3400XP 等离子切割和冲剪复合机床。该机为最新推出的具有国际先进水平的中厚板加工设备。机床复合了冲孔、等离子切割、坡口、铣削、钻孔、攻丝、成型、喷码8 种功能,最大加工板厚12.7mm。据介绍,该机具有极高的性价比,与激光切割机相比,可望实现3 倍的效率、1/3 的成本、2 倍的年产能以及更高的年利润。
2.3 数控折弯机、剪板机
数控折弯机、剪板机作为成熟的板材加工通用设备,是金属成形展览会中的传统必备展品。近年来,随着新技术、新工艺的应用,数控折弯机、剪板机也不断得到新发展。如伺服技术的应用,混合驱动的大量应用;数控高速、高精的不断发展;挠度自动补偿系统;后挡料的不断提高、完善;角度测量装置;板厚检测功能;更合理的工艺、更高的效率、更加完善的折弯系统,等等。
另外,本届展会中折弯单元、折弯加工中心成为折弯机展品的重要看点。折弯机配合机器人系统,实现中小零件的自动上下料、码垛、换模等功能。可以预计,折弯单元未来将得到进一步推广应用。
亚威展出PBM160/3100 数控折弯机,折弯压力160kN,折弯长度3100mm,快下/快回速度200,工进速度1~15,后挡料R 轴速度500,X 轴速度700。
扬力展出YHB1032 型电液伺服泵控数控折弯机,采用电液伺服混合驱动双向泵控液压系统来控制油缸同步和液压凸形自动补偿系统。以泵控技术取代常规阀控技术,消除节流损失,没有溢流损失,节能显著,噪声明显下降。实现高精度折弯,重复定位精度达±0.005mm,工进时其同步精度在±0.02mm之内。
通快展出了TruBend 7036 Cell Edition 高速折弯单元,此单元为针对中小型工作零件、经济且高速的紧凑型系统。最大加工板厚8mm,最大工件重量3kg,最大载荷15kg,折弯压力360kN,折弯速度最大50mm/s。
三环LVD 展出ToolCell 自动换模折弯机,操作人员在准备下一项工作时,机床自动换模;所有模具在机床上精确定位,模具无需人工做任何调整和设置;采用大型模具库,机床内可放置3 排上模和7排单V 下模。
扬州恒佳展出了板料自动化折弯单元,具有多项技术突破和创新。主要由数控折弯机、视觉定位系统、取料站、出料站、上下料机械手和折弯机器人等组成,能完成自动上料、定位、折弯、卸料等工序。
天田展出的全自动折弯加工系统EG6013 AR,可针对小件产品进行安全的高速、高精加工。通过高刚性本体、新混合驱动系统与角度解决方案等特点,如同智能手机一样,可更直观地操作,在短时间内进行输入。为了模具准备的高效率,天田采用了模块化模具装夹系统。另外,考虑到作业人员横向移动作业,脚踏板也实现了自动控制。
意大利萨瓦尼尼展出其优秀的板材柔性加工技术。本次带来的是P2 Lean 新一代紧凑型多边折弯中心,该机为2014年底全球首推、本届展会亚洲首推的高度智能化、自动化的通用高效新产品。产品配置了融合诸多经验及高度智能化的操作控制系统,只要简单告知其需求,就能在最短时间内自动完成被赋予的工作。进一步优化的通用万能折弯模具,可实现3.2mm 碳钢板和4mm 铝板的多边零件折弯成形。上压料器长度可全自动调整,且不占用任何生产时间。
金方圆展出了HPE 混合动力折弯机以及HVR高速剪板机,此系列机床的液压部分电机使用了伺服电机作为驱动,提高了机床速度,并且更加环保节能。HVR6×3000 高速数控液压闸式剪板机,采用荷兰Delem 控制系统,精确控制后挡料、剪切行程、剪切角度及上下刀刃间隙;剪切行程自动调整,实现对短小工件的快速精确剪切;直线导轨、滚珠丝杠传动的高速、大行程后挡料,速度可达300mm/s,后挡料行程最大可达1000mm。根据板厚、材质的不同,系统自动调整上下刀刃间隙,提高剪切质量。
2.4 数控精密机械压力机
随着技术进步和对高速、高精产品的需求,数控、高速、精密机械压力机得到快速发展和应用。
扬力集团展出SP2-200 龙门双点压力机、JM31G-125 闭式单点高速精密压力机以及一条龙门单点自动化冲压生产线。生产线由2 台SP1-200+3 台独立式机械手组成,为目前国内液晶电视背板行业、静电地板行业以及部分汽车零部件最高效的全自动解决方案。
扬锻展出了YC1-80 单曲轴高精密冲床、JH21-80 开式固定台高性能压力机。还展出了一条高速冲压生产线,由两条200 型高速精密压力机组成。
扬锻公司展台
