数控机床直线电动机系统

来源:网络  作者:网络转载   2019-09-28 阅读:782

传统的滚珠丝杠副传动机构最大进给速度可达60m/min左右,而机床电器直线电动机驱动系统进给速度可达100m/min以上。随着现代切削技术的发展,数控机床高速切削和超高速切削技术日趋成熟。传统的滚珠丝杠已不能满足高速度和高加速度的要求。

直线电动机是利用电能直接产生直线运动的电动机,可作为进给驱动部件,机床进给系统采用直线电动机直接驱动,取消了从电动机到工作台(滑板)之间的中间机械传动环节,达到“直接驱动”,避免了丝杠传动中的反向间隙、惯性、摩擦力和刚性不足等缺点;加快系统反映速度,提高系统精确度,行程不受限制,所以得到广泛的应用。直线电动机的基本结构与普通旋转电动机相似。

1.直线电动机的工作原理

直线电动机的原理与旋转电动机相比,并没有本质的区别。设想把一台旋转电动机沿着半径的方向剖开,并且展平,就成了一台直线电动机。在直线电动机中,相当于旋转电动机定子的,机床电器叫初级;相当于旋转电动机转子的,叫次级,初级中通以交流电,次级就在电磁力的作用下沿着初级做直线运动。

2.直线电动机种类

直线电动机有多种类型,数控机床按结构形式可分为扁平型、管型、圆盘型和圆弧型;按工作原理可分为交流直线感应电动机、交流直线同步电动机、直线直流电动机和直线步进电动机;在机床上主要使用交流直线电动机。在结构上,可以有短次级(即初级固定,次级移动)和短初级(即次级固定,初级移动)两种结构形式。为了减少发热和降低成本,高速机床用直线电动机一般用短初级结构。

3.直线电动机的优点

1)响应出色,移动速度非常高。

2)极好的精度(纳米级)。

3)安装简单。

4)没有机械摩擦,结构简单,体积小。

5)行程理论上不受限制,数控机床而且性能不会因为行程的变化而受到影响。

6)可以提供很宽的速度范围,加速度很大。

7)运动平稳;初次级之间只有直线导轨,没有其他机械传动环节,机床电器因此维护简单,精度保持时间长。

8)容易密封,不怕污染,适应性强,推力大,随动性好。

因此,采用直线电动机,可以获得更高的效率、数控机床更高的精度、更强的实用性。但是,目前直线电动机系统尚处于初级应用阶段,如防磁问题、直线电动机散热问题、工作台的结构轻化问题、机床电器高速导轨结构类型的选择问题、直线电动机驱动与闭环控制系统问题,这一系列问题都有待进一步研究解决,而且生产批量不大,成本较高。尽管如此,直线电动机在高速加工中心上的应用,数控机床已呈现出滚珠丝杠所无法比拟的诸多优点,机床电器并有望成为本世纪高速加工中心进给系统的基本传动方式。

标签: 电动机
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