作為裝備制造業(yè)核心加工設(shè)備的數(shù)控機(jī)床正向高速、高效、高精度、智能化、復(fù)合化、環(huán)?;较虬l(fā)展。在高速和超高速加工中,要求高的動態(tài)特性和控制精度;瞬間達(dá)到高速和在高速運(yùn)行中瞬間準(zhǔn)停;振動小、噪聲低、運(yùn)行平穩(wěn);可靠性高、壽命長。在各類線性驅(qū)動元部件中,精密高速滾珠絲杠副(Precicion High- eed Ball Screws——本文簡稱PHS- )和AC直線電動機(jī)(AC Linear Motor本文簡稱AC-LM)是大型、精密、高速數(shù)控裝備的快速伺服進(jìn)給系統(tǒng)中能滿足上述要求的核心功能部件。
邁入數(shù)控裝備領(lǐng)域的AC直線電動機(jī)
直線電動機(jī)是借助于電磁作用原理,直接將電能轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動的驅(qū)動裝置。世界上第一臺直線電動機(jī)是英國物理學(xué)家惠斯登(Sir Charles Wheatstone)發(fā)明,并于1845年取得專利。最初以高速運(yùn)輸和牽引為主,經(jīng)過不斷改進(jìn)后應(yīng)用范圍逐漸擴(kuò)大到電腦及辦公設(shè)備、半導(dǎo)體制造裝備、醫(yī)療裝備、工業(yè)自動化、自動繪圖儀等等。根據(jù)不同應(yīng)用場合的差異,直線電動機(jī)的種類也很多。近年出現(xiàn)一種由直線電動機(jī)與鋁合金滾柱導(dǎo)軌組合的高速線性驅(qū)動部件。Vmax=600m/min,加速度4g,應(yīng)用在快速抓取和放下的場合。圖1為中國臺灣HIWIN公司的LMS、LMC小推力伺服直線電動機(jī),Vmax=210m/min。
隨著控制技術(shù)、電子技術(shù)、材料技術(shù)的發(fā)展,直線電動機(jī)經(jīng)歷了由快速輕載到快速大推力,由一般工業(yè)領(lǐng)域向大型、精密、高速數(shù)控裝備領(lǐng)域發(fā)展的過程。美國Ingersoll公司于1982年開發(fā)出用AC-LM驅(qū)動的高速加工中心樣機(jī),在EMO’93展會上Ex-cell-O公司首次展出在各坐標(biāo)軸上配置感應(yīng)式直線電動機(jī)(Indramat公司生產(chǎn))的XHC240型臥式加工中心,各軸快移速度80m/min,加速度1g,定位精度0.004mm。上述公司邁出了AC-LM在數(shù)控機(jī)床上應(yīng)用的第一步。AC-LM作為高速、高精度、高剛度的直接驅(qū)動系統(tǒng)已引起業(yè)界的高度重視,在隨后的EMO’97又掀起了“歐洲的直線電機(jī)熱”。
中國雖然早在1969年浙江大學(xué)等單位就開始研究工業(yè)用直線電動機(jī),但是AC-LM在數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用還是最近十多年的事情,清華大學(xué)、廣東工學(xué)院、沈陽工業(yè)大學(xué)、哈工大等單位在研究AC-LM用于高速數(shù)控機(jī)床方面做了大量工作。清華大學(xué)承擔(dān)了國家“十五”科技項(xiàng)目,并與江蘇瑞安特公司聯(lián)合推出“數(shù)控機(jī)床用直線電機(jī)及伺服系統(tǒng)”,在CCMT2004(上海)展會上展出。中國用于數(shù)控機(jī)床的AC-LM仍處于成長期,離專業(yè)化生產(chǎn)還有一定的距離。近年來,中國研發(fā)高速、高檔數(shù)控機(jī)床的企業(yè)開始采用AC-LM,但多數(shù)是從國外進(jìn)口。
