汽车制造Ｉ Ａｕｔｏ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ 基于直线电动机和滚珠丝杠驱动的应 用对比 口东风ｒＩ产乘用乍公司／唐行虎 滚珠丝杠伍机床行业的普遍应 Ｉ＿ｆ＝Ｉ，推动了加ｒ机Ｊ未行业的快速发 展，但机械式传动的局限性，已无 法应对日益高速化、高效化切削的 驱，２０世纪８０年代就开始了高速铣 公司紧接着推出ｒＨＶＭ一８００型高 削和车削技术的研发。ｌ９９３年，德 国ＥＸＣＥＬＬＯ公司推出ｒ世界＿｝ 第 一速加工中心，最大进给速度达到 ７５．２０ｍ／ｍｉｎ。１９９６年 始，日本卡Ｈ 继研制成功采用直线电动机的卧式 个由直线电动机驱动的Ｔ＝作台 发腱趋势。直线电动机式就是在这 种趋势的需求下产生的一种高速高 效传动方式，特别是机床的高速传 动发展跨上一个新台阶。 德国作为世界先进机床的先 ＨＳＣ一２４０型Ｉ高速加：ｌ 中心，机床１ｊ 轴最高速达￣！Ｊ２４ ０００ｒｉｍｉｎ，最大进 加工中心、高速机床、超高速小 加工中心、超精密镜面加１：机床、 高速成形机床等。 从此以后，直线电动机在高速 数控机床的应用如雨后春笋般地迅 给速度为６０ｎ／ｍｉｎ，加速度达剑１ｇ。 进给速度为２０ｍ／ｍｉｎｌｔ］．。，其轮廓 精度可达０．Ｏ０４ｍｍ。美国的Ｉｎｇｅｒｓｏｌｌ ｊ蔓车工艺ｌ葡２０１８年第９期／微信号ａｕｔｏ１９５０ 汽车制造Ｉ Ａｕｔｏ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ 控制系统动态响应性能大大提高。 （２）结构简单，以一个运动 部件实现直线运动。直接驱动中力 是无接触传递的，因此无磨损，使 用寿命长，维护简单。 （３）传动刚性高，推力平 稳，直接驱动，弹性环节减少，系 统刚性提高，传动效果高。 数据表明，同样的加工内容和 切削参数下，直线电动机的加工中 加工精度试验对比 两种传动方式，从原理上存在 根本的精度控制差异，直线电动机 的定位精度基本能控制在０．Ｏ０３ｍｍ 以内，重复精度控制在０．００１ｍｍ以 内，且能保持长期的稳定；而丝 杠传动初期基本在０．００５ｍｍ，在后 期磨损后精度逐步降低到０．０ｌｍｍ 心节拍比滚珠丝杠加工中心降低近 ４０％。直线电动机驱动产生的高速 进给，配备高速的电主轴，大大提 高了切削效率；同时，直线电动机 极高的快移速度也大大降低了空行 程时间，这就是直线电动机加工中 （４）精度和重复定位精度 高，可达亚微米级，比伺服电动机 及滚珠丝杠副传动的加速度和重复 定位精度提高７～ｌ０倍。 （５）速度高，加速度大。最 大速度可达９ＨＤ～１８０ｍ／ｍｉｎ，最大加 速度可达ｌ呛。 （６）行程不受限制。在导轨 上通过串联直线电动机的定子可任 心生产效率高于滚珠丝杠加工中心 的原因。如果生产线编排要求工序 集中化、频繁重复多个同样的加工 内容、加工时空行程较长、设备安 装空间小、生产效率高、人员配备 左右，精度会越来越差，需频繁的 维护和更换。