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直線電機在數控機床中的應用

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全球電機網消息:一、引言
  數控機床正在向精密、高速、復合、智能、環保的方向發展宏发彩票登录。精密和高速加工對傳動及其控制提出了更高的要求,更高的動態特性和控制精度,更高的進給速度和加速度,更低的振動噪聲和更小的磨損宏发彩票登录。問題的癥結在傳統的傳動鏈從作為動力源的電動機到工作部件要通過齒輪、蝸輪副,皮帶、絲杠副、聯軸器、離合器等中間傳動環節宏发彩票登录,在些環節中產生了較大的轉動慣量宏发彩票登录宏发彩票登录、彈性變形、反向間隙、運動滯后宏发彩票登录、摩擦、振動、噪聲及磨損。雖然在這些方面通過不斷的改進使傳動性能有所提高宏发彩票登录,但問題很難從根本上解決宏发彩票登录,于出現了“直接傳動”的概念,即取消從電動機到工作部件之間的各種中間環節。隨著電機及其驅動控制技術的發展,電主軸、直線電機、力矩電機的出現和技術的日益成熟,使主軸、直線和旋轉坐標運動的“直接傳動”概念變為現實,并日益顯示其巨大的優越性。直線電機及其驅動控制技術在機床進給驅動上的應用,使機床的傳動結構出現了重大變化宏发彩票登录,并使機床性能有了新的飛躍。
二、直線電機進給驅動的主要優點
  進給速度范圍寬??蓮?(1)m/s到20m/min以上,目前加工中心的快進速度已達208m/min宏发彩票登录,而傳統機床快進速度<60m/min,一般為20~30m/min。
  速度特性好。速度偏差可達(1)0.01%以下。
  加速度大。直線電機最大加速度可達30g,目前加工中心的進給加速度已達3.24g,激光加工機的進給加速度已達5g,而傳統機床進給加速度在1g以下,一般為0.3g。
  定位精度高。采用光柵閉環控制,定位精度可達0.1~0.01(1)m宏发彩票登录。應用前饋控制的直線電機驅動系統可減少跟蹤誤差200倍以上。由于運動部件的動態特性好,響應靈敏,加上插補控制的精細化,可實現納米級控制。
行程不受限制。傳統的絲杠傳動受絲杠制造工藝限制,一般4~6m宏发彩票登录,更的行程需要接長絲杠,無論從制造工藝還是在性能上都不理想宏发彩票登录。而采用直線電機驅動,定子可無限加長,且制造工藝簡單,已有大型高速加工中心X軸長達40m以上。
  結構簡單、運動平穩、噪聲小,運動部件摩擦小、磨損小、使用壽命長、安全可靠。
三、直線電機及其驅動控制技術的進展
  直線電機與普通電機在原理上類似,它只是電機圓柱面的展開,其種類與傳統電機相同,例如:直流直線電機,交流永磁同步直線電機宏发彩票登录,交流感應異步直線電機,步進直線電機等。
  作為可控制運動精度的直線伺服電機在上世紀80年代末出現后,隨著材料(如永磁材料)、功率器件宏发彩票登录、控制技術及傳感技術的發展,直線伺服電機的性能不斷提高,成本日益下降,為其廣泛的應用創造了條件。
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