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加工技術(shù)的進步以及市場對高質(zhì)量產(chǎn)品的旺盛需求促使機床制造商不斷向更高技術(shù)領(lǐng)域邁進。現(xiàn)代金屬模具制造技術(shù)日趨成熟，與此同時，原材料成本也在不斷上漲。受此諸多因素影響，市場逐漸朝“高速輕切削”的方向發(fā)展。利用目前的模具技術(shù)生產(chǎn)出的工件已非常接近目標尺寸，僅需要再經(jīng)過輕度切削就能準確達到最終尺寸，其效率較以往傳統(tǒng)加工方法高出不少。臺灣晟昌機電股份有限公司（以下簡稱
“晟昌”）預(yù)見到未來直驅(qū)旋轉(zhuǎn)工作臺（以下簡稱“轉(zhuǎn)臺”）在機床上使用的優(yōu)勢和潛力，近年積極開發(fā)出多款高性能直驅(qū)轉(zhuǎn)臺，大大提升了相關(guān)領(lǐng)域的精密加工效率和良品率。雷尼紹RESOLUTE系列絕對式圓光柵可使用多款工業(yè)串行通信協(xié)議，為晟昌的轉(zhuǎn)臺提供高性能和穩(wěn)定的位置反饋解決方案。

RESOLUTE系列絕對式光柵在轉(zhuǎn)臺上的應(yīng)用

RESOLUTE系列絕對式圓光柵

直驅(qū)轉(zhuǎn)臺 — 未來趨勢

直驅(qū)轉(zhuǎn)臺免除了傳統(tǒng)蝸輪蝸桿驅(qū)動轉(zhuǎn)臺所需要的傳動機構(gòu)和相關(guān)組件，具有轉(zhuǎn)速高、響應(yīng)快、無反向間隙、噪音低和體積緊湊等優(yōu)點。從長遠來看，它能夠有效協(xié)助客戶節(jié)省加工時間和成本。

以往直驅(qū)轉(zhuǎn)臺因制造成本高昂及力矩不足，一直未能真正普及。然而，近年隨著相關(guān)行業(yè)加工工藝的提升，此類轉(zhuǎn)臺的應(yīng)用領(lǐng)域已逐漸擴大。傳統(tǒng)3軸機床加裝第4軸、第5軸的轉(zhuǎn)臺后，可一次性完成多面體加工，無論是產(chǎn)能還是效率均得到充分提升。晟昌總經(jīng)理彭昭群先生在分享他對直驅(qū)轉(zhuǎn)臺市場發(fā)展的看法時，談到：“直驅(qū)轉(zhuǎn)臺在我看來就像一個‘低轉(zhuǎn)速內(nèi)藏式主軸’，視加工復(fù)雜程度而定，一般轉(zhuǎn)速在200 RPM以下。相比高速主軸，轉(zhuǎn)臺的技術(shù)門坎相對較低，制造成本的控制則是確保成功的一個關(guān)鍵因素。臺灣的制造業(yè)體系完善，在加工工藝成本方面有一定的優(yōu)勢。此外，晟昌擁有豐富的機電整合經(jīng)驗，電機的定轉(zhuǎn)子和繞線等制程均可自主完成，其他零部件也大部分采購自臺灣本土企業(yè)。我們的轉(zhuǎn)臺在市場上一直備受客戶青睞，目前已在不少知名智能手機生產(chǎn)商的機床上二十四小時不間斷工作。”

XL-80激光干涉儀搭配XR20-W回轉(zhuǎn)軸校準裝置

影響轉(zhuǎn)臺精度的因素

運動控制系統(tǒng)的誤差受諸多因素影響，這些誤差主要來自各個機械零部件、傳動機構(gòu)以及定位系統(tǒng)（光柵）等。其中，作為關(guān)鍵組件之一的光柵本身的刻度誤差、細分誤差、安裝穩(wěn)定性（受偏心、溫度和振動等因素影響）以及抖動誤差等都會直接影響系統(tǒng)的整體精度。光柵的柵距越小，抖動和細分誤差就會越低，定位的精度和速度紋波就會越好，這意味著系統(tǒng)將有更流暢的速度控制和更高的位置穩(wěn)定性。對于轉(zhuǎn)臺這類需要極高精確性和穩(wěn)定性的設(shè)備而言，這一點尤其重要。RESOLUTE系列光柵擁有30 μm的微小柵距，細分誤差僅+/-40 nm，抖動誤差低于10 nm RMS，是市場上為數(shù)不多能提供如此優(yōu)異性能的光柵。

