第十届中国国际机床展览会(CIMT2007)于2007年4月9—15日在北京举行，特种加工机床行业有54家企业参加，共展出特种加工机床102台。国内企业(含台湾)37家，展品70台，其中电火花加工机床57台，占81%，激光加工、快速成形等其他特种加工机床13台;国外企业17家，展品32 台，其中电火花加工机床20台，占63%，激光加工等其他特种加工机床12台，体现了特种加工机床中以电火花加工机床为主的特点。下面就CIMT2007 展出的特种加工机床进行评述。

1电火花线切割机

电火花线切割机(WEDM)以其加工的特殊性，应用领域不断拓展，在许多加工领域具有不可替代性。在本届展会上国内外厂家的参展机床各具特色，围绕提升WEDM的加工效率、切割精度以及加工表面粗糙度三大指标新增了不少新技术和新功能。

1.1国外低速走丝电火花线切割机

低速走丝电火花线切割机(LSWEDM)有其优异的加工性能，具有更高的加工效率、加工精度和表面质量，可以满足IT、家电、汽车、电机、航天航空、军工、模具行业对精密零件和模具制造的更高要求，目前找不到别的加工技术加以取代。此次参展的国外LSWEDM制造商有日本沙迪克公司、日本三菱电机公司、日本发那克公司、日本牧野公司、瑞士阿奇夏米尔公司以及西班牙欧纳公司等，一些著名厂商的产品处于国际领先水平。例如，瑞士阿奇的 AGIECUTPROGRESSVZ、瑞士夏米尔的ROBOFILZO50TW和ROBOFIL240SLP、日本沙迪克的AP20OL、日本牧野的 SP43、日本三菱的FAIOPS等都属高端产品。

1.1.1提升LSWEDM加工效率的新技术电火花加工脉冲电源、放电间隙的自适应控制、运丝系统、供液条件以及电极丝材料等综合因素影响比WEDM加工效率的提高。高效电火花脉冲电源是LSWEDM的核心部件，高频脉冲电源的自适应控制策略的优劣对比WEDM的加工效率、加工精度以及加工表面粗糙度的影响至关重要。各生产厂家对电火花脉冲电源的自适应控制各有特色，如瑞士阿奇夏米尔公司的 AGIECUTPROGRESS V系列机床采用的AGIEIPG—VP集成式电源，具有适时检测工件截面变化、优化放电功率功能，平均加工电流可达60A，最高加工效率可达500m㎡ /min;西班牙欧纳公司的ONAAX系列机床采用easycut电源亦可达到50Om㎡/min的加工效率;日本发那克公司的ROBO-CUTa系列机床采用AI脉冲控制技术，统计单位时间的有效放电脉冲数和无效放电脉冲数，适时控制放电能量和进给速度，使加工能量达到均衡，防止由于集中放电而引起得断线，实现稳定高速加工;日本三菱电机公司的FAIOS 机床采用高速V 电源，用直径0.2mm 的电极丝即可达到36Omm /min 的高效加工。最高加工效率仅仅体现了LSWEDM 的最大加工能力，但用户关心的往往是实用加工效率，即一定丝径条件下，连续长时间加工而不断丝的加工效率，但此数据在厂商的产品样本中往往找不到，如果厂商同时注明实用加工效率，应更容易引起用户的关注。

1.1.2 提高LSWEDM 加工精度的新措施

影响LSWEDM 加工精度的因数很多，主要有主机布局的合理性及其机械刚性、传动链的传动刚性及传动精度、主机及工作液系统的热平衡、脉冲电源的性能、综合自适应控制策略等。日本沙迪克公司多年来在LSWEDM 机床上采用直线伺服电机，可减缓采用传统的螺杆驱动链带来的机械爬行等缺陷，大大提高了响应速度和定位精度;瑞士阿奇夏米尔公司的Vertex 系列机床的机械结构采用整体模块化设计，主要运动轴采用分离式安装方式，所有轴均配置双测量系统，辅以冷却循环的优化控制，可有效带走工作区域产生的热量。瑞士阿奇夏米尔公司的ROBOFIL 系列机床采用固定式工作台，以人造花岗石为主体，采用工作台不动的设计理念，使机床可以加载重型工件，保证持久的加工精度;日本三菱电机公司的FA10S 系列机床采用新开发的DIGITAL - AE 形状控制电源，通过放电位置的控制，实现三维形状的数字控制，特别是在粗加工厚工件时，可大幅度提高工件的直线度;日本牧野公司的W 系列机床通过绝缘液体冷却装置循环控温，保持整个床身等温状态，实现机床的热平衡，提高机床的整体精度;日本发那克公司的ROBOCUTα系列机床采用的 CNC 装置以0001μm 的步距当量进给，可实现更高精度的加工。LSWEDM 的加工精度是主机、运丝系统、工作液系统、电源性能、温度控制、工艺系统综合影响的结果，加工精度在士3μm 以下时，精度每提高1μm 都需付出很大的代价。如瑞士阿奇夏米尔公司的ROBOFIL 系列机床采用固定式工作台，将X 、Y 、U、V 四个主要运动轴都与立柱一体置于机床后部，其优点是机床载重量大，加工精度保持性好，但因线架是固定在立柱上，随运动轴运动，如果运动轴的直线度欠佳，处于线架端部的导丝器就有可能会因长距离的放大作用在整个行程上的定位误差达到难以忍受的程度，因而这种布局的机床对运动轴的直线度要求将会更高。此外，即使机床在出厂前能达到士1 —2μm 的极限精度指标，往往在用户现场，由于地基、场地、温度、操作人员工艺水平等因素的限制，很有可能达不到极限精度指标。

