| 本刊名譽顧問編輯徐正平高工此前參觀了在意大利米蘭舉行的EMO 2009，他從專家視角記錄觀感，深入評析各家國際領先企業之創新展品。 |
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| 圖1 EMO 2009現場外景 |
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EMO 2009一瞥
2009年歐洲國際機床展覽會（EMO）於10月5日至10日在意大利米蘭巿西北20公里的派洛（PERO）展覽中心舉行。來自39個國家和地區的1,400家展商參展（其中65%的展商是意大利境外企業），總計展出面積約10萬平方米，展出了各類機床設備5,500多台。
據主辦方統計，為期6天的展會，共有12.4萬人次到場參觀。觀眾分別來自99個國家和地區、而來自意大利境外的觀眾人數佔到總參觀人數的41%。來自德國的觀眾人數最多，佔總人數的12.8%，其次為美國、捷克、芬蘭、法國、日本、印度、波蘭、俄羅斯和瑞士。亞洲經營者的參與令人印象深刻，佔展會到場總人數的19.4%。
建成不久的意大利派洛展覽中心是目前歐洲最大的展覽場所，EMO機床展是首次在此舉行。展館建築寬敞明亮，均採用鋼架預製件，故看上去新穎大氣的同時結構亦盡顯簡潔大方。11個展館相對較為集中，不像漢諾威展館那樣分散，要靠巴士代步。
這次展覽會是在國際金融風暴背景下舉行的，經濟危機對展會的影響隨處可見，譬如展出日期從8天壓縮至6天，面積也比上屆壓縮了一半，觀眾人數比預期的20萬人次也減了不少，世界上最著名的一些刀具製造商居然會缺席這次展覽會，甚至有些歐洲機床名牌廠商，僅將他們意大利分廠的產品拉出來展覽。
圖2 星火機床展台 |
中國大陸展團共有84家參展商，其中數大連機床的規模最大，展台面積達550㎡。而崛起中的星火機床近年來已儼然成為海外展會的常客（如圖2），此外，魯南機床、北京勁雕、上海工具廠等公司的展台亦相當醒目。中國台灣則有104家參展，展品以配套件居多。
雖然總體來講經濟形勢嚴峻，但是DMG公司在展覽會上依然顯得頗為強勢，其展台位於4號館入口位置，觀眾絡繹不絕、洽談十分火爆，給人普遍感覺是此處人氣最旺（圖3）。究其原因，一方面是展出面積相當大，達1,554平方米；其二是展品數量多，有30餘台高科技機床吸引着觀眾和客戶的眼球，其中更有7台機型為全球首次亮相。
可以說，應用了大量創新性軟件模塊和現代控制技術的新穎數控機床，再次凸顯了DMG在世界金屬切削機床巿場上的領先地位。
圖3 DMG展台 |
展品的幾大特色
事實上，盡管巿場形勢低迷，但許多機床巨頭們所投入的研發資金仍然不減，致力於技術創新的勢頭也是一路高歌。也正得益於這些仁人志士們的堅韌不拔，方使得本次展示中呈現的創新技術成果累累。
1. 大型機床精彩紛呈
眾所周知，機床總是朝着高速、高效、高精度的方向發展。然而目前在包含了上述要素的基礎上更有極端製造、複合加工等創新成果問世，這也就構成了展會上一道道亮麗的風景線。
所謂極端製造，就是大型、超大型以及微型、超精密型的工作母機製造。意大利機床界擅長製造大型設備，故展會上的大型、超大型機床屢見不鮮，JOBS、PAMA、INNSE、MACOF以及FPT等意大利公司都亮出了自已的大型五面體加工中心、數控落地鏜銑床等，而捷克的TOS、西班牙的SORALUCE等也展示了自己的同類型大型設備，這些重型裝備當屬中國機床採購團們所關注的重點之一。
意大利INNSE公司介紹了其高端產品ATLAS 3RP（圖4），這是由兩台數控龍門銑加上五個交換工作台組成的工作單元。工作台面積為5×10m，龍門寬度5.2m，台面承重100t，台面自重50t。它能夠在不拆卸工件的情況下，由抽屜式運輸小車轉入另一台龍門銑上繼續加工，從而令得機床的加工效率大幅提高。
圖4 INNSE 3RP |
INNSE展示的另一台能承重350t的核電轉子槽銑床，其直徑為φ3,240mm，加工長度12,500mm，堪稱巨無霸。
