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直線電機在數控機床中的應用

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  目前,世界上最知名的機床廠家幾乎無一例外地都推出了直線電機驅動的機床產品,品種覆蓋了絕大多數機床類型宏发彩票登录。此外,在壓力機、坐標測量機、水切割機、等離子切割機、快速原型機及半導體設備的X-Y工作臺上直線電機都有應用。
  此外,浙江大學直線電機與現代驅動研究所開發了直線電機驅動的壓力機、鋸床宏发彩票登录、雕刻機、線切割機床。
  北京機電院高技術股份有限公司承擔的“十五”攻關項目《直線電機驅動的高速立式加工中心》宏发彩票登录,于2003年研制成功國內第一臺直線電機驅動的加工中心,并在2003年北京國際機床展覽會展出。該機床X/Y軸采用直線電機驅動,行程分別為1250/630mm宏发彩票登录,最大快移速度80/120m/min宏发彩票登录,最大加速度O.8/1.5g。機床在設計中對減輕運動部件質量、加強機床剛性、解決高速高加速運動下的抗沖擊性、直線電機的防護,以及控制系統、伺服系統與直線電機的匹配和優化調試等方面做了有益的探索并取得了成功。為解決處于工作臺下方的Y軸直線電機的防護問題,設計了密封的直線驅動軸部件,并獲得了國家專利。經測定,該機床精度達到精密級加工中心標準,并有充分裕量。一年多來該機床工作穩定可靠宏发彩票登录。課題組還對直線電機初級線圈與次級磁鐵(定子)的溫升進行了試驗。以X軸為例:X軸運動部件質量>1000kg,加速度設定為O.8g宏发彩票登录,快移速度設定為70m/min,連續往復運動1小時以上。試驗結果:10分鐘后初級線圈(水冷)溫升趨于平衡,工作溫度穩定在69℃左右,遠遠低于允許工作溫度(12℃)。電機次級磁鐵溫升約2℃??梢娭本€電機初級線圈與次級磁鐵(定子)的溫升對機床的熱影響有限,可通過補償消除。
五、發展趨勢
技術日益成熟
  直線電機及其驅動控制系統在技術上已日趨成熟,已具有傳統傳動裝置無法比擬的優越性能。過去們所擔心的直線電機推力小、體積大、溫升高、可靠性差、不安全宏发彩票登录、難安裝、難防護等問題,隨著電機制造技術的改進,已不再是大問題。而驅動與控制技術的發展又為其性能拓展和安全性提供了保證。選擇合適的直線電機及驅動控制系統,配以合理的機床設計,完全可以生產出高性能、高可靠性的機床?,F在直線電機驅動進給速度100m/min,加速度1~2g的機床已很普遍宏发彩票登录,已有機床達到快進240m/min宏发彩票登录,加速度5g的指標(日本AMADA激光切割機)。日本Mazak公司宣稱宏发彩票登录,該公司將在近期推出快移速度500m/min,加速度6g,主軸速度80000r/min切削速度8馬赫的超音速加工中心。高速度高加速度的傳動已在加工中心、數控銑床宏发彩票登录、車床、磨床、復合加工機床、激光加工機床及重型機床上得到廣泛應用,這類機床在航空、汽車、模具、能源、通用機械等領域發揮著特殊的作用。在電加工機床上采用直線電機驅動可實現0.1(1)m的精密平穩移動。在微細加工及精密磨削中,可實現10um進給分辨率及20m/min的快移速度,加工表面粗糙度<1nm。在重型機床上采用直線電機驅數噸重的運動部件已不成問題。同步雙驅動控制技術已成熟應用。這些都說明直線電機及其驅動控制技術在機床上的應用已經成熟,并在不斷向前發展宏发彩票登录,會給人們帶來更多的驚喜。此外,在國際上已有不同類型、不同規格的直線電機商品可提供,配套的驅動控制系統、檢測裝置及高速導軌宏发彩票登录、高速防護也都有相應產品供貨。
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