1.1.3 提高LSWEDM 加工表面质量的新技术微精加工电源性能、运丝系统的稳定性、工作液质量控制系统、伺服进给控制系统等的综合因素影响LSwEDM 的加工表面质量，特别是微精加工电源的性能至关重要。最好水平有瑞士阿奇夏米尔公司的Vertex 系列机床，采用SF 微精电源模块，最佳表面粗糙度可达Ra 005μm ;日本发那克公司的ROBO - CUT 。系列机床通过附加上能产生微弱放电脉冲的MF 精密电源模块，可以获得Ra0.076μm 以下的粗糙度。当然所宣传的最好水平的表面粗糙度，可能只是一个小范围的加工表面上的水平，实际形状加工结果不一定能够达到，但毕竟从一个方面反映了其超光加工的能力，大多数厂家的实用加工表面粗糙度水平在Ra0.2μm 左右。

1.1.4 LSWEDM 的实用新功能

许多厂家不仅注重提升LSWEDM 的加工性能，还从操作的方便性、安全性、节能以及数控功能等方面加以强化。如日本牧野公司的SP 系列机床采用双片“V ’ ’型导丝嘴日常维护只需几分钟即可完成，且清洗完成后不再需要进行垂直度的矫正;瑞士阿奇夏米尔公司的ROBOFIL 系列机床五个运动轴都通过ICP 防撞保护系统进行保护，可避免由编程错误或误操作引起的碰撞，该系统完全内置于运动控制部件，可检测出微小的异常力，并在工件或电极丝导向系统受损之前自动停机，其自动无孔探测功能也很实用，自动跳步加工时，如果预孔被忘记打出或孔位偏移，机床就会自动移到下一个预孔上，这样就可在无人化加工时防止停机;日本发那克公司的ROBOCUTα系列机床也能自动无孔探测，且在穿好丝之后发生短路时，可自动搜寻消除短路的位置，提高了连续无人运转的可靠性。

1.2 国内低速走丝电火花线切割机

LSWEDM 技术相当复杂，可以说是电加工产品皇冠上的明珠，从脉冲电源到检测控制、从主机到数控系统有许多陷阱和难题，国内能够研发生产LSWEDM 的厂家为数不多，对新一代LSWEDM 技术研究起步也较晚，几家LSWEDM 生产厂商以及台湾厂商的机床加工指标大致接近，在机床结构、控制功能方面各有特点，与国际水平相比都属于中档机水平。因中档机的用户群在整个LSWEDM 的用户群中所占的比例最大，且国产机具有明显的价格优势和维护服务优势，因此国产的LSWEDM 需求量也越来越大。

苏州三光科技有限公司凭借与日本沙迪克公司合作的生产和技术基础，开发了DK7625 、DK7625P 、DK7632 、DK7632A 、DK7663 等品种多样的系列产品，配置SKDE 、SKDA 控制系统，控制功能较强，年销量达到了数百台。苏州电加工机床研究所、苏州中特机电科技有限公司凭借20 多年研究、开发、生产LSWEDM 的技术和经验，掌握了新一代LSWEDM 的所有核心技术，拥有完全自主的知识产权，在本次展会上又推出了DK76325 浸液式LSWEDM ，进一步优化了脉冲电源及伺服进给控制策略，产品性能进一步增强。北京阿奇夏米尔公司的CA20 浸液式LSWEDM ，具有半自动穿丝功能，利用高压喷流技术，仅需55 即可完成，浸液式一体机节省占地面积。

这次台湾有3 家企业展出了4台LSWEDM 。其中台湾庆鸿机电工业股份有限公司展出了G3020F 和HW—53CS ;台湾健升机电工业股份有限公司展出了W—A53 仇台湾精呈科技股份有限公司展出了V—500 。这些机床的加工工艺水平与大陆重点产品水平基本相当，但其自动穿丝水平优于大陆。

1.3 高速走丝电火花线切割机

我国特有的高速走丝电火花线切割机( HSWEDM )以其低廉的价格以及高效大厚度加工的优势，仍然占有相当大的市场份额。国内生产HSWEDM 的厂家众多，竞争日趋激烈，这也刺激了生产厂家纷纷在加强HSWEDM 的加工指标和加工性能上的研究和技术进步。如苏州三光科技有限公司HSWEDM 配置的BKDK 系统采用了全新的电路结构模式，功率管的关断能量可直接回馈至供电端，与同类产品相比电源节能达80 %以上，电极损耗极低，加工20万mmZ ，用直径018 的电极丝损耗仅为001mm ; 苏州新火花公司采用可编程逻辑器件作为高频脉冲电源的主振核心器件，可产生多种灵活多变的脉冲波形和控制策略，最大加工效率可达180mm 刁min ，同样可达到极低的电极损耗效果，其精密型中走丝线切割机注重机床的机械精度的提高，采用直线导轨、电机直拖消间隙等措施，保证机床的重复定位精度，为顺利进行多次切割打下了基础，多次切割效果不错;苏州江南赛特公司参展的DK7712 是目前国内最小规格的HSWEDM ，体积小、重量轻，可直接置于桌面上工作，采用千步步进电机直连拖动，丝速无级变速，可多次切割，最细电极丝直径为008mm ,最佳加工表面粗糙度可达Ra1.25μm，适合于微型机械、仪器仪表、医疗设备、IT 等制造业中特殊微细零件的加工。