意大利PAMA公司的落地鏜銑床Speedram 4000（圖5），是此次展會上最大的一台機床，該機床鏜桿直徑φ200mm，主軸功率100kW，錐度ISO60，其行程縱向X=15,000mm，垂向行程Y=6,500mm，橫向滑枕行程Z=1,600mm，而鏜桿伸出W=1,400mm。該機床配有100t的回轉工作台，其表面尺寸4,000×4,000mm，刀庫容量120把。機床還可選配功率為50kW的五軸NC銑頭和接長銑頭，故特別適合高精度大型箱體、內燃機以及複雜模具的加工。
這台機床的結構設計有其獨到之處，其主軸箱方滑枕採用對稱結構，方滑枕四面在安裝於全封閉式主軸箱內部的靜壓板上移動。主軸電機和齒輪箱獨立安裝在機床外部，以方便調試和快速維護。而齒輪箱內的傳動鏈均經過硬化和精磨處理，每個齒輪箱和相關的軸承都配有不同的控溫潤滑油輸送量，從而達到潤滑優化和穩定溫度的效果。而後，這些潤滑油還會輸送到主軸箱內部，用於主軸冷卻。
圖5 PAMA在EMO 2009上的展台 |
值得一提的是，這款Speedram 4000機床的液體冷卻系統能根據環境溫度而變化，使其保持恆溫，從而確保機床結構不會因溫度變化而變形。它的靜壓支撐系統具有較小的靜壓油油膜厚度，這也成為機床的一大特色。
該機床的另一項專利，是連續控制主軸和滑枕熱延縮並由CNC進行實時補償的系統，從而保証機床在任何條件下都能達到最高精度。
又一創新設計是主軸箱的機械重錘平衡，在主軸箱的前端裝有一只液壓油缸，而主軸箱後端則用鋼絲繩吊重錘，方滑枕前後伸縮以及切削後受力所產生的撓度，由數控來調整油缸張力，以保証動態切削精度。
我們知道，五面體加工中心有一項關鍵技術就是自動換頭。這次DST公司展出的MECOF五面體加工中心（圖6），其換頭方式與眾不同。這台五面體是配有兩軸銑頭加回轉工作台實現的，它的Y向運動靠動柱與滑枕伸出完成。在機床左側，設有一個立式多層銑頭庫，機床通過X、Z兩軸運動，將滑枕伸至櫃子的空格內，松開鎖緊裝置將銑頭放入其內；隨後滑枕退出，到另一層尋找下一工步所需銑頭並將其裝上。這種設計較一般龍門五面體換頭相比，可省掉換頭小車，動作也較為簡單。
圖6 MECOF五面體加工中心的換頭方式可圈可點 |
2. 多軸聯動又有創新
多軸聯動機床是觀眾們所關注的另一重點，DMG在EMO展上亮相的一款DMF 260-11 linear（圖7）是該公司在全球首發的五聯動加工中心，這台動柱式加工中心由於採用了滑枕結構，使得加工空間有了極大的提升。Y軸行程達到了1,100 mm，而Z軸行程達到900 mm。它的銑頭有B、C兩聯動回轉動能，再加上3根直線軸運動就是五軸聯動了。新一代的DMG動柱式加工中心可以讓用戶選擇安裝長距離X軸的直線電機。憑借其高速響應能力，使進給速度提升了一倍，使得快進速度高達80 m/min。
圖7 DMF 260-11 linear |
德國哈默（HERMLE）公司的五軸加工中心在現場演示了齒輪加工，包括銑直齒、斜齒、錐齒、弧齒以及銑鏈輪等（圖8），而加工螺旋傘齒輪的演示顯然引起了觀眾的很大興趣，因為這種加工除了匹配刀具與轉台聯動之外，軟件編程也相當複雜。據悉，目前中國國內航空與汽車行業的幾家企業已與哈默北京辦事處聯絡，洽購此類機床。
圖8 HERMLE公司的五軸加工中心在現場加工螺旋傘齒輪 |
德國哈默堪稱五軸聯動的專家，該公司的銷售總裁Michael Bisser先生和筆者就五軸加工中心的設計理念也聊了不少。他說道，目前工作台採用搖籃式結構的加工中心已經成為全球中小型五軸機床的主流結構設計，而隨着技術研發的日趨完善和成熟，搖籃式機床的加工範圍和加工能力都有了很大提高，目前就哈默的搖籃式機床而言，能夠加工重達2t、直徑達1,300mm工件，可最大程度地利用行程空間。
此外，Bisser先生還強調了機床的幾何精度是一個很重要的核心問題。因為一般情況下，客戶較重視機床的定位精度和重複定位精度，但往往會忽略了機床結構設計和幾何精度。而在哈默看來，結構設計乃機床核心所在，機床結構及機床幾何精度決定了該機床的核心品質。
