為(wei) 了確保其最新、最大規格的龍門銑床能達到最高的加工精度,DMG選擇了REDEX驅動器:零背隙齒輪齒條驅動和主軸驅動
DMG龍門銑DMU600P是為(wei) 了在超過40噸的大型零件上實現高速、高動態性能和高精度加工而設計製造的,其創新的驅動係統是這個(ge) 多功能5軸係統的關(guan) 鍵組成部分。在此DMG與(yu) REDEX精誠合作。作為(wei) 歐洲精密驅動設備製造專(zhuan) 家,他們(men) 在X,Y和C軸采用了“雙驅”齒輪齒條驅動係統。REDEX精密驅動同樣也可以用在其它驅動軸和銑削主軸驅動上。
當加工大型精密零件,如汽車車身衝(chong) 壓模具時,需要最高的精度要求。加工船用柴油機引擎外殼也需要同樣的高精度。通常要在幾噸重而且幾米長度的工件上達到微米級的精度。
重型工件精密加工
DMG的DMU P係列龍門銑床就是為(wei) 實現這個(ge) 特殊的要求而開發的: 最大規格的DMU600P係列 (圖1)是專(zhuan) 為(wei) XXL尺寸工件精確,快速加工而設計的,可在最大行程6000×4200×1500毫米(X / Y / Z A軸)和2000毫米W軸內(nei) 實現高精度加工. 其最大加工工件重量可達40噸. 同時其5軸車銑係統可保證DMU600P具有最高速度和最大的靈活性。
DMU 600P整機
長行程高精度
DMG設計者的最大挑戰就是在如此長的行程上保證高水平的加工精度(圖2). 在此,直線驅動技術扮演了一個(ge) 關(guan) 鍵的角色。Pfronten的DMG項目經理Florian Garbarsky說 : “在幾千小時的工作時間和麵臨(lin) 60KW電機主軸的高切削力下.驅動係統必須保證零背隙和高定位精度。”在圖中,在超過6米的行程且加速度達到3 m/s2時. 其精度要求達到+/‐0.0075mm. 因此,最高水平的精度,剛度和恒溫要求是整機設計必須考慮的先決(jue) 條件。在這種長行程並且高精度要求的驅動中,我們(men) 認為(wei) 滾珠絲(si) 杠技術並不具備挑戰性。
圖2 (DMU 600P 結構,可顯示主要的驅動軸) 為(wei) 大型工件精密、柔性加工而開發的DMU 600P 5軸龍門銑
齒輪齒條驅動
為(wei) 了保證其剛度,DMG設計者在選擇合適的驅動係統時極其謹慎。如Florian Garbarsky 先生所說的: “我們(men) 在決(jue) 定采用REDEX零背隙齒輪齒條驅動係統之前做了大量的基準測試。” 即使在C-軸(主軸的旋轉軸). “雙驅”精密驅動同樣保證了高定位精度。 值得注意的,在W軸龍門雙滾珠絲(si) 杠驅動時同樣采用了REDEX的行星齒輪箱來實現同步。
主軸驅動
為(wei) 了提供高生產(chan) 率和高扭矩低轉速特性,內(nei) 置式REDEX -RAM係統水冷雙速減速器也得到了應用。 (RAM減速器安裝在主軸頭和驅動電機之間)
X和Y軸零背隙“雙驅”齒輪齒條驅動
根據齒輪齒條驅動的機械原理,在常規的齒輪齒條驅動中總是有一定的背隙存在,這將影響到定位精度。但這個(ge) 限製不會(hui) 影響到REDEX的“雙驅”係統,該公司已經發現一個(ge) 100%零背隙齒輪齒條驅動的方法。
其基本原理是:兩(liang) 個(ge) 電氣同步的完整驅動並聯使用(電機+行星減速器),其一個(ge) 伺服電機作為(wei) 驅動,另外一個(ge) 作為(wei) 製動,然後保證兩(liang) 個(ge) 驅動齒輪和齒條之間有一個(ge) 恒定的預載。這種方案可以將背隙完全消除掉並提供最大的驅動精度和定位精度。該原理已經應用到了DMU 600P 6000mm長的X軸,4200mm的Y軸和C軸旋轉軸驅動上。
在X軸上, 采用的是DRP驅動交鑰匙方案,包括它的兩(liang) 個(ge) 行星驅動減速器和兩(liang) 個(ge) 伺服電機(圖3)。在Y軸上選擇了KRPX行星減速器,它們(men) 被安裝在機床Z載板的左右兩(liang) 側(ce) ,然後在主軸旋轉軸(C-軸)上再次采用了一個(ge) DRP。 機床的NC電氣控製這時可以進行同步控製和預載每個(ge) “雙驅”係統。
