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CIMT2025部分超聲加工機(jī)床及相關(guān)設(shè)備評述

2025-07-01 14:11:44來源：中國機(jī)床工具工業(yè)協(xié)會cmtba 閱讀量：16583 評論

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　　【編者按】CIMT2025(第十九屆中國國際機(jī)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(jī)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(diǎn)僅代表作者本人。
 
　　在CIMT2025展會，筆者關(guān)注到有20家展商(國內(nèi)14家、國外6家)展示了數(shù)控超聲加工機(jī)床、超聲清洗設(shè)備、超聲去毛刺機(jī)床和機(jī)床附件式超聲裝備，本文對部分展品進(jìn)行簡單評述。
 
　　一、數(shù)控超聲加工機(jī)床
 
　　從8家廠商展出的19臺超聲加工機(jī)床來看，數(shù)控超聲加工機(jī)床呈現(xiàn)出大振幅、高效率和智能化等特點(diǎn)，加工效率、加工表面質(zhì)量和智能化監(jiān)控等方面均有所提升。
 
　　1. 實(shí)現(xiàn)超聲高速、高質(zhì)和綠色加工
 
　　德國EXERON公司推出的超聲高速加工中心，采用了最大轉(zhuǎn)速42000r/min的超聲加工電主軸。中國臺灣友嘉國際數(shù)控機(jī)床有限公司的超聲加工中心采用了主軸附加超聲刀柄的模塊式設(shè)計，具備高速、無線傳輸?shù)奶攸c(diǎn)。匯?？萍技瘓F(tuán)股份有限公司的超聲綠色立臥轉(zhuǎn)換五軸聯(lián)動加工中心，將超聲加工系統(tǒng)、微量潤滑冷卻技術(shù)及超臨界CO2低溫冷卻系統(tǒng)融入機(jī)床設(shè)計，在實(shí)現(xiàn)高效高質(zhì)量加工的同時實(shí)現(xiàn)綠色加工。
 

匯專科技的超聲綠色立臥轉(zhuǎn)換五軸聯(lián)動加工中心
 
　　2. 控制系統(tǒng)進(jìn)一步優(yōu)化
 
　　江蘇集萃華科智能裝備科技有限公司的智慧超聲波五軸加工中心，配備西門子Sinumerik ONE系統(tǒng)，具備智慧警示和自診斷功能，極大簡化了操作與維護(hù)流程。ProcessBox工藝盒子可收集多元數(shù)據(jù)并通過機(jī)器學(xué)習(xí)優(yōu)化數(shù)控程序，減少輔助加工時間。
 
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集萃華科GV800+JUS智慧超聲波五軸加工中心
 
　　3. 機(jī)床精度和穩(wěn)定性提高
 
　　西安超克能超聲技術(shù)研究院有限公司的超聲立式加工中心，可對硬、脆、黏等特殊材料或復(fù)合材料進(jìn)行鉆、銑、磨削等加工，具有高剛性、高強(qiáng)度和較好幾何形位精度等特點(diǎn)。山東豪邁數(shù)控機(jī)床有限公司的XSG系列超聲精密加工中心，采用龍門結(jié)構(gòu)、直線電機(jī)驅(qū)動以及全閉環(huán)控制，定位精度3μm，其超聲波氣浮主軸最大轉(zhuǎn)速為60000r/min，可產(chǎn)生30-100kHz的超聲高頻振動，主要面向硬脆材料和復(fù)合材料加工。
 
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豪邁機(jī)床的數(shù)控公司的超聲精密加工中心
 
　　4. 實(shí)現(xiàn)硬脆材料高深徑比微孔加工
 
　　匯專科技的UEM-600型超聲雕銑加工中心，采用超聲整體式主軸，最高轉(zhuǎn)速可達(dá)50000r/min，在單晶硅曲面電極加工上可實(shí)現(xiàn)直徑0.45mm、深徑比55:1的超深微孔加工。蘇州尚匠超聲設(shè)備有限公司的超聲振動加工中心，可在碳化硅、氧化鋯、氧化鋁等硬脆材料實(shí)現(xiàn)直徑0.1-0.6mm微孔加工，孔損傷得到有效抑制。
 
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蘇州尚匠的超聲振動加工中心
 
　　5. 金屬材料微孔加工技術(shù)取得突破
 
　　蘇州尚匠的超聲振動加工中心通過優(yōu)化超聲振動頻率和振幅控制，針對鈦合金、高溫合金、硬質(zhì)合金和鎢鋼等高硬度金屬材料實(shí)現(xiàn)了高精度微孔加工，最小孔徑可以達(dá)到0.08mm，而且毛刺得到有效抑制。
 
