【編者按】CIMT2025（第十九屆中國(guó)國(guó)際機(jī)床展覽會(huì)）于4月21-26日在北京隆重舉辦。展會(huì)之后，主辦方中國(guó)機(jī)床工具工業(yè)協(xié)會(huì)收到來自協(xié)會(huì)分會(huì)的展品評(píng)述文章，現(xiàn)部分編發(fā)供業(yè)界參考。文章觀點(diǎn)僅代表作者本人。

       4月26日，為期6天的第十九屆中國(guó)國(guó)際機(jī)床展覽會(huì)（CIMT2025）在首都國(guó)際會(huì)展中心落下帷幕。本屆展會(huì)展品琳瑯滿目，與上屆展會(huì)相比呈現(xiàn)出濃郁的“進(jìn)化”態(tài)勢(shì)。如果把機(jī)床看成一個(gè)物種，從本屆展會(huì)的展品明顯能夠看出各家都在努力適應(yīng)環(huán)境的變化，整體都在向中高端進(jìn)化，與上屆展會(huì)相比主要在功能、性能、可靠性、綠色等方面發(fā)生較大進(jìn)步。

       首先是功能的進(jìn)化，由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，表現(xiàn)在聯(lián)動(dòng)軸數(shù)、復(fù)合種數(shù)、工位個(gè)數(shù)上。一是聯(lián)動(dòng)軸數(shù)，各家不約而同向五軸集體進(jìn)軍，五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床從上屆的40多臺(tái)暴增到本屆的400多臺(tái)，可謂遍地開花；二是復(fù)合種數(shù)，從過去的車銑復(fù)合為主，拓展到車、銑、磨、熱處理、激光的超級(jí)大復(fù)合，以及機(jī)器人參與的抓取、混聯(lián)、鉆銑復(fù)合，乃至增減材一體化的跨界復(fù)合，以至于多工序復(fù)合已成為諸多參展商的殺手锏；三是工位個(gè)數(shù)，持續(xù)向多工位方向轉(zhuǎn)變，到處可見雙刀架雙主軸臥車和立車、中間驅(qū)動(dòng)的雙頭車、雙轉(zhuǎn)臺(tái)雙主軸的立加、四工位的立加，乃至雙五軸頭的大龍門也紛紛登場(chǎng)，八工位的轉(zhuǎn)臺(tái)式車銑加工中心、12工位的水車式車銑加工中心更是頻頻出現(xiàn)，充分體現(xiàn)了一機(jī)多工位的優(yōu)勢(shì)，以幾乎相同的占地面積、兩倍甚至多倍的加工效率獲得廣大用戶的青睞。

       其次是性能的進(jìn)化，由中低級(jí)到中高級(jí)，表現(xiàn)在快移速度、定位精度、生產(chǎn)效率上。一是快移速度提高后可進(jìn)一步壓縮非加工工序時(shí)間，展品大多是48m/min、60m/min打底，在直驅(qū)技術(shù)的加持下可迅速躍升到120m/min，連大型龍門加工中心都可以通過碳纖維移動(dòng)部件的輕量化實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)轉(zhuǎn)，動(dòng)作眼花繚亂，目不暇接；二是定位精度，μ級(jí)產(chǎn)品比比皆是，小型機(jī)床配置礦物質(zhì)床身、靜壓軸承，有些定位精度已經(jīng)達(dá)到1個(gè)μ，重大型機(jī)床中有些標(biāo)稱精度已經(jīng)達(dá)到3個(gè)μ，機(jī)床制造已經(jīng)進(jìn)入μ時(shí)代；三是生產(chǎn)效率，在保證質(zhì)量的前提下壓縮加工時(shí)間，一是通過大進(jìn)給的單邊進(jìn)刀量，二是磨序替代，比如高剛車的以車代磨、高精立加的以銑代磨，這兩種方式在保證表面質(zhì)量的前提下，機(jī)床的生產(chǎn)效率大幅提升。

