与未来制造同行——第32届日本国际机床展览会（JIMTOF 2024）面面观

想你的风还是吹到了东京！初冬的季节，我们终于登陆东京，感受第32届日本国际机床展览会（JIMTOF 2024）那扑面而来的热情与活力。这场展会，仿佛是科技与创新的盛宴，将未来制造业的无限可能展现得淋漓尽致。

 

正如主办方日本机床制造商协会（JMBTA）会长稻叶善治所说，本届展会的亮点层出不穷，其中，“モノづくり”向“コトづくり”的演变成为了日本制造文化的新篇章，强调不仅提供机器设备，更是在为客户创造更多的附加值和综合服务；数字技术的应用则是展会上最吸引眼球的一部分，从AI自动计算加工时间到精准监测碳排放，科技正与环保目标并行前行；而面对全球范围内的劳动力短缺，自动化和协作机器人的崛起，展现了未来工厂的智能化趋势；最后，增材制造技术的飞速扩张，让我们看到更多定制化和高效能的生产方式正在迅速落地。这一切的背后，正是现代工业对未来的承诺——绿色、智能和高效，带着无限的可能与希望，指引着我们走向下一个技术高峰。

 

首发、电动汽车>>>

 

DMG MORI展示了其五轴多任务机床、有助于提高生产率的自动化系统、绿色转型（GX）计划以及用于收集和分析信息的数字化解决方案。

 

在机床方面，DMG MORI首次在日本推出了配备双主轴的车削中心NLX 2500/700第二代。NLX 2500系列是DMG MORI的畅销机型，作为第5代机床进行了全面改造。现在，右主轴可配备与左主轴相当的10英寸卡盘，从而实现左右两侧的连续加工。刀具的铣削能力比以前提高了40%，具有与加工中心相同的性能。

 

山崎马扎克专注于扩大电动汽车（EV）产品阵容，其卧式加工中心 FF-1250H专门用于批量生产加工，例如使用一体化压铸的铝制副车架。它配备了可容纳直径达1600mm、高度达1100mm的大型工件的倾斜旋转工作台，即使是形状复杂的工件，也能通过一次装夹完成多面加工，实现了工序集成。

立式加工中心FF-400V/30，非常适合加工电动汽车的中小型零件。它配备了30号锥形主轴，具有高速、高刚性的专用结构。与以前的型号相比，它改进了X、Y和Z轴的加速和减速，缩短了周期时间，同时还能对铝以及铸件和铁进行重切削。

 

发那科的M-1000/550F-46A是会场上特别引人注目的一款机器人，它与一体化压铸兼容。预计该机器人将用于取出用一体化压铸的零件，并喷涂脱模剂，使零件更容易从模具中取出。喷涂应用要求在精确控制和环境考虑方面实现自动化。该设备的有效载荷为550kg，可用于夹紧力达10000吨的大型一体化压铸部件，伸展距离长达4.6m。该产品已于2024年12月推出，主要用于工程机械和物流仓库，以满足对大型机械的需求。

杉野机械推出了经过部分改进的水射流切割机 “Abrasive Jet Cutter CL”。与该公司以前的机型相比，用于切割的超高压水发生泵的最大排放压力提高了约10%，切割速度提高了约8%。该机型适用于加工日本国内销售的约910mm x 1820mm的板材材料。通过采用伺服电机作为超高压水发生泵所使用的油液泵的驱动源，可对旋转速度进行控制，与以前的机型相比，耗电量减少了30%。水泵、控制面板等集成在一个支架上，节省了空间。

 

芝浦机械的BTH-150.R35据称是“业内最大”的卧式镗铣床。该公司表示：“我们开发这款机床是为了满足造船和风力发电机的需求。Y轴行程增加到3.5m，是以前机型的1.5倍多，因此可以加工大型工件。该机床以直径为150mm的镗削主轴为重点，实现了高刚性进给加工。公司计划将该机床用于加工重型长工件，主要面向能源行业。

“风力涡轮机也越来越大，用于离岸风力发电和其他应用，以提高效率。为了提高效率，加工大型工件的需求也在增加。大型工件的加工需求也在不断增加。”该公司说。

沙迪克展出了ALN800G “i Groove +Edition”大型线性电机驱动线切割机床。i Groove线材旋转机构由X、Y、U和V轴上的4个线性电机驱动，可确保仅使用无磨损的线材表面进行精加工。此外，还可以使用平板设备从远程办公室远程操作多台机器。在工厂，一名工人从远程操作五台机器是很常见的，因此“这一功能可以大大减少所需的劳动力和工人数量”。

 

数字孪生和人工智能>>>

 

包括生产机床和机械零件的制造商在内，都在积极采用数字孪生（在虚拟空间中复制物理世界）和人工智能（AI）等数字化措施。

在计算机上进行高精度模拟有助于缩短开发周期。以前，模拟需要制作原型，但随着数字技术的发展，制作原型的需求已经减少，从而降低了成本和工作量。由于工人短缺正成为一个严重的社会问题，开发和制造流程的数字化进程必将加速。

 