筆者曾在CIMT國際機(jī)床展會上對參展的88臺高速數(shù)控機(jī)床作過調(diào)查,其中有23臺采用AC-LM,占所統(tǒng)計(jì)臺數(shù)的26%。國外知名企業(yè)例如DMG、Ex-cell-O、Ingersoll、CINCI ATI、GROB、MATEC、MAZAK、FANUC、SODICK等在他們的高速、高檔CNC機(jī)床中都采用了AC-LM,并把AC-LM作為創(chuàng)新和市場競爭的亮點(diǎn)。據(jù)業(yè)內(nèi)資深學(xué)者指出:直線電機(jī)作為一種機(jī)電系統(tǒng),將機(jī)械結(jié)構(gòu)簡化,電氣控制復(fù)雜化,符合現(xiàn)代機(jī)電技術(shù)的發(fā)展趨勢。
AC-LM進(jìn)入機(jī)床領(lǐng)域后,這種全新的直接驅(qū)動方式使傳統(tǒng)的機(jī)床結(jié)構(gòu)產(chǎn)生重大變革。AC-LM作為高性能、高速化的核心功能部件,將在數(shù)控機(jī)床特別是高速數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)業(yè)鏈中發(fā)揮十分重要的作用。
向AC直線電動機(jī)挑戰(zhàn)的精密高速滾珠絲杠副
具有成熟制造技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化規(guī)模的滾珠絲杠副,從它誕生至今已有100多年歷史,在中國也有46年歷史。其產(chǎn)品功能隨主機(jī)的發(fā)展不斷擴(kuò)展、提高,從最初的“敏捷省能傳動”(上世紀(jì)六十年代前)到“精密定位”(上世紀(jì)七十年代后),再從“大導(dǎo)程快速驅(qū)動”(上世紀(jì)八十年代)到“精密高速驅(qū)動”(上世紀(jì)九十年代中期),“速度”與“精度”的發(fā)展可謂與時(shí)俱進(jìn),特別是進(jìn)入21世紀(jì),PHS- 得到迅速發(fā)展,成為數(shù)控裝備伺服快速進(jìn)給系統(tǒng)中與AC-LM并列的兩顆耀眼明星。
當(dāng)滾珠絲杠與滾珠螺母相對位移時(shí),其加速度≥1g、線速度≥60m/min、或DN值≥120000(DN值的定義是:滾珠絲杠副公稱直徑do(mm)和滾珠絲杠與滾珠螺母相對轉(zhuǎn)速n(r/min)的乘積)、精度達(dá)到P3級以上(國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T18587),而各項(xiàng)性能指標(biāo)(力矩變化、剛度、溫升、噪聲等)滿足主機(jī)要求者,就可稱之為精密高速滾珠絲杠副(PHS- )。
由于滾珠絲杠副優(yōu)良的滾動摩擦特性和傳動效率高(η=90~95%)、傳動敏捷靈活等功能,使其具備提速的有利條件。提速有三個途徑:(1)加大導(dǎo)程 ,這就是我們常說的大導(dǎo)程(或超大導(dǎo)程)滾珠絲杠副。因 增大不利于提高導(dǎo)程精度,而且進(jìn)給系統(tǒng)的靜剛度迅速下降,所以只適用于對定位精度要求不高的快速驅(qū)動場合。(2)兼顧精度、速度、動態(tài)特性,適度增加 和n(轉(zhuǎn)速)以及螺紋頭數(shù)。因?yàn)槭芘R界轉(zhuǎn)速Nc的制約,追求高轉(zhuǎn)速是不可取的。(3)從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和驅(qū)動方式上進(jìn)行改革創(chuàng)新,例如:變絲杠主驅(qū)動為螺母主驅(qū)動;變單驅(qū)動為雙驅(qū)動;絲杠空心化、螺母小徑化、滾動體輕量化等。
