AC直線電動機與精密滾珠絲杠副的對比
2010年09月11日 11:01點擊：4805作者：蘇州中航長風數控科技有限公司來源：蘇州中航長風數控科技有限公司>>進入該公司展臺
AC直線電動機與精密滾珠絲杠副的對比
德國DMG公司以批量生產各類高性能數控裝備著稱，在其伺服進給系統中采用AC-LM較早，而且采用率也是很高的（均在機床型號后標注“Linear”），該公司對AC-LM和PHS-BS的配置有三種類型：
- 各坐標軸全部配置AC-LM驅動的“快速型”數控裝備。例如：DMC85V Linear、DMC75V Linear、DMC105V Linear、DMC60H Linear、DMC80H Linear以及DML80-Fine Cutting激光加工機等。
- 混合驅動型。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-BS，V=60m/min。此外，CTV250、CTX300、CTX420、DMC104V、DMF220F、DMF360F等均屬混合驅動型。
- 各坐標軸全部配置PHS-BS驅動的“強力型”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-BS驅動（Φ50，Pn=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。
| PHS-BS | AC-LM | 說明 | |
| 線性伺服進給系統主要環節 | CNC-伺服電機-無隙連軸器-止推軸承－PHS/BS-冷卻系統-滾動導軌-螺母座-工作臺 | 閉環CNC-電機動子-強冷系統-滾動導軌-位置感測器－工作臺 | AC-LM稱為直接驅動，PHS-BS是非直接驅動 |
| 驅動線速度（m/min） | 60～100（120），速度范圍有限 | 60～200（600），速度范圍廣 | 前者當n↑，Pn↑；Vmax＝200m/min；后者zui小：1µm/s |
| 加速度（g） | 0.5～1.5（2） | 0.5～10 | 都要求運動部件輕量化 |
| 定位、重復定位精度（µm） | 較高（2～5） | 很高。光柵閉環控制：0.1～0.01 | AC-LM在高速位移狀態下可達亞微米級定位精度，跟蹤誤差小 |
| 運動的平穩性（%速度） | 較好，10% | 很好，1% | PHS-BS采用雙頭螺紋、雙絲桿驅動可改善運動的平穩性 |
| 行程范圍 | 有限 | 無限 | PHS-BS一般不超過5m |
| 控制系統 | 較簡單，技術較成熟 | 較復雜，要求高（全閉環控制） | 負載變化直接作用于AC-LM，由于端部效應、齒槽效應等因素，使伺服控制復雜化，難度加大 |
| 熱特性 | 已有較成熟的技術抑制溫升與熱變形 | 處于主機腹部的AC-LM是高發熱部件，需采取強冷措施 | 達到相同目的，后者要付出更大的代價 |
| 工作噪音 | 較低 | 靜音 | 前者已開發出高速靜音產品 |
| 軸向推力 | 較大（與絲桿參數有關） | 較小（一般＜10kN） | 采用多臺AC-LM并聯，可提高軸向推力，但布局困難 |
| 產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-BS屬于節能、增力型傳動部件 |
| 壽命（h），可靠性 | 6000～10000，可靠性較高 | ≈50000，無機械磨損，壽命長，可靠性高 | PHS-BS的可靠性與制造品質有關，AC-LM的可靠性受控制系統穩定性影響 |
| 對周邊的影響 | 沒有影響 | 必須采取有效隔磁與防護措施，隔斷強磁場對滾動導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，可使主機生產效率提高20%以上 | |
| 制造成本 | 比普通滾珠絲桿高，比AC-LM低得多 | 成本高，售價昂貴 | AC-LM在中國的制造技術成熟和量產后，成本和售價可望下降 |
- 高速、超高速、高加速度和生產批量大、要求定位的運動多、速度大小和方向頻繁變化的場合。例如汽車產業和IT產業的生產線，精密、復雜模具的制造。
- 大型、超長行程高速加工中心，航空航天制造業中輕合金、薄壁、金屬去除率大的整體構件“鏤空”加工。例如美國CINCINNATI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，快進速度120m/min，能將整體鋁塊鏤空成飛機零件（Z軸仍用PHS-BS）。
- 要求高動態特性、低速和高速時的隨動性、高靈敏的動態精密定位。例如，以Sodick為代表的新一代高性能CNC電加工機床、CNC超精密機床、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，比利時LVD公司的“AXEL3015S”激光切割機，MAZAK的“Hyper Cear510”高速激光加工機等。
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