HSWEDM 的发展应扬长避短，充分发挥其低成本、高效加工及大厚度加工的特点，在脉冲电源电路结构及伺服进给控制策略以及工作液性能等方面尚有潜力可挖。可以进行多次切割的中走丝技术，目前在加工一些厚度不大的工件方面已有实用价值，但若加工的工件厚度较大，实现可靠加工就较为困难。多次切割技术对机床的机械精度、重复定位精度、运丝系统的稳定性、脉冲电源的性能、工作液的电导率以及多次切割的工艺数据库等的要求远远高于普通HSWEDM 的要求，因而要达到可靠实用的多次切割加工，需投人的代价要高出很多，并非仅仅是在普通的HSWEDM 上简单地加上一套运丝变频调速即可实现的。因而中走丝机床的发展也应考虑生产成本及应用范围的综合平衡问题。

2电火花成形机

本届展会国外共展出20台电火花加工机床，其中电火花成形机8台，占40%;国内共展出各类电火花加工机床57台，电火花成形机10台，占18%，全部为数控机床。台湾电火花成形机展品明显减少，大陆展品整体水平有较大幅度提升。

本届展会国内外参展商展出的电火花成形机(SEDM)与上届相比规格型号、技术性能及新技术研发和创新方面没有明显的变化，对于SEDM的多轴数控、多轴联动、专家系统、模糊控制等智能化技术，以往已进行过介绍。因此本文仅对当前值得关注的问题提一些看法。

2.1高性能的脉冲电源

高速铣(HSM)的新世纪是从刀具革命开始的，SEDM的脉冲电源是从放电间隙的深人研究起步的。影响放电间隙的三大要素是放电脉冲、介质和电极对。放电脉冲技术有三个部分：即脉冲生成，能量传输，脉冲控制。脉冲生成是生成各种加工工艺要求的脉冲波形。能量传输就是要控制寄生参数，防止波形的畸变。最主要的脉冲控制技术，就是检测每一个脉冲前沿确定是否进行放电加工，并根据检测数据对电参数进行节调，这种控制的目的是保证放电凹坑的一致性和避免电极的过度损耗。脉冲控制更重要的是处理集中放电问题，集中放电是SEDM的特性。正常的集中放电是蚀除效率和低电极损耗的保证，超过了限度就会走向起弧烧伤。为解决上述问题，高性能脉冲电源应用的技术有：①逐个脉冲检测技术：在AGIE—HyPe二Park和CT—CC电源中采用了这项技术后，就可以按中长期脉冲检测的结果决定何时调节停歇时间，这不仅可以消除拉弧的风险，还可以按照使用中对效率和表面质量(表面粗糙度的一致性和加工表面平整性)的权重来设定闻值。因为精加工的去除量的大小与粗、中加工中表面粗糙度的一致性和表面的平整性关系极大，最终模具的质量又取决于精加工表面粗糙度的一致性和表面平整度。实现逐个脉冲检测并做出相应对策关键处理速度，为此AGIE—Hyperspark研制了FPGA脉冲优化模块―采用区域可编程门列(该模块北京阿奇夏米尔公司在脉冲电源上也采用了)，具有超级计算能力(30MIPS)，可在约333ns内运算一条指令，即使脉冲前沿在150ns以内也够用了。有了这一脉冲控制技术，对成形机来说，才可能有300mm×300mm的大面积精加工，没有这种脉冲控制技术都不可能实现。脉冲控制技术起步在上世纪90年代，但是在新世纪才取得明显的效果。这可能是真正重大高新技术的发展规律。②阻断清扫脉冲技术：为了达到低损耗，脉冲要有一定的宽度，否则电极表面的碳保护层的覆盖量会不够。但宽脉宽在放电终止后凹坑内材料的排除往往不够充分，影响表面质量，场PeoPark的新意就是在放电柱进人饱和状态前突加一个适当的高电流脉冲，以阻断已没有蚀除作用的放电柱，然后重建新的放电柱，在其扩展过程中又会有些蚀除，更重要的是在其放电结束后的第二次材料抛出时，将原坑中的残料充分清除，形成光滑干净的放电凹坑。第一次抛出当然是主要的，第二次属于清扫，故将该关键的电流脉冲称为阻断清扫脉冲。由于脉冲蚀除量的增加，以及表面质量改善使后续精修省力，故此项技术使加工效率提高(采用铜和石墨电极时平均提高30%，深窄槽加工提高50%)，电极损耗降低。例1：用直径 10mm,45°尖劈形石墨电极加工钢，加工深度12mm，加工结果：长度耗损0.1mm(相对损耗0.8%)，表面粗糙度Ra1.6μm，加工时间 30min，而常规脉冲电源加工时间为41min，提高27%。例2：用一个直径8mm、6°锥度的尖头铜电极打倾斜300、加工深度35mm、表面粗糙度Ra1.5μm的锥孔，采用Hyperspark时，电极长度损耗仅为0.7mm，而不用时为3.2mm。日本牧野公司的EDGE机床也进一步改进了脉冲电源(SuperSparkⅢ)，可大幅缩短从粗加工到精加工的时间，在多窄缝加工中可缩短近50%的时间。例如，在加工深度50mm的销杆插口时，如配合Z轴10m/min和19加速度的高速抬刀，孔径精度可达士2μm,并使加工时间缩短38%。

