機床正向高速溪失、高效和復合加工的方向發(fā)展肮顾，與之配套的運動控制也愈發(fā)受到關注舌肝。

　　機床高速發(fā)展的有力保障

　　Heinrich Willms先生：在過去的數年中機床發(fā)展一直向著高速，高效和復合方向發(fā)展针蜀，這個趨勢將繼續(xù)延續(xù)下去页更。

　　目前為滿足高速復合機床的發(fā)展需要，滾珠絲杠的發(fā)展也有了新方向捷仓，最新機床使用領域的開發(fā)對滾珠絲杠的結構設計提出了新的要求锹嫌，如為了減小自身重量而設計出的空心滾珠絲杠，為了增加相對運行速度而設計出的同時帶有左右旋的絲杠图云，特殊的帶套螺母以及其他螺母結構適合任何一款機床設備的需要惯悠。

　　高速滾珠絲杠的出現主要是通過改變反向器軌道的幾何形狀和材料來達到的邻邮。滾珠絲杠的運行速度直到100m/min是毫無問題，即使在這么高的運行速度下機床仍然保持很高的剛性克婶，較低的耗能筒严。

　　以前大型機床的制造都是通過人工實現的。現在的大型機床情萤，如船舶業(yè)的柴油發(fā)動機制造裝置以及發(fā)電裝置都可通過數字化控制實現鸭蛙。在這一領域就迫切需要高效，超長的大直徑滾珠絲杠筋岛。目前世界上已經出現可生產20m滾珠絲杠的大型機床設備娶视。這為滾珠絲杠在超高負載領域的新發(fā)展奠定了基礎。

　　大倉勝利先生：當前機床的發(fā)展趨勢無疑是高速化睁宰、復合化肪获。THK自1972年剛開始研發(fā)LM導軌時起，就已經著手機床的高速化了柒傻。將傳統的滑動導向機構改變?yōu)闈L動導向機構孝赫，使得機件的移動速度提高了2倍多，目前的高速機床中LM導軌已成為必備部件嘶逝。LM導軌本身也在逐年進步易颊，現在已能實現60m/min以上的高速運行。

　　機床工作的要素之一拄抄，是加工中存在必需的切削推力和切削反力除搞。電機作為動力源使?jié)L珠絲杠軸旋轉，從而轉化為軸向驅動徽探，這時的滾珠絲杠有兩個作用：一是驅動作用治东；二是在產生加工所需切削推力的同時，承受切削反力等負載的作用封豆。滾珠絲杠的螺距因導程(每轉的移動距離)而異缔禾。通過螺距將電機的旋轉周向力轉換為軸向力，即還起著減速機的作用恢憋，使很小的電機也能產生很大的軸向力像样，滾珠絲杠確實是一種非常重要的機械部件。

　　線性電機則不具有減速機的作用鄙荚。因此莫辨，在承受切削反力，或停止時都要耗費很大的電力毅访，這是它的缺點沮榜。其優(yōu)點是，可通過線性標尺在作用點(加工點)附近進行位置檢測喻粹。還由于零件數量少蟆融，組裝零件時相互間的誤差也較少草巡，定位精度優(yōu)良。它沒有通常電機型酥、絲杠驅動中的旋轉運動山憨，不受離心力等的影響，因此速度可達絲杠驅動時的2倍以上冕末。今后以線性電機為主要應用領域的是通過超高速主軸加工的無切削推力的精細加工和亞微米精度加工萍歉。

　　于宙先生：目前侣颂，國內生產的功能部件經過近幾年的高速發(fā)展档桃，水平提高很快，和進口產品相比憔晒，差距正逐步縮小藻肄，高速滾珠絲桿副的速度已能達到60m/min，在中檔和中高檔產品上已能替代進口產品高降，尤其是在大型重載滾珠絲桿副方面朝棉，已形成自我配套能力，逐步替代進口產品殷淮。但是沧牧，由于國內生產廠家對高端功能部件的研究和試驗重視程度不夠，缺乏有力的數據說明两靖，加之高端功能部件市場長期以來一直由國外產品把持费赋，主機廠家對國內產品信任度不高，影響了國內功能部件產品的銷售耍俱。

　　滾珠絲杠PK直線電機

　　蕭瑞華先生：直線電機是一種取代旋轉運動而產生直線運動的電機尽瑰。推進力直接產生在運動部件(滑臺)上，不再需要用于將回轉運動轉換成直線運動的附加機構馒脏。因此其定位和重復精度較高奠拢，同時具有較高的速度和加速度。結構上較少的摩擦件保證了高可靠性歌淹。直線電機免維護瘟则，噪聲也較低。但是枝秤，采用直線電機的整個機器結構沒有緩沖醋拧，所以控制系統復雜，還需要采取防護措施解決磁鐵吸引切屑以及散熱等問題宿百。價格也比滾珠絲杠貴趁仙。

