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    新兴机床企业调研报告(二)

      发布时间:2019-05-13 23:01

      本次调研14家新兴机床企业的主导产品,因其各自的背景、发展历程及市场定位的不同而异,呈现出多样性变化,大体可分为3C类、通用金切类、超精密部件与机床和激光加工四大类。

      3C产品是指计算机(Computer)、通信(Communication)和消费类电子产品(Consumer Electronics)。这类产品的零件具有尺寸小、重量轻、加工精度特别是表面质量高、加工批量大、加工效率要求高等特点。围绕这类零件的加工,主要产品有钻攻机类和雕铣机类(以及派生的多种专用雕铣机)。

      钻攻机类。这是用户广为熟悉的一类加工中心,也是各企业量大面广的产品,特别是华南广东地区机床制造业得以快速发展的看家机型。顶置刀库和C型紧凑结构是其主要结构特征,轻载高速是其主要工作特性。工作台大宽度500mm,大快移速度60m/min,主轴多采用直连电机或电主轴驱动,高转速36000r/min,主电机功率范围3.7-5.5kW,刀库容量一般16、21把,换刀时间(T-T)1s,定位精度一般为0.005/300mm。

      雕铣机类。这是一类以高转速小直径刀具进行雕铣加工的机床,小龙门结构以及较钻攻中心更高的转速、雕铣精度和表面粗造度是其主要技术特点。工作台大宽度750mm,电主轴高转速36000r/min,大快移速度达到60m/min。这类机型在手机行业衍生出多种专用机床,一般采用天然花岗石床身和立柱,如专用于手机玻璃或陶瓷后盖周边磨削、开槽、开孔、切割和倒角加工的玻璃机和陶瓷机;专用于金属手机壳体和按键等零件镜面加工的高光机;在雕铣机上附加车削功能(工作台上增加转台,铣头上安装固定车刀)的车铣复合机床,可使手机外壳获得不同于雕铣加工的表面纹路,满足个性化客户要求;此外还有专用于石墨材质雕铣加工的石墨机、手机透音小孔钻孔机等。

      数控车。可分为卧式、立式和大型数控卧式车三类,主要集中在华东的纽威。国盛是在DMG MORI上海工厂关闭后,引进了其部分设计人员后,刚刚起步生产车削类产品。华南只有格力一家生产少量的卧式车削中心。卧式车削中心车削直径范围160-630mm,45斜床身,主传动为皮带传动,按机型配无动力刀塔或动力刀塔,导轨按机型分既有线性导轨也有滑动导轨,配置了动力刀塔的机型具有C轴功能,可以实现三轴联动。大型数控卧车车削直径范围850-1900mm,平床身,V-平导轨,4工位转位刀塔,主轴箱液压缸自动变速。立式车削中心产品同样集中在纽威,单柱单刀架型,切削直径范围550-2500mm。

      卧式加工中心在华南的科杰、乔锋、巨岗、鼎泰以及华东的国盛和纽威都有生产,目前以纽威的产量大。机床布局有正T型(中大型规格)和倒T型(中小规格)之分,工作台大尺寸1100mm×1100mm,主轴锥孔按机型有7:24和BT之分,直线m/min,具有自动换台功能,工作台1分,多为三轴联动,也有带B轴的四轴联动型。

      生产立式加工中心的各家都有自己的产品,种类规格繁多。机床布局有C型(定柱型)、动柱式、桥式(工作台固定)和小龙门式;联动轴有3轴、3+1轴、3+2轴和可倾转台5轴联动之分;按用途分有通用型和高速高精模具型;按导轨类型分,有直线滚珠导轨、直线滚柱导轨、滑动(硬轨)导轨和二线轨加一滑轨(一般Z轴为滑动导轨);按主传动类型分,有皮带式、直接式、齿轮式;工作台大宽度800mm,门式立加工作台大宽度1000mm。