PHS- 的出現(xiàn)起源于上世紀(jì)九十年代中后期,日本 K公司首先推出專用于高速數(shù)控機(jī)床的HMC系列,直徑Ø36~55 mm、 =16~32mm、Vmax=116m/min、加速度1.3g、DN值=13萬、精度C3~C5(JIS標(biāo)準(zhǔn))。近年來,世界上知名的滾珠絲杠制造企業(yè)先后推出一批DN值≥150000(220000),V≥120m/min(200m/min)、加速度≥1.5g的靜音PHS- 產(chǎn)品,例如:日本 K公司的 和S3系列、THK公司的 K系列、中國臺灣HIWIN公司的Super S系列、PMI公司的FSW系列、德國Rexroth公司的FDM-E系列、西班牙Korta公司的NTG系列等。中國最早從事PHS- 研究的是北京機(jī)床研究所,在“九五”攻關(guān)中完成了GSZ2000型高速滾珠絲杠副綜合測量儀的研制,隨后山東濟(jì)寧博特公司與山東工業(yè)大學(xué)合作也研制成功BTJS-03高速滾珠絲杠副測量儀。目前國內(nèi)PHS- 的水平是:Vmax≥60m/min(80m/min)、加速度1.4g、精度≥P3級、DN值≈140000。
歸納起來新一代PHS- 具有以下特點(diǎn):
對循環(huán)返向裝置進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。試驗(yàn)研究證明循環(huán)返向裝置是直接影響PHS- 滾珠流暢性和動態(tài)特性、振動和噪聲的關(guān)鍵環(huán)節(jié),它制約了DN值的提高。早期的PHS- 采用厚壁切入式的導(dǎo)珠管,使?jié)L珠螺母螺旋線的延伸方向與導(dǎo)珠管對接。近年又流行一種新的內(nèi)循環(huán)結(jié)構(gòu),它是在滾珠螺母的螺旋線兩端配置“端塞式”返向裝置,使DN值達(dá)到200000,噪聲降低6-7dB(A),螺母徑向尺寸縮小30%左右。
優(yōu)化滾珠鏈結(jié)構(gòu)。為減小高速旋轉(zhuǎn)時(shí)滾動體的離心力,采用小徑球、Si3N4陶瓷球或DS改質(zhì)球。為了隔斷滾動體在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)相互碰撞、擠壓、摩擦,在滾珠鏈中增加用特殊工程塑料制作并有潤滑功能的隔離器,從而有效降低溫升和噪聲,增加滾動體的流暢性。
為減少高速時(shí)“楔效應(yīng)”對滾動體流暢性的影響,對內(nèi)外螺紋滾道的幾何參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),并降低滾道面的粗糙度,或?qū)Ρ砻孢M(jìn)行改質(zhì)處理,改善摩擦特性。
將滾珠絲杠做成空心,從絲杠內(nèi)部實(shí)施強(qiáng)冷。有的企業(yè)還在內(nèi)孔中配置阻尼棒,抑制高速時(shí)的振動。HIWIN公司的“Cool Type I”系列還同時(shí)對滾珠螺母實(shí)施強(qiáng)冷。
近年德國Rexroth、INA、日本THK等公司推出AC電機(jī)直接驅(qū)動滾珠螺母的高速線性驅(qū)動裝置(詳見《中國機(jī)械與金屬》2005年12期)。
絲杠和螺母分別由兩個AC電機(jī)驅(qū)動,借助于兩者轉(zhuǎn)速大小和施轉(zhuǎn)方向的疊加,既可成倍提速,又能實(shí)現(xiàn)微量進(jìn)給。
充分利用滾珠絲杠副能完成同步運(yùn)動的功能,采用雙電機(jī)雙絲杠驅(qū)動方式,提高伺服進(jìn)給系統(tǒng)在高速時(shí)的平穩(wěn)性,改善動能特性,例如:美國CINCI ATI LAMB公司的HPC-800HP高速臥式加工中心(見圖3)。此外,德國DMG的DMC63H,瑞士DIXI公司的DHP-80-5x,日本牧野公司的A55E,中國大連機(jī)床集團(tuán)的DHSC500,寧江機(jī)床集團(tuán)的NJ-5HMC40等,也采用雙電機(jī)、雙絲杠驅(qū)動。