       第三是可靠性的進(jìn)化，由機(jī)床本體到制造系統(tǒng)，表現(xiàn)在基于數(shù)采應(yīng)用的加工監(jiān)控、視覺檢測(cè)、主動(dòng)維護(hù)上。一是加工監(jiān)控，通過對(duì)負(fù)載電流波動(dòng)或主軸回轉(zhuǎn)振動(dòng)的實(shí)時(shí)采集，基于AI算法推測(cè)刀具是否崩齒或過度磨損，避免發(fā)生批量廢件；二是視覺檢測(cè)，通過對(duì)加工后的零件成品以高清拍照智能識(shí)別的方式進(jìn)行快速檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)問題后及時(shí)報(bào)警，確保加工過程高度穩(wěn)定，零件合格率達(dá)到100%；三是主動(dòng)維護(hù)，通過大量的數(shù)據(jù)采集對(duì)機(jī)床健康狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，針對(duì)可能發(fā)生的故障提前予以處置，實(shí)施主動(dòng)型的預(yù)測(cè)性維護(hù)，確保設(shè)備零故障。

       第四是綠色的進(jìn)化，由制造環(huán)節(jié)到全生命周期，表現(xiàn)在材料節(jié)省、耗能節(jié)約、工藝升級(jí)上。一是材料節(jié)省，在確保剛性及合理振動(dòng)頻率的前提下優(yōu)化機(jī)床結(jié)構(gòu)，降低鑄件重量，壓縮占地面積，在設(shè)備制造環(huán)節(jié)可有效減少碳排放；二是耗能節(jié)約，通過在機(jī)床上安裝大量溫度傳感器，加上獨(dú)有算法化解溫升變形帶來的影響，有效縮短熱機(jī)時(shí)間，擴(kuò)大溫度適應(yīng)范圍，在設(shè)備使用過程可長(zhǎng)期減少碳排放；三是工藝升級(jí)，從傳統(tǒng)的刀具切削向超聲波加工進(jìn)化，具有低熱效應(yīng)、無污染加工特點(diǎn)，在零件加工過程可大幅減少碳排放。

       在制造業(yè)中，是用戶選擇決定著機(jī)床進(jìn)化的方向。用戶選擇的從來都是既要又要還要也要更要——既要體積小、范圍大，又要速度快、精度高，還要扭矩大、剛性強(qiáng)，也要工序集成、運(yùn)行可靠，更要價(jià)格低廉、綠色環(huán)保……這些選擇想要一股腦全部滿足幾乎是不可能的，每個(gè)機(jī)床制造商都在基于自身的基礎(chǔ)和特定用戶的選擇摸索著自己的進(jìn)化方向，在進(jìn)化的過程中不可避免受到如下環(huán)境因素的影響。

       一是受到特定需求的影響，典型如五軸機(jī)床。本屆展會(huì)五軸機(jī)床為什么會(huì)爆棚？一方面是由于復(fù)雜曲面加工市場(chǎng)需求的拉動(dòng)、五軸功能部件日臻成熟的推動(dòng)，另一方面則是地方政府扶持政策所致。自從工業(yè)母機(jī)的地位僅次于集成電路后，各地政府均大力推進(jìn)工業(yè)母機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，給予轄區(qū)機(jī)床企業(yè)高端轉(zhuǎn)型扶持，而最易衡量、最可視化的方式莫過于生產(chǎn)五軸機(jī)床，“非五軸不高端”，一定程度導(dǎo)致了很多機(jī)床企業(yè)無論是否具備基礎(chǔ)都“百花齊放”，當(dāng)產(chǎn)量遠(yuǎn)大于市場(chǎng)對(duì)五軸的需求，就造成了社會(huì)成本的浪費(fèi)。