2.2混粉加工技术

在10年前，实现镜面加工效率很低，成功率不高，故对混粉加工的期望值极高。当时混粉加工追求的是效率和大面积精加工，混粉对精加工的放电间隙扩大作用明显，可达 5倍以上，故排屑通畅，极间电容减小，但很快用户就发现这样的结果，即间隙扩大加工表面的平整度差，表面有光亮但不平整。用在锻模上是可以的，无需抛光就可以顺利脱模，但对此类低值模具采用如此复杂的工艺，除非汽车工业，一般中小模具厂不会选用。但今天混粉加工的方向发生变化，即控制混粉的粒度，粉要超细，沉降要慢，含量要适当，加大精加工间隙要适度追求放电稳定即可，这样对精加工面积和效率都不过分追求，目的是高的表面质量，Ra0.1 一0.2μm之间，损耗约为常规SEDM 的l / 2 一l / 4 。加工一个30mm×30mm×5min 型腔，常规紫铜电极加工，用时4h40min ，Ra0.5μm，长度损耗10 协m (相对损耗0.2 % ) ;混粉紫铜电极加工，用时4h , Ra0.18μm, 长度损耗2.5 协m (相对损耗0.05 % ) ;混粉石墨电极加工，用时3 h 55min, 1 ，Ra0.19μm，长度损耗5μm(相对损耗0.1 % ) ，从明显的表面粗糙度改善亦可以说明加工效率有很大提高。上述混粉技术有明确的市场，例如手机模具等，因为此类模具附加值较高，混粉加工表面质量的提高就无需抛光，抛光亦不利于配合尺寸的保证，特别是用石墨电极加工的一些窄槽，因为这些窄槽抛光亦很困难。混粉加工达到这样好的表面质量，对于要求更高的模具，即使再稍事抛光也很容易了，不会对尺寸有多大影响。本次展会上瑞士夏米尔公司展出的ROBOFORM 350,和550,日本牧野公司的EDGEZ 和EDGE3 、日本沙迪克公司的相关机床，可以认为是新的高性能SEDM 技术和新的混粉技术的互补。同时，随着混粉加工技术的发展，在模具加工中，HSM 与SEDM 合理的工艺关系为：HSM (包括石墨电极制造)+ S EDM (包括混粉加工技术)，已发展成新的互补关系。

2.3 主轴的高速和高响应伺服技术主轴的高速和高响应伺服性能对深型腔加工、深槽窄缝加工、小间隙高精度高效率加工、精密微细加工等都具有重要意义。主轴的高速、高加速和高响应伺服性能，在加工的型腔中可有效地产生抽吸作用，使加!屑有效地抽液加E ，避免二次放电提高加工精度，减少精修时间。目前，日本沙迪克公司直线电机的SEDM 机床Z 轴最高伺服速度是6m/min , Z 轴最高抬刀速度达36m / m in ;日本牧野公司用滚珠丝杠和软件技术最高抬刀速度是10m /min ;北京市电加工研究所在交流伺服电机上，利用高速软件的抬刀功能，实现了主轴抬刀速度≥6m/ min ，为解决这类零件的加工提供了很好的平台。在与HSM 竞争的今天，主轴的高速和高响应伺服技术是必不可少的重要技术。

2.4 人性化、网络化、安全化的发展越来越受到关注

( l )友好界面与网络服务越来越受到用户的欢迎。用户可通过LAN (局域网)、电话线等做媒介，与其他计算机平台以及UMX 网络终端之间进行连接，可实现多台机床自动工件、电极交换装置的管理，可方便地进行数据交换、文件传递、培训、咨询、维修保养等个性化的服务。另外，瑞士阿奇夏米尔公司还推出了SEDM 的远程控制和检测，可在家里或办公室中的PC 机上使用与在机床上一样的操作界面进行在线控制。

( 2 )本次国内参展的SEDM 均按GB 13567—1998 《电火花加工机床安全防护技术要求》 国标规定的要求用不同的方式给予用户科学的提示、有效的指导，使用户安全地使用设备。这也说明通过标委会、行业协会这几年加大力度宣贯标准，制造商已经认识到执行标准的重要性。

( 3 )为减少电磁骚扰，符合国际市场的需要，国内不少厂家开始生产带防护装置的机床，如北京阿奇夏米尔公司生产的SA 系列、北京机床所精密机电有限公司生产的AUTOFORM30 等。

( 4 )国外几家参展商都有带自动升降工作液槽的产品，这可便于操作者接近工作区域，便于工件的安装、校正和观察。此外，工作液槽按照加工顺序可编程自动控制升降，使工件或电极的自动装卸成为可能，有利于自动化、安全化操作，使操作者感到更舒适、更人性化。