美國CINCI ATI LAMB公司的HPC-800HP臥式高速加工中心X、Y、Z三軸采用雙PHS- 驅(qū)動,V=80m/min,加速度1.5g。框中框結(jié)構(gòu)的雙驅(qū)動大大提高了快速進(jìn)給的穩(wěn)定性
根據(jù)筆者在一次CIMT國際機(jī)床展覽上的調(diào)查統(tǒng)計(jì)及隨后的跟蹤可以看出:在中檔高速數(shù)控機(jī)床中,采用PHS- 依然是主流,而部分高檔、高速數(shù)控機(jī)床中采用PHS- 也屢見不鮮。
雙星同臺亮相、各顯亮點(diǎn)
德國DMG公司以批量生產(chǎn)各類高性能數(shù)控裝備著稱,在其伺服進(jìn)給系統(tǒng)中采用AC-LM較早,而且采用率也是很高的(均在機(jī)床型號后標(biāo)注“Linear”),該公司對AC-LM和PHS- 的配置有三種類型:
各坐標(biāo)軸全部配置AC-LM驅(qū)動的“快速型”數(shù)控裝備。例如:DMC85V Linear、DMC75V Linear、DMC105V Linear、DMC60H Linear、DMC80H Linear以及DML80-Fine Cutting激光加工機(jī)等。
混合驅(qū)動型。例如:DMF500 Linear動柱式大型立式加工中心,在X軸(行程5m)配置AC-LM,V=100m/min;而在Y、Z軸則采用PHS- ,V=60m/min。此外,CTV250、CTX300、CTX420、DMC104V、DMF220F、DMF360F等均屬混合驅(qū)動型。
各坐標(biāo)軸全部配置PHS- 驅(qū)動的“強(qiáng)力型”加工中心。例如:DMC63H高速臥式加工中心,X、Y、Z三軸全部采用PHS- 驅(qū)動(Φ50, =35),V=80m/min,加速度1g,定位精度0.008mm。此外還有DMC80H和DMC100H、DMC125H (duo BLOCK)以及DMC60T等。
AC直線電動機(jī)與精密高速滾珠絲杠副的對比 PHS- AC-LM 說明 線性伺服進(jìn)給系統(tǒng)主要環(huán)節(jié) CNC-伺服電機(jī)-無隙連軸器-止推軸承-PHS/ -冷卻系統(tǒng)-滾動導(dǎo)軌-螺母座-工作臺 閉環(huán)CNC-電機(jī)動子-強(qiáng)冷系統(tǒng)-滾動導(dǎo)軌-位置感測器-工作臺 AC-LM稱為直接驅(qū)動,PHS- 是非直接驅(qū)動 驅(qū)動線速度(m/min) 60~100(120),速度范圍有限 60~200(600),速度范圍廣 前者當(dāng)n↑, ↑;Vmax=200m/min;后者最小:1µm/s 加速度(g) 0.5~1.5(2) 0.5~10 都要求運(yùn)動部件輕量化 定位、重復(fù)定位精度(µm) 較高(2~5) 很高。光柵閉環(huán)控制:0.1~0.01 AC-LM在高速位移狀態(tài)下可達(dá)亞微米級定位精度,跟蹤誤差小 運(yùn)動的平穩(wěn)性(%速度) 較好,10% 很好,1% PHS- 采用雙頭螺紋、雙絲桿驅(qū)動可改善運(yùn)動的平穩(wěn)性 行程范圍 有限 無限 PHS- 一般不超過5m控制系統(tǒng)較簡單,技術(shù)較成熟較復(fù)雜,要求高(全閉環(huán)控制) 負(fù)載變化直接作用于AC-LM,由于端部效應(yīng)、齒槽效應(yīng)等因素,使伺服控制復(fù)雜化,難度加大 熱特性 已有較成熟的技術(shù)抑制溫升與熱變形 