直驱功能部件发展现状及存在的问题

采用直驱技术制造回转功能部件目前已经成为国际机床产业的发展趋势，直驱功能部件包括直驱式转台、摆角铣头等。 直驱技术即采用大推力力矩电机或直线电机替代原有的包括齿轮传动、蜗轮蜗杆传动、滚珠丝杠传动，即用电气传动替代机械传动。直驱技术具有精度高（精度直接取决于控制技术和传感技术）、速度快（直线电机可达100m/min,力矩电机可达500rpm）、无磨损（没有机械磨损）、无间隙（没有机械物理间隙）、受力状态优良（区域出力，没有点接触和线接触受力环节）等优势。 采用直驱技术设计的回转功能部件，机械结构简单、精度高、速度快，是三轴数控机床向高档5轴数控机床产业升级的关键功能部件。 在直驱技术日益成熟的条件下，国际主流机床厂商迅速推出采用直驱技术的机床产品，而且其应用水平的提升呈加速趋势。目前，处于世界机床产销量前几位的DMG、MAZAK、森精机等公司均开始大量改用直驱功能部件。DMG在其主流万能车床产品体系CTX gamma系列车削中心中采用力矩电机驱动的单摆角铣头。MAZAK也开发出应用于龙门加工中心的直驱双摆角铣头。森精机在NT系列复合加工机床上采用力矩电机驱动的摆角铣头；在NMV系列加工中心采用力矩电机作为转台驱动。FANUC公司的纳米级的ROBONANO 系列加工中心直线运动和回转运动均采用直驱技术，该系列加工中心尚不对日本以外的国家销售。德国F. Zimmerman公司不仅提供机床和直驱摆角铣头产品，还拥有3旋转座标摆角铣头的专利。同时国际上还产生了一批专业从事直驱功能部件的制造商，如德国的CYTEC和KSL为机床厂配套直驱转台和摆角铣头产品。 我国直驱技术的发展与国际水平有很大差距。自2005年起国内就开展了以力矩电机为核心驱动元件的转台的技术研究和产品开发，但大多尚停留在产品样机阶段。在力矩电机相关技术领域，国内与国外也存在较大差距。国际上90年代初开始应用，现在进入普及阶段。国内90年代中期才开始研究，而成功的应用还比较少。包括凯奇电气、华中数控都展出过样机，均未形成批量产品。哈尔滨工业大学、沈阳工业大学都在力矩电机设计和应用方面开展了许多研究工作，也为社会小批量提供了一些力矩电机产品，大多配置德国科比的驱动器。2009年北京CIMT上，烟台环球展出了应用西门子力矩电机的转台样机。 目前，仅有大连光洋科技工程有限公司可以提供系列化力矩电机及其配套驱动产品。大连光洋自2005年开始进行可行性技术分析和市场，经过1年的论证，于2006年正式启动直驱关键功能部件（摆角铣头、回转工作台）开发项目，采取了与哈尔滨工业大学合作开发模式。哈尔滨工业大学在电机理论及设计技术处于国内领先地位，具有较好的技术基础。光洋公司于2007年8月完成力矩电机的设计和制造，2007年10月完成了基于该电机的单轴精密转台样机设计和制造，同时完成了高分辨率（6700万线/转）、高精度（±3.6角秒）的总线式力矩电机伺服驱动器样机。近年来，光洋公司与沈阳工业大学联合设计新一代力矩电机及其伺服驱动装置系列化产品。光洋公司在仔细研究国外几种典型直驱功能部件产品的基础上，结合自身特点及优势，已经完成了直驱双摆铣头、单摆铣头、单轴转台、双轴转台的结构设计。目前光洋公司完成了系列化直驱功能部件样机制造，部分型号产品进入批量化制造阶段。