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科技新聞

聚焦直線電機與并聯(lián)機床：機床技術的創(chuàng)新典范

【世界機械網】時間：2011-04-19　來源：本站整理　【收藏本頁】

　　在全球經濟陷入金融危機，并尚未擺脫其復雜影響的今天，人們對未來的發(fā)展進行了深入思考，我們將以什么樣的姿態(tài)和面貌來迎接一個全新時代的到來呢？可以想見，危機過后，世界經濟環(huán)境將發(fā)生巨大而深刻的變化，技術和產品的發(fā)展模式也將不再簡單重復過去，我們必將造就一個以高新技術和創(chuàng)新成果為支撐的，以節(jié)能環(huán)保和低碳經濟為主導的，綠色而高效的現(xiàn)代文明時代。

　　本屆展會的主題是“以科技創(chuàng)新迎接后危機時代”，那么，現(xiàn)今的機床有哪些令人矚目的共性、關鍵技術呢？記者注意到直線電機和并聯(lián)機床。

　　直線電機：前途遠大瓶頸仍存

　　日前，中國機床工具工業(yè)協(xié)會有關人士告訴記者：“直驅技術是行業(yè)發(fā)展的方向，也是國產機床的短板，在這個領域，德國和日本占盡先機。但是，我最近了解到，日本在直驅技術的開發(fā)上也遇到了難題，即大功率、大扭矩加工時無法解決散熱問題。”

　　美國Ingersoll公司是知名的機床制造商，克萊斯勒汽車公司購買其6臺HVM600臥式加工中心，用來生產高級汽車發(fā)動機汽缸蓋。該機床主軸轉速2萬r／min，X／Y／Z三軸由GEFANUC的直線電機驅動。這6臺加工中心每天生產300個汽缸蓋，相當于11臺非直線電機驅動的加工中心的生產量。

　　目前，世界上最知名的機床廠家?guī)缀鯚o一例外地都推出了直線電機驅動的機床產品，品種覆蓋了絕大多數(shù)機床類型。

　　國內自1995年以來也開展了直線電機在機床上的應用研究，如廣東工大研發(fā)的直線感應電機驅動的GD-3型高速數(shù)控機床進給單元，清華研究的長行程永磁直線伺服單元，北京機電院研發(fā)的直線電機驅動的加工中心，浙江大學研制的圓筒型直線電機驅動的并聯(lián)機構坐標測量機和扁平永磁直線電機驅動的磨床，北京機床研究所研發(fā)的直線電機驅動的電火花成型機床，國防科大研發(fā)的活塞非圓切削中采用直線電機驅動刀具以及北航、南航與有關單位合作研發(fā)的機床等。此外，一些企業(yè)如杭州機床集團、江蘇多棱數(shù)控機床股份有限公司、濟南捷邁數(shù)控公司、深圳市大族激光科技股份有限公司、南京四開公司等也分別在平面磨床、激光劃線機、激光切割機、雕銑機、加工中心等采用了不同的直線電機技術，取得了較好的效果。

　　近幾年，國際上對數(shù)控機床采用直線電機顯得特別熱，究其原因是，傳統(tǒng)機床的驅動裝置依賴絲桿驅動，絲桿驅動本身具有一系列不利因素，如：長度限制、機械間隙、摩擦、扭矩、螺矩一周期誤差等，而直線電機不僅無此缺陷，且結構簡單、精度可以是絲桿的10倍甚至100倍，加速度可以是傳統(tǒng)機床的20倍以上。