處于主機(jī)腹部的AC-LM是高發(fā)熱部件,需采取強(qiáng)冷措施 達(dá)到相同目的,后者要付出更大的代價(jià)工作噪音較低靜音前者已開發(fā)出高速靜音產(chǎn)品 軸向推力 較大(與絲桿參數(shù)有關(guān)) 較小(一般<10kN) 采用多臺AC-LM并聯(lián),可提高軸向推力,但布局困難 產(chǎn)生相同推力所消耗的能量 較小 較大(功率損耗超過輸出功率的50%) PHS- 屬于節(jié)能、增力型傳動部件 壽命(h),可靠性 6000~10000,可靠性較高 ≈50000,無機(jī)械磨損,壽命長,可靠性高 PHS- 的可靠性與制造品質(zhì)有關(guān),AC-LM的可靠性受控制系統(tǒng)穩(wěn)定性影響 對周邊的影響 沒有影響 必須采取有效隔磁與防護(hù)措施,隔斷強(qiáng)磁場對滾動導(dǎo)軌的影響和對鐵屑磁塵的吸附 AC-LM法向磁力與軸向推力之比大約為4:1~5:1 工作效率 高 更高,可使主機(jī)生產(chǎn)效率提高20%以上 制造成本 比普通滾珠絲桿高,比AC-LM低得多 成本高,售價(jià)昂貴 AC-LM在中國的制造技術(shù)成熟和量產(chǎn)后,成本和售價(jià)可望下降A(chǔ)C-LM和PHS- 這兩顆明星被DMG公司活用,在其主導(dǎo)產(chǎn)品中同臺亮相,精彩紛呈。驅(qū)動方式的多樣性還表現(xiàn)在同一企業(yè)的同一型號、系列的高速數(shù)控裝備上,根據(jù)不同的使用場合,配置不同的驅(qū)動方式。例如德國Grob公司的BZ500型配置PHS- ,而BZ500L型就配置AC-LM;日本大隈鐵工的MA-400HA型配置PHS- ,而MAC-Star-400型配置AC-LM;德國Hueller-Hille的 echt63系列配置PHS- ,而 echt 500L系列配置AC-LM等等。DMG和某些公司只在長行程的X軸配置AC-LM,意在提高機(jī)床的動態(tài)特性、定位精度的同時(shí),最大限度縮短非加工時(shí)間,提高生產(chǎn)效率,而其他軸仍采用PHS- 驅(qū)動,從而使機(jī)床的性價(jià)比對用戶更有吸引力。這種“混合驅(qū)動”的模式是吃透了AC-LM和PHS- 兩類功能部件的“功能”而進(jìn)行的優(yōu)化組合,把最大限度滿足用戶個性需要作為目標(biāo),在創(chuàng)新中追求最佳的性價(jià)比,這樣的設(shè)計(jì)理念能真正給用戶帶來實(shí)實(shí)在在的效益。“混合驅(qū)動”的模式客觀地反映了市場需求的多樣性,并折射出兩顆明星的亮點(diǎn)。
事實(shí)上,AC-LM和PHS- 兩種驅(qū)動方式盡管各有優(yōu)勢,但也有自身的軟肋。表1對AC-LM和PHS- 進(jìn)行了對比,由此可以看出,兩者在數(shù)控機(jī)床上都有各自最佳的適用范圍。
AC-LM驅(qū)動在以下數(shù)控裝備領(lǐng)域具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢:
高速、超高速、高加速度和生產(chǎn)批量大、要求定位的運(yùn)動多、速度大小和方向頻繁變化的場合。例如汽車產(chǎn)業(yè)和IT產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)線,精密、復(fù)雜模具的制造。
大型、超長行程高速加工中心,航空航天制造業(yè)中輕合金、薄壁、金屬去除率大的整體構(gòu)件“鏤空”加工。例如美國CINCI ATI公司的“Hyper Mach”加工中心(46m);日本MAZAK公司的“HYPERSONIC 1400L超高速加工中心(見圖4),x、y軸采用AC-LM,快進(jìn)速度120m/min,能將整體鋁塊鏤空成飛機(jī)零件(Z軸仍用PHS- )。