行业内一般用插补加 工来对比圆度差异，分别用直线电 动机加工中心和滚珠丝杠加工中心 插补铣￣５０ｍｍ的孔，丝杠传动的 设备加工出来，微观上的形状是锯 齿状，且圆度较大，而直线电动机 驱动加工的孔形状基本保持比较圆 滑的过渡。圆度结果分别为：滚珠 丝杠加工中心１３．４ｕｍ（见图４）， 直线电动机加工中心３．１ ｋｔｍ（见图 ５） 。 少，这些情况下，建议采用直线电 动机加工直线来组成生产线；如果 工艺编排分散化、刀具性能不能满 意延长动子的行程长度，这是滚 足高速加工、需要强力切削、工件 装夹转换频繁，则建议采用滚珠丝 杠加工中心来组件生产线。 珠丝杠所望尘莫及的。结构简单、 运动平稳、噪声小，运动部件摩擦 小、磨损小、使用寿命长、安全可 靠。 对比项目 主轴最高转速／ｒ·ＩＴＩｉｎ 快进速度／ｍ·ｍｉｎ。 快移速度／ｍ·ｍｉｎ 加速度 定位精度 重复定位精度Ｉｍｍ 表１两种设备的优缺点对比 直线电动机＋电主轴 ２４０００ ｌ２０ ２０８ 最高已达３０ｇ 可达０．Ｏ０３ｍｍ，一般＜【】．００５ｒａｍ （０．ｏｏｌ 滚珠丝杠＋机械主轴 ｌ２０（）０ ６０ ＜６（） ＜Ｉｇ 一般０．Ｏ０８ｍｍ左右 一股０．００４ 加工效率的对比 现以某发动机气缸盖的８个 ≯ｌＪＨ７的导管孔精加工为例，分圳 用滚珠丝杠的加 中 ＯＡｔＨ直线电 动￣ＪＬＤｉｌ工中 ＯＢＤｎ工，两机床的参 数如图３所示，工艺参数及节拍见 表２ 传动特性 传动磨损 部件冷却 可维护性 驱动能耗，ｋｗ·ｈ 其他 建议 单级直接传动 磨损小，仅导轨有磨损 易发热，强制冷却 可达ｌＯ年免维护 ３０——４０ 电磁辐射问题，需没计屏蔽防护 二级间接传动，有反向间隙 直接接触磨损大 高速加工时需冷却 需定期维护 ２０～２５ 初期投资相对较少，适合高速高效 适用范围较』’‘切削如航空件但效率和初 模具等，后期刀具 期设备数量投资较高 等运行成本相对较高 ，，： 一 表２加工参数节拍对比表 机床 机床转速 每齿进给 每转进给 每分进给 进给长度 孔数 切削时间 辅助时间 总计时 类型 ／ｒ·ｍｉｎ。 ／ｒａｍ·Ｔ。 ，ｍｍ’ｒ ／ｍｍ·ｍｉｎ Ａ Ｂ ４５００ ６０００ ０．０５ Ｏ．Ｏ５ ０．２ ０．２ ９００ １２００ 墼 ■● ＾ Ｂ ，ｍｍ ２２ ２２ 爪 ８ ８ ／Ｓ ｌ１．７ ８．８ ／Ｓ ８ ４ ４．（） ／Ｓ ２Ｏ．Ｊ 】２ 图３工艺参数及节拍表 ｊ宝车工艺啊２（１１８年第９期Ｉ微信号ａｕｔｏ１９５０ Ａｕｔｏ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ ｌ汽车制造 【１Ｄ ０００， 一 ＾～ ’、、ｌ业ｍ ；８Ｉｔｓ ｔＥＳＳＲＳＨＥＩ（’Ｈ ， 证结果，对直线电动机高速加 中 心与传统滚柱丝托传动的机械主轴 ／，／ ： —、．、＼ ７ 、、、 …Ｌ ｌ ｊ 一 加工中心的对比，最终应用时需 ． 、ｊ、 －ＩＩ ＰＨＺｌ 结合自身产品、工艺、技术要求和 投资的理念，择期适者而用之。 棚ｎ１ａ瞳垄囫 Ｔ＇，４ ．１ ／ ＼＼、 １ ５ ４ｍ ｋｔ ： ． ＥＸＺＩ 图５ — 图４ 唐行虎，东风日产乘用车公司 更适合用于加工精度要求较高的曲由此可见在进行圆弧插补加工 时，直线电动机加工中心加工出来 的孔圆度远远优于滚珠丝杠中心， ＰＴ．