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聚焦直線電機(jī)與并聯(lián)機(jī)床：機(jī)床技術(shù)的創(chuàng)新典范
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【世界機(jī)械網(wǎng)】 時(shí)間：2011-04-19 來源：本站整理 【收藏本頁】
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在全球經(jīng)濟(jì)陷入金融危機(jī)，并尚未擺脫其復(fù)雜影響的今天，人們對(duì)未來的發(fā)展進(jìn)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(gè)全新時(shí)代的到來呢？可以想見，危機(jī)過后，世界經(jīng)濟(jì)環(huán)境將發(fā)生巨大而深刻的變化，技術(shù)和產(chǎn)品的發(fā)展模式也將不再簡單重復(fù)過去，我們必將造就一個(gè)以高新技術(shù)和創(chuàng)新成果為支撐的，以節(jié)能環(huán)保和低碳經(jīng)濟(jì)為主導(dǎo)的，綠色而高效的現(xiàn)代文明時(shí)代。
本屆展會(huì)的主題是“以科技創(chuàng)新迎接后危機(jī)時(shí)代”，那么，現(xiàn)今的機(jī)床有哪些令人矚目的共性、關(guān)鍵技術(shù)呢？記者注意到直線電機(jī)和并聯(lián)機(jī)床。
直線電機(jī)：前途遠(yuǎn)大瓶頸仍存
日前，中國機(jī)床工具工業(yè)協(xié)會(huì)有關(guān)人士告訴記者：“直驅(qū)技術(shù)是行業(yè)發(fā)展的方向，也是國產(chǎn)機(jī)床的短板，在這個(gè)領(lǐng)域，德國和日本占盡先機(jī)。但是，我最近了解到，日本在直驅(qū)技術(shù)的開發(fā)上也遇到了難題，即大功率、大扭矩加工時(shí)無法解決散熱問題。”
美國Ingersoll公司是知名的機(jī)床制造商，克萊斯勒汽車公司購買其6臺(tái)HVM600臥式加工中心，用來生產(chǎn)高級(jí)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸蓋。該機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速2萬r／min，X／Y／Z三軸由GEFANUC的直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)。這6臺(tái)加工中心每天生產(chǎn)300個(gè)汽缸蓋，相當(dāng)于11臺(tái)非直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的加工中心的生產(chǎn)量。
目前，世界上最知名的機(jī)床廠家?guī)缀鯚o一例外地都推出了直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)床產(chǎn)品，品種覆蓋了絕大多數(shù)機(jī)床類型。
國內(nèi)自1995年以來也開展了直線電機(jī)在機(jī)床上的應(yīng)用研究，如廣東工大研發(fā)的直線感應(yīng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的GD-3型高速數(shù)控機(jī)床進(jìn)給單元，清華研究的長行程永磁直線伺服單元，北京機(jī)電院研發(fā)的直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的加工中心，浙江大學(xué)研制的圓筒型直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的并聯(lián)機(jī)構(gòu)坐標(biāo)測量機(jī)和扁平永磁直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的磨床，北京機(jī)床研究所研發(fā)的直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電火花成型機(jī)床，國防科大研發(fā)的活塞非圓切削中采用直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)刀具以及北航、南航與有關(guān)單位合作研發(fā)的機(jī)床等。此外，一些企業(yè)如杭州機(jī)床集團(tuán)、江蘇多棱數(shù)控機(jī)床股份有限公司、濟(jì)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(jī)、激光切割機(jī)、雕銑機(jī)、加工中心等采用了不同的直線電機(jī)技術(shù)，取得了較好的效果。
近幾年，國際上對(duì)數(shù)控機(jī)床采用直線電機(jī)顯得特別熱，究其原因是，傳統(tǒng)機(jī)床的驅(qū)動(dòng)裝置依賴絲桿驅(qū)動(dòng)，絲桿驅(qū)動(dòng)本身具有一系列不利因素，如：長度限制、機(jī)械間隙、摩擦、扭矩、螺矩一周期誤差等，而直線電機(jī)不僅無此缺陷，且結(jié)構(gòu)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(jī)床的20倍以上。
