第九届中国国际模具技术和设备展览会 现代模具制造技术评述 摘 要 通过第九届国际模具技术和设备展览会模具加工技术及设备、三坐标测量机及扫描仪、快速经济模具技术及设备、模具的CAD/CAM技术等评述，介绍了国内外模具现代制造技术的现状及发展趋势。 关键词 加工中心 电火花加工机床 数控精密磨床 三坐标测量机 快速经济模具技术 模具CAD/CAM技术 第九届中国国际模具技术和设备展览会（以下简称"模展"）于2002年5月10~14日在上海举行。本次模展与历届相比，盛况空前，展出面积为历届之最，达28000m2，摊位数达1500多个，与第八届相比面积约增加1倍左右。有关模具及其设备的国内外知名厂、商都参加了展出，展出了众多的新品、精品，体现了当代模具工业及其技术水平的强劲发展趋势，说明了模展将越办越好，越办越有生命力。本文就本届模展中的现代模具制造技术及设备进行评述。 1 加工中心与数控铣床
据不完全统计，本届参展的加工中心和数控铣床（不含经济型）共70余台，其中国外机床约28台；台湾机床约30台；大陆（包括合资、独资企业）约13台。参展厂商约44家，国外著名厂家如德国的德马吉（DMG）、斯宾纳（SPINNER）、海默（HERMLE）；日本的马扎科（MAZAK）、牧野（MAKINO）、大隈（OKUMA）、安田（YASDA）；瑞士的米克朗（MIKRON）、威力铭-马科黛尔（WILLEMIN-MACODEL）；美国的哈挺（HARDINGE）、法道（FADAL）、辛辛那提（CINCINNATI）、哈斯（HAAS）；英国的桥堡（BRIDGEPORT）；法国的（HURIN）；韩国的斗山（DOOSAN）；意大利的菲迪亚（FIDIA自由绘画）；新加坡的精湛等。台湾的永进、大立、立扬、高明、友嘉、匠泽、福裕、新卫、亚崴、扬铁、协鸿等厂商，有的直接带展品，有的委托代理商进行展出。大陆的汉川机床厂、北京第三机床厂等7家工厂和四家外资企业也展出了产品。日本的新日本工机和东芝公司展出了图片及样本资料。
总的来看，上述厂家展出的展品具有以下特点：
1.1 高速铣削（HSM）加工模具将日益普及
HSM（指主轴在10000r/min以上的）是模具加工工艺的发展方向，在本届展会上进一步得 到体现。据统计国外28台展机有24台为HSM秋波荡漾，占85%；30台展机中13台为HSM，占43%。
瑞士的米克朗（MIKRON）公司展出的HSM立式加工中心，其主轴为30000r/min /12.5kW，进给速度40m/min，加速度17m/s2 ，另外还有42000 r/min /14kW和60000r/min /8.5kW的选件。该机床为人造大理石床身，整体龙门式框架组成，并有喷油雾及水冷两套系统，故在高速下加工的模具精度高、表面粗糙度低，可大大减轻进一步加工的负担。
德国的德马吉（DMG）公司展出的DMC64立式加工中心，是一台相对该公司其他机床价位较低的HSM，其主轴12000 r/min，X轴70m/min ，其余二轴为40m/min，机床结构为X、Z轴导轨置于宽大的立柱上，X轴为直线电机驱动，工作台在床身导轨上作Y轴进给，机床可实现高速、高刚度，机床为全封闭控制，精度高，可实现高速精铣。该机床据说将在上海设厂生产，售价为人民币61.4万。该公司展出的新产品DMU 60L高速铣，在机床上同时装有一个转速为42000 r/min大庆油田房地产开发有限责任公司的高速铣头用于高速铣削和一个光束直径为0.04~0.1mm的YAG激光头用于精密雕刻。在集成有Laser Soft 3D软件的Mill Plus IT 控制系统的控制下无需二次装卡即可完成铣削与雕刻，既保证了加工精度又节省了加工时间。
日本安田公司展出的YBM 950V型立式加工中心也是一台典型的HSM。该机床采用龙门框架式结构的整体立柱，刚性很好，X轴在龙门框架上移动，主轴电机与主轴间由可吸收震动的联轴器连接，可隔热、隔振。在机床的立柱、横梁及主轴滑块的空腔中注满水，可使温度恒定，并可吸收振动，所以主轴在20000 ~30000 r/min高速下运行十分平稳，铣削表面粗糙度可达Ra0.4μm，在表演时采用等差法在一个自身铣削的平面上再将切深加大0.3μm, 按编程铣出的文字，在光照下清晰可见。
