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新興機床企業調研報告(二)

時間:2018/10/10 14:13:01     企業:158機床網   【字體:↑大 ↓小

    

三.主導產品技術和市場分析
1. 主導產品及技術特點
本次調研14家新興機床企業的主導產品,因其各自的背景、發展歷程及市場定位的不同而異,呈現出多樣性變化,大體可分為3C類、通用金切類、超精密部件與機床和激光加工四大類。
(1)3C產品類機床
3C產品是指計算機(Computer)、通信(Communication)和消費類電子產品(Consumer Electronics)。這類產品的零件具有尺寸小、重量輕、加工精度特別是表面質量高、加工批量大、加工效率要求高等特點。圍繞這類零件的加工,主要產品有鉆攻機類和雕銑機類(以及派生的多種專用雕銑機)。
鉆攻機類。這是用戶廣為熟悉的一類加工中心,也是各企業最量大面廣的產品,特別是華南廣東地區機床制造業得以快速發展的看家機型。頂置刀庫和C型緊湊結構是其主要結構特征,輕載高速高效是其主要工作特性。工作臺最大寬度500mm,最大快移速度60m/min,主軸多采用直連電機或電主軸驅動,最高轉速36000r/min,主電機功率范圍3.7-5.5kW,刀庫容量一般16、21把,換刀時間(T-T)1s,定位精度一般為±0.005/300mm。
雕銑機類。這是一類以高轉速小直徑刀具進行雕銑加工的機床,小龍門結構以及較鉆攻中心更高的轉速、雕銑精度和表面粗造度是其主要技術特點。工作臺最大寬度750mm,電主軸最高轉速36000r/min,最大快移速度達到60m/min。這類機型在手機行業衍生出多種專用機床,一般采用天然花崗石床身和立柱,如專用于手機玻璃或陶瓷后蓋周邊磨削、開槽、開孔、切割和倒角加工的玻璃機和陶瓷機;專用于金屬手機殼體和按鍵等零件鏡面加工的高光機;在雕銑機上附加車削功能(工作臺上增加轉臺,銑頭上安裝固定車刀)的車銑復合機床,可使手機外殼獲得不同于雕銑加工的表面紋路,滿足個性化客戶要求;此外還有專用于石墨材質雕銑加工的石墨機、手機透音小孔鉆孔機等。
(2)通用金切類
主要包括數控車、加工中心、龍門加工中心三類。
數控車。可分為臥式、立式和大型數控臥式車三類,主要集中在華東的紐威。國盛是在DMG MORI上海工廠關閉后,引進了其部分設計人員后,剛剛起步生產車削類產品。華南只有格力一家生產少量的臥式車削中心。臥式車削中心車削直徑范圍160-630mm,45°斜床身,主傳動為皮帶傳動,按機型配無動力刀塔或動力刀塔,導軌按機型分既有線性導軌也有滑動導軌,配置了動力刀塔的機型具有C軸功能,可以實現三軸聯動。大型數控臥車車削直徑范圍850-1900mm,平床身,V-平導軌,4工位轉位刀塔,主軸箱液壓缸自動變速。立式車削中心產品同樣集中在紐威,單柱單刀架型,切削直徑范圍550-2500mm。
加工中心。可分為臥式、立式兩類。
臥式加工中心在華南的科杰、喬鋒、巨崗、鼎泰以及華東的國盛和紐威都有生產,目前以紐威的產量最大。機床布局有正T型(中大型規格)和倒T型(中小規格)之分,工作臺最大尺寸1100mm×1100mm,主軸錐孔按機型有7:24和BT之分,直線軸快移速度大于20m/min,具有自動換臺功能,工作臺1°分,多為三軸聯動,也有帶B軸的四軸聯動型。
生產立式加工中心的各家都有自己的產品,種類規格繁多。機床布局有C型(定柱型)、動柱式、橋式(工作臺固定)和小龍門式;聯動軸有3軸、3+1軸、3+2軸和可傾轉臺5軸聯動之分;按用途分有通用型和高速高精模具型;按導軌類型分,有直線滾珠導軌、直線滾柱導軌、滑動(硬軌)導軌和二線軌加一滑軌(一般Z軸為滑動導軌);按主傳動類型分,有皮帶式、直接式、齒輪式;工作臺最大寬度800mm,門式立加工作臺最大寬度1000mm。