圖3 (DMU 600 P X‐軸)X軸齒輪齒條DRP雙驅動
高加速度和最高精度得益於(yu) 剛性的線性驅動係統
如果驅動係統僅(jin) 靠絕對的零背隙特性, 它還不足以達到最高精度水平要求和最好的表麵加工質量。係統剛性,溫升控製和卓越的傳(chuan) 動誤差控製同樣重要。準確的說,這些正是REDEX行星齒輪箱的核心強項。因此,該驅動係統在所有方向上剛性都非常地強,並由此導致卓越的定位精度、加工表麵質量和重複定位精度。為(wei) 了保證這些特性,齒輪箱搭配了整體(ti) 輸出式齒輪軸和堅固的輸出軸承。該軸承組件由兩(liang) 個(ge) 經過預載的特大號圓錐滾柱軸承組成,並安裝在最靠近齒輪受力點的位置。齒輪箱的外殼自身也是經過優(you) 化設計和精密加工的,在任何一個(ge) 負載方向都可以提供最強的剛性。
根據REDEX負載的齒輪齒條驅動應用的大量變形測試表明,這種設計不僅(jin) 可以保證高扭矩時的剛性,同時也使齒輪箱在各個(ge) 方向上都產(chan) 生最好地剛性表現,包括徑向彎曲剛度。因此,彎曲變形得到了極大的減少,軸向共振頻率的極大提高,可以允許更高的加速率,更重的移動部件重量,並達到更高的精度要求。
不僅(jin) 是技術上的優(you) 勢,而且更為(wei) 經濟
最後同樣重要的是,對DMG來說,REDEX驅動理念贏得的不僅(jin) 是技術方麵的領先,更出自經濟上的考慮。根據大量OEM製造商的成本研究表明,REDEX為(wei) 6m行程X軸齒輪齒條驅動提供的最優(you) 化TCO成本(總擁有成本)比起其它任何相似精度的技術方案都有優(you) 勢。
多種理念
無論是什麽(me) 水平的技術要求,致力於(yu) 機床驅動應用的REDEX係列產(chan) 品可以使工程師不受限製的選擇驅動方案。REDEX提供的多種不同類型的齒輪齒條驅動理念,例如機械或者電氣預載,像DMG選擇的電氣同步。在另外一方麵,係統包含了任何常用的伺服驅動方式和齒輪箱/齒輪箱組件。像DMU 600P的C軸(主軸旋轉軸),DMG選擇了一個(ge) DRP,由兩(liang) 個(ge) 伺服行星減速器安裝在一個(ge) 整體(ti) 外殼內(nei) 實現的Twin‐Drive驅動係統所提供的交鑰匙方案。
集成的機電一體(ti) 化
快速瀏覽DMU 600P的設計,我們(men) 很快可以發現, REDEX可以給機床製造商提供多種不同的高級驅動方案,“雙驅”齒輪齒條方案,可以通過“單驅動”實現銑頭變速的機床主軸內(nei) 集成化高性能RAM係列雙速減速器(圖4),SRP伺服行星減速器等。因此,DMG采用了總體(ti) 集成的原則,在這台高性能機床上,所有的驅動軸都選擇了同一個(ge) 供應商。除了REDEX的係列產(chan) 品,沒有供應商的技術方案可以滿足幾乎所有工程師的要求。另外,關(guan) 鍵問題是從(cong) 早期設計到最後試車,REDEX都提供了大量的支持。特別對首次應用齒輪齒條驅動來說,它具有很大的價(jia) 值。通過多次的方案計算,優(you) 化和設計建議,以及安裝時現場支持,在使用REDEX機床驅動產(chan) 品時,REDEX提供了高附加值的專(zhuan) 業(ye) 支持,從(cong) 而對整機的成功做出了重大的貢獻。
圖4(DRP 雙驅)零背隙“雙驅”交鑰匙方案能夠在X軸6米長行程上實現高定位精度
全球的成功!正如Florian Garbarsky先生所說的,“DMU P係列機床已經推向全球市場,並在大型工件精密、快速,經濟的加工領域具有大量需求。”#p#分頁標題#e#
圖5(RAM高扭矩)集成化的內(nei) 置式雙速齒輪箱RAM使粗加工時低速高扭矩和精加工時的高速低扭矩成為(wei) 可能。
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