      龙门加工中心。华南的乔锋、润星、鼎泰、格力以及华东的国盛和纽威都有生产。品种规格非常丰富,在机床总体布局上有定梁工作台移动式、定梁动柱式和高架桥式;在功能上有五面、五轴(包括高架桥式五轴,均为A/C轴摆头)和一般三轴龙门;在滑枕形状上有T型和四面环抱式正方形和矩形形;在工作载荷上有重型和高速型;在导轨类型上多数采用线性滚动导轨,少数为滑动导轨;在主轴驱动方式上,有直接驱动、皮带驱动、齿轮传动和电主轴;在控制方式上,一般为半闭环控制,五轴联动机床则采用全闭环控制。中小规格机床具备自动换刀功能,中大规格机床具备自动换头功能。机床大规格工作台宽3000mm,大承重45t,快速小于20m/min。

      流体(气体/液体)超精密静压转台。台面直径有150和300mm两种规格。以300mm规格的气体静压转台为例,大轴向/径向承载100/60kg,大转速50r/min,额定扭矩10.73 Nm,定位精度/重复定位精度1/1,轴向和径向运动误差0.1。可用于轻载超精密机床、超精密量仪、卫星姿态地面模拟器、多轴转台等领域。

      流体(气体/液体)超精密静压主轴。以气体静压主轴为例,大轴向/径向承载180/80kg,主轴由同步电机驱动,额定转速3000r/min,额定扭矩15 Nm,额定功率5kW,定位精度/重复定位精度1/1,轴向和径向运动误差0.05,轴向/径向刚度438/130N/m。主要应用于超精密车削主轴。

      超精密数控单点金刚石车床。卧式T型布局,以天然花岗岩做基座和导轨材料,整台机床支撑在主动隔振自平衡系统支架上,主轴(C轴)、转台(刀台B轴)和导轨采用前述三种超精密气体静压功能部件。加工精度以直径75mm铝合金为例,面型精度(PV-大差值/峰值)0.2,表面粗造度(Ra)2.5nm,运行于Windows环境的DELTA TAU POWERPMAC 64位数控系统。机床可用于光学透镜、光学模芯、镜面精密机械零件的加工,还可通过灵活的配置扩展为四轴或五轴机床,进行球面、非球面、自由曲面、微阵列、菲涅尔透镜的超精密加工。

      超精密硬车。卧式斜床身布局,天然花岗岩床身,超精密液体静压主轴(包括静压尾座),超精密液体静压导轨,德国海浮乐(Hyprostatik)液体静压丝杠进给传动,德国SAUTER公司12工位转塔刀架。大加工直径380mm,大工件长度350mm,大承重150kg,主轴轴向/径向跳动0.2,C轴定位精度/重复定位精度2/1,SIEMENS 840D数控系统,HEIDENHAIN高精度光栅尺全闭环控制。

      超精密卧式数控模辊车床。卧式布局,以天然花岗岩做基座和导轨材料,整台机床支撑在主动隔振自平衡系统支架上,德国海浮乐公司产液体静压主轴和尾座主轴,超精密液体静压转台(B轴),超精密液体静压导轨,大加工直径600mm,大工件长度3000mm,大承重2000kg,主轴和B轴轴向/径向跳动0.2,主轴定位精度/重复定位精度2/1,加工形状误差5,表面粗造度(Ra)10nm,运行于Windows环境的DELTA TAU Advantage 900数控系统,全闭环控制。设备可用于LCD显示屏、聚光光伏系统、交通标志标牌、裸眼3D设备等制造领域RTR(压印) 工艺关键模辊零件表面微结构的超精密加工。

      百超迪能、宏山和苏州迅镭三家企业的激光加工设备,总体上可分为激光平面切割、激光管材切割、三维激光机器人切割机、激光微加工设备和激光焊接机五类。采用光纤传导是目前产品的不二选择,电源、激光器、激光头,滚动导轨、滚珠丝杠、齿轮齿条、数控系统、伺服系统及伺服电机等主要关键配套件主要来自美国、德国、瑞士、英国、日本等境外品牌产品,配置档次普遍较高。

      激光平面切割机。这是三家企业量大面广的产品,焊接式床身和整体压力铸造航空铝合金横梁,大激光功率15kW,大切割范围8000mm×2500mm,大加速度2.8g,大运行速度196m/min,重复定位精度0.02-0.03mm,高自动化产品具有自动换台功能。

