; 丝杠和螺母分别由两个AC电机驱动,借助于两者转速大小和施转方向的叠加,既可成倍提速,又能实现微量进给。
充分利用滚珠丝杠副能完成同步运动的功能,采用双电机双丝杠驱动方式,提高伺服进给系统在高速时的平稳性,改善动能特性,例如:美国CINCINNATI LAMB公司的HPC-800HP高速卧式加工中心(见图3)。此外,德国DMG的DMC63H,瑞士DIXI公司的DHP-80-5x,日本牧野公司的A55E,中国大连机床集团的DHSC500,宁江机床集团的NJ-5HMC40等,也采用双电机、双丝杠驱动。
图3 美国CINCINNATI LAMB公司的HPC-800HP卧式高速加工中心X、Y、Z三轴采用双PHS-BS驱动,V=80m/min,加速度1.5g。框中框结构的双驱动大大提高了快速进给的稳定性
根据笔者在一次CIMT国际机床展览上的调查统计及随后的跟踪可以看出:在中档高速数控机床中,采用PHS-BS依然是主流,而部分高档、高速数控机床中采用PHS-B
S也屡见不鲜。
双星同台亮相、各显亮点
德国DMG公司以批量生产各类高性能数控装备著称,在其伺服进给系统中采用AC-LM较早,而且采用率也是很高的(均在机床型号后标注“Linear”),该公司对AC-LM和PHS-BS的配置有三种类型:
各坐标轴全部配置AC-LM驱动的“快速型”数控装备。例如:DMC85V Linear、DMC75V Linear、DMC105V Linear、DMC60H Linear、DMC80H Linear以及DML80-Fine Cutting激光加工机等。
混合驱动型。例如:DMF500 Linear动柱式大型立式加工中心,在X轴(行程5m)配置AC-LM,V=100m/min;而在Y、Z轴则采用PHS-BS,V=60m/min。此外,CTV250、CTX300、CTX420、DMC104V、DMF220F、DMF360F等均属混合驱动型。
各坐标轴全部配置PHS-BS驱动的“强力型”加工中心。例如:DMC63H高速卧式加工中心,X、Y、Z三轴全部采用PHS-BS驱动(Φ50,Pn=35),V=80m/min,加速度1g,定位精度0.008mm。此外还有DMC80H和DMC100H、DMC125H (duo BLOCK)以及DMC60T等。
表1 AC直线电动机与精密高速滚珠丝杠副的对比

AC-LM和PHS-BS这两颗明星被DMG公司活用,在其主导产品中同台亮相,精彩纷呈。驱动方式的多样性还表现在同一企业的同一型号、系列的高速数控装备上,根据不同的使用场合,配置不同的驱动方式。例如德国Grob公司的BZ500型配置PHS-BS,而BZ500L型就配置AC-LM;日本大隈铁工的MA-400HA型配置PHS-BS,而MAC-Star-400型配置AC-LM;德国Hueller-Hille的Specht63系列配置PHS-BS,而Specht 500L系列配置AC-LM等等。DMG和某些公司只在长行程的X轴配置AC-LM,意在提高机床的动态特性、定位精度的同时,最大限度缩短非加工时间,提高生产效率,而其他轴仍采用PHS-BS驱动,从而使机床的性价比对用户更有吸引力。这种“混合驱动”的模式是吃透了AC-LM和PHS-BS两类功能部件的“功能”而进行的优化组合,把最大限度满足用户个性需要作为目标,在创新中追求最佳的性价比,这样的设计理念能真正给用户带来实实在在的效益。“混合驱动”的模式客观地反映了市场需求的多样性,并折射出两颗明星的亮点。
事实上,AC-LM和PHS-BS两种驱动方式尽管各有优势,但也有自身的软肋。表1对AC-LM和PHS-BS进行了对比,由此可以看出,两者在数控机床上都有各自最佳的适用范围。
AC-LM驱动在以下数控装备领域具有得天独厚的优势:
高速、超高速、高加速度和生产批量大、要求定位的运动多、速度大小和方向频繁变化的场合。例如汽车产业和IT产业的生产线,精密、复杂模具的制造。
大型、超长行程高速加工中心,