　　6. 實(shí)現(xiàn)了智能化監(jiān)測與控制
 
　　寧慶空天智能裝備(南京)股份有限公司的超聲龍門加工中心，搭配在線測量和非接觸式對刀儀，能在線檢測刀具平衡與磨損，并提供了虛擬機(jī)床方案，以機(jī)床“數(shù)字化雙胞胎”實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)流程的可視化。日本發(fā)那科的超聲加工中心，集成AI伺服監(jiān)控，通過使用深度學(xué)習(xí)算法，將與正常加工數(shù)據(jù)的偏離值量化，無需傳感器就可實(shí)現(xiàn)可視化主軸和進(jìn)給軸的變化。深圳市青鼎裝備有限公司在清華大學(xué)透明超聲加工裝備研究成果的基礎(chǔ)上，推出了基于超聲加工技術(shù)的刀具磨損狀態(tài)智能監(jiān)控系統(tǒng)，可對加工過程中超聲頻率、電學(xué)性能、刀具負(fù)載等參數(shù)進(jìn)行識別，監(jiān)測刀具磨損、崩刃、斷刀等狀態(tài)，可有效利用刀具使用壽命極限，為高附加值零件的精細(xì)加工提供穩(wěn)定保障。
 
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青鼎裝備基于超聲加工技術(shù)的刀具磨損狀態(tài)智能監(jiān)控系統(tǒng)
 
　　7. 向大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)件矢量化融合加工領(lǐng)域拓展
 
　　中國機(jī)械總院集團(tuán)江蘇分院有限公司的Gm6025大型超聲復(fù)合鉆銑五軸龍門數(shù)控機(jī)床，能一次性加工各種大尺寸的復(fù)合材料工件，實(shí)現(xiàn)了RTCP(rotational tool center point，旋轉(zhuǎn)刀具中心點(diǎn))刀尖跟隨程序控制與五軸聯(lián)動矢量化加工，可滿足難加工材料自由曲面、復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的聯(lián)動加工以及實(shí)際生產(chǎn)的精度效能需求。
 
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機(jī)械總院江蘇分院的Gm6025大型超聲復(fù)合鉆銑五軸龍門數(shù)控機(jī)床
 
　　二、超聲清洗設(shè)備
 
　　由3家廠商展出的5臺超聲清洗設(shè)備呈現(xiàn)如下特點(diǎn)。
 
　　1. 設(shè)備功能不斷優(yōu)化
 
　　美國清洗技術(shù)集團(tuán)的籃筐清洗系統(tǒng)在單個清洗腔內(nèi)完成清洗、漂洗和干燥，并采用噴淋、浸沒、超聲波三重清洗工藝。該公司還研發(fā)了多頻超聲波清洗系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)恒溫控制水槽溫度，提升了自動化控制水平。
 
　　2. 實(shí)現(xiàn)自動化、模塊化設(shè)計
 
　　清洗技術(shù)集團(tuán)的MAQ-4-1622模塊化水槽清洗系統(tǒng)采用串聯(lián)式多槽清洗系統(tǒng)，可增加所需水槽的數(shù)量進(jìn)而增加清洗、漂洗或干燥等功能，并采用了全球兼容的西門子控制系統(tǒng)。北京泰拓精密清洗設(shè)備有限公司的TCM系列全工藝模塊化在線組合清洗系統(tǒng)，采用全工藝模塊化單元設(shè)計，用戶可視實(shí)際需求自由配置組合。
 
　　3. 設(shè)備性能進(jìn)一步提升
 
　　江蘇港星方能超聲洗凈科技有限公司的CNC數(shù)控高壓清洗機(jī)，采用FANUC Oimate-MF系統(tǒng)，高壓泵采用德國WOMA品牌，加裝溫控系統(tǒng)，有效保證高壓泵使用壽命，旋轉(zhuǎn)接頭可承受最高700kg水壓。
 
　　4. 自動化程度大幅提高
 
　　無錫杰瑞德自動化科技有限公司的通過式超聲波清洗機(jī)、旋轉(zhuǎn)紊流超聲波清洗機(jī)、多槽機(jī)械臂超聲波清洗機(jī)等，集超聲波清洗、噴淋清洗、切風(fēng)、熱風(fēng)、干燥等工藝于一體。張家港市港威超聲電子有限公司的CG-TQ-5多工位真空碳?xì)涑暡ㄇ逑礄C(jī)，由脫氣超聲槽、真空超聲槽、真空干燥槽作為主要工作槽，循環(huán)過濾系統(tǒng)、真空負(fù)壓系統(tǒng)、蒸汽浴洗系統(tǒng)、回收系統(tǒng)、水冷卻系統(tǒng)等作為輔助功能。
 