由於哈默在研發C系列機床的結構上從理論到實踐上都下了大功夫，故而機床的幾何精度非常高。也正因為機床的結構穩定，其定位精度與重複精度均能保持在μ級，機床定位精度實測值可以維持在３μ以下（根據VDI/DGQ 3441標準檢測），簡直能與坐標鏜床相媲美。
3. 複合加工日臻完善
複合機床在展會上的亮相品種可謂應有盡有，車銑、車磨、車銑再加上激光等，令人目不暇接。
日本MAZAK機床是第一個喊出“DONE IN ONE”口號的先驅者，他們準備在下個年代初，將多工藝複合的“未來機床”面世，屆時我們可看到不僅是車、銑、磨、切齒等工藝的綜合，亦能看到激光技術被融入其中。
複合加工的另一特色是多工序六面體複合加工。也就是說，如果一個物體六個面，底面為裝夾面，那麼機床經過自動兩次裝夾就能將零件的六個面全部加工下來。
瑞士寶美技術(BUMOTEC)公司(圖9)和威力銘-馬科黛爾(WILLEMIN-MACODEL)公司就是生產這類機床的專家，當然此類機床只能加工小型零件，因此他們着重耕耘醫療行業的齒科與骨科植入件領域，以高科技手段為患者謀福音。
寶美這次在EMO 2009上展出了3台新產品，其中S191 linear在車銑基礎上又開發了插和磨的功能；S191FT-R六軸五聯動複合中心增加了背銑單元和頂針；而五聯動S191V五軸立加又添加了立車功能。
圖9 瑞士寶美技術的展台 |
威力銘-馬科黛爾則展出了五台５-８軸聯動的複合加工中心，其中三台用於醫療器械的加工，一台用於葉片加工，另一台則用於航天精密零件製造。展示中的508MT（圖10）增配了自動上下料裝置，右側刀庫容量也由單層增加至兩層，改進後的滑滾式機械手換刀，更加安全快捷。
圖10 威力銘-馬科黛爾508MT |
森精機本次參展EMO，在其1,200㎡的大型展位中展出了11臺機床。其中就包括一款高精度、高效率複合加工的緊湊型新機型——NT1000（圖11）。
該機採用了森精機獨創技術DDM（直接驅動式馬達）和ORC（八角型滑枕）。与該公司以往的型號相比，NT1000的安裝面積更節省了40%之多。而且，為了避免熱移位，第一主軸的中心總是保持一定水平，且第一主軸和工具主軸採用高精度、大容量的冷卻系統，為小型精密零部件實現高精度加工。值得一提的是，在展會現場，該公司準備有MAPPS IV或CAM軟件ESPRIT、EOD（Education On Demand機床操作學習系統）產品等，供客戶觀摩體驗。
圖11 森精机緊湊型複合加工機NT1000 |
4. 嶄新發明只能取其一二略作介紹
如果細細揣摩EMO，肯定有許多嶄新的創造包含其中，只是由於筆者觀展時間倉促，水平有限，只能取其一二作些介紹。
德國EMAG展出的DORNER 6，是一台採用非傳統切削加工之電化學加工機床（圖12）。也即，通過電能與化學能之間的轉換來實現這種非傳統切削加工。
EMAG作為原德國Dorner的技術繼承者，是世界上第一家提供五軸數控高頻窄脈衝振動電解機床的首創者，用於加工航空發動機火燄直接噴射端整體葉盤，其加工全過程均為電解工藝，從而替代了傳統上五軸電火花或高速銑削工藝，這不僅令生產效率大幅提高，也可讓生產成本足足節約40%以上。應用對象是發動機噴嘴、燃料電池雙極板， 以及齒輪、模具產業與風電領域等。
圖12 電化學加工機床DORGER6 |
創新發明的另一項就要數超聲波振動加工了，它利用高硬度的刀具，以20,000次/s的頻率，將高硬度材料的工件予以加工，這次DMG展出的一台ULTRASONIC 10就受到了觀眾的特別青睞。
它有着無與倫比的材料加工範圍，包括軟質、硬質以及先進材料（硬質合金、陶瓷、玻璃、金剛砂等）。機床還可以選擇安裝內置4工位圓形托盤庫或是能夠容納近120工件的10工位圓形托盤庫，與工業機器人配合使用，即可變身為完全自動化的小型工件銑削中心。
說起工業機器人的應用，展會中也比比皆是，但最大的要數日本FANUC了（圖13）。