光柵的誤差可分為重復(fù)性和非重復(fù)性兩類：重復(fù)性誤差是指來自光柵本身的誤差，或光柵安裝后所產(chǎn)生的誤差，而非重復(fù)性誤差是指因傳動系統(tǒng)的軸承反向間隙而產(chǎn)生的誤差，以及因連接軸的抗扭剛度不足而產(chǎn)生的誤差等；重復(fù)性誤差一般可通過補償將其降低，非重復(fù)性誤差則無法消除。帶軸承的封閉式圓光柵會產(chǎn)生如連接件間隙、軸跳動、機械滯后等非重復(fù)性誤差，而非接觸式開放式光柵則沒有這個問題，因此絕大部分直驅(qū)轉(zhuǎn)臺都會選用開放式光柵。

XR20-W回轉(zhuǎn)軸校準裝置進行轉(zhuǎn)臺精度檢測和定位補償

定制化方案

就目前市場而言，雖然采用工業(yè)計算機控制器的機床有上升的趨勢，但大多數(shù)主流機床仍采用FANUC、SIEMENS、MITSUBSHI等知名的傳統(tǒng)控制器，原因是客戶普遍對這些品牌控制器的穩(wěn)定性更有信心。彭總經(jīng)理說道：“高速輕切削是未來機床加工的發(fā)展方向，我們的轉(zhuǎn)臺業(yè)務(wù)就是要按照客戶的需求（如控制器規(guī)格等），提供可與其控制器連接的標準和定制化轉(zhuǎn)臺方案。作為轉(zhuǎn)臺中的一個關(guān)鍵部件，光柵規(guī)格的多樣性和兼容性是我們在選型時一個重要的考慮因素。雷尼紹RESOLUTE光柵產(chǎn)品的兼容性很強，涵蓋一系列工業(yè)通信協(xié)議，包括BISS（適用于工業(yè)計算機控制器）、FANUC、MITSUBSHI、PANASONIC和SIEMENS等等，另外供選擇的圓光柵直徑尺寸也十分齊全，為我們的產(chǎn)品設(shè)計提供了很大的便利。”

晟昌員工與雷尼紹工程師合影

提升產(chǎn)品競爭力

晟昌充分利用其在電機研發(fā)領(lǐng)域多年積累的經(jīng)驗與優(yōu)勢，積極開發(fā)具有特色和潛力的直驅(qū)產(chǎn)品，以提升其產(chǎn)品在市場上的競爭力。彭總經(jīng)理說道：“我們開發(fā)的轉(zhuǎn)臺，其特色之一就是性價比高。相比市場上同類型的產(chǎn)品，晟昌提供的產(chǎn)品規(guī)格有相當(dāng)?shù)母偁幜Α５牵@也意味著我們必須在從設(shè)計、零部件采購到生產(chǎn)等的各個環(huán)節(jié)嚴格控制成本，而雷尼紹則是其中能滿足我們需求的供貨商之一。”晟昌的SDRT系列轉(zhuǎn)臺設(shè)計緊湊，具有高扭力和高響應(yīng)速度等優(yōu)點，配置雷尼紹RESOLUTE RESA系列絕對式圓光柵，提供23位分辨率，轉(zhuǎn)臺的定位精度和重復(fù)性在補償后分別可達到+/-10角秒和+/-4角秒，最高轉(zhuǎn)速達200 RPM，提供IP67的防護等級，足以滿足目前絕大多數(shù)精密輕加工的要求。彭總經(jīng)理繼續(xù)說道：“我們的轉(zhuǎn)臺內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計幾乎沒有多余空間，因此光柵讀數(shù)頭的體積必須輕巧。圓型柵尺必須是中空形，安裝便利性則是另一重要的考慮因素；雷尼紹圓光柵的專利錐面安裝方式，能夠有效降低安裝誤差并提升我們的組裝效率，而且安裝簡單，經(jīng)雷尼紹工程師示范后很快就能掌握。”

質(zhì)量驗證

產(chǎn)品的銷售策略在市場競爭中固然重要，但歸根結(jié)底產(chǎn)品本身的質(zhì)量好壞才是成功的關(guān)鍵。彭總經(jīng)理說道：“晟昌的每個轉(zhuǎn)臺在完成組裝并出廠前都必須經(jīng)過嚴格的質(zhì)量驗證。目前我們使用兩套雷尼紹XL-80激光干涉儀搭配XR20-W回轉(zhuǎn)軸校準裝置來檢測轉(zhuǎn)臺的精度并進行定位補償。一般從事這類輕加工的機床用戶對轉(zhuǎn)臺的重復(fù)性和穩(wěn)定性都有相當(dāng)高的要求。雷尼紹的校準設(shè)備在國際測量行業(yè)擁有權(quán)威地位，這大大提升了客戶對我們轉(zhuǎn)臺的信心。”雷尼紹XL-80系列激光校準設(shè)備采用符合ISO 9000系列國際質(zhì)量標準認證要求且可追溯的系統(tǒng)與方法，確保客戶能對產(chǎn)品進行精確的校準和質(zhì)量控制。