第十七屆中國國際機床展覽會（CIMT2021）于2021年4月12-17日在北京中國國際展覽中心（新館）成功舉辦。據(jù)筆者統(tǒng)計，本屆展會上，有近30家境內(nèi)外展商展出了30多臺龍門式加工中心。
境內(nèi)部分展商有：寧波海天精工股份有限公司、通用技術集團沈陽機床有限責任公司、北一機床有限責任公司、山東蒂德精密機床有限公司、華東數(shù)控股份有限公司、山東威達重工股份有限公司、紐威數(shù)控裝備股份有限公司、南通國盛智能科技集團股份有限公司、意特利（上海）科技有限公司、普銳米勒機床（東莞）有限公司、沈陽泰格科技有限公司、寧波天瑞精工機械有限公司、珠海格力智能裝備有限公司、南京寧慶數(shù)控機床制造有限公司、河北發(fā)那數(shù)控機床股份有限公司。
境外部分展商有：意大利帕馬PAMA公司、OKUMA大隈機械（上海）有限公司、SNK新日本工機株式會社、三菱重工業(yè)（上海）有限公司、山崎馬扎克（中國）有限公司、西班牙尼古拉斯克雷亞集團公司、高鋒工業(yè)股份有限公司、高明精機工業(yè)股份有限公司、崴立機電股份有限公司。
下面就部分展品的特色作簡要介紹。
1.寧波海天精工股份有限公司
GRU28Ⅱ×30龍門中心
機床具備銑、鏜、鉆、擴、鉸、攻絲、锪削等多種加工功能，零件一次裝夾可同時完成五個面上的孔系及平面加工，包括傾斜面、曲面、零件型腔內(nèi)部孔和平面的加工，廣泛應用于模具、航空航天、軌道交通、船舶、家用電器、醫(yī)療等高端制造業(yè)。
機床主要結構特點：采用大框架、高剛性的龍門結構，精度保持性好，配置完全自主研發(fā)的4000r/min強力主軸，主軸功率22/26kW，主軸扭矩866/1023N?m，主軸內(nèi)置雙列圓柱滾子軸承，輸出扭矩大；方滑枕采用全包容四面約束淬硬導軌，雙液壓油缸平衡，整套系統(tǒng)剛性強，具有強勁的切削能力和精度穩(wěn)定性；X、Y軸采用線軌結構，配合大功率伺服電機驅(qū)動，提升動態(tài)特性。該機床自主研發(fā)，技術水平處于國內(nèi)同行前列，可替代進口產(chǎn)品。
2. 通用技術集團沈陽機床
GMC2040u橋式五軸龍門加工中心
本機床是針對鋁合金結構件、復合材料零件等大型復雜曲面難加工件研發(fā)的優(yōu)秀產(chǎn)品，廣泛服務于軌道交通企業(yè)、科研機構等，滿足了我國重要工業(yè)領域、重點行業(yè)對此類高端五軸機床的迫切需求。
本機床為橋式龍門結構并采用模塊化設計，可快速響應客戶的個性化需求，大幅縮短生產(chǎn)制造周期，同時也有利于客戶的后期改制。標準型產(chǎn)品直線軸采用直線導軌，快移速度可達25m/min，加速度可達3m/s2，定制產(chǎn)品快移速度最高可達60m/min。標準配置擁有自主知識產(chǎn)權的沈陽機床S2雙回轉(zhuǎn)擺動銑頭，擺軸速度為60r/min，主軸轉(zhuǎn)速24000r/min，A、C軸定位精度為6″，各項指標均已達到國際先進水平。配置自主研發(fā)的i5智能數(shù)控系統(tǒng)，可實現(xiàn)遠程控制、遠程工藝指導、遠程參數(shù)優(yōu)化等網(wǎng)絡化、智能化功能。
3.山東威達重工股份有限公司
GMC2232bu五軸橋式龍門加工中心
本機床采用最新的機型結構，模塊化結構設計，左右床身底座和工作臺三大組件連結為一體的橋式床身結構，一體式床身工作臺及立柱構成U型框架結構，大大提升了整體結構剛性，適用于汽車模具、航空航天、印刷、包裝、紡織、軍工等各種機械加工領域。
