昂貴的五軸,在國內的現狀和普及之路


昂貴的五軸,在國內的現狀和普及之路

前言

近年來五軸聯動數控加工中心在各領域得到了越來越廣泛的應用。在實際應用中,當遇到異形複雜零件高效、高質量加工難題時,五軸聯動技術無疑是最有效的解決手段。但五軸的高價格還是讓它的普及之路變得遲緩,高效率、高質量的加工對應的是高投入。


五軸設備價格為什麼這麼高

一、機械部件價格高


1.在國內很難買到100萬以下的雙擺銑頭,常用的300萬到400萬。以雙擺銑頭這個核心部件為例,因為其加工難度大,要求精度高,更因為體積小其內部機械組件相對細小,要保證像三軸機主軸箱那樣的高剛性很難。所以雙擺銑頭做得很大、很重,一般只在大型龍門結構的五軸機才用這種五軸核心部件,比如各下面的大銑頭就重達幾噸。

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2.在國內很難買到10萬以下的雙轉檯,常用的在15萬到50萬甚至更高。雙轉檯(搖籃、懸臂):最難的是A擺(或者B擺),因為整個C軸轉檯固定在A(或B)軸上,A(B)擺電機在擺角時、即使是空載(不裝夾工件),要克服整個C軸組件的重量,其負載都很大,如果再加上夾具及工件,負載成倍增加,所以雙轉檯的精度和壽命出問題的一般都在A(B)擺,C擺相對少得多。這也是雙轉檯五軸機很少加工鋼件的本質原因【DMG直徑800的轉檯,A擺扭矩高達5000NM,也只能加工一噸左右的工件(含夾具)】,而這種大力矩電機的價格不是一般人承受的。但即便如此,五軸機中雙轉檯形式仍是最多的,因為這類五軸機相對製造難度較低(跟有擺角銑頭的機型比)。


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3.一擺一轉:單擺銑頭30萬-60萬甚至更高。這個機型的價格高,原因也是它也有擺角銑頭,雖然只有一個旋轉軸,造價還是很高,而且外國人不喜歡用單純的單擺銑頭,一般做成45度B擺,編程難度更高。

4、除了核心部件,相對於三軸機,五軸機的床身鑄件要加工的地方多,難度也大,水電油氣等附件多,成本也高。


二、數控系統價格高


日本三菱、法那科基本不賣五軸系統給國內,如果需要得經過很煩瑣的審批,並限制用途。德國的海德漢,西門子、力仕樂、PA等相對寬容價格在20萬以上。國產的帶RTCP真五軸一套下來也要10萬左右,穩定性還有待考驗,而且國產五軸CNC系統廠家只有十來家。(這裡參考價格以850三軸機類似大小的五軸,含系統及驅動和電機。)


三、使用調試成本高


ABC三種圓周運動的精度檢測設備價格很高,三軸的激光干涉儀才10-20萬,而五軸的檢測目前只有英國雷尼紹能提供,一套需要60萬-80萬(含球杆儀)。

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五軸設備的國內現狀怎樣?

1、五軸機及其核心部件的生產廠家很少

跟傳統的三軸機床比,五軸機的製造廠少的可憐。從上海北京之類的大型機械展就可以看出這一點。從目前筆者手中一份不是很齊全的廠商名錄看,全國數量不到三位數。而僅僅在松崗長安兩個鎮,做三軸機的廠家數量不止這個數(100家以上)。能提供五軸機的三大核心部件(5軸CNC控制系統,旋轉工作臺,擺角銑頭)的廠家,更是鳳毛麟角,主要以臺灣、日本、歐美企業居多。

2、五軸機編程、操機等相關從業人員少

上網搜一下五軸編程培訓,相關機構不超過20家。(當然實際數量肯定不止)。發一份招工信息,要會五軸編程(UG或POWERMILL之類)且能獨立做事的,應聘者極少,如果再加一點條件,比如:能根據不同的機型定製後處理,會車銑複合(或銑車複合),再懂一點PLC之類的就幾乎沒有了


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三、五軸機的應用面現階段太窄

現在的五軸機,除了國企、軍工用做一些普通人無法接觸的東西之外,民企中的五軸機都在做一些外企業訂單(高檔消費電子,高檔生活器具,高端模具),而且加工對象材料主要以鋁合金為主,鋼件為輔。

3. 五軸設備應該怎樣普及?

目前五軸設備的現狀形成了一個閉環:製造難度大——>五軸機制造商少——>售價高——>應用面窄——>從業者少,特別是研發人員少——>生產難題無法解決——>製造難度大。

這種情況應該如何破局?對比三軸機的普及過程,五軸機的普及也要以應用範圍的拓展來做突破口。從長遠來說,五軸機的應用範圍要拓展到傳統的模具行業,要拓展到生活用品領域,也要拓展到工業產品、工具類的領域,這樣才能形成長期需求。

一、模具行業

大部分的模具三軸機都能做,但造型複雜的、曲面有倒扣的模具就無法用三軸機器。還有就是高檔產品設計時對曲線要求高、一定要一刀過的模具,三軸機也得讓位於四軸五軸。拓展到模具行業時,要想工件的運動像三軸機一樣,只在水平面上動,不受重力影響,那麼五軸機的機型只有兩個選擇:雙擺銑頭型及一擺一轉型。

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這種機型的轉檯可以做的很大,承載大重量的模具,因為工件只在XY平面做直線運動和轉動,重力對其沒有影響。但轉檯C和B擺銑頭的聯動,加上XYZ,它又是一個真五軸機,什麼複雜曲面都能加工。另外旋轉工作臺只有一個C軸,製造成本跟搖籃比大幅度降低,無論是從功能,還是從力學結構、還是從精度,從製造難度上來考量,這種五軸機都應該是加工模具的完美機型。

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二、生活用品領域、工業工具領域的五軸機應用


生活水平是隨著生產工藝的提高而提高的。社會上越來越多的人願意為高品質買單。而且現在還有一個趨勢,為了提高技術門檻防止仿冒,越來越多的廚房用品、高檔衛浴、玩具、裝飾品都採用了複雜表面設計,這些四軸都無法加工,只能使用五軸設備。

因此,五軸設備的普及之路總結為:從傳統鑽攻機加裝小搖籃變五軸——>大力進入手機金屬外殼製造業——>四軸五軸及假五軸(3+2)的針對性推廣——>人員培訓機構大面積建立——>進軍模具行業(五軸機型多樣化)——>進軍消費品行業(五軸機型進一步多樣化)——>增強汽車行業(發動機變速箱)——>四軸、假五軸(3+2)、真五軸遍地開花。


END


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