　　三、超聲去毛刺機(jī)床
 
　　德國孚爾默公司展出的ultra TEC A25S超聲波去毛刺機(jī)床，采用高頻超聲變幅桿，在水槽中受發(fā)生器激勵產(chǎn)生特定頻率和振幅，形成空化氣泡非接觸去毛刺，保持刃口鋒利無熱應(yīng)力，支持鈦合金精密部件處理，機(jī)床的超聲波頻率20~35 kHz，振幅±120 µm，適用于航空發(fā)動機(jī)葉片等零件的加工。
 
　　四、機(jī)床附件式超聲裝備
 
　　機(jī)床附件式的裝備因其具有使用靈活、可適配各種數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)，日益成為超聲系統(tǒng)最重要的研究和應(yīng)用方向。本屆展會共有6家廠商展出多個超聲主軸、超聲刀柄以及超聲加工系統(tǒng)等機(jī)床附件式超聲加工裝備。
 
　　1. 超聲主軸
 
　　深圳邁菲精密有限公司的超聲主軸包括超聲電主軸與超聲機(jī)械主軸，刀具接口包括BT30、HSK-E32等，超聲頻率覆蓋20-60kHz，采用進(jìn)口無軸承式高速旋轉(zhuǎn)接頭的創(chuàng)新結(jié)構(gòu)設(shè)計，可調(diào)節(jié)刀具中心跳動至1μm以下。具有低速高剛性及高速低熱伸長特性，兼?zhèn)涞退俟ャ@與高速銑削優(yōu)勢。
 
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邁菲公司的超聲機(jī)械主軸
 
　　2. 超聲刀柄
 
　　（1）結(jié)構(gòu)剛性和加工精度進(jìn)一步提升
 
　　深圳邁菲的超聲刀柄采用高剛性結(jié)構(gòu)設(shè)計，工作頻率覆蓋20-75kHz，適用于鈦合金、不銹鋼等金屬材料以及玻璃、陶瓷等硬脆材料和復(fù)合材料的精密加工，尤其適合復(fù)雜曲面和微小結(jié)構(gòu)的高效率、高精度加工。通用性強(qiáng)，兼顧多種CNC設(shè)備和個性化需求。
 
　　（2）加工性能進(jìn)一步改善
 
　　匯專科技的超聲刀柄工作頻率為16-70kHz，最高轉(zhuǎn)速為30000r/min，能有效降低切削阻力，提升切削區(qū)域的冷卻效果，大幅提升加工效率，延長刀具壽命，廣泛適用于鉆削、銑削和攻絲等工藝。蘇州尚匠的超聲振動加工刀柄能使刀具具有104g-105g的加速度，可對工件進(jìn)行高頻切削和分離式間歇性加工，減小刀具所受摩擦，減少熱量產(chǎn)生和切削阻力，可充分改善刀具切削性能。
 
　　（3）智能化水平進(jìn)一步提高
 
　　深圳邁菲展出的超聲波智慧刀柄基于AI實(shí)時監(jiān)測，實(shí)時傳輸在線檢測信號，能精準(zhǔn)分析加工數(shù)據(jù)，通過直觀界面呈現(xiàn)刀具健康狀態(tài)，讓加工更加智能和高效。
 
　　（4）產(chǎn)品種類、加工范圍逐漸擴(kuò)大
 
　　西安超克能超聲技術(shù)研究院有限公司展出了超聲內(nèi)孔表面強(qiáng)化刀柄、超聲表面強(qiáng)化刀柄、超聲車削刀柄和超聲切削刀柄等，適用于鈦合金、碳纖維、玻璃等難加工材料的加工，滿足超低表面粗糙度、高壓應(yīng)力、高抗疲勞性的零件加工需求，相較于磨削、滾壓和傳統(tǒng)噴丸工藝有很大的提升和改進(jìn)，已達(dá)到鏡面加工的水平。
 
　　3. 超聲加工系統(tǒng)
 
　　常州正河源數(shù)控工具有限公司展出的超聲波銑削系統(tǒng)，可更換BT系列刀柄及HSK系列刀柄，具有不同機(jī)床的適配性。匯專科技展出了雙超聲(兼具超聲切割與銑削功能)綠色系統(tǒng)，超聲振動能量轉(zhuǎn)化效率高、振幅大、刀具連續(xù)切削溫升低，超聲切割銑削最高轉(zhuǎn)速為24000r/min，最大超聲振幅為50μm。
 
　　4. 超聲振動平臺
 
　　蘇州尚匠超聲設(shè)備有限公司展出的二維超聲振動平臺通過調(diào)控兩向超聲振動振幅和相位，驅(qū)動工件與切削工具之間的相對運(yùn)動軌跡呈現(xiàn)橢圓形狀，提高運(yùn)動軌跡的交叉和重疊，從而形成有利于改善表面粗糙度和降低切削熱的加工效果。此外，工件超聲振動對工具沒有尺寸要求，還提高了加工過程的控制能力。
 
　　來源：協(xié)會特種加工機(jī)床分會
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