機床立柱采用“蜂窩型”仿生學結構設計，橫梁、滑板及滑枕均采用“箱中箱”結構。橫梁的X軸采用雙立柱與重心驅(qū)動的結構設計，提高加工穩(wěn)定性。X、Y、Z軸采用“中空絲杠”及“螺母循環(huán)油冷”技術，X、Z軸采用雙滾珠絲杠同步雙驅(qū)技術，配合全閉環(huán)控制，提高精度和可靠性。另外，X軸配置德國阿爾法精密高精度行星減速機。X、Y、Z軸采用重載直線滾柱導軌，承載能力強；X、Y、Z軸采用油脂潤滑系統(tǒng)，既綠色環(huán)保又可靠安全?；韮蓚?cè)對稱布置平衡油缸，Z軸響應速度快。內(nèi)藏式主軸設計，主軸最大轉(zhuǎn)速18000r/min，功率30/35kW，內(nèi)孔錐度采用HSK-A63，采用大功率精密主軸溫控水冷機。
機床配置意大利雙臂叉式五軸銑頭，力矩電機直驅(qū)，絕對式編碼器直測，精度永久，標配雙螺旋及橫向鏈板排屑器。
4. 沈陽泰格科技有限公司
TSC160140-LC龍門式鏜銑加工中心
本機床是專門針對小孔徑內(nèi)腔加工而研發(fā)的一款高性能6軸4聯(lián)動龍門加工中心，具有完全知識產(chǎn)權，采用圓滑枕、圓工作臺結構形式，別具特色。圓滑枕為特殊合金鋼38CrMoAl，具有高剛性、高彈性、高滲透性及記憶性能，截面直徑φ340mm，可實現(xiàn)最小內(nèi)腔加工直徑φ345mm；滑枕行程1400mm，完全滿足超長筒類零件加工。
機床橫梁升降W軸回轉(zhuǎn)工作臺直徑φ1600mm，采用大扭矩雙伺服電機+雙直角減速機同步驅(qū)動，通過電氣預載實現(xiàn)C軸消隙，定位精度±4″，重復定位精度±2″。橫梁升降W軸采用雙伺服電機同步驅(qū)動控制技術，絕對值光柵尺進行閉環(huán)位置同步控制。X/Y/Z/W/C軸加速時間0.2秒，各軸性能匹配優(yōu)異。
5. 西班牙尼古拉斯克雷亞集團公司
FOX40數(shù)控定梁龍門式加工中心
本機床具有先進的設計新理念，外觀精美，功能強大，結合了龍門傳統(tǒng)的粗加工能力、加工效率、加工精度，三位一體。無論是粗加工還是精加工，其參數(shù)制定基于動態(tài)加工需要都能滿足。
機床垂向軸（Z軸）滑枕采用水冷式摩擦導軌，全對稱設計，滑枕即使在最低位置時，仍能保持最佳性能，改善了機床的幾何精度，在溫度變化時，幾何精度穩(wěn)定?；韮?nèi)部有流動的空氣循環(huán)冷卻，采用了實時溫控系統(tǒng)；滑枕截面大，尺寸540mm×550mm。立柱內(nèi)填充混凝土，加大了減震性。X、Y軸采用V型直線導軌，最大進給速度均可達30m/min。
機床系統(tǒng)設置了待機功能和自動關機功能，節(jié)省20%總能耗。標配機械式五軸聯(lián)動銑頭，內(nèi)孔錐度采用BT50，最大轉(zhuǎn)速4000r/min, 功率37kW；也可選配萬能電主軸五軸聯(lián)動銑頭。
本機床備有數(shù)十種各具特色功能的銑頭可供選配，還提供平旋盤、車削附件頭選用。
6. SNK新日本工機株式會社
RB-5MⅡ-E龍門式五面加工中心
本機床是高性能暢銷機型，可適應鋼材、鈦合金、鋁合金等各種材質(zhì)加工。主要結構性能特點：采用圓立柱、圓滑枕，實現(xiàn)橫梁、主軸頭全包結構；減小主軸中心到立柱中心的間距，使橫梁與主軸頭的中心距離達到最小化，實現(xiàn)穩(wěn)定的強力切削；主軸頭通過優(yōu)化材料厚度、加強筋位置，與舊機型RB-M相比，靜態(tài)剛性提高1.4倍，同時減輕了10%的重量。