　　滾珠絲杠傳動系統，在運行方向上具有較高的剛度垦页，同時具有較高的精度和較低的噪聲雀费，同直線電機相比具有更高的進給力干奢，但是速度和加速度較低，維護要求也相對較高盏袄。

　　劉同先生：在滾珠絲杠和直線電機的認識上還存在一種誤區(qū)忿峻，認為把原來機床的絲杠換為直線電機就行了，雖然這可以簡化機床的機械結構辕羽，但并不一定意味著機械設計簡單逛尚。因為機床在高速運行的情況下，并不是一個完全的剛體刁愿，會有一些變化街赊，對于機床這種動態(tài)性能的研究國內還欠缺一些，從設計手段宋旭、設計方法上可能對這方面研究比較少娘介。這樣就會造成國內一些現象，原來很有愿望去試驗一下這種高技術枯橱，就去試驗用载，結果試驗不好，就放棄了粹岁。也沒有深入研究為什么披蚕，或者從方法上去改進，這就是問題所在骂领。

　　國外使用直線電機的時候也會遇到同樣的問題讹渴，如在運動過程中，主軸箱是方形的勤焕，但實際上在高速運行的情況下擺動了脾膨，精度就受到影響了。低速運行的時候可能不是很明顯疮丛，但高速的時候就體現出來了幔嫂。直線電機技術用在機床上的時候需要與系統配套起來，而不僅是一個零件誊薄，目前可應用于汽車生產線24h的工作履恩，因此這種動態(tài)的問題，是主機廠商今后需要迫切解決的問題呢蔫。

　　在大型的設備中使用直線電機還是具有一定優(yōu)勢的切心，因為直線電機的次級是通過一段段連續(xù)拼接安裝在機床床身上的，可以預先計算出需要的比例片吊，可以降低費用绽昏。

　　Heinrich Willms先生：20世紀90年代直線電機作為機床驅動裝置進入了市場并被應用于數控機床上面。直線電機的最大優(yōu)點在于300m/min的高速度。在速度這點上直線電機超過了滾珠絲杠近3倍全谤。在超高速的運行條件下肤晓，直線電機占有無與倫比的優(yōu)勢。

　　但滾珠絲杠相對直線電機又有著它獨特的優(yōu)勢：價格優(yōu)勢——滾珠絲杠的價格要遠遠低于直線電機认然，從生產成本上來講也是如此补憾；低耗能——直線電機的耗能是滾珠絲杠的好幾倍，這意味著會帶來很多不經濟的問題反俱；高剛性——使用滾珠絲杠的機床剛性大于使用直線電機的機床忱厨；磁性——使用直線電機的機床在工作臺周圍形成很強的磁場，這種磁場會吸附鐵屑炸一，對數控機床的生產過程產生負面的影響鲤瞪。

　　市場上除了直線電機和滾珠絲杠外還有其他一系列的直線傳動裝置，如齒條猾蔫、液壓缸或者氣壓缸吻蟹。滾珠絲杠在過去的幾十年中恐丧，由于它的經濟性瀑乡，低耗能和高剛性在該領域占據主導地位，市場份額不斷增加晚沙，未來也將繼續(xù)扮演重要角色橙挽。

　　于宙先生：在高速和超高速加工中，要求高的動態(tài)特性和控制精度喝赎；瞬間達到高速和在高速運行中瞬間準停冶驴；振動小、噪聲低田炭、運行平穩(wěn)师抄；可靠性高、壽命長教硫。在各類線性驅動元部件中叨吮，精密高速滾珠絲杠副和直線電機是大型、精密瞬矩、高速數控裝備的快速伺服進給系統中能滿足上述要求的核心功能部件茶鉴。

　　直線電機作為一種機電系統，具有高速響應景用、高定位精度涵叮、動剛度高、速度快伞插、加減速過程短割粮、行程長度不受限制、運動安靜、噪聲低舀瓢、效率高的特點置尔。將機械結構簡化，電氣控制復雜化籍勘，符合現代機電技術的發(fā)展趨勢城搀。但直線電機也有很多不足，除了成本高以外挤胃，在全數字控制技術诞茶、散熱、隔磁君博、電磁干擾哆幸、零位方式、增大推力慧贩、降低能耗凫体、部件模塊化等方面還有大量的基礎工作要做。