圖13 日本FANUC機器人 |
5. 數控系統争奇斗艷
數控機床的關鍵要素是數控系統，世界著名的系統供應商如德國西門子、海德漢以及日本發那科等這次都云集EMO 2009。
西門子重點推出的Sinumerik 828D（圖14）是全新的緊湊型數控系統，它擁有諸如坐標轉換和高效的刀具管理等強大數控功能。CNC、PLC，操作面板以及六軸測量控制回路集成於精致耐用的控制面板中。系統軟件恰如其分地滿足各種複雜車、銑機床的車間級應用。
圖14 西門子828D數控系統 |
Sinumerik 828D可支持各種圖形編程、高級語言指令及ISO編程語言，它可以自如地應用於世界各地的各種加工場合。
海德漢在EMO展出的創新CNC數控系統和位置編碼器全系列產品內容十分豐富（圖15），LC和RCN絕對式直線光柵尺和編碼器具有一種稱之為“功能安全化”的安全性能，這樣的位置編碼器系統用一個編碼器可提供兩路相互獨立格式的冗餘位置值並通過著名的高速串行接口EnDat輸出。高安全性位置測量系統可構成單編碼器系統，應用於高級別的安全控制系統。
LC 811是海德漢公司首次展出的大長度測量應用絕對式封閉直線光柵尺，最大長度達28米。這個光柵尺是增量式LB系列光柵尺的對應升級產品。它的核心是高精度PRC刻線的METALLUR光柵尺鋼帶。同時，LC 811也能滿足“功能安全化”的要求。在角度編碼器方面，海德漢則展出了最新改進的空心軸密封設計的全新RCN系列產品。而新產品中測量刀具的TT 449觸發式測頭，與著名的TS系列工件測頭一樣，也用紅外線傳送觸發信號，故無需在機床加工區內布線。
圖15 海德漢在EMO 2009上的展台 |
海德漢還新開發了不少數控功能，如對5軸加工中心的複雜運動和高速運動能進行預測；對碰撞監測功能予以強化；安裝在主軸中的測頭能單獨自動測量機床旋轉軸運轉狀況；TNC系統可用測量值計算靜態傾斜精度，使傾斜運動導致的空間誤差最小化；為保持刀具到工件的加工方向不變，其KinematicsComp軟件可以及時修正刀具中心點位置，補償幾何位置和機床軸部件之誤差。
6. 配套附件琳瑯滿目
機床是由各種零部件組成的，EMO展上的各種配件應有盡有，如刀庫與機械手、回轉工作台、多功能銑頭、以及電主軸、直線電機、滾動導軌等等，可謂琳瑯滿目，令人目不暇接。在這方面，我們的台灣同胞表現得相當出色，世界機床附件巿場的半壁江山，可以說是我們台灣同行的。
在機床上正常切削工件，夾具非常重要。有一種電控永磁夾具，使工件受電和磁場的作用後可牢牢夾緊工件，這是一種高效的實用創新。
作為全球電控永磁系統的引領者，意大利泰磁公司此次又推出了新型專利產品：一種是用於精密磨床上的雙面吸整體表面全金屬的電控永磁吸盤，另一種是用於銑削和注塑機快速夾模的整體表面全金屬電控永磁吸盤。這兩種新型專利產品是在創新基礎上對傳統產品的一種顛覆，同時泰磁公司對用於大型軸承環和鐵軌道岔加工用電永磁吸盤，也進行了多種變型和改進，以使其更適合金屬加工設備和工藝技術不斷提高的要求。
圖16 展會上，卡比查與筆者合影 |
與卡比查的一席話
此行，我和德國吉特邁集團GILDEMEISTER總裁卡比查博士在他們的EMO展台有過一番交談（圖16）。這位當今世界上機床銷售額最大的公司老總說，當今世界經濟危機尚未真正走出陰影，但企業技術研發的步伐不能停滯，所以他們每年要拿出5億歐元資金作為創新投入，否則就會在競爭中遭淘汰。
卡比查博士認為，中國稱得上是一枝獨秀，政府投入四萬億元刺激經濟是有成效的，所以吉特邁集團願將一流機床提供給中國，為中國的經濟發展出把力。
然而筆者在思索，中國確實是一個製造業大國，但稱不上是強國，我們很多關鍵裝備尚需進口，而機床出口的外向度又非常低，如果我們確實能在開發、製造、管理等諸多方面苦下功夫，也能跟上歐洲機床的發展步伐，屆時中華復興的進程自然就會更快了。 ■
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