CCMT2026展品评述｜部分超声加工类机床设备及装备

　　【编者按】CCMT2026(第十四届中国数控机床展览会)于4月21-25日在上海成功举办，主办方中国机床工具工业协会组织相关分会对各类展品进行专业评述，现部分编发供业界参考。文章观点仅代表作者本人。
 

　　据笔者统计，本届展会汇聚国内外25家超声加工领域厂商，展品覆盖超声加工中心、超声清洗设备、超声焊接设备、机床附件式超声加工装备等，全面呈现我国超声加工技术高端化、复合化、智能化、绿色化发展态势。
 

　　一、超声加工类机床及设备
 

　　1．超声加工中心
 

　　超声加工中心在超声加工领域有着广泛的应用，本次展会中共有6家厂商展出13台超声加工中心。总体上看，参展的超声加工中心在加工效率、加工质量等方面均有所提升。
 

　　(1)五轴联动和复杂结构件加工能力进一步增强。秦川机床集团宝鸡机床的U20K-852H超声五轴立式加工中心(图1)搭载超声振动主轴及大功率大扭矩数字超声波控制辅助系统，设备主轴最高转速8000r/min，超声频率20-40kHz，振幅0.5-5μm，功率范围1-10kW。可通过一次装夹实现多工序加工，适用于形状复杂零件的高效加工。
 

图1 宝鸡机床超声五轴立式加工中心
 

　　(2)高质量、绿色集成加工成为发展趋势。汇专科技集团股份有限公司展出的超声绿色加工中心(图2)，将超声技术与超临界CO₂低温冷却、微量润滑(MQL)、低温冷风等绿色工艺融合在一起，兼顾高效加工与节能环保。
 

图2 超声绿色加工中心
 

　　(3)高速精加工能力不断提升。意特利(上海)科技有限公司展出的超声高速铣削加工中心(图3)搭载西门子SIEMENS ONE系统，可选配16000r/min高扭矩主轴(最大扭矩216Nm)和24000r/min高速主轴，适用于钛合金等难切削金属材料的加工。
 

图3 意特利超声高速铣削加工中心
 

　　德国EXERON公司展出的HSC MP11(图4)超声高速加工中心配备超声刀柄、温度控制系统、海德汉TNC640数控系统及内置主轴伸长传感器系统，可实现精准灵活的超声加工。
 

图4 德国EXERON公司高速加工中心
 

　　(4)难加工材料微孔加工技术取得突破。东台精机股份有限公司展出的VU-8u超声辅助立式加工中心(图5)，安装HSK-A63刀柄搭配高速主轴，刀轴周期式振动(15-45kHz)，可显著减少切削阻抗与温升，减少崩边，获得精细加工表面粗糙度，适用于微孔加工。
 

图5 东台精机超声辅助型立式加工中心
 

　　安徽嘉村智能科技有限公司的DX-897H超声波五轴加工中心(图6)通过优化超声振动频率和振幅控制，针对高强度金属材料实现高精度微孔加工。
 

图6 安徽嘉村超声波五轴加工中心
 

　　山东豪迈数控机床有限公司展出的纳米超声辅助微孔加工系统，搭配微钻头(图7)，可加工金属材料、陶瓷材料及复合材料，最小加工直径0.1mm，深径比最高可达200:1。
 

图7 山东豪迈公司的微小径钻头
 

　　(5)深孔加工能力持续增强。江苏镌极智能科技有限公司展出的ZK214卧式超声辅助深孔加工机床(图8)主要面向深孔加工场景(深径比30:1)，适配镍基合金、钛合金等材料，刀具寿命显著提升。
 

图8 镌极公司卧式超声辅助深孔加工机床
 

　　(6)配套软件与数字化支撑能力不断增强。天控智能装备(天津)有限公司展出的五轴高级精密磨削软件(图9)，涵盖CAD建模、工艺参数库、路径仿真、加工补偿及后处理配置等模块，具备实时监控与反馈、数据中心、故障预警和远程控制等功能，为超声精密加工提供软件支撑。
 