龍門加工中心。華南的喬鋒、潤星、鼎泰、格力以及華東的國盛和紐威都有生產。品種規格非常豐富,在機床總體布局上有定梁工作臺移動式、定梁動柱式和高架橋式;在功能上有五面、五軸(包括高架橋式五軸,均為A/C軸擺頭)和一般三軸龍門;在滑枕形狀上有T型和四面環抱式正方形和矩形形;在工作載荷上有重型和高速型;在導軌類型上多數采用線性滾動導軌,少數為滑動導軌;在主軸驅動方式上,有直接驅動、皮帶驅動、齒輪傳動和電主軸;在控制方式上,一般為半閉環控制,五軸聯動機床則采用全閉環控制。中小規格機床具備自動換刀功能,中大規格機床具備自動換頭功能。機床最大規格工作臺寬3000mm,最大承重45t,快速小于20m/min。
(3)超精密部件與機床
這里專指江蘇哈博精密機械科技有限公司的三種超精密部件和其具體應用的三種超精密機床。
流體(氣體/液體)超精密靜壓轉臺。臺面直徑有150和300mm兩種規格。以300mm規格的氣體靜壓轉臺為例,最大軸向/徑向承載100/60kg,最大轉速50r/min,額定扭矩10.73 N•m,定位精度/重復定位精度±1″/1″,軸向和徑向運動誤差0.1µ。可用于輕載超精密機床、超精密量儀、衛星姿態地面模擬器、多軸轉臺等領域。
流體(氣體/液體)超精密靜壓主軸。以氣體靜壓主軸為例,最大軸向/徑向承載180/80kg,主軸由同步電機驅動,額定轉速3000r/min,額定扭矩15 N•m,額定功率5kW,定位精度/重復定位精度±1″/1″,軸向和徑向運動誤差0.05µ,軸向/徑向剛度438/130N/µm。主要應用于超精密車削主軸。
流體(氣體/液體)系列超精密靜壓導軌。以液體靜壓導軌為例,在行程上目前有400、600、2100mm三個規格,定位精度±0.5µ(全行程)、±0.8µ(全行程)、±1.5µ(全行程),直線電機驅動。
超精密數控單點金剛石車床。臥式T型布局,以天然花崗巖做基座和導軌材料,整臺機床支撐在主動隔振自平衡系統支架上,主軸(C軸)、轉臺(刀臺B軸)和導軌采用前述三種超精密氣體靜壓功能部件。加工精度以直徑75mm鋁合金為例,面型精度(PV-最大差值/峰值)≤0.2µ,表面粗造度(Ra)≤2.5nm,運行于Windows環境的DELTA TAU POWERPMAC 64位數控系統。機床可用于光學透鏡、光學模芯、鏡面精密機械零件的加工,還可通過靈活的配置擴展為四軸或五軸機床,進行球面、非球面、自由曲面、微陣列、菲涅爾透鏡的超精密加工。
超精密硬車。臥式斜床身布局,天然花崗巖床身,超精密液體靜壓主軸(包括靜壓尾座),超精密液體靜壓導軌,德國海浮樂(Hyprostatik)液體靜壓絲杠進給傳動,德國SAUTER公司12工位轉塔刀架。最大加工直徑380mm,最大工件長度350mm,最大承重150kg,主軸軸向/徑向跳動≤0.2µ,C軸定位精度/重復定位精度≤2″/1″,SIEMENS 840D數控系統,HEIDENHAIN高精度光柵尺全閉環控制。
超精密臥式數控模輥車床。臥式布局,以天然花崗巖做基座和導軌材料,整臺機床支撐在主動隔振自平衡系統支架上,德國海浮樂公司產液體靜壓主軸和尾座主軸,超精密液體靜壓轉臺(B軸),超精密液體靜壓導軌,最大加工直徑600mm,最大工件長度3000mm,最大承重2000kg,主軸和B軸軸向/徑向跳動≤0.2µ,主軸定位精度/重復定位精度≤2″/1″,加工形狀誤差<5µ,表面粗造度(Ra)<10nm,運行于Windows環境的DELTA TAU Advantage 900數控系統,全閉環控制。設備可用于LCD顯示屏、聚光光伏系統、交通標志標牌、裸眼3D設備等制造領域RTR(壓印) 工藝關鍵模輥零件表面微結構的超精密加工。
(4)激光類設備
百超迪能、宏山和蘇州迅鐳三家企業的激光加工設備,總體上可分為激光平面切割、激光管材切割、三維激光機器人切割機、激光微加工設備和激光焊接機五類。采用光纖傳導是目前產品的不二選擇,電源、激光器、激光頭,滾動導軌、滾珠絲杠、齒輪齒條、數控系統、伺服系統及伺服電機等主要關鍵配套件主要來自美國、德國、瑞士、英國、日本等境外品牌產品,配置檔次普遍較高。
激光平面切割機。這是三家企業最量大面廣的產品,焊接式床身和整體壓力鑄造航空鋁合金橫梁,最大激光功率15kW,最大切割范圍8000mm×2500mm,最大加速度2.8g,最大運行速度196m/min,重復定位精度±0.02-0.03mm,高自動化產品具有自動換臺功能。