2.5 节能环保型绿色机床越来越多随着生态环境的日益恶化、我国环保法律的逐渐健全和完善，促使人们的环保意识不断增强，绿色机床逐渐成为未来发展的主旋律，绿色制造正在成为一种新的制造理念。绿色制造将产品的设计、制造、使用和报废的全过程纳人社会生态系统的物质循环模式中去，包括以下几方面的内容：① 节省能源：在本届展会上，国内外许多公司利用无电阻电源等有效的方法，降低电能的消耗，提高电能利用率，目前电能利用率已接近70 %的水平。② 电磁兼容性：在本届展会上，国内外许多公司都采用电磁辐射的局部防护装置和全封闭防护装置，以减少和消除产品在使用过程中对人体的危害，以及对通信和相关设备的干扰。③环保性：在本届展会上，也出现一些专门研制电火花放电加工液的公司，有油质和水质两种专用工作液，这种专用工作液可减少乃至消除生产制造过程中的“三废”排放。2.6高质量的稳定加工性能越来越重要

技术发展到今天，提高加工的稳定性比进一步提高一二项技术指标显得更为重要。稳定加工一般包括连续无故障时间，以及加工精度、表面质量(表面粗糙度和变质层)的可重复性等。

为了达到长时间稳定的加工，必须提高机床的自动化能力，减少人的干预，提高机床的加工稳定性和可重复性，为此各公司推出了不同形式的专家系统、各种智能化技术以及ATC、AEC装置，以实现自动化加工。国外最近推出的电火花加工柔性制造单元―自主式快速交换机器人(QCRI)，这种机器人可与主要的工夹具系统兼容，可配置一种标准方式和两种可选方式，可以选择90个工具电极和8个托盘装置，这也是电火花加工步人柔性制造的良好开端，进入全自动无人化加工时代。

2.7扩大应用，开拓市场

迄今为止，电火花成形加工技术已广泛应用在汽车、电子、通信、医疗器械、家用电器、电器接插件等领域的模具加工制作方面，这已成为不争的事实。但本届展会各参展商都在不约而同地介绍特殊材料的电火花加工，超大、超小型零件的电火花加工以及一些特殊零件的电火花加工。有以下几方面值得业内人士关注：

(l)个性化的市场：所谓个性化的市场是指为适应某些特殊的行业、特殊的材料、特殊的零件与结构而设计的专用电火花加工机床和为了某一类模具的制造而提供的个性化服务。这有可能是随着科学技术的快速发展，未来一段时间内SEDM市场发展的主要趋势。例如，目前已经进人的轮胎模具、木工刀具、拉丝模具等特殊行业;超硬材料(聚晶金刚石、立方氮化硼、金属陶瓷等)、脆性材料(钦铁硼、衫钻类磁性材料等)、粘性材料(耐热合金、钦合金、不锈钢等)等特殊材料;航空发动机叶片、叶轮、机匣等特殊零件，都充分发挥了电火花成形加工的优势。

(2)微细、微孔加工的市场：在本届展会上，虽未展出超小型、超精密SEDM机床，但据日本沙迪克公司技术人员介绍，研制的纳米电火花加工机AE05采取了多项关键技术：为实现高速响应和高精度定位，各轴的驱动采用了没有齿槽效应的DC无铁心直线电机;为将摩擦力降到最低，Z轴上采用四面约束的气浮导轨，并借助于非接触的气体平衡器平衡重量。旋转轴的振摆可抑制到50nm。在空载电压Zlv的情况下可输出50ns以下的微小脉冲。在该机床上解决了主轴移动的平稳性、瞬时响应性、轴的俯仰误差与偏转误差、尽量抑制机床本身的分布电容和微小放电脉冲能量的控制等关键技术。该机的X、Y、Z行程为50mm、 50mm、25mm，最小驱动单位为1mm。利用机上放电成形可制成最小直径为1.8μm的电极(硬质合金)，并加工出直径2.9μm的微孔(SUS不锈钢)。另外，日本牧野公司在EDGEZ机床上安装精密小孔加工装置，可自动更换超过0.08mm的管式电极，并提供了可自动设定并保持电极前端的导向工位的自动电极导向器。该公司通过自动更换六根直径0.08mm铜管电极进行500个直径0.1mm±0.005mm孔的加工，该工件材料为硬质合金 (GS)，厚度为0.6mm，孔间距精度0.3mm±0.003mm,电极长度损耗0.9mln/孔，总加工时间5h35min;还成功地加工了直径 0.14mm±0.02mm、深10mm、深径比71的深小孔。随着IT等相关产业进一步小型化、高功能化，超微细、超精密加工的SEDM市场将会越来越广泛。再者，瑞士阿奇夏米尔公司研制的Agi-etronmicro一Nano型机床是用于微米、纳米级加工任务的SEDM，其机械设计理念立足于 Vertex线切割机的整体独立式床身结构。AgietronMicro是一台X、Y、Z行程为22Omm、160mm、100mm的精密成形机，C轴内置于Z轴内，采用精密丝杆和导轨驱动(定位精度±1μm，分辨率0.1μm)。而在Nano机床上采用了特殊的驱动方式，利用材料弹性和可逆的变形实现纳米级的可控制的移动。借助于并联运动机构，采用三台“音圈”式直线电机来驱动和调整6根平行四边形弹性杆，各轴位置用光栅尺连续测量。在X、Y和Z轴的任何方向的运动中，所有电机都一直在起作用并受计算机的控制。这种方式的定位精度要比常规机床提高5到10倍(达到±100nm)。“音圈”直线电机具有很好的动态特性(约500HZ)，在常规操作中很少共振，这样在加工条件恶化时可以快速反应。AgietronNano的X、Y、Z行程为6mm、6mm、 6mm,定位精度±0.1μm，分辨率0.02μm，工作液用油或水，最佳表面粗糙度Ra0.05μm。这种机床主要用于控制技术、通信、光学、生物、医学、化学、微反应堆中的微型结构制造以及微型模具的制造。