图9 天控智能的五轴高级精密磨削软件
 

　　2. 超声清洗设备
 

　　超声清洗也是超声加工技术的重要应用方向，本次展会共有8家厂商展出相关展品。
 

　　(1)多工艺复合能力持续提升。无锡杰瑞德自动化科技有限公司展出的真空溶剂清洗机(图10)，集浸洗、喷淋、超声、紊流、蒸汽浴洗及真空干燥于一体，适用于高洁净度、深孔、盲孔及复杂零件的清洗需求。
 

图10 杰瑞德公司的真空溶剂清洗机
 

　　西安汉沣精密机械有限公司展出的旋转紊流超声波清洗机(图11)，将超声波清洗与高压水射流清洗相结合，其清洗介质颗粒度可控制在1μm以内，同时集成清洗、吹干与烘干功能，满足精密测量与高端制造的清洁标准。
 

图11 西安汉沣旋转紊流超声波清洗机
 

　　德国赫盛清洗机公司展出的SOLVACS系列清洗设备(图12)可选配数字式超声波清洗装置，并在同一清洗机上实现水基清洗与有机溶剂清洗的复合应用。
 

图12 赫盛公司的SOLVACS清洗设备
 

　　德国玛法科清洗机公司展出的水基精细清洗设备采用旋转喷淋、强力紊流、超声脱气清洗及旋转干燥等多种工艺组合，超声频率覆盖25-40kHz，主要面向液压行业和工序间精密清洗需求。
 

　　江苏港星方能超声洗净科技有限公司展出的单腔室紊流清洗机(图13)采用喷淋与超声清洗方式相结合的工艺路线，可用于金属工件精加工后的除油、除屑清洗。
 

图13 江苏港星单腔室紊流清洗机
 

　　(2)清洗材料更具有针对性，清洗效率进一步提高。如图14所示，张家港市港威超声电子有限公司的软磁超声波清洗烘干线(CGZ-R-ZX-F1)，适合磁性材料、电机及精密零部件的批量清洁处理。
 

图14 港威超声电子的软磁超声波清洗烘干线
 

　　(3)清洗精度与工艺控制能力持续提升。欧洲工业清洗与去毛刺技术联盟(上海)展出的MAFAC SABA清洗机采用超声波与真空干燥技术，适用于高精密零部件。
 

　　3. 超声焊接设备
 

　　超声焊接也是超声加工技术的重要应用方向。中国航空制造技术研究院热塑性复合材料超声焊接设备适配航空壁板成形(图15)。该设备具有焊接压力和温度的实时监控，焊接工艺数据记录与过程回放，焊接路径的示教规划、离线编程与可视化仿真、碰撞预测和监测等功能，适用于热塑性复合材料平板、长桁、筋条、机身壁板等结构的超声焊接成形。
 

图15 中国航空制造技术研究院的热塑性复合材料超声焊接设备及加工的产品
 

　　4. 机床附件式超声加工装备及其他设备
 

　　机床附件式超声加工装备具有使用灵活、改造成本低、适配性强等特点，本次展出的有超声主轴、超声刀柄、超声车刀、超声五轴头及医疗领域相关装备。
 

　　(1)超声主轴
 

　　普通机床的超声化改造能力进一步增强。深圳迈菲精密有限公司展出的超声主轴(图16)，采用超声技术与传统主轴结构创新耦合设计，具有与普通主轴等比替换特点。部分电主轴最高转速可达30000r/min，谐振频率覆盖20-60kHz，可调节刀具中心跳动至1μm以下。具有低速高刚性及高速低热伸长特性，兼备低速攻钻与高速铣削优势。
 

图16 迈菲精密公司的超声机械主轴、电主轴及气浮主轴
 

　　主轴系统集成化进一步提高。江苏集萃华科智能装备科技有限公司展出的超声波主轴(图17)采用机电一体化设计，最高转速为8000r/min，具有结构紧凑、高刚性和较好动平衡性能等特点，可满足硬脆材料和高温合金等难加工材料的稳定加工需求。
 