激光切管機。宏山和迅鐳都有生產,最大激光功率8000W,最大切割直徑220mm,方管200mm×200mm,全自動化產品具有自動上下料功能,宏山還有一款五軸聯動切管機,采用德國進口擺角切割頭,用于焊接坡口的切割。
三維機器人切割機。宏山產品,最大載荷負載30kg,最大臂展2000mm,6關節,可重復精度±0.05mm。
激光焊接設備。有多種類型,三維激光焊接機采用掃描振鏡激光焊接頭、6關節機器人和柔性工作臺,能夠對空間焊縫實施連續焊接。光纖焊縫跟蹤填絲焊接機配備焊縫跟蹤系統,能夠優化并實時調整焊接參數,并對寬間隙焊縫進行冷絲填充焊接。振鏡焊接機,最大激光功率3KW,主要應用于手機屏蔽罩、金屬手機外殼、金屬電容器外殼、電腦內金屬屏蔽網、剃須刀片、電子接插件及其它類別電子產品的高效率激光點焊或密封焊。此外還有光纖傳導的焊接機(包括連續焊接機)、錫焊機、塑料焊接機等。
激光微加工設備。包括玻璃、藍寶石切割鉆孔機、PCB(印刷電路板)/FPC(柔性電路板)精密分板機、陶瓷精密切割劃線機和自動硅片切割機等。
2. 主導產品適應市場情況
新興機床企業能夠新興原因眾多,產品適應市場變化的需求并能夠快速靈活地做出有效應對是重要的一環。
(1)抓住3C和家用電器市場發展機遇是華南機床企業新興的關鍵因素
以手機市場為例,由普通手機到智能手機的換代,以及由此引發的爆發式發展,加工金屬機殼和玻璃面板的產品鏈為企業提供了前所未有的發展機遇。加工機殼的鉆攻中心、加工玻璃面板的玻璃雕刻機、透音小孔的鉆孔機等成為了市場炙手可熱的產品。之后,密切關注市場個性化需求動向,適時推出了能夠加工出更高表面質量和不同紋路的高光機、車銑復合機等。當出現曲面屏和陶瓷手機后蓋板的需求后,緊隨市場推出了加工曲面屏熱壓模具的石墨機、3D熱彎機、弧面掃光機和陶瓷雕刻機等。事實上,手機市場對制造裝備的需求變化一直沒有停止,下一代5G手機殼體從盒式向框式的轉變以及材質方面的變化(如陶瓷殼體、玻璃殼體),已經造成主力機型鉆攻中心銷量的大幅下滑。讓人欣慰的是,各企業都注意到了這樣的變化,都在思考未來的發展方向。調訪中我們了解到,一些企業已經向長江沿岸包括華東地區進行投資和建廠,或許這就是他們思考的結果,“我們干的是輕型的,北方干的是重的”,在這種普遍的自我認知中,似乎也可以看出一些他們未來的走向。
(2)采用激光新技術和抓住激光設備市場發展機遇是新興激光設備制造企業成功的關鍵因素
這里所指激光新技術包括兩個因素,一是光纖激光技術不需要傳統激光設備復雜的光路傳導系統,很大程度上降低了設計、制造、維護的難度,且成本較低;二是大功率光纖激光器制造技術及市場發育迅速。激光加工設備市場發展機遇也包括兩個因素,一是傳統應用領域,如精密機械、汽車配件、廚衛五金、電子電氣、智能家居等領域的快速健康發展,二是新的應用領域和新的應用需求,如材料、厚度、切割效率等的變化中高功率光纖激光設備需求的快速增長。激光加工設備企業正是抓住了這種技術與市場需求完美結合的發展機遇,成就了企業的振興發展。
(3)注重細分領域產品研發是新興金切機床制造企業成功的重要因素
龍門加工中心是典型的例子,當大家都受制于大型機床特別是龍門機床市場的蕭條與不景氣時,紐威、國盛和創世紀卻表現出另外一種完全不同的場景,每月產出少則三、四十臺,多則六、七十臺。原因是多方面的,但若從產品適應市場角度分析,建立在對市場細分基礎上的產品多樣性是成功的原因之一。紐威、國盛和創世紀開展機床制造業務的時間大約在2000年、2010年和2008年,相比較應該說時間并不長,且進入龍門類機床研發的時間比這更晚,但如今紐威的龍門加工中心已經發展到7個系列85個品種規格,國盛4個系列36個品種規格,創世紀2個系列38個品種規格。這種綿密的產品型譜是他們應對多樣化市場需求的重要法寶。

 


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