图1  DMU 600P整机

为了确保其最新、最大规格的龙门铣床能够达到最高的加工精度，DMG选择了REDEX驱动器：零背隙齿轮齿条驱动和主轴驱动。

DMG龙门铣DMU600P是为了在超过40t的大型零件上实现高速、高动态性能和高精度加工而设计制造的，其创新的驱动系统是这个多功能5轴系统的关键组成部分。在此DMG与REDEX精诚合作。作为欧洲精密驱动设备制造专家，他们在X、Y和C轴采用了双驱齿轮齿条驱动系统。REDEX精密驱动同样也可以用在其他驱动轴和铣削主轴驱动上。

当加工大型精密零件，如汽车车身冲压模具时，需要最高的精度要求。加工船用柴油机引擎外壳也需要同样的高精度。通常要在几吨重、几米长度的工件上达到微米级的精度。

重型工件精密加工

DMG的DMU P系列龙门铣床就是为实现这个特殊的要求而开发的。最大规格的DMU600P系列 （图1）是专为XXL尺寸工件精确、快速加工而设计的，可在最大行程6000mm×4200mm×1500mm（X/Y/Z A轴）和2000mm W轴内实现高精度加工，其最大加工工件重量可达40t。同时其5轴车铣系统可保证DMU600P具有最高速度和最大的灵活性。

图2  为大型工件精密、柔性加工而开发的DMU 600P 5轴龙门铣

长行程高精度

DMG设计者的最大挑战就是在如此长的行程上保证高水平的加工精度（图2)。在此，直线驱动技术扮演了一个关键的角色。Pfronten的DMG项目经理Florian Garbarsky说 :“在几千小时的工作时间和面临60kW电机主轴的高切削力下，驱动系统必须保证零背隙和高定位精度。在图2中，在超过6m的行程且加速度达到3m/s2时，其精度要求达到±0.0075mm，因此，最高水平的精度、刚度和恒温要求是整机设计必须考虑的先决条件。在这种长行程并且高精度要求的驱动中，我们认为滚珠丝杠技术并不具备挑战性。”

齿轮齿条驱动

为了保证其刚度，DMG设计者在选择合适的驱动系统时极其谨慎。如Florian Garbarsky先生所说的：“我们在决定采用REDEX零背隙齿轮齿条驱动系统之前做了大量的基准测试。即使在C-轴（主轴的旋转轴)，双驱精密驱动同样保证了高定位精度。值得注意的，在W轴龙门双滚珠丝杠驱动时同样采用了REDEX的行星齿轮箱来实现同步。主轴驱动为了提供高生产率和高扭矩低转速特性，内置式REDEX -RAM系统水冷双速减速器也得到了应用。

X和Y轴零背隙双驱齿轮齿条驱动

根据齿轮齿条驱动的机械原理，在常规的齿轮齿条驱动中总是有一定的背隙存在，这将影响到定位精度。但这个限制不会影响到REDEX的双驱系统，该公司已经发现一个100%零背隙齿轮齿条驱动的方法。

其基本原理是：两个电气同步的完整驱动并联使用（电机+行星减速器），其一个伺服电机作为驱动，另外一个作为制动，然后保证两个驱动齿轮和齿条之间有一个恒定的预载。这种方案可以将背隙完全消除掉并提供最大的驱动精度和定位精度。该原理已经应用到了DMU 600P 6000mm长的X轴、4200mm的Y轴和C轴旋转轴驱动上。

图3  X轴齿轮齿条DRP双驱动

在X轴上， 采用的是DRP驱动交钥匙方案，包括它的两个行星驱动减速器和两个伺服电机。在Y轴上选择了KRPX行星减速器，它们被安装在机床Z载板的左右两侧，然后在主轴旋转轴（C-轴）上再次采用了一个DRP。机床的NC电气控制这时可以进行同步控制和预载每个双驱系统。

高加速度和最高精度得益于刚性的线性驱动系统

如果驱动系统仅靠绝对的零背隙特性， 它还不足以达到最高精度水平要求和最好的表面加工质量。系统刚性、温升控制和卓越的传动误差控制同样重要。准确的说，这些正是REDEX行星齿轮箱的核心强项。因此，该驱动系统在所有方向上刚性都非常地强，并由此导致卓越的定位精度、加工表面质量和重复定位精度。为了保证这些特性，齿轮箱搭配了整体输出式齿轮轴和坚固的输出轴承。该轴承组件由两个经过预载的特大号圆锥滚柱轴承组成，并安装在最靠近齿轮受力点的位置。齿轮箱的外壳自身也是经过优化设计和精密加工的，在任何一个负载方向都可以提供最强的刚性。

根据REDEX负载的齿轮齿条驱动应用的大量变形测试表明，这种设计不仅可以保证高扭矩时的刚性，同时也使齿轮箱在各个方向上都产生最好地刚性表现，包括径向弯曲刚度。因此，弯曲变形得到了极大的减少，轴向共振频率的极大提高，可以允许更高的加速率、更重的移动部件重量，并达到更高的精度要求。

图4  集成化的内置式双速齿轮箱RAM使粗加工时低速高扭矩和精加工时的高速低扭矩成为可能

不仅是技术上的优势，而且更为经济

最后同样重要的是，对DMG来说，REDEX驱动理念赢得的不仅是技术方面的领先，更是出自经济上的考虑。根据大量OEM制造商的成本研究表明，REDEX为6m行程X轴齿轮齿条驱动提供的最优化TCO成本（总拥有成本）比起其他任何相似精度的技术方案都有优势。

多种理念

致力于机床驱动应用的REDEX系列产品可以使工程师不受限制的选择驱动方案，能满足用户各种需求。REDEX提供的多种不同类型的齿轮齿条驱动理念，例如机械或者电气预载，像DMG选择的电气同步。在另外一方面，系统包含了任何常用的伺服驱动方式和齿轮箱/齿轮箱组件。像DMU 600P的C轴（主轴旋转轴），DMG选择了一个DRP，由两个伺服行星减速器安装在一个整体外壳内实现的Twin‐Drive驱动系统所提供的交钥匙方案。

集成的机电一体化

快速浏览DMU 600P的设计，很快可以发现，REDEX可以给机床制造商提供多种不同的高级驱动方案，双驱齿轮齿条方案，可以通过单驱动实现铣头变速的机床主轴内集成化高性能RAM系列双速减速器(图4)和SRP伺服行星减速器等。因此，DMG采用了总体集成的原则，在这台高性能机床上，所有的驱动轴都选择了同一个供应商。除了REDEX的系列产品，没有供应商的技术方案可以满足几乎所有工程师的要求。另外，关键问题是从早期设计到最后试车，REDEX都提供了大量的支持。特别对首次应用齿轮齿条驱动来说，它具有很大的价值。通过多次的方案计算、优化和设计建议，以及安装时现场支持，在使用REDEX机床驱动产品时，REDEX提供了高附加值的专业支持，从而对整机的成功做出了重大的贡献。