大隈为其专有的计算机数控（CNC）系统OSP-P500配备了数字孪生功能，能够以实际加工时间的1/1000估算加工时间，速度快，精度高，误差在1%以内。系统内的数字空间采用了最新的实际系统数据和3D模型数据来重现系统。这样就可以精确地估算加工时间，有助于安排加工时间表、快速准确地确定交货日期以及估算成本。

 

尼得科机床开发了一种软件，利用数字孪生技术在机床加工前对评估过程进行高精度模拟。该软件可以在虚拟空间中制定优化的加工程序。无需实际设置机床和工件，只需在尼得科的机床上使用该软件，即可实现有针对性的加工质量，将生产率提高两倍或更多。该软件适用于尼得科将于2025年春季推出的双立柱五面铣床MVR-Hx，它适用于汽车模具等大型工件。

以前，操作员在加工、调整加工程序和进行试加工之前，需要验证运动干涉、切削负荷和周期时间。据尼得科代表称，在个人电脑虚拟空间中进行模拟可以“将初步评估时间减少到约二十分之一”。尼得科的双柱五面铣床还具有很高的模拟再现性，可确保稳定的高精度加工。当与新软件一起使用时，该机床有助于提高生产率并减少操作员的工作量。

NSK自主开发的“真实数字孪生”不仅能在计算机上进行分析，还能将基于实验的评估与分析相结合。例如，在旋转轴承时，系统会通过实验测试转换有关保持架移动和润滑脂状态的数据。NSK认为，将物理事件与数字分析相结合是非常有意义的。

 

在轴承的热处理过程中，NSK也使用了“真实数字孪生”。以前，热处理炉内的轴承套圈在冷却过程中会发生变形，需要在后续阶段进行修正。为解决这一问题，NSK提出了冷却不均导致变形的假设，并对热处理炉内的变形现象进行了数字建模。通过对这一现象进行数字和物理的反复观察，成功地提高了生产效率，缩短了开发周期。

NAGASE INTEGREX展示了基于人工智能的超精密加工，无需依赖经验丰富的工人。它引入了人工智能，可根据材料推荐机床、切削工具、加工步骤和条件的最佳组合。最新的超精密磨床机型配备了人工智能，可根据加工过程中收集的各种数据进行质量预测。

 

超精密加工涉及许多影响加工效果的因素，如外围设备、夹具、加工附件、测量技术和环境，因此要实现理想的组合具有挑战性。传统上，根据振动、声音、颜色和气味等因素调整加工要求需要丰富的经验和知识。2024年3月，NAGASE INTEGREX与三家磨床制造商和北海道大学共同开发了这一领域的基础技术。

发那科的Servo Guide 2支持发那科的CNC系统500i-A 系列，默认情况下可进行AI伺服调整。该工具可根据每台机床的具体情况进行高级伺服调整，任何人都可以通过人工智能优化实现稳定、高质量的调整结果。Servo Guide 2的特点是：（1）自动调整基本伺服功能；（2）调整主轴的增益和滤波器，以提高齿轮加工和其他应用的性能；（3）支持基于英寸的G代码程序。一旦完成简单的初始设置，它就会自动运行。

 

环保与可持续性>>>

自2022年第31届日本国际机床展览会（JIMTOF 2022）举办以来的两年里，全球的去碳化努力进一步加速和发展。在日本和国外，整个供应链的去碳化正在加速，包括供应商以及随之而来的整个企业管理转型。在汽车行业，利用数字技术估算和可视化供应链中碳（CO2）排放量的服务也在蓬勃发展。

由JMTBA制定的机床行业 “碳中和行动计划”提出了到2030年减少22.51万吨碳排放的目标，比2013年减少38%。

 

2022 年，按价格计算的机床产量同比大幅增长至15594万亿日元，但CO2排放量仅减少了 31.09 万吨，同比增长 7.8%。协会还制定了机床生命周期评估（LCA）指南，介绍了如何测量和了解从材料采购到生产、消费和处置的每个生命周期步骤中的CO2排放量，从而轻松了解对环境的影响。

早在碳中和成为全球趋势之前，机床行业就已经通过减少空闲时间、优化加工要求以及转向使用高性能电机和变频控制等高效设备等措施来提高机床的运行效率。

此外，该行业还通过开发将多个工序集成到一个系统中的复合加工中心，以及通过消除液压来节省能耗，在工业领域的节能方面发挥了重要作用。

 

冈本以“加工进化”为口号，展出了8台以实现可持续发展世界为主题的机床。PSG52SA1是一款通用精密平面磨床，由以前的畅销机型发展而来，并配备了新的节能模式选项。通常情况下，一接通电源，液压马达就开始运转，但该系统在工作台不运转的情况下会关闭电源，与传统机型相比，耗电量减少了30%。还可通过另一个可选的系统测量单元“Quick Touch”减少工序数量。

三井精机在其大型卧式加工中心HPX150中安装了一台小型涡旋压缩机，从而实现了节能。由于压缩机是内置的，因此不会通过布线造成气流损失。该系统可提前读取加工程序，以控制运行并减少空气消耗量。该公司计划继续为其加工中心配备该系统，并向机床制造商推荐该系统。