直線電機(jī)技術(shù)的發(fā)展，經(jīng)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(jī)驅(qū)動(dòng)的新型裝置與非直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)相比，它所具有的結(jié)構(gòu)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(diǎn)是明顯的，但由于直線電機(jī)本身所具有的磁路開斷所引起的邊端效應(yīng)以及安裝氣隙較大等問題，故在一些直線運(yùn)動(dòng)的裝置或系統(tǒng)中，是否采用新型的直線電機(jī)來驅(qū)動(dòng)，要權(quán)衡利弊得失，選擇能充分發(fā)揮直線電機(jī)自身優(yōu)勢(shì)的直線運(yùn)動(dòng)裝置或系統(tǒng)中發(fā)展應(yīng)用。在科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，在一些旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)或其它驅(qū)動(dòng)裝置無能為力或勉強(qiáng)應(yīng)付的地方，尋找直線電機(jī)能充分發(fā)揮優(yōu)勢(shì)的位置，在滿足人類需求和完善人類美好愿望的進(jìn)程中求得自身的發(fā)展，前景是廣闊的，但選擇是要謹(jǐn)慎的。
并聯(lián)機(jī)床：理念獨(dú)到也有爭議
20世紀(jì)70年代初世界上出現(xiàn)了第一批電氣機(jī)器人，在一些極其單調(diào)和危險(xiǎn)的工作領(lǐng)域，被用來替代人體勞動(dòng)。這種機(jī)器人應(yīng)用的就是串聯(lián)技術(shù)，其技術(shù)優(yōu)勢(shì)是工作終端能夠向各方向運(yùn)動(dòng)，具有足夠的動(dòng)態(tài)性能和靈活性，可到達(dá)要求的工作區(qū)域，但其精度和剛性較差。
一直以來，機(jī)床制造業(yè)的開發(fā)者們夢(mèng)想著將機(jī)器人的靈活性好、工作區(qū)域大與傳統(tǒng)機(jī)床精度、剛性高的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合在一起。在過去的20年里，人們一直著眼于運(yùn)動(dòng)并聯(lián)機(jī)床（PKM）的開發(fā)。
自其問世以來，并聯(lián)機(jī)床的研發(fā)，總體上仍處于研究、試制、試用階段，對(duì)并聯(lián)機(jī)床的動(dòng)力學(xué)特性及其加工精度影響規(guī)律等研究內(nèi)容還處在起步階段。以犧牲工作空間和靈活度為代價(jià)，試圖獲得高剛度、高承載能力、良好的運(yùn)動(dòng)特性，但到目前為止，國內(nèi)外所開發(fā)出的并聯(lián)機(jī)床并未達(dá)到所期望的精度能力。
中國機(jī)床工具工業(yè)協(xié)會(huì)常務(wù)副理事長吳柏林告訴記者：“我不看好并聯(lián)機(jī)床的發(fā)展。一位院士跟我持相同觀點(diǎn)，他問我，有什么加工是一定要用并聯(lián)機(jī)床才能實(shí)現(xiàn)的呢？”
但這并不妨礙企業(yè)嘗試的沖動(dòng)。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(jìn)艾克斯康公司的成套系列并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床技術(shù)，由公司生產(chǎn)制造、銷售系列并聯(lián)運(yùn)動(dòng)五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床。艾克斯康公司保證用其技術(shù)生產(chǎn)的機(jī)床產(chǎn)品在用戶的工廠驗(yàn)收合格。并聯(lián)機(jī)床，已經(jīng)開始進(jìn)入實(shí)質(zhì)運(yùn)作階段，并呈現(xiàn)多家競爭格局。
中國機(jī)床工具工業(yè)協(xié)會(huì)名譽(yù)理事長梁訓(xùn)瑄認(rèn)為，并聯(lián)機(jī)床可以“巧干代替大干”。由于這種機(jī)床的高度靈活性，可以對(duì)重大型的工件進(jìn)行擬人化的加工，在功能上相當(dāng)于上千萬元一臺(tái)的龍門銑床；其次，它的應(yīng)用范圍潛力較大。
其實(shí)，哈爾濱量具刃具集團(tuán)（以下簡稱“哈量”）于2006年首次對(duì)艾克斯康并聯(lián)運(yùn)動(dòng)機(jī)床的引進(jìn)，也是梁訓(xùn)瑄一手運(yùn)作的。作為專家，他不止在一種場合進(jìn)行過并聯(lián)機(jī)床的推廣，其原因即是他對(duì)這種技術(shù)的未來把握和對(duì)這種機(jī)型的看好。
上屆中國國際機(jī)床展（CIMT2009）上，作為國內(nèi)最早的技術(shù)引進(jìn)者，哈量也展出了并聯(lián)機(jī)床的樣機(jī)。
梁訓(xùn)瑄介紹說，國內(nèi)引進(jìn)艾克斯康并聯(lián)機(jī)床的3家企業(yè)在產(chǎn)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(shí)也轉(zhuǎn)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(jī)床；長征自貢主要做300mm、500mm的。
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