　　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%)抡悼、傳動敏捷靈活等功能卿俺，使其具備提速的有利條件。因此篮烈，與直線電機相比颜说，精密高速滾珠絲杠副不但具有成本低的優(yōu)勢，同時便于全數字控制汰聋、易于冷卻發(fā)熱量小门粪、無電磁輻射、可實現較大的軸向推力烹困、傳動效率高玄妈、部件模塊化已經成熟等優(yōu)點，在很多領域直線電機無法代替或在相當長的時間內無法代替髓梅。

　　對安全和環(huán)保的貢獻

　　蕭瑞華先生：在安全性方面：首先拟蜻，力士樂滑塊的承載能力嚴格按照ISO國際標準確定并在實際測試條件下驗證，確保了數據的準確性女淑；其次瞭郑，力士樂的導軌系統具有極高的承載能力能夠滿足峰值負載；在機床的Z軸導軌系統上可以選配夾緊/剎車元件鸭你，這樣在突然斷電情況下保證避免Z軸工作臺不會墜落傷人或損壞設備屈张。

　　在環(huán)保方面：導軌系統與滾珠絲杠都采用輕油潤滑，污染較懈ぞ蕖讽益；因為是滾動運行逊床，因而油潤滑的消耗量很小，采用前置潤滑單元泞叉，補充潤滑周期可達10萬km蚪库。同傳統的滑動摩擦相比，滾動功能部件可以顯著的滑動軸承其摩擦力降低約90%嫡决，采用低摩擦密封的滾珠導軌的摩擦力可降低50%人杜，因此所需的驅動功率也相應減小。小規(guī)格的產品也具有很高的負載能力坷疙。降低摩擦力皱蝙，如100與125規(guī)格的滾柱導軌系統相比多種材質的產品(鋁/鋼)能顯著降質量，如eline導軌質量約降低60%涕肪，VKK進給模塊采用鋁質主體和套管矮层，也一定程度上降低了功率消耗。

　　運動控制的整體解決方案

　　蕭瑞華先生：博世力士樂可以提供全套傳動锌烫、控制與移動的解決方案晓言。

　　博世力士樂重載滾柱導軌導向系統是專門為重型機床、塑料機械啸盏、成型機械等研制的結構緊湊重贺、滾柱支承的軸向導向產品。不同的精度等級宫补，各承載方向上都具有極高的承載能力(額定靜載荷可達200t)和極高的剛度檬姥，特別適用于重載場合。導軌和滑塊在滾道區(qū)均采用精密加工粉怕，保證了在同一精度等級內任意互換。博世力士樂同時提供精密滾珠絲杠傳動系統抒巢，具有品種繁多的精密滾壓絲杠和預緊的與可調預緊的單贫贝、雙螺母，優(yōu)化設計的滾珠循環(huán)系統使噪音更低蛉谜，運行速度更高稚晚。更多數量的滾珠保證了高額定載荷。

　　劉同先生：西門子作為自動化技術公司可以提供整體解決方案型诚，更貼合機床應用客燕。西門子與航空航天、汽車業(yè)合作都很廣泛狰贯，航空航天就是高速加工的一個典型應用张鸟，合作過程中用戶就會提出這樣或那樣的要求。我們要不斷發(fā)展去滿足這些要求吼闽，西門子有專門針對航空航天和汽車的應用部門牌度，這樣推出的產品更適用一些。

　　西門子所強調的提供一整套的解決方案中，“一套”的概念與其他公司不同揖蜒，規(guī)模不一樣怨瑰，西門子除了可以提供一套針對機床的解決方案以外，還能夠提供一套針對生產線或是整個車間升诡、工廠的解決方案惨琼，還有網絡化的東西，包括車間的現場總線的連接页函，還涉及車間級的工業(yè)以太網的硬件培按、軟件。

　　于宙先生：優(yōu)勵聶夫(南京)科技有限公司使用的Vario500-8000旋銑機床蕴来，是目前世界首臺沪识、最大規(guī)格、最高精度的滾珠絲杠硬旋銑機床娱局。該機床選用了世界上最先進的數控系統和位置監(jiān)測單元彰亥，具有5軸CNC控制、可4軸線性插補聯動衰齐、遠程故障診斷系統等功能任斋，具有很強的實用性。

　　目前公司已形成了一條從外圓加工耻涛，熱處理到滾珠螺紋加工完整的特大型滾珠絲杠生產線废酷，我們采用德國聶夫先進的設計理念為用戶提供了大型數控鏜銑床用10m整根無對接滾珠絲桿副，解決了大型數控鏜銑床高精度和重載的要求抹缕，我們采用最新設計理念設計制造的高速重載滾珠絲杠副澈蟆，其額定動載荷達到50t，額定靜載荷達到150t卓研，已為電動注塑機廠家所選用趴俘。