（1）該系列機型圓立柱、圓滑枕采用離心鑄鋼管獨特技術，向高速水平旋轉(zhuǎn)的模具內(nèi)注入精煉鋼水，通過離心力作用，使鋼水均勻地緊密附著在模具內(nèi)壁，并在高圓度狀態(tài)下凝固。通過充分發(fā)揮公司致密強韌的高品質(zhì)離心鑄造管的特性，確保設備剛性。圓形立柱采用完全熱對稱、全包式，不會因環(huán)境變化導致立柱中心的傾斜，保證機床精度穩(wěn)定，確保高精度加工。
（2）圓滑枕截面直徑φ300mm，上下移動（Z軸）采用硬軌和線軌相結合的“復合型導軌”，降低導軌的磨損，持久保持高剛性。工作臺前后移動（X軸）、主軸頭左右移動（Y軸）采用線性導軌，實現(xiàn)流暢、精確的定位。另外，機床采用大直徑滾珠絲杠，提高動態(tài)精度，實現(xiàn)Z軸全行程強力切削。Y軸滾珠絲杠標配中心冷卻功能，在確保長時間穩(wěn)定加工的同時，有效延長滾珠絲杠壽命。用戶可以根據(jù)實際加工情況選配X軸/Z軸絲杠中心冷卻功能。圓滑枕相對于方滑枕，主軸頭蓋板設計更加緊湊，與舊機型相比體積減少12%，工件的接近性更好，加工時能夠使用最短的工具，加工現(xiàn)場的干涉檢查更加簡便。
（3）機床標配直角附件銑頭，客戶可根據(jù)需求選配多種附件銑頭。通過使用SNK獨自開發(fā)的4軸控制技術，使X、Y、Z、W軸都由數(shù)控控制，都能夠作為定位軸、加工軸使用。利用附件銑頭進行側(cè)面加工時，以立軸坐標系為基準設定附件的編程坐標系。程序使用時，超出Z軸行程的情況下，其超出部分會自動分配給W軸，實現(xiàn)Z+W軸聯(lián)合動作。因此，使用者無需考慮分配Z/W的行程，僅使用Z軸指令，即可進行Z+W軸的全行程編輯。
（4）本機床具有熱變位補償功能，可供客戶選配。Z軸熱變位補償：機械加工時，主軸旋轉(zhuǎn)引起主軸軸承產(chǎn)生熱量，將熱量傳遞給主主軸，直接影響其加工精度。雖然通過主軸周圍循環(huán)油冷來盡量減小溫度變化，但無法完全消除熱變位。該功能通過監(jiān)控補償熱變位，可以預測相應變化，將主軸前端Z軸方向的熱變位正確地控制為零，實現(xiàn)高精度加工。
環(huán)境熱變位補償：在各部位安放溫度感應器，及時獲取設備各部位的溫度變化，根據(jù)環(huán)境溫度與地基溫度、床身溫度，由PLC推算出XYZ軸在各位置上的變位量，實時補償和抑制一般環(huán)境下易受熱變位影響的工作臺各方位的熱變位量。此外，基準感應器無需設置在機床移動體上，因此可后續(xù)追加安裝。
7. OKUMA大隈機械（上海）有限公司
MCR-BV30龍門式五面加工中心
本機床集高剛性、高精度的機床結構及高度智能化等亮點于一身，吸引了眾多觀眾前來觀看。其主要結構性能特點：
（1）機床標準配置高扭矩、大功率的內(nèi)置式電機，功率30/37kW，主軸轉(zhuǎn)速最高為6000r/min，在Z軸伸出600mm時加工能力達到1170cm3/min（切削材料為S45C）。
機床采用方形立柱，對上下左右以及扭曲等的負荷具有足夠的剛性，耐重切削、能夠維持較高的精度。主軸頭左右移動的導軌面是寬幅的高剛性矩形截面形狀，通過橫梁上的輥子由自重平衡裝置支撐，可實現(xiàn)高速高精度的加工動作，獲得高品質(zhì)的加工面。