要求高動態(tài)特性、低速和高速時(shí)的隨動性、高靈敏的動態(tài)精密定位。例如,以Sodick為代表的新一代高性能CNC電加工機(jī)床、CNC超精密機(jī)床、新一代CPC曲軸磨床、凸輪磨床、CNC非園車床等。
輕載、快速特種CNC裝備。例如德國DMG的“DML80 Fine Cutting”激光雕刻、打孔機(jī),比利時(shí)LVD公司的“AXEL3015S”激光切割機(jī),MAZAK的“Hyper Cear510”高速激光加工機(jī)等。
日本MAZAK公司Hypersonic 1400L型超高速龍門式加工中心。X、Y軸采用直線電動機(jī)驅(qū)動V=120m/min 我們再來分析PHS- 的最佳應(yīng)用場合。雖然PHS- 的DN值已經(jīng)歷了從7萬到15萬再到20萬(22萬)的提速進(jìn)程,從表1可看出,由于存在純機(jī)械傳動的軟肋,其線速度、加速度、行程范圍的增加總是有限的。就以日本 K公司的新一代 和S3系列為例,在其產(chǎn)品樣本中介紹DN值達(dá)22萬,若選用Φ40×20mm的產(chǎn)品,則Vmax=110m/min,因Nmax=5500轉(zhuǎn)/分轉(zhuǎn)速很高,行程范圍受臨界轉(zhuǎn)速Nc的制約顯然不可能太長。若采用大導(dǎo)程Φ40×40mm產(chǎn)品,則Vmax=220m/min,這顯然又不能滿足定位精度高的場合。能達(dá)到DN值22萬從一個側(cè)面反映了該企業(yè)的設(shè)計(jì)、制造水準(zhǔn)。如果我們選擇Φ40×20(雙頭)mm產(chǎn)品,在n≈4000~5000轉(zhuǎn)/分,V=80~100m/min狀態(tài)下使用,其安全性、可靠性、工作壽命均可高于預(yù)期值。事實(shí)上到目前為止,在高速高檔CNC金切機(jī)床中(CNC成形機(jī)床除外)尚未見到要求快進(jìn)速度V≥20m/min仍采用PHS- 驅(qū)動的成功范例。據(jù)筆者調(diào)查分析:PHS- 的最佳應(yīng)用場合是:要求V=40~100m/min,加速度0.8~1.5(2.0)g,精度P3級以上,行程范圍在3m以內(nèi)的中檔高速數(shù)控裝備和部分高檔數(shù)控裝備。
關(guān)于振興和發(fā)展的思考
最近在《國務(wù)院關(guān)于加快振興裝備制造業(yè)的若干意見》中提出:“發(fā)展大型、精密、高速數(shù)控裝備和數(shù)控系統(tǒng)及功能部件,改變大型、高精度數(shù)控機(jī)床大部分依賴進(jìn)口的現(xiàn)狀,滿足機(jī)械、航空航天等工業(yè)發(fā)展的需要。”AC-LM和PHS- 是大型、精密、特別是高速數(shù)控裝備中十分重要的線性驅(qū)動功能部件。國家發(fā)改委主持制定的《數(shù)控機(jī)床發(fā)展專項(xiàng)規(guī)劃》(草案)中把高速加工功能部件的開發(fā)、高速驅(qū)動技術(shù)、精密加工技術(shù)等列為關(guān)鍵技術(shù)。顯然,盡快實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)、電主軸、AC-LM和PHS- 等主要功能部件的國產(chǎn)化、產(chǎn)業(yè)化,是振興中國大型、精密、高速數(shù)控裝備的當(dāng)務(wù)之急。