      激光切管机。宏山和迅镭都有生产,大激光功率8000W,大切割直径220mm,方管200mm×200mm,全自动化产品具有自动上下料功能,宏山还有一款五轴联动切管机,采用德国进口摆角切割头,用于焊接坡口的切割。

      三维机器人切割机。宏山产品,大载荷负载30kg,大臂展2000mm,6关节,可重复精度0.05mm。

      激光焊接设备。有多种类型,三维激光焊接机采用扫描振镜激光焊接头、6关节机器人和柔性工作台,能够对空间焊缝实施连续焊接。光纤焊缝跟踪填丝焊接机配备焊缝跟踪系统,能够优化并实时调整焊接参数,并对宽间隙焊缝进行冷丝填充焊接。振镜焊接机,大激光功率3KW,主要应用于手机屏蔽罩、金属手机外壳、金属电容器外壳、电脑内金属屏蔽网、剃须刀片、电子接插件及类别电子产品的率激光点焊或密封焊。此外还有光纤传导的焊接机(包括连续焊接机)、锡焊机、塑料焊接机等。

      激光微加工设备。包括玻璃、蓝宝石切割钻孔机、PCB(印刷电路板)/FPC(柔性电路板)精密分板机、陶瓷精密切割划线机和自动硅片切割机等。

      新兴机床企业能够新兴原因众多,产品适应市场变化的需求并能够快速灵活地做出有效应对是重要的一环。

      以手机市场为例,由普通手机到智能手机的换代,以及由此引发的爆发式发展,加工金属机壳和玻璃面板的产品链为企业提供了的发展机遇。加工机壳的钻攻中心、加工玻璃面板的玻璃雕刻机、透音小孔的钻孔机等成为了市场炙手可热的产品。之后,密切关注市场个性化需求动向,适时推出了能够加工出更高表面质量和不同纹路的高光机、车铣复合机等。当出现曲面屏和陶瓷手机后盖板的需求后,紧随市场推出了加工曲面屏热压模具的石墨机、3D热弯机、弧面扫光机和陶瓷雕刻机等。事实上,手机市场对制造装备的需求变化一直没有停止,下一代5G手机壳体从盒式向框式的转变以及材质方面的变化(如陶瓷壳体、玻璃壳体),已经造成主力机型钻攻中心销量的大幅下滑。让人欣慰的是,各企业都注意到了这样的变化,都在思考未来的发展方向。调访中我们了解到,一些企业已经向长江沿岸包括华东地区进行投资和建厂,或许这就是他们思考的结果,“我们干的是轻型的,北方干的是重的”,在这种普遍的自我认知中,似乎也可以看出一些他们未来的走向。

      这里所指激光新技术包括两个因素,一是光纤激光技术不需要传统激光设备复杂的光路传导系统,很大程度上降低了设计、制造、维护的难度,且成本较低;二是大功率光纤激光器制造技术及市场发育迅速。激光加工设备市场发展机遇也包括两个因素,一是传统应用领域,如精密机械、汽车配件、厨卫五金、电子电气、智能家居等领域的快速健康发展,二是新的应用领域和新的应用需求,如材料、厚度、切割效率等的变化中高功率光纤激光设备需求的快速增长。激光加工设备企业正是抓住了这种技术与市场需求结合的发展机遇,成就了企业的振兴发展。

      龙门加工中心是典型的例子,当大家都受制于大型机床特别是龙门机床市场的萧条与不景气时,纽威、国盛和创世纪却表现出另外一种完全不同的场景,每月产出少则三、四十台,多则六、七十台。原因是多方面的,但若从产品适应市场角度分析,建立在对市场细分基础上的产品多样性是成功的原因之一。纽威、国盛和创世纪开展机床制造业务的时间大约在2000年、2010年和2008年,相比较应该说时间并不长,且进入龙门类机床研发的时间比这更晚,但如今纽威的龙门加工中心已经发展到7个系列85个品种规格,国盛4个系列36个品种规格,创世纪2个系列38个品种规格。这种绵密的产品型谱是他们应对多样化市场需求的重要法宝。

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