Ｊ￣术部师。 ，机加工领域主任工程 线、曲面特征，如用于高精度模具 的加工。 以上是结合工作原理与试验验 罗姆海德集团中国公司盛大开业 中国南京，２０１８＃－８月１０日，工 件央持、模具快换、人机装配与 驱动技术高效解决方案的全球领 导者罗姆海德集团（ＲＯＥＭＨＥＬＤ 成立，将有效加快我们的市场响 应。” 提出了个性化的需求，罗姆海德表 示，期望能利用自身的优势为本地 罗姆海德集团拥有 用户带来更多提升生产效率的优质 产品及解决方案。 “Ｒ０ＥＭＨＥＬＤ” “ＨＩＬＭＡ” Ｇ ｒＯＵＰ），在南京为其中国子公 司——罗姆海德工艺装备（南京） “ＳＴＡＲＫ”和“Ｒ１ＶＩ”四大品牌， 罗姆海德工艺装备（南京）有 限公司总经理田佳先生表示、在中 为工业生产提供工件夹持技术、 模具央持与快换技术、人机装配技 有限公司举行了盛大的开业典礼。 国市场贯彻本地化战略包含了多方 面的内容，比如产品的本地化、服 务的本地化等等，罗姆海德中国正 此举标志着罗姆海德集团在中国市 场的发展进入了一个崭新的阶段， 术和驱动技术等领域的创新产品和 解决方案。四大品牌互相配合、联 充分证明了其对中国市场的重视以 及立足中国的决心。庆典活动当 天，来自当地政府、全国各地的客 合创新，共同为客户带来高效、灵 活的生产工艺流程。此次的开业典 在全方位地加速客户走向成功的步 伐 除了可靠性和精确性，中国客 礼，罗姆海德集合了四大品牌的经 户的需求在逐步升级，在自动化、 智能化等方面所面临的挑战正在增 加。帮助客户认清问题、做出及时 响应并提供合适的解决方案，正是 罗姆海德的强项。罗姆海德的定制 户、合作伙伴、研究院所、媒体等 众嘉宾及罗姆海德集团总部和中国 区高级管理层人员共同见证了这一 历史性时刻。 典和创新产品并向到场的嘉宾介绍 和展示了集团在高效解决方案上的 最新进展。目前罗姆海德集团可提 供－￣５－２．５万个标准目录册产品，全面 罗姆海德集团常务董事、德 国机械设备制造业联合会（ＶＤＭＡ） 装夹分会执行主席Ｈａ１１ ｓ—ＪＯａｃｈｉｍ 丰富的产品系列可为客户全方位地 提供日常生产所需的各类定位央持 元件、装配模块以及快换系统，满 化解决方案将有效帮助用户进一步 地降低成本、提升效益，进而向智 能制造迈进。 Ｍｏｌｋａ先生表示： “机床、刀具是 用户极其重要的投资，正确的工装 夹具方案对减少待机至关重要。帮 助中国用户提升其高端机床使用 率。支持其工艺优化，一直是我们 的目标。罗姆海德中国子公司的 足客户大部分的生产需求。同时， 面对苛刻的工作条件，如狭窄的移 动空间或者更复杂的环境，罗姆海 德可量身定制满足生产要求的工装 依托南京的地理与人才优势 罗姆海德中国将辐射整个中国地 区，为本地关键客户及０ＥＭ客户 提供更及时的维护、咨询与技术支 央具产品。如今，随着工业４．０以及 智能制造的浪潮，越来越多的用户 持，以及通过在本地建立备件仓库 拓展其售后服务。 微信号ａｕｔｏ１９５０／２０Ｉ８年第９期５芝车工艺临 、