在 JlMTOF 上展出了多台使用新型材料“矿物铸件”的机器。矿物铸件是一种将矿石和塑料结合在一起的复合材料，作为压铸件的替代品而备受关注。它不需要高温熔炼，可大幅减少生产过程中的CO2排放量。它还具有高减震性和低导热性，可实现机床结构所需的减震性和热稳定性。

 

东洋先进技术公司在其卧式内圆磨床中就使用了矿物铸件。机床开发与工程部总经理Shoji Aoki说：“该系统主要用于机床主轴的加工，这需要很多时间。”神崎高级工机制作所也在其齿轮珩磨机的床身中使用矿物铸件，以稳定加工精度并降低磨石的运行成本。

自动化与增材制造>>>

 

近藤制作所正在为中小企业提供自动化加工系统方案。他们打造了一个系统，将配备协作机器人的作业推车“机器人推车”与该公司生产的工件储存装置相结合，实现了工件供应以及工件在机器上的装卸自动化。“机器人推车”可手动推至车床等机器前方。“机器人推车”的固定与定位标准配置为机械方式，但也有高性能版本，其利用摄像头确定自身与机器的相对位置并自动校正。

此外，如果安装用于机器上卡盘卡爪的自动更换系统，该系统还能适应不同尺寸的工件，从而实现多种小批量工件的无人加工。

在机器人加工技术研讨会参展公司的联合展台上，展示了机器人加工。在大型铰接式机器人的顶端安装了主轴装置，并使用专用工具加工铝，加工精度达到0.01mm。

TRI ENGINEERING总经理Takeharu Oka自豪地说：“机器人性能的提高实现了精确操作，而低阻力切削刀具则实现了高精度加工”。该刀具独特的切削刃形状减少了与工件的接触面积，从而降低了切削阻力。

岩田工具总裁Masanao Iwata说：“由于阻力小，加工过程中产生的热量也减少了。由于它不受热量影响，因此可以高速加工铝和薄材料，这可能会扩大切削的可能性。”

 

海克斯康将激光扫描仪与CAE相结合，减少了树脂成型中的模具修正需求。当树脂成型过程中出现翘曲或凹痕时，工艺师必须手动校正模具。海克斯康正试图用数字技术取代工匠的技能。他们在设计阶段使用CAE来创建没有这些缺陷的模具。如果成型产品中仍然存在缺陷，他们会使用激光扫描仪扫描成型产品，将其与设计的模型数据进行比较，然后在模具中重新进行修正。

 

与此同时，由于劳动力短缺，机器人在中小企业中的使用正迅速增加，而金属增材制造（AM）正处于广泛应用的初期阶段。西门子公司正在通过数字线程和数字孪生技术来推广金属增材制造和机器人技术。数字线程在产品的整个生命周期中对与产品相关的所有数据进行链接和管理。与此同时，数字孪生旨在通过预先在系统上验证设计，来消除生产过程中的缺陷和返工。这两者从设计到生产阶段都能提高效率并节省劳动力。即使在新的增材制造方法中，西门子也在利用其优势，即涵盖从设计到生产等广泛领域的数字工具，来提供数字线程和数字孪生服务。

一些宏观数字>>>

JMBTA会长稻叶善治在展会期间的发布会上分享了日本机床行业的近况：2024年前三季度日本机床订单总额达到1.11万亿日元，同比下降2.8%，其中国内订单3338.5亿日元，同比下降10.3%；国外订单7662.9亿日元，同比增加0.9%。

2024年前三季度的累计订单总额连续第四年超过1.11万亿日元，也是连续第二年出现同比下降；和2021年前三季度的数据最为接近；国外需求占69.7%，这是该数字连续第二年增长（2021年这一数字为67.6%）；季度趋势显示，从第一季度到第二季度均有所增长，然后在第三季度降至第一季度的水平，夏季过后，整体需求略有减弱。

日本国内需求：2024年前三季度的订单总额四年来首次低于3500亿日元，同比比率连续第二年下降；从主要行业来看，只有航空航天、造船和运输机械三个行业保持了增长。在“通用机械”板块下的模具行业暴跌44.9%；两个主要的需求市场：半导体和汽车的恢复速度不尽如人意。

 

日本国外需求：2024年前三季度的订单总额连续第二年低于8000亿日元，连续第三年超过7500亿日元，同比比率两年来首次略微增长；在三大主要市场中，只有亚洲地区保持了增长，这主要来源于中国和印度市场的健康增长；受高利率、美国大选及航空订单减少的影响，北美市场连续两年下降；欧洲市场（尤其是以德国为代表）自夏季以来持续疲软，能源价格飙升、出口和消费不振、新能源汽车不受欢迎等因素是主要的原因。

订单前景：预计2024年日本机床行业的订单总额为1.5万亿日元，截至9月份的完成率为73.3%，因此，日本机床工业协会不会对此预测进行修改；2025年上半年，面对欧洲地区的不确定性，因此日工会对明年欧洲地区的复苏持不乐观的态度，但其他市场依旧值得期待。

 

来源：荣格-《国际金属加工商情》

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