【編者按】CIMT2025（第十九屆中國國際機床展覽會）于4月21-26日在北京隆重舉辦。展會之后，主辦方中國機床工具工業(yè)協(xié)會收到來自協(xié)會分會的展品評述文章，現(xiàn)部分編發(fā)供業(yè)界參考。文章觀點僅代表作者本人。

       4月26日，為期6天的第十九屆中國國際機床展覽會（CIMT2025）在首都國際會展中心落下帷幕。本屆展會展品琳瑯滿目，與上屆展會相比呈現(xiàn)出濃郁的“進(jìn)化”態(tài)勢。如果把機床看成一個物種，從本屆展會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，由簡單到復(fù)雜，表現(xiàn)在聯(lián)動軸數(shù)、復(fù)合種數(shù)、工位個數(shù)上。一是聯(lián)動軸數(shù)，各家不約而同向五軸集體進(jìn)軍，五軸聯(lián)動機床從上屆的40多臺暴增到本屆的400多臺，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、激光的超級大復(fù)合，以及機器人參與的抓取、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)動的雙頭車、雙轉(zhuǎn)臺雙主軸的立加、四工位的立加，乃至雙五軸頭的大龍門也紛紛登場，八工位的轉(zhuǎn)臺式車銑加工中心、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)了一機多工位的優(yōu)勢，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，由中低級到中高級，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部件的輕量化實現(xiàn)高速運轉(zhuǎn)，動作眼花繚亂，目不暇接；二是定位精度，μ級產(chǎn)品比比皆是，小型機床配置礦物質(zhì)床身、靜壓軸承，有些定位精度已經(jīng)達(dá)到1個μ，重大型機床中有些標(biāo)稱精度已經(jīng)達(dá)到3個μ，機床制造已經(jīng)進(jìn)入μ時代；三是生產(chǎn)效率，在保證質(zhì)量的前提下壓縮加工時間，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，機床的生產(chǎn)效率大幅提升。

       第三是可靠性的進(jìn)化，由機床本體到制造系統(tǒng)，表現(xiàn)在基于數(shù)采應(yīng)用的加工監(jiān)控、視覺檢測、主動維護(hù)上。一是加工監(jiān)控，通過對負(fù)載電流波動或主軸回轉(zhuǎn)振動的實時采集，基于AI算法推測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，通過對加工后的零件成品以高清拍照智能識別的方式進(jìn)行快速檢測，發(fā)現(xiàn)問題后及時報警，確保加工過程高度穩(wěn)定，零件合格率達(dá)到100%；三是主動維護(hù)，通過大量的數(shù)據(jù)采集對機床健康狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)控，針對可能發(fā)生的故障提前予以處置，實施主動型的預(yù)測性維護(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、工藝升級上。一是材料節(jié)省，在確保剛性及合理振動頻率的前提下優(yōu)化機床結(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，通過在機床上安裝大量溫度傳感器，加上獨有算法化解溫升變形帶來的影響，有效縮短熱機時間，擴(kuò)大溫度適應(yīng)范圍，在設(shè)備使用過程可長期減少碳排放；三是工藝升級，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，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，也要工序集成、運行可靠，更要價格低廉、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，每個機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，典型如五軸機床。本屆展會五軸機床為什么會爆棚？一方面是由于復(fù)雜曲面加工市場需求的拉動、五軸功能部件日臻成熟的推動，另一方面則是地方政府扶持政策所致。自從工業(yè)母機的地位僅次于集成電路后，各地政府均大力推進(jìn)工業(yè)母機產(chǎn)業(yè)發(fā)展，給予轄區(qū)機床企業(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)五軸機床，“非五軸不高端”，一定程度導(dǎo)致了很多機床企業(yè)無論是否具備基礎(chǔ)都“百花齊放”，當(dāng)產(chǎn)量遠(yuǎn)大于市場對五軸的需求，就造成了社會成本的浪費。

       二是受到高端需求的影響，典型如高精機床。本屆展會的高精機床越來越多，都是μ級精度，主要面向半導(dǎo)體、人形機器人、醫(yī)療機械、人體植入物等領(lǐng)域需求，在機床結(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，目前正處于市場競爭供不應(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)零部件對精度要求則沒有發(fā)動機零件那么高，特別是一體化鋁合金壓鑄件，對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，直接迫使過去擅長傳統(tǒng)汽車零部件加工的機床企業(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，典型如高成熟度機床。對用戶來說，所購買的機床產(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，還是單機自動化，或是成線成套化，整個系統(tǒng)必須非常成熟，主機、刀具、工裝等一個都不能出問題，引領(lǐng)著機床向著制造系統(tǒng)可靠的方向持續(xù)進(jìn)化。

       五是受到長遠(yuǎn)需求的影響，典型如綠色機床。過去我們制造機床并不在乎碳排放指標(biāo)，感覺離我們似乎很遠(yuǎn)，然而近年來歐洲對進(jìn)口的機械產(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內(nèi)企業(yè)已經(jīng)認(rèn)識到重要性，著眼長遠(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床的進(jìn)化方向，從本屆展會展品也能夠看出，機床的進(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、越長遠(yuǎn)的進(jìn)化速度越慢，越簡單、越眼前的進(jìn)化速度越快。

       同時機床的進(jìn)化也具有很強的自相似“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，到單機的同質(zhì)化，再到產(chǎn)線的同質(zhì)化，很快大家就會處于一個層級內(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)差距難以在短時間內(nèi)趕上，另一方面所設(shè)計的科技樹路徑可能形成新的分叉，隨著技術(shù)發(fā)展會導(dǎo)致相互間的距離越來越大，未來的不確定性會越來越高——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。未來競爭的焦點，可能就在軟件和大數(shù)據(jù)上。

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

       …【后記與思考】…

       進(jìn)化是一個從簡單到復(fù)雜的過程，機床也是如此，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（機電液氣雜糅其中），功能越來越復(fù)雜，給機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。這是因為隨著系統(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，容錯能力下降，從而導(dǎo)致系統(tǒng)整體的可靠性降低。

       機床進(jìn)化的過程可以看作是一個不斷在復(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。機床的復(fù)雜性已經(jīng)來到了一個關(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，增材產(chǎn)生的高溫、煙塵等對減材加工的精度產(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仍然未能“飛入尋常百姓家”，還有很長的路要走。

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