       二是受到高端需求的影響，典型如高精機(jī)床。本屆展會(huì)的高精機(jī)床越來越多，都是μ級(jí)精度，主要面向半導(dǎo)體、人形機(jī)器人、醫(yī)療機(jī)械、人體植入物等領(lǐng)域需求，在機(jī)床結(jié)構(gòu)上普遍是礦物質(zhì)床身、靜壓軸承、靜壓導(dǎo)軌甚至氣浮主軸，就是主打金字塔塔尖上的需求，目前正處于市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)供不應(yīng)求的新藍(lán)海。

       三是受到結(jié)構(gòu)需求的影響，典型如高效機(jī)床。過去傳統(tǒng)燃油汽車的核心零部件如缸體缸蓋及一些精密傳動(dòng)件等需求的是高精高效，相比之下，新能源汽車的電驅(qū)、電池、電控相關(guān)零部件對(duì)精度要求則沒有發(fā)動(dòng)機(jī)零件那么高，特別是一體化鋁合金壓鑄件，對(duì)高效的需求要高于高精，大龍門雙五軸頭架構(gòu)成為首選；在增量設(shè)備投資中，傳統(tǒng)燃油汽車遠(yuǎn)低于新能源汽車，直接迫使過去擅長(zhǎng)傳統(tǒng)汽車零部件加工的機(jī)床企業(yè)轉(zhuǎn)型，要么聚焦新能源，要么聚焦航空航天。

       四是受到可靠性需求的影響，典型如高成熟度機(jī)床。對(duì)用戶來說，所購(gòu)買的機(jī)床產(chǎn)品檔次可以不高端，但產(chǎn)品質(zhì)量上不能有任何含糊。無論是主機(jī)，還是單機(jī)自動(dòng)化，或是成線成套化，整個(gè)系統(tǒng)必須非常成熟，主機(jī)、刀具、工裝等一個(gè)都不能出問題，引領(lǐng)著機(jī)床向著制造系統(tǒng)可靠的方向持續(xù)進(jìn)化。

       五是受到長(zhǎng)遠(yuǎn)需求的影響，典型如綠色機(jī)床。過去我們制造機(jī)床并不在乎碳排放指標(biāo)，感覺離我們似乎很遠(yuǎn)，然而近年來歐洲對(duì)進(jìn)口的機(jī)械產(chǎn)品都開始要求碳足跡數(shù)據(jù)了，這已經(jīng)逐漸成為出口的門檻。我們能夠看到外資機(jī)床企業(yè)在幾年前就已經(jīng)開始著手碳足跡布局，比我們領(lǐng)先一步，我們也欣喜地看到國(guó)內(nèi)企業(yè)已經(jīng)認(rèn)識(shí)到重要性，著眼長(zhǎng)遠(yuǎn)緊緊追趕。從全球化的角度看，碳足跡是我們必須提早謀劃的重要課題。

       綜上所述，用戶的各種不同需求顯著影響著機(jī)床的進(jìn)化方向，從本屆展會(huì)展品也能夠看出，機(jī)床的進(jìn)化具有功能快于性能、性能快于可靠性、可靠性快于綠色的特征，這表明越復(fù)雜、越長(zhǎng)遠(yuǎn)的進(jìn)化速度越慢，越簡(jiǎn)單、越眼前的進(jìn)化速度越快。

