观点 | 昂贵的五轴,在国内的现状和普及之路

近年来五轴联动数控加工中心在各领域得到了越来越广泛的应用。在实际应用中,当遇到异形复杂零件高效、高质量加工难题时,五轴联动技术无疑是最有效的解决手段。但五轴的高价格还是让它的普及之路变得迟缓,高效率、高质量的加工对应的是高投入。


Q1 五轴设备的价格为什么高?

一、机械部件价格高

1.在国内很难买到100万以下的双摆铣头,常用的300万到400万。以双摆铣头这个核心部件为例,因为其加工难度大,要求精度高,更因为体积小其内部机械组件相对细小,要保证像三轴机主轴箱那样的高刚性很难。所以双摆铣头做得很大、很重,一般只在大型龙门结构的五轴机才用这种五轴核心部件,比如各下面的大铣头就重达几吨。

2.在国内很难买到10万以下的双转台,常用的在15万到50万甚至更高。双转台(摇篮、悬臂):最难的是A摆(或者B摆),因为整个C轴转台固定在A(或B)轴上,A(B)摆电机在摆角时、即使是空载(不装夹工件),要克服整个C轴组件的重量,其负载都很大,如果再加上夹具及工件,负载成倍增加,所以双转台的精度和寿命出问题的一般都在A(B)摆,C摆相对少得多。这也是双转台五轴机很少加工钢件的本质原因【DMG直径800的转台,A摆扭矩高达5000NM,也只能加工一吨左右的工件(含夹具)】,而这种大力矩电机的价格不是一般人承受的。但即便如此,五轴机中双转台形式仍是最多的,因为这类五轴机相对制造难度较低(跟有摆角铣头的机型比)。

3.一摆一转:单摆铣头30万-60万甚至更高。这个机型的价格高,原因也是它也有摆角铣头,虽然只有一个旋转轴,造价还是很高,而且外国人不喜欢用单纯的单摆铣头,一般做成45度B摆,编程难度更高。

4、除了核心部件,相对于三轴机,五轴机的床身铸件要加工的地方多,难度也大,水电油气等附件多,成本也高。

二、数控系统价格高

日本三菱、法那科基本不卖五轴系统给国内,如果需要得经过很烦琐的审批,并限制用途。德国的海德汉,西门子、力仕乐、PA等相对宽容价格在20万以上。国产的带RTCP真五轴一套下来也要10万左右,稳定性还有待考验,而且国产五轴CNC系统厂家只有十来家。(这里参考价格以850三轴机类似大小的五轴,含系统及驱动和电机。)

三、使用调试成本高

ABC三种圆周运动的精度检测设备价格很高,三轴的激光干涉仪才10-20万,而五轴的检测目前只有英国雷尼绍能提供,一套需要60万-80万(含球杆仪)。


四、五轴机的应用面现阶段太窄现在的五轴机,除了国企、军工用做一些普通人无法接触的东西之外,民企中的五轴机都在做一些外企业订单(高档消费电子,高档生活器具,高端模具),而且加工对象材料主要以铝合金为主,钢件为辅。


Q2 五轴设备的国内现状怎样?

一、五轴机及其核心部件的生产厂家很少跟传统的三轴机床比,五轴机的制造厂少的可怜。从上海北京之类的大型机械展就可以看出这一点。从目前笔者手中一份不是很齐全的厂商名录看,全国数量不到三位数。而仅仅在松岗长安两个镇,做三轴机的厂家数量不止这个数(100家以上)。能提供五轴机的三大核心部件(5轴CNC控制系统,旋转工作台,摆角铣头)的厂家,更是凤毛麟角,主要以台湾、日本、欧美企业居多。

二、五轴机编程、操机等相关从业人员少上网搜一下五轴编程培训,相关机构不超过20家。(当然实际数量肯定不止)。发一份招工信息,要会五轴编程(UG或POWERMILL之类)且能独立做事的,应聘者极少,如果再加一点条件,比如:能根据不同的机型定制后处理,会车铣复合(或铣车复合),再懂一点PLC之类的就几乎没有了。


Q3 五轴设备应该怎样普及?

目前五轴设备的现状形成了一个闭环:制造难度大——>五轴机制造商少——>售价高——>应用面窄——>从业者少,特别是研发人员少——>生产难题无法解决——>制造难度大。这种情况应该如何破局?对比三轴机的普及过程,五轴机的普及也要以应用范围的拓展来做突破口。从长远来说,五轴机的应用范围要拓展到传统的模具行业,要拓展到生活用品领域,也要拓展到工业产品、工具类的领域,这样才能形成长期需求。

一、模具行业大部分的模具三轴机都能做,但造型复杂的、曲面有倒扣的模具就无法用三轴机器。还有就是高档产品设计时对曲线要求高、一定要一刀过的模具,三轴机也得让位于四轴五轴。拓展到模具行业时,要想工件的运动像三轴机一样,只在水平面上动,不受重力影响,那么五轴机的机型只有两个选择:双摆铣头型及一摆一转型。

这种机型的转台可以做的很大,承载大重量的模具,因为工件只在XY平面做直线运动和转动,重力对其没有影响。但转台C和B摆铣头的联动,加上XYZ,它又是一个真五轴机,什么复杂曲面都能加工。另外旋转工作台只有一个C轴,制造成本跟摇篮比大幅度降低,无论是从功能,还是从力学结构、还是从精度,从制造难度上来考量,这种五轴机都应该是加工模具的完美机型。

二、生活用品领域、工业工具领域的五轴机应用生活水平是随着生产工艺的提高而提高的。社会上越来越多的人愿意为高品质买单。而且现在还有一个趋势,为了提高技术门槛防止仿冒,越来越多的厨房用品、高档卫浴、玩具、装饰品都采用了复杂表面设计,这些四轴都无法加工,只能使用五轴设备。一个精美的蜘蛛因此,五轴设备的普及之路总结为:从传统钻攻机加装小摇篮变五轴——>大力进入手机金属外壳制造业——>四轴五轴及假五轴(3+2)的针对性推广——>人员培训机构大面积建立——>进军模具行业(五轴机型多样化)——>进军消费品行业(五轴机型进一步多样化)——>增强汽车行业(发动机变速箱)——>四轴、假五轴(3+2)、真五轴遍地开花。

(以上为正文,本文观点源自:奥思克多轴数控 http://www.cmiw.cn/thread-797941-1-2.html


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