除此之外，日本的牧野、马扎克；德国的斯宾纳；英国的桥堡；法国的；意大利的菲迪亚；美国的辛辛那提等展示的HSM，高速精铣的效果均很引人注目。
本届模展上，台商也展出了相当数量的HSM，不少台商虽然展机主轴只有8000r/min，但其样本上均有12000甚至20000、22000r/min的主轴可选购。永进机械的TCV41A立式加工中心在模展中首次展出，其主轴转速为12000r/min，采用机械传动，其电机通过隔热联轴器与主轴直联，主轴采用油气润滑，主轴扭距达72.8Nm( 7.14kg?m), X、 Y、 Z三轴快速均为48m/min，这是一台动柱式双交换工作台的机床，刀库置于机外，从而不影响机床刚度，机床采用ISO 10791-4标准，定位精度0.022mm, 重复定位精度0.012mm。立扬公司的
MV204动柱卧式加工中心，其主轴10000r/min，选项可达15000r/min，双交换工作台的重复精度±2〞，按VDI3441标准的重复定位精度为0.008mm。匠泽的F5型立式加工心，主轴15000 r/min，并有选项22000和20000 r/min，其工作台负重1200N，三向快速为40/40/30，并保修3年。
综上所述，可见国外及台湾模具加工业的HSM已日益普及，通过这么多HSM的展出，势必对我国模具加工业产生影响，近年来不少模具厂已经尝试到了HSM不仅可提高效率，而且也可提高表面质量，从而减轻了精加工负担，缩短了制模周期。按照我国目前的工艺水平，一般机床主轴能达到6000~8000 r/min中小投资，并能相应适当提高进给速度和快速性，使机床具有相应的刚度和精度，能充分发挥机床的效能，已可将我国模具制造工艺水平提高一大步了，我国对HSM的应用还需在此基础上推广。
值得一提的是HSM的应用必须有相应刀具和刀杆、刀套等工具配套，本次展览，不少工具厂商及其代理商也参加了展出。如瑞典山特威克公司;日本DIJET产业集团、大昭和精机株式会社；OSG的代理欧士机（上海）精密工具有限公司；上海恩迪亚贸易公司代理日本住友电工、德国WIDIA、2-甲基吡啶KONET、DINE等，还有台湾的广杰机械，维旭机具厂、上海贺立
国际贸易等，均展出了适合于高速精铣的各种刀具和附件。因此目前用于HSM的刀具、附件条件均已具备，故HSM加工模具的工艺将日益普及。
1.2 多轴联动机床用于模具加工日益增多
本届模展上有6台多轴联动加工中心展出，其中5台为五轴联动。复杂模具很多型面需多轴联动机床加工，特别是球头刀，在高速铣削时要避免刀具在"0"速区切削，需要主轴与型面保持一定倾角，所以国外模具厂已将多轴联动机床应用于模具加工。展品中的多轴联动机床有：
德国海默（HERMLE）公司展出的C600U五轴联动立式加工中心。这是在柱动立式加工中心基础上增加一个绕X轴摆动的工作台形成A轴，在其台面上装置一个圆工作台为C轴，在X Y Z 三轴控制刀具位移的同时，工件在圆工作台上回转和绕X轴摆动，从而构成五轴联动，用来铣制汽车轮胎模非常合适。该机床主轴10000 r/min为HSM。
德国的德马吉（DMG）展出的DMU50E VOLUTION五轴立式加工中心和食蚜斑腹蝇DMU60T五轴加工中心各有特，前者是在工作台系统实现B 、C 轴控制，后者是铣头摆动实现B轴动作，工作台回转实现C轴。两台机床都是HSM。
瑞士威力铭-马科黛尔的W-408S 及W-428两台五轴联动立式加工中心与DMG的一样，也是一台由工作台作B、C 轴运动，一台由铣头作B轴，工作台作C轴，前者规格小，用于加工铜电极。两台也都是HSM。
1.3 数控铣床各具特
具有各类专家系统的数控铣床： 日本牧野（MAKINO）展出了KE55型数控立铣, 这是一台全功能数控铣床，为了方便模具加工，它将模具加工采用的铣斜角、铣园、铣方的型腔和凸台攻丝和钻孔等系统（SkiLL-MASTER功能）固化并制成功能键，操作者只需作简单设定即可自动完成所需的形状加工。除此，该机床还可运行正常的数控程序，操作者极易掌握。