(3)多轴联动专用加工工艺及市场：随着航空航天技术的发展，空间曲面、内藏式的型腔、深槽窄缝的变截面的加工需求越来越多，这都需要多轴联动的专用加工工艺实现，另外注塑模具的每一腔至少有一个注人点，这种加工也要求空间的多轴伺服加工，为此，瑞士夏米尔公司、日本牧野公司还研发了专用的加工方法。

3快速成形设备

3.1快速成形设备参展概况

本届展会上共有3家快速成形(RP)设备制造商和1家国外设备代理商参展(本报告所指快速成形设备不仅包括快速原型设备RP一 RapidPrototyPing，而且也包括直接制造具有评价功能以外的使用功能的快速制造设备RM一Rapidman证流t盯ing)。不论是设备制造商还是代理商，均比上届展览会(CIMT2005)有所减少。其中3家国内RP设备制造商分别为北京殷华激光快速成形与模具技术有限公司、武汉滨湖机电技术产业有限公司和广东佛山峰华自动成形设备有限公司，前两家公司均有样机参展。

北京殷华公司在展会上推出了多种快速成形设备，主要有：在熔融挤压设备基础上推出的桌面化三维打印机(Printer3D和MiniPrinter)，采用ModelWizard软件作为分层软件的G一1熔融挤压快速成形设备、与清华大学生物制造工程研究所共同推出的生物材料成形机(MedTiss)及CellAssemblleⅢ三维细胞打印机。

武汉滨湖机电公司在这次展览会上展出了1台HRPS—V粉末烧结快速成形系统和2台HHRE系列三维反求激光扫描系统。与上次展出的系统不同的是，HRPS —V粉末烧结快速成形系统将与成形缸平行放置的下置式活塞送粉装置改为上置式，提高了空间利用率，减小了整个系统的体积。武汉滨湖机电公司还推出了 HRPM系列金属熔化快速成形系统，目前正在工艺研究及设备稳定化研制中，采用150W左右的光纤激光器，可直接制作复杂形状的金属零件。 CIMT2007共有5家国外快速成形公司在此次展览会上进行了宣传，分别是以色列Objet公司的EDEN设备、美国Stratasys公司的FDM设备、日本CMET公司的光固化设备、美国Solidscape公司的3DP设备、德国MCP公司的SLM设备和真空铸造机，均由香港宝力公司代理宣传，其中只有以色列0场e讼司展出了部分样品，没有一家国外公司展出设备。国外著名RP设备制造商3Dsystems、EOS、Optomec等继续缺席本届展览会，其原因可能是国内企业同类设备在质量及可靠性方面得到提高，在服务及价格方面具有相当的优势，我国企业对价格昂贵的进口设备兴趣已下降，从而导致国外公司直接参展的积极性不高。另外，国外RP产品向RM转型也是一个不容忽视的因素。

3.2快速成形设备的应用现状

从参展情况看，快速成形设备在原型制作、直接和间接金属型制作、生物制造领域、特殊行业及手板制作等方面得到了较好的应用。

3.2.1原型制作领域的应用

产品定型前的原型制作已经成为工业界的一种普遍认识，特别是对于中小企业，其原创性发明数量多，基于快速将设计转换成产品及保密等要求，他们迫切需要一类成形空间较小、价格较低、可靠性高、操作简便甚至无需培训、材料和运行费便宜的RP设备，三维打印设备是一种能较好满足上述要求的RP设备。根据RP界的权威统计报告WohlersRe-Port2006的统计，由于三维打印设备的价格进一步下降，2005年全球70多个国家都有该类设备的销售，全年共销售桌面化三维打印设备2528台，占整个RP设备销售量的70%，高于2004年的66.8%;三维打印设备的销售额达到1亿美元，比2004年增长 35.2%,远高于RP设备的全年增长率14.6%。Wohlers RePort2006年报告同时指出，到2010年三维打印设备的年需求量将达到15000台，“今后3DPrinters设备会摆放在家庭打印机的旁边，并能联网进行原型制作”。国际上比较著名的三维打印设备生产厂家为美国Stratasys公司、2Co甲公司、3DSystems公司(Invi- sion)、以色列object公司、Solidimension公司、德国Envisiontec公司等。其中，Stratasys公司定位于办公应用以及概念成形的Dimension设备年销售量超过1000台，占三维打印设备年销售量的42%，继续占据着三维打印设备的市场主导地位。