       同時(shí)機(jī)床的進(jìn)化也具有很強(qiáng)的自相似“分形”特征，先是硬件的同質(zhì)化，新技術(shù)面世后會(huì)迅速溢出、擴(kuò)散、平權(quán)，從材料的同質(zhì)化，到功能部件的同質(zhì)化，到單機(jī)的同質(zhì)化，再到產(chǎn)線的同質(zhì)化，很快大家就會(huì)處于一個(gè)層級(jí)內(nèi)；后是軟件的同質(zhì)化，從程序算法到工業(yè)軟件到數(shù)采分析到智能排產(chǎn)，大家有共性；然而鑒于軟件的黑箱問題，在軟件原理上的同質(zhì)化已經(jīng)比較難了，而經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)上的同質(zhì)化則難上加難，一方面是所形成的先發(fā)后發(fā)差距難以在短時(shí)間內(nèi)趕上，另一方面所設(shè)計(jì)的科技樹路徑可能形成新的分叉，隨著技術(shù)發(fā)展會(huì)導(dǎo)致相互間的距離越來越大，未來的不確定性會(huì)越來越高——硬件同質(zhì)化后靠軟件定義，軟件同質(zhì)化后靠數(shù)據(jù)定義。未來競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)，可能就在軟件和大數(shù)據(jù)上。

       本屆展會(huì)各家爭(zhēng)相展出新產(chǎn)品，充分展示了機(jī)床進(jìn)化的策略、方向和路徑，呈現(xiàn)出了勃勃生機(jī)，充滿了春天的氣息。這場(chǎng)以機(jī)床進(jìn)化為主題的產(chǎn)業(yè)春潮，正催動(dòng)制造業(yè)持續(xù)向高端躍遷，為高質(zhì)量發(fā)展寫下最鮮活的時(shí)代注腳。

       …【后記與思考】…

       進(jìn)化是一個(gè)從簡(jiǎn)單到復(fù)雜的過程，機(jī)床也是如此，從最初的單一功能的車鉆鏜銑磨，發(fā)展到五軸復(fù)合，再發(fā)展到成套成線，涉及環(huán)節(jié)越來越多（機(jī)電液氣雜糅其中），功能越來越復(fù)雜，給機(jī)床的可靠性帶來了更多的挑戰(zhàn)。復(fù)雜性與可靠性之間往往存在矛盾。一般來說，系統(tǒng)越復(fù)雜，出現(xiàn)故障的可能性就越大。這是因?yàn)殡S著系統(tǒng)復(fù)雜性的增加，其組成部分之間的相互作用也變得越來越復(fù)雜，容錯(cuò)能力下降，從而導(dǎo)致系統(tǒng)整體的可靠性降低。

       機(jī)床進(jìn)化的過程可以看作是一個(gè)不斷在復(fù)雜性與可靠性之間尋求平衡的過程。這里面就涉及到了兩個(gè)字——均衡，可以復(fù)雜但不能過頭，保證不了可靠性的復(fù)雜就是一堆進(jìn)化失敗的產(chǎn)物。機(jī)床的復(fù)雜性已經(jīng)來到了一個(gè)關(guān)口，就是增減材一體化這種跨界復(fù)合產(chǎn)品。當(dāng)完全不同的兩種工藝復(fù)合在一起之后，可靠性遭受的干擾因素指數(shù)增長(zhǎng)，增材產(chǎn)生的高溫、煙塵等對(duì)減材加工的精度產(chǎn)生致命的影響，增材不夠致密的材質(zhì)也難以支撐減材加工后的效果，因此直至今日，已經(jīng)誕生20多年的增減材一體機(jī)仍然未能“飛入尋常百姓家”，還有很長(zhǎng)的路要走。

       從青銅器到蒸汽機(jī)，機(jī)械的進(jìn)化花了6000年；從第一臺(tái)真正意義上的機(jī)床（鏜床）誕生至今，機(jī)床的進(jìn)化花了250年，也正是在這個(gè)階段，人類文明進(jìn)入了指數(shù)增長(zhǎng)時(shí)代。時(shí)至今日，機(jī)床的進(jìn)化似乎走到了一個(gè)天花板，30年前的并聯(lián)機(jī)床、20年前的增減材一體機(jī)、10年前的智能機(jī)床，似乎都沒有對(duì)機(jī)床的進(jìn)化產(chǎn)生顛覆式的影響。機(jī)床下一個(gè)進(jìn)化的突變點(diǎn)究竟會(huì)是什么呢？讓我們拭目以待。