加快振興、刻不容緩。在中國,用于實(shí)現(xiàn)高速驅(qū)動和精密定位的這兩類功能部件的發(fā)展滯后于市場的需要,與海外存在明顯差距。以PHS- 為例,當(dāng)海外都已推出第二代、第三代產(chǎn)品時(shí),中國仍處在PHS- 第一代產(chǎn)品研制的初始階段,沒有商品化。至于用來裝備高速、高檔數(shù)控機(jī)床的AC-LM,目前還沒有一個技術(shù)實(shí)力雄厚、具備量產(chǎn)條件的企業(yè)向市場提供產(chǎn)品,尚未走出“學(xué)院模式”研究階段。應(yīng)當(dāng)清醒地看到:刻不容緩地加快發(fā)展AC-LM和PHS- ,是中國數(shù)控裝備國產(chǎn)化、產(chǎn)業(yè)化的緊迫渴求,也是增強(qiáng)中國綜合國力的時(shí)代需要。
并肩發(fā)展,優(yōu)勢互補(bǔ)。雖然AC-LM和PHS- 并行不悖地在發(fā)展,但是,不同的國家有不同的國情,不同企業(yè)各有長短,海外對待兩種驅(qū)動方式的認(rèn)知度、采用率也是有差異的。而中國的國情是:地大物不博、人口眾多、勞力資源豐富,要從中國的國情出發(fā),以科學(xué)發(fā)展觀和新型工業(yè)化的指導(dǎo)思想來統(tǒng)籌規(guī)劃AC-LM和PHS- 的發(fā)展,不可偏廢,缺一不可。即使將來AC-LM的技術(shù)成熟了、產(chǎn)量上去了、成本下降了,從節(jié)能降耗、綠色制造的角度思考,PHS- 驅(qū)動仍有其廣闊的市場空間。在AC-LM將成為高速(超高速)、高檔數(shù)控裝備中的主流驅(qū)動方式的同時(shí),PHS- 依然會繼續(xù)保持在中檔高速數(shù)控裝備中的主流地位,但是如果PHS- 盲目追求高指標(biāo),在AC-LM的優(yōu)勢范圍中去“硬拼”,恐怕是得不償失的。
科學(xué)發(fā)展,重在基礎(chǔ)。分析中國PHS- 發(fā)展緩慢的原因,主要在于企業(yè)長期忽視基礎(chǔ)理論和性能試驗(yàn)方面的投入,發(fā)展后勁不足,面對提速后暴露出來的問題不知從何處下手解決。由于我們在滾動螺旋副的摩擦理論、高速和微動時(shí)的摩擦特性、滾動體在不同工況下的運(yùn)動機(jī)理、振動與噪聲、力矩特性、動靜剛度特性等基礎(chǔ)理論方面缺乏深入研究,制約了提速的進(jìn)程。而AC-LM在全數(shù)字控制技術(shù)、散熱、隔磁、電磁干擾、零位方式、增大推力、降低能耗、部件模塊化等方面還有大量的基礎(chǔ)工作要做。中國高校和科研院所在這方面的研究成果,要盡快轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力,要用先進(jìn)的科技成果和在實(shí)踐中不斷創(chuàng)新來推動AC-LM和PHS- 的國產(chǎn)化、產(chǎn)業(yè)化。
有序發(fā)展、正確導(dǎo)向。要對中國的數(shù)控裝備市場作深入調(diào)查,冷靜分析。在數(shù)控裝備中,高速、超高速占多少?高速金切機(jī)床、成形機(jī)床各占多少?輕載和大型重載占多少?據(jù)有關(guān)人士預(yù)測,到2010年全球?qū)⒂写蠹s20%的數(shù)控機(jī)床采用AC-LM。經(jīng)驗(yàn)表明,數(shù)量的預(yù)測往往不夠準(zhǔn)確,如果這個20%是指全部數(shù)控機(jī)床,那么高速數(shù)控機(jī)床呢?中國是不是也占20%?我們對市場的分析切忌主觀推斷,盲目樂觀。
無論是發(fā)展AC-LM還是PHS- ,都要吸取以往發(fā)展某些機(jī)電產(chǎn)品的教訓(xùn),避免盲目上馬、低水平重復(fù)、浪費(fèi)資源。同時(shí),與AC-LM和PHS- 配套的相關(guān)功能部件要同步發(fā)展,例如高速、高剛度精密滾動直線導(dǎo)軌副、制動裝置、防護(hù)裝置等。
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