北京殷华公司针对市场需求推出了两款桌面型熔融挤压打印机Print3D和MiniPrint，具有响应速度快、适应设计阶段方案频繁更改的特点;使用材料为ABS塑料，颜色多种(如白、红、黄等)、强度高、弹性好、材料价格仅为国外的1/2;一键打印，无需培训、运行可靠;设备小巧美观，MiniPrint的成形空间为130mm×l30mm×l30mm，无噪音和污染，宜于办公室使用，设备总重量仅为80kg;智能支撑结构，支撑易剥离;软件Modelwizard功能强大，2006年销售量达40多台。

此次有样品参展的三维打印设备国外厂家为以色列object公司，其采用阵列喷头喷射出一层非常薄的光敏树脂液滴，当光敏树脂液滴喷射到工作平台上后，紫外固化灯沿着喷头工作方向发射出紫外光，立即成型和固化每层的光敏树脂。原型成型过程中采用两种不同类型的光敏树脂：另一种是用来生成原型的光敏树脂，一种是用来作为支撑的胶状光敏树脂材料，可以被高压水枪轻松去除。最低层厚可到16μm，从而使得快速成形技术固有的台阶误差降低，表面光洁度提高。

3.2.2直接和间接金属型的应用

快速制造RM 是指无需专用工具，由产品三维CAD模型数据直接驱动，堆积组装材料微滴单元而完成任意复杂具有使用功能的零构件之科学技术总称。快速制造是RP技术发展的直接结果，它们都是基于离散一堆积成形原理，但快速制造强调的是成形件的使用功能。快速制造作为一种新的制造技术，可分为直接快速制造与间接快速制造两大类。其中，直接快速制造指的是通过快速制造直接完成功能零件或具有完全功能的结构件;间接快速制造是指通过RP及RM完成工、模具制造及采用工模具进行零件的制造，直接和间接快速制造均是快速制造十分重要的应用。

快速制造领域中，金属零件的直接或间接快速制造技术得到的关注无疑是最为广泛的，WohlersRePort2006年报告指出此类技术最终将会成为RP技术应用最广泛的领域，国际上已有10余家公司推出了金属零件快速制造设备，分别是美国3D即stems公司(Ls)、OPtomec公司(LENS)、POM公司(DMD、ProMetal)、AeroMet公司(LAM，已倒闭)、LasAlamos国家实验室(DLF)、德国EOS公司(DMLS)、F&C/MCP公司(SLM)、TRUMPF公司(DMD)、瑞典 Arcam公司(EBM)、法国Phenix公司等。

国内已有多家高等院校和研究机构进入到了金属零件的直接快速制造领域，如清华大学、北京航空航天大学、华中科技大学、西北工业大学、北京有色金属研究院、西安交通大学、中科院沈阳金属研究所、南京航空航天大学、华南理工大学、四川大学、北京工业大学、南昌大学及西北有色金属研究院等，工艺以LENS技术和SLM技术为主，大多针对航空航天的特殊零部件(如航空发动机的空心叶片及具有材料梯度的叶片等)及特种材料(如钛合金)的直接成型进行研究。部分工作取得了较大的进展，但离实际应用还有较长的路要走，要从其它工艺无法制作的零部件人手，在性能、价格、工艺等方面进一步完善，以得到航空航天部门对此类技术的接受和认同。

在间接金属型制作方面，华中科技大学推出的HRPS一V粉末烧结快速成形系统在蜡型制作及陶瓷型制作方面取得了较好的成绩，通过失蜡铸造得到了精度较高的铝合金铸件。此次未参展的北京隆源自动成型系统公司在该领域也取得了不俗的业绩。此次展览会上，广东佛山峰华自动成形设备有限公司作为一家新进人快速成形领域的国内企业，首次推出了无木模铸型制造设备 PCM1500，其采用喷头喷射粘结剂将树脂砂粘结在一起形成可以直接进行浇铸的铸型，PCM技术成本低、无需木模，型、芯同时成形、无起模斜度、易于制造含自由曲面的大型铸型(尺寸达到1500mm)。

3.2.3生物制造领域的应用

RP技术在生物制造领域已初显成效，美国 Align公司利用SL工艺制作隐形牙矫正器，已占领美国牙矫正市场绝大部分的份额。国内北京时代天使生物科技公司采用北京殷华公司开发的CXM一1型牙领石膏模型专用层析机和A盯ora350光固化成型机进行无托槽隐形矫治器的制作，已临床应用600例左右，效果良好。

美国3DSystems公司和德国Envisiontec公司均推出了内耳道助听器制造的设备，并在该领域取得了不错的成绩。

此次展览会，北京殷华公司的两种生物制造设备：生物材料成形机(MedTisS)和细胞组装机(cellAssembllern)，进行了展板宣传，引起了广泛的关注。其中，细胞组装机中多种类型的细胞及仿生外基质材料在计算机控制下，按设计的结构被排布成一种特殊的(合适的)空间结构，形成类组织前体，经培养而发育成具有特定生理、生化和力学功能的组织。上述两类设备在2006年各售出2台。

3.2.4特殊行业及手板制作领域的应用国际上著名的公司，如美国3D勿stems公司的VipersLA光固化成型机、美国solidscape公司的T66、T612喷射成型机、德国 Envisiontec公司的光固化成型机及日本名工的光固化成型机均在珠宝首饰业的设计制造方面取得了不俗的业绩，国内RP企业对这类特殊行业没有引起足够的重视，投入的研发能力不足，因而市场基本被国外公司占领。