機床工作臺的厚度比傳統(tǒng)機型厚30%，工作臺的移動采用了滾動導向式，工作臺和工件的重量全部由淬火磨削而成的導軌面上的4個滾柱軸承支撐。負重不受工件重量變化的影響，可實現(xiàn)輕快流暢的動作及準確的定位。在工作臺中間鋪設了與滾珠絲杠水平方向平行的滾動導向的輔助窄導軌，可長時間保持穩(wěn)定良好的直線運動。
（2）機床配置豐富的主軸頭。主軸頭庫設置于立柱后部和刀庫背面，需要更換主軸頭時，主軸頭庫向橫梁下方移動，主軸頭進行自動更換。刀庫刀具的更換通過一條更換臂即可自動更換至縱、橫兩軸。另外，本機可在加工過程中將下個刀具傳輸至待機位置，實現(xiàn)最短換刀時間。
（3）本機床通過自主研發(fā)的數(shù)控裝置OSP的“高精度熱位移控制技術”不但能夠準確控制由室溫變化、轉(zhuǎn)速頻繁變化所產(chǎn)生的主軸熱位移，還可以準確控制工作臺因熱膨脹導致的尺寸變化、切削液的溫度變化產(chǎn)生的熱位移等，實現(xiàn)了尺寸穩(wěn)定性。
（4）通常機床在使用一段時間后，機床精度會變化。本機具有精度穩(wěn)定診斷功能，當機床精度變化時可以自我診斷，發(fā)出消息或警報通知，將其顯示在畫面上。操作者利用3D校準功能，通過在工作臺上安放絕對精度標準的基準量具，并通過簡單的操作進行接觸式測頭的自動測量檢查和校準機床精度。通過定期校準，可以長期保持高精度。
（5）本機床的“智能化技術”在加工車間發(fā)揮作用。伺服控制優(yōu)化功能通過測算工作臺上工件、夾具的重量，自動設定包括加速度的優(yōu)化直線軸伺服參數(shù)，在維持加工精度的前提下，提高加速度，縮短加工時間。常規(guī)方式的工作臺不受工件、夾具重量的影響，進給加速度相同。
結束語
本屆展會上，龍門中心從小型到大重型都有展出。龍門式加工中心傳統(tǒng)形式是定梁式（橫梁固定、工作臺移動）和動梁式（橫梁上下移動、工作臺前后移動），相對占地面積大，而橋式龍門結構占地面積約是傳統(tǒng)工作臺移動式的56%，固定式工作臺承載能力提高一倍，且機床加工特性不受工件質(zhì)量的影響。例如展出的通用技術集團沈陽機床的GMC2040u、山東威達GMC2232bu、南通國盛GMB2528LX等。
模塊化設計、高速度、高精度是總的發(fā)展趨勢。滾動導軌、雙伺服電機雙絲杠重心驅(qū)動、雙齒輪消隙等技術已在龍門加工中心上廣泛使用。
龍門加工中心硬件和軟件上的核心功能部件是五軸銑頭和數(shù)控系統(tǒng)，五軸銑頭等功能附件的國產(chǎn)化為提升國產(chǎn)龍門加工中心的水平奠定了基礎，配置的數(shù)控系統(tǒng)大部分為國外系統(tǒng)，國產(chǎn)替代仍有相當長的路要走。
從展會可以看到，隨著航空航天、汽車制造、模具制造和醫(yī)療器械等行業(yè)的發(fā)展，龍門加工中心的需求旺盛，并將伴隨著中國經(jīng)濟向高質(zhì)量發(fā)展而加快升級步伐。
隨著NC-Link數(shù)控裝備工業(yè)互聯(lián)通訊協(xié)議團體標準的貫徹實施，機床制造業(yè)將朝著數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡化方向更快發(fā)展。
為了實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標，企業(yè)應注重以綠色方式生產(chǎn)更加節(jié)能環(huán)保的產(chǎn)品。通用型的產(chǎn)品將逐漸被訂制化的中高端產(chǎn)品所替代。