舒勒公司展示了一款伺服压力机MSD-800,该机是舒勒在中国市场推出的带有伺服直驱技术的800 吨压力机,以适应国内汽车冲压零部件供应商对效率和生产灵活性的需求。该伺服压力机由强大的扭矩电机直接驱动,这是动态冲压成形工艺理想的驱动。通过运用创新性驱动技术,压力机滑块运动可以分别适应各种零部件、成形工艺、模具以及零部件输送的需求。在完全相同的工艺下,对于钢质、铝质和高强度材料制成的一模一件、一模两件或一模四件零部件而言,产出率无疑更高。产出率与灵活性高、模具更换时间短等一系列优势相结合,共同促进了零部件单位成本的减少和压力机车间生产率的提高。同时,舒勒将成熟的机器人技术与智能化相结合,展示了带有创新型工艺数据接口的横杆机器人4.0,通过横杆机械手实现了端拾器全兼容性。
舒勒公司展台
济南二机床集团展示了其汽车大型冲压生产线模型。高密高锻、徐州锻压等也以展板形式展示了各自的机械压力机产品。
2.5 数控伺服液压机
伺服技术的应用也成为当前液压机发展的一个方向。通过伺服电机直接驱动油泵实现对滑块的驱动,速度转换平稳,无传统液压机的振动、冲击。与普通液压机比较可节电2~6 成,可减少50%的液压油,可降低噪声20dB 以上。而且传统液压机的液压系统得到简化,取消了压力控制、速度控制等液压回路,维修保养方便。采用伺服技术后,压机滑块运动曲线可任意设定,方便多机连线、与机械手等的配合。
扬力集团展出了YGM-315K 数控门式万能液压机,采用伺服控制技术,噪声小于75dB,温升小于22℃,不需要安装空调、冷却器,其重复定位精度±0.05mm,节能20%,效率提高50%。
合肥合锻、天津锻压等以展板形式展示了各自的液压机技术解决方案。
除了向高速、高精方向发展,液压机还在特种、专用压机方向大显身手。未来,液压机将继续在金属成形领域发挥不可替代的作用。
2.6 其他
近年来,以泰安华鲁锻压为代表的船卷机械制造商得到快速发展。本届展会,华鲁锻压展出了卷板机、坡口机等展品。长钢集团锻压机械制造有限公司也以展板形式参加了本次展览会。
华鲁锻压公司展台
弯管机也是金属成形机床的重要组成部分。本届展会展出弯管机的主要有和和、乔升、和合等展商。
埃斯顿自动化携多款产品与解决方案盛装亮相,展示了各类最新折弯机数控系统、快速油压机电液混合伺服泵解决方案、伺服压力机自动控制完整解决方案以及全电伺服转塔冲床电控解决方案,充分诠释了埃斯顿自动化产品的高精度、高可靠性等优势。同时,为充分表现埃斯顿工业机器人与数控机床的集成应用,埃斯顿机器人公司在机器人应用馆展示了最新机器人弧焊工作站、数控机床机器人上下料、机器人折弯单元与数控折弯机集成,并在现场呈现埃斯顿机器人利用无线网络实现远程监控的最新技术与成果,得到客户和参观者的青睐。
ESTUN 公司展台
广州启泰展示了其冲床模具。经过多年发展,启泰已经成为国内冲床模具主要供应商之一。启泰还展示了其钣金视觉检测系统。
3 从CIMT2015 看锻压机床发展动向
(1)本届CIMT2015 展出的金属成形机床展品,其展品情况代表了当前成形机床的发展水平。如激光切割机光纤激光器的普及应用,最新碟片激光器的应用,更高的定位精度、切割精度,更快的速度、加速度,更安全、环保的装置设计,等。从数控转塔冲床来看,伺服技术的大量应用、冲切复合机、冲切单元、带有料库的自动化生产线等,代表了当前的发展动向和热点,未来必将会得到更好的完善和应用。从折弯机来看,伺服技术、后挡料技术、激光测量技术、补偿技术,以及折弯单元、自动化折弯成形中心、配有机器人的折弯自动化生产线等,均代表了当前及未来一段时间折弯机发展的走向。总体来看,速度更快、精度更高、可靠性更好、更加宜人的用户界面、更加安全环保是成形机床的主流发展方向,同时,成线、成套、交钥匙工程、全工艺、全流程解决方案、机器人替代工程等,将改变行业的发展模式和思路。一言以蔽之,机床的“智造”时代正在慢慢拉开帷幕。
(2)国内外机床制造商间的差距依然存在但正在慢慢缩小。一方面,那些实力较强的国外企业大多已不是单纯在卖产品,而是卖解决方案、卖用户体验、卖细节关怀,卖人文文化,而我们不少国内厂商依然处于卖吨位、卖参数、拼价格的阶段,企业文化、产品文化更是难觅踪影。另一方面,我们也欣喜地看到,已经有为数不少的国内企业已脱颖而出或呈蓄势待发之势。如济南二机让行业扬眉吐气的福特项目,如扬州地区板材加工设备的整体崛起,如亚威、精达、合锻、埃斯顿等的先后上市。同时,国内企业在产品质量、可靠性,研发投入、新产品开发能力、新技术的跟踪应用等方面已有明显改观。与之对应,国内金属成形机床的市场占有率在逐步上升,国外机床的市场占有率随之逐步下降。
限于时间,难免挂一漏万,展品有遗漏之处还望包涵。同时,限于水平,难免有谬误之处,还请专家、读者批评指正。
本文特别感谢陈树明、李兵等专家的指导。