武汉滨湖机电公司作为国内叠层实体制造( LOM )的主要设备制造商，近年来在木模及手板制作方面，不断巩固市场，2006 年该类设备的年销售量在20 台左右，LOM 技术制作的原型具有较高保持度的特性可以保证其在某些工业领域得到很好的发展和壮大。

3.3 快速成形设备的可靠性进一步提高

国内RP 企业经过多年的努力，在设备可靠性及成形精度方面得到了长足的进步。由全国特种加工机床标准化技术委员会负责制定的熔融沉积制造快速成形机床的国家技术标准于2006 年经国家批准后颁布实施，该标准将对用户购买设备起到质量把关作用。北京殷华公司的熔融沉积快速成形设备在该标准的指导下进一步完善，喷头的可靠性进一步提高，具备了长时间连续无人干预工作的能力，并以低廉的价格和较高的成形质量受到市场的好评。熔融沉积制造快速成形机床国家技术标准的推出必将为其它类型的快速成形机床的国家技术标准制定提供参考，并在国家技术标准的指导下提高产品的质量及稳定性，从而给用户提供优良的设备和服务。

3.4 展望

结合国际和国内快速成形设备及快速成形技术的发展方向和趋势，可见快速成形设备在稳定发展桌面化三维打印设备及间接快速成形设备的基础上，必将向快速制造设备，特别是金属零件直接快速制造设备的方向发展，并在生物制造设备方向有所突破，应用于组织工程及细胞受控组装领域。

4 激光切割加工机床

本届展览会上激光加工设备几乎只有COZ 激光饭金切割系统，以前占有比较大份额的激光打标/雕刻系统未见展出。据相关资料报道，在2006年，世界范围内安装的激光打标/雕刻系统总数略大于 22000 台，其价值为8亿美元左右，即使相对于激光金属切割系统的20亿美元销售额而言也是个不小的数据。但在这次大型的展览会上并无厂家参展，相对而言在国内的一些其他展览会上国内激光打标/雕刻系统厂商参展比较踊跃。

对于CO2激光饭金切割系统的销售情况，就国际市场而言，在2006年工业激光系统销售额超越了47亿美元，而激光金属切割系统销售额是大约20亿美元，台数估计在850台左右，相对2005年销售增长了9 %。

超过80 %的低功率CO2仪激光器以及87 %的光纤激光器和相当大数量的低功率固体激光器在美国国内生产。欧洲在大功率激光器方面则处于领先地位，而中国和日本主要生产低功率固体及C 姚激光器，但日本在高功率CO2激光器方面占有较大的份额。CO2激光饭金切割系统国际上一般定义为激光器、电源，冷却设备，以及相关的控制系统加上所有的运动系统，上、下料，和自动化周边设备。在国内行业内一般将之分为三部分：激光器、冷却设备、机床本体。目前在国际市场上饭金切割的CO2仪激光器主要有德国的TRUMPF 、Rofin Sinar，美国的PRC，日本的Amada 、瑞士的Bystronic 、意大利的PRIMA 等等，其中TRUMPF 市场份额高达22%。相对而言，国内生产的CO2仪激光钣金切割系统中，激光器占据份额最大的估计是南京东方激光有限公司生产的国外组装件。据厂商介绍，2006年达130多台，而美国PRC 的激光器，据说每年进口40多台，其他激光器一般是与系统同时进口的高端设备。目前国内越来越多的大机床厂家参与了CO2激光饭金切割系统市场的竞争，如上海冲剪机床厂、沈阳普瑞玛激光切割机有限公司、江苏金方圆数控机床有限公司、江苏富力数控机床有限公司、上海团结普瑞玛激光设备有限公司等等，大部分厂家都是以机床起家，配备其他厂家的激光器以及切割头，很容易使原有产品转型为CO2铁激光饭金切割系统。正是由于更多的机床厂商的加入，使得国内CO2 激光板金切割机的价格急剧下降，并且这种竞争在未来将会更加激烈。CO2仪激光切割系统这所以占据如此大的市场，主要是由于其在金属及其非金属中薄板方面切割的优势，如选择4kw的激光器，其对碳钢、不锈钢和钛合金的切割厚度可分别达到22mm 、12mm 、l0mm，如选择使用高压惰性气体切割，其切口的质量可达到一般钛金加工的要求。

选择CO2仪激光切割设备，主要考虑三个方面：一是激光功率，从机床展中可以看出国内设备主要是以2～4kw 激光功率为主，这样的功率可以满足20mm 内金属板材的切割，而其性能价格比也最好，而国外常用到5～7kw ;二是加工过程的自动化程度，

如自动上下料设备等，这些设备主要能够缩短非加工时间，提高生产效率，这对于加工量大，而产品比较固定的客户非常有利，尽管需要有不小的设备与资金的投入;三是选择辅助气体，目前金属切割中辅助气体可分为几类，氧气辅助切割一般用于碳钢和对切割清洁度要求不高的金属材料，辅助气体压力一般在40Psi 以下;高压惰性气体(氮气、氨气)主要用于不锈钢、铝合金、钛合金等的清洁切割，切口没有氧化，可以不用二次加工，此时气体压力一般要达到 300～400Psi ，成本比较高;而在有些时候，也可选择压缩空气代替氧气和氮气，以便减小成本，特别是在非金属切割时。