横梁移动桥式数控龙门铣床是首次展出：这是一种工作台固定由横梁移动进行加工的数控龙门铣床，国外称之为高架桥式数控龙门铣。近年来国外发展很快，已有多家工厂生产，意大利的兰宝迪、德国的瓦德里希-济根等均有产品，颇受模具行业重视。台湾的快捷机械股份有限公司展出一台型号为GTV-96型小型横梁移动数控龙门铣床，其X、 Y、 Z三轴行程为900/600/500 mm，主轴24000r/min/29kW，是一台HSM。该系列机床有多种规格，最
大的X、 Y、 Z三轴行程为1600/1200/700mm，工作台承重5T。此外，新日本工机在展出的图片中也有与此相同的DCV型超高速铣床，该机床还配置了双摆铣头，可实现五轴联动加工。另外北京第三机床厂最近也研制出XK2912数控动梁龙门铣床，会上提供了样本，其工作台为1250×2000mm，XYZ三向行程为2000/1250/700mm，这类机床由于其承载能力大，占地面积小，相对价位低，所以将给模具行业带来一种新的选择。
数控铣床上的装夹模块有新的方法：传统的工件装夹是用螺丝压板，本届模展意大利泰磁（TECNOMAGNETE）公司展出了一种用于加工中心和数控铣床的永磁吸盘及浮动等高垫。工件置于其上，断电时吸牢，通电时可卸去工件，同时退磁。该吸盘装在机床上可承受强力铣削加工；浮动等高垫可使工件装夹平面在不平时也能吸牢。类似产品上海伟求永磁设备有限公司也有生产，该产品主要用于磨削作业，能否用于铣削，还需试验。
1.4 数控模具雕刻机又有进步
本届模展上意大利Cielle公司展出了BETA 40-35、GAMMA 60-50、EPSILON 60-40三台数控雕刻机，其中，GAMMA 60-50的主轴转速为40000 r/min，主轴功率为7.6kW，最大雕刻速度可达40m/min。北京精雕公司推出了一系列（JDEM、JDDMS、JDZM、JDXM、JDD
Z）数控精密雕刻机，有专门用于鞋模雕刻的JDXM CNC雕刻机、有适合批量生产提高效率的双Z轴JDDZ CNC雕刻机。
1.5 车铣复合加工机床首次展出
日本的马扎克（MAZAK）展出了一台型号为INTEGREX 200 ⅡV型带Y B轴的车铣复合加工机床，这是一种多功能机床，它集车、铣、镗、钻、攻丝等多种功能 ，使工件在一次装夹下完成全部或大部分加工功能。该机为车床造型，同一轴线上有2个主轴，垂直于主轴轴线方向为刀架滑板，其上装有可延Y轴移动并具有B轴摆动功能的铣头，在此刀架旁设有刀库，可与摆动铣头换刀，从而使该车铣复合加工机床在实现X Z C车床传统的动作外又增加了Y轴和B轴，从而实现多功能复合加工的目的。
2 电火花加工机床
这次参展的电火花加工机床（EDM）在模具加工设备中可以说阵容最强、数量最多，充分体现了在模具制造中EDM有着不可替代的作用和重要地位。这次参展的厂商共有38家，其中国内厂商33家，国外厂商5家。国内外一些知名厂商都参加了展出。这次展出的EDM设
备共计112台，国外参展有16台，其中低速走丝电火花线切割机床（LSWEDM）7台、数控电火花成型机床（NCSEDM）7台，其他EDM 2台 ，主要参展商有：瑞士阿奇夏米尔公司、日本沙迪克公司、日本三菱公司、日本牧野及韩国等。国内大陆参展有85台：电火花线切割机床（WEDM）38台、其中LSWEDM 5台；电火花成型机（SEDM）33台，其中NCSEDM 4台，其它EDM 14台。主要参展厂商有：苏州电加工机床研究所（中特公司）、汉川机床有限责任公司、苏州沙迪克三光机电有限公司、北京阿奇夏米尔工业电子有限公司、北京迪蒙卡特机械电子设备技术有限责任公司、苏州市金马机械电子有限公司、常州第二机床厂（展出EDM 1250K 大型龙门式NCSEDM）等等。台湾参展EDM有11台：其中LSNEDM 5台、NCSEDM 2台、SEDM 3 台、其它EDM 1台。
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