图17 江苏集萃华科的超声主轴
 

　　(2)超声刀柄
 

　　①智能化水平、结构刚性和加工精度进一步提高。深圳迈菲精密公司展出的超声智慧刀柄(图18)可对加工过程中的振动、温度、功率进行实时监测与分析，并具备AI感知刀具状态和寿命预判功能，让加工更智能、更高效。刀柄采用高刚性结构设计，可对金属材料、硬脆材料及复合材料进行精密加工。
 

图18 深圳迈菲精密公司的超声智慧刀柄
 

　　②面向复合材料的专用加工能力不断增强。宁庆空天智能装备(南京)股份有限公司展出的超声刀柄(图19)主要面向碳纤维、蜂窝材料和玻璃纤维等复合材料加工。
 

图19 宁庆空天的超声刀柄
 

　　③表面强化与镜面加工功能进一步拓展。西安超克能超声技术研究院有限公司展出的超声镜面强化加工系统(图20)，通过超声喷丸改善金属材料的表面组织与性能，可以提高表面硬度、引入残余压应力和降低表面粗糙度。
 

图20 超克能公司的超声镜面强化加工系统
 

　　(3)超声车刀
 

　　迈菲精密公司的超声车刀主要利用超声的高频振动，促进散热和润滑，可显著降低刀具磨损。
 

　　(4)大功率超声切割刀及骨切割手柄
 

　　深圳迈菲超声医疗器械有限公司的手持替刃式大功率超声切割刀(见图21)，具有高切割功率(150W)和长有效切割刃(27mm)，可用于木板、塑料、皮革、石膏等材料的切割。其开发的超声骨切割手柄采用40kHz的更高激励频率，通过调节超声功率和液流冲洗功能，获得在硬组织应用方面的操控能力。
 

图21 迈菲超声医疗的超声切割刀
 

　　(5)超声气动手持钻/进给钻
 

　　汇专科技的超声气动手持钻/超声气动进给钻(图22)，搭配匕首钻CDP，可提高碳纤维复合板的制孔效率和精度。
 

图22 汇专科技的超声钻
 

　　(6)超声五轴头
 

　　宁庆空天公司的超声五轴头(图23)集成了超声传感功能，具有高转速、高刚性、高精度的特点，配套30kW电主轴，最高转速可达24000r/min，能够实现高动态响应与多自由度联动。
 

图23 宁庆空天的超声五轴头
 

　　二、未来发展方向与建议
 

　　我国超声加工技术已从跟随进入并跑甚至领跑阶段，形成完整产业链与自主创新能力，但仍存在工艺数据库不完善、行业标准缺失、中小企业同质化竞争等问题。就此对行业未来发展提出如下建议。
 

　　1．聚焦高附加值场景，推动技术发展与普惠应用。超声加工技术在面向半导体、光电子、医疗等高端领域扩展的同时，向模具制造、3C电子等中端制造领域下沉，推动超声加工技术的应用与发展。
 

　　2．强化数字孪生与工艺自优化，构建智能闭环制造系统。推动超声加工设备与AI、大数据、数字孪生的融合，建立“加工-感知-仿真-优化”闭环，通过实时采集振动、温度、切削力等多维数据，结合机器学习算法，实现工艺参数的自适应调整与刀具寿命的精准预测。
 

　　3．构建全生命周期服务体系，推动制造商向方案服务商转型。鼓励超声装备企业从卖设备向提供服务转型，加强在工艺咨询、设备租赁、远程运维、产线改造等方面的服务。
 

　　4．依托标准化与认证体系建设，提升国产装备国际话语权。在已有行业标准基础上，加快制定超声加工设备性能测试方法、能效等级评价、可靠性考核规范等细分标准，推动中国标准与国际标准对接，提升国产装备的国际话语权。
 

　　总之，超声加工技术及产品拥有广阔的应用前景。在未来，超声产品将朝着高精度微纳化、智能数字化、绿色复合化、大功率多功能化、场景定制化与核心部件国产化方向加速演进，助力我国工业母机与先进制造技术产业提质升级。
 

　　来源：协会特种加工机床分会