　　直線電機技術的發(fā)展，經歷了不短的歷史和幾起幾落的波浪式發(fā)展，采用直線電機驅動的新型裝置與非直線電機驅動相比，它所具有的結構簡單、無接觸、無磨損、噪聲低、速度快、精度高、組合靈活等優(yōu)點是明顯的，但由于直線電機本身所具有的磁路開斷所引起的邊端效應以及安裝氣隙較大等問題，故在一些直線運動的裝置或系統(tǒng)中，是否采用新型的直線電機來驅動，要權衡利弊得失，選擇能充分發(fā)揮直線電機自身優(yōu)勢的直線運動裝置或系統(tǒng)中發(fā)展應用。在科學技術飛速發(fā)展的今天，在一些旋轉伺服電機或其它驅動裝置無能為力或勉強應付的地方，尋找直線電機能充分發(fā)揮優(yōu)勢的位置，在滿足人類需求和完善人類美好愿望的進程中求得自身的發(fā)展，前景是廣闊的，但選擇是要謹慎的。

　　并聯(lián)機床：理念獨到也有爭議

　　20世紀70年代初世界上出現(xiàn)了第一批電氣機器人，在一些極其單調和危險的工作領域，被用來替代人體勞動。這種機器人應用的就是串聯(lián)技術，其技術優(yōu)勢是工作終端能夠向各方向運動，具有足夠的動態(tài)性能和靈活性，可到達要求的工作區(qū)域，但其精度和剛性較差。

　　一直以來，機床制造業(yè)的開發(fā)者們夢想著將機器人的靈活性好、工作區(qū)域大與傳統(tǒng)機床精度、剛性高的優(yōu)點結合在一起。在過去的20年里，人們一直著眼于運動并聯(lián)機床（PKM）的開發(fā)。

　　自其問世以來，并聯(lián)機床的研發(fā)，總體上仍處于研究、試制、試用階段，對并聯(lián)機床的動力學特性及其加工精度影響規(guī)律等研究內容還處在起步階段。以犧牲工作空間和靈活度為代價，試圖獲得高剛度、高承載能力、良好的運動特性，但到目前為止，國內外所開發(fā)出的并聯(lián)機床并未達到所期望的精度能力。

　　中國機床工具工業(yè)協(xié)會常務副理事長吳柏林告訴記者：“我不看好并聯(lián)機床的發(fā)展。一位院士跟我持相同觀點，他問我，有什么加工是一定要用并聯(lián)機床才能實現(xiàn)的呢？”

　　但這并不妨礙企業(yè)嘗試的沖動。2009年9月，威海華東數(shù)控股份有限公司（以下簡稱“華東數(shù)控”）與瑞典艾克斯康公司（EXECHON）（以下簡稱“艾克斯康”）簽訂《EIM-01的制造許可協(xié)議》。華東數(shù)控通過制造許可方式引進艾克斯康公司的成套系列并聯(lián)運動機床技術，由公司生產制造、銷售系列并聯(lián)運動五軸聯(lián)動數(shù)控機床。艾克斯康公司保證用其技術生產的機床產品在用戶的工廠驗收合格。并聯(lián)機床，已經開始進入實質運作階段，并呈現(xiàn)多家競爭格局。

　　中國機床工具工業(yè)協(xié)會名譽理事長梁訓瑄認為，并聯(lián)機床可以“巧干代替大干”。由于這種機床的高度靈活性，可以對重大型的工件進行擬人化的加工，在功能上相當于上千萬元一臺的龍門銑床；其次，它的應用范圍潛力較大。

　　其實，哈爾濱量具刃具集團（以下簡稱“哈量”）于2006年首次對艾克斯康并聯(lián)運動機床的引進，也是梁訓瑄一手運作的。作為專家，他不止在一種場合進行過并聯(lián)機床的推廣，其原因即是他對這種技術的未來把握和對這種機型的看好。

　　上屆中國國際機床展（CIMT2009）上，作為國內最早的技術引進者，哈量也展出了并聯(lián)機床的樣機。

　　梁訓瑄介紹說，國內引進艾克斯康并聯(lián)機床的3家企業(yè)在產品規(guī)格上有所差異。哈量主要做700mm規(guī)格的（這一規(guī)格同時也轉讓給了韓國的企業(yè)）；華東數(shù)控主要做900mm、1000mm，1100mm、1300mm規(guī)格的并聯(lián)機床；長征自貢主要做300mm、500mm的。

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