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直线电机在数控机床中的应用

文章来源:未知人气:发表时间:2019-11-27 09:17:23

直线电机在数控机床机床中的运用
一、前言
数控机床机床已经向高精密、髙速、复合型、智能化、环境保护的方位发展趋势。高精密和髙速生产加工对传动系统以及操纵明确提出了更高的规定,更高的动态性特点和线性度,更高的进给速率和加速度,更低的震动噪音和更小的损坏。难题的问题在传统式的传动齿轮从做为能源的电机到工作中构件要根据传动齿轮、蜗轮副,传动带、滚珠丝杠副、连轴器、离合等正中间传动系统阶段,在些阶段中造成了很大的惯性力矩、延展性形变、反方向空隙、健身运动落后、磨擦、震动、噪音及损坏。尽管在这种层面根据持续的改善使传动系统特性逐步提高,但难题没办法多方面处理,于出現了“立即传动系统”的定义,即撤销从电机到工作中构件中间的各种各样中间商。随之电动机以及驱动器控制系统的发展趋势,高速电主轴、直线电机、力矩电机的出現和技术性的日渐完善,使主轴轴承、平行线和转动座标健身运动的“立即传动系统”定义变成实际,并日渐显示信息其极大的优势。直线电机以及驱动器控制系统在机床进给驱动器上的运用,使机床的传动系统构造出現了重特大转变,并使机床特性拥有新的飞越。
二、直线电机进给驱动器的关键优势
进给速率范畴宽。可从1(1)m/s到20m/min左右,现阶段数控加工中心的快放速率已达208m/min,而传统式机床快放速率<60m/min,一般为20~30m/min。
速率特点好。速率误差达到(1)0.01%下列。
加速度大。直线电机较大加速度达到30g,现阶段数控加工中心的进给加速度已达3.24g,激光加工设备的进给加速度已达5g,而传统式机床进给加速度在1g下列,一般为0.3g。
精度等级高。选用光纤传感器反馈控制,精度等级达到0.1~0.01(1)mm。运用前馈控制的直线电机驱动器系统软件可降低追踪偏差200倍左右。因为健身运动构件的动态性特点好,没有响应灵巧,再加刀具半径补偿操纵的精细化管理,可保持氧化硅操纵。
行程安排不受到限制。传统式的滚珠丝杠传动系统受滚珠丝杠生产制造加工工艺限定,一般4~6m,更的行程安排必须接线滚珠丝杠,不管从生产制造加工工艺還是在特性上也不理想化。而选用直线电机驱动器,电机定子可無限加長,且生产制造加工工艺简易,现有大中型高速加工中心X轴将近40m左右。
构造简易、健身运动稳定、噪音小,健身运动构件磨擦小、损坏小、使用期长、可以信赖。
三、直线电机以及驱动器控制系统的进度
直线电机与一般电动机在基本原理上相近,它仅仅电动机圆上的进行,其类型与传统式电动机同样,比如:直流电直线电机,沟通交流稀土永磁同歩直线电机,沟通交流磁感应多线程直线电机,步进电机直线电机等。
做为可操纵健身运动精密度的直线伺服电机在上新世纪80时代末出現后,随之原材料(如永磁材料)、电力电子器件、控制系统及传感器技术的发展趋势,直线伺服电机的特性不断提升,成本费日渐降低,为其普遍的运用造就了标准。
近些年,直线电机以及驱动器控制系统的进度主要表现在下列层面:
(1)特性不断提升(如推力、速率、加速度、像素等);
(2)容积减少,温度减少;
(3)种类范围广,可考虑不一样种类机床的规定;
(4)成本费大幅降低;(5)安裝和安全防护简单;
(6)可信性好;
(7)包含数控机床以内的配套装置日益完善;
(8)技术化水平高。
现阶段全世界直线伺服电机以及驱动器系统软件的著名经销商关键有:德Siemens企业,Indramat企业;日本国FANUC,三菱公司;英国Anorad,科尔摩根企业;法国ETEL企业等。
具备象征性的直线电机商品的性能指标:
FANUC L17000C3/2is;较大推力17000N;持续推力3400N(当然冷)/4080N(气冷)/6800(水冷散热);较大速率240m/min(4m/s);较大加速度30g;像素0.01(1)m。
Siemens 1FN3:较大推力20700N;持续推力8100N(水冷散热);较大速率253m/min。
在自动控制系统层面,Siemens、FANUC等系统软件经销商都可以出示与直线电机操纵相对性应的监控软件和插口。因为欧州机床上运用直线电机较多,因而选用Siemens系统软件(如8l0D,840D)数最多。
中科院电工所、浙大、沈阳工业大学等对直线电机进行了很多年科学研究,江苏省、哈尔滨市、广东省等一些企业现有小输出功率直线电机商品。
清华在“十五”攻关项目中研制沟通交流稀土永磁同歩直线电机以及伺服控制系统,其较大健身运动速率60m/min,较大加速度5g,较大推力5000N,现阶段已与江苏省瑞安特企业刚开始协作生产制造。
四、直线电机进给驱动器在机床上的运用状况
表1 直线电机驱动器的国内机床一部分典型性商品 机床种类 型号规格 生产商 关键特性
火花放电成型机床 GV754L 北京市机床研究室 快放速率24m/min
加速度1.5g
龙门加工中心 VS1250 北京市机电工程院高新技术
股份有限公司 X/Y轴直线电机,
快放80/120m/min
加速度0.8/1.5g
龙门加工中心 XH716/5X-SM 江苏省多棱数控机床机床责任有限公司 X轴直线电机
车铣管理中心 沈阳市机床集团公司 X轴直线电机,
快放60m/min
活塞杆数控车床 G-CNCP200 清华 X轴直线电机
凸轮轴数控磨床 北航 头架驱动器用直线电机,
精密度提升,无振纹
自1993年法国Ex-Cell-O企业产品研发出全世界第一台直线电机驱动器操作台的数控加工中心至今,直线电机已在不一样类型的机床上获得运用。2001年、2003年欧州机床展,2002年、2004年日本国机床展及英国机床展上每一次常有几十家企业的展览品选用直线电机驱动器系统软件。以2002年日本国机床展JIMTOF为例,在展的524台数控机床机床中,有25家企业41台机床选用直线电机进给驱动器[3>,在其中,数控加工中心11台(立柱式8台,立式3台),金属加工机床7台(线割4台,成型机2台,小孔机1台),数控磨床6台(一般数控磨床4台,传动齿轮数控磨床1台,座标数控磨床1台),非球面加工设备和小型超微粒加工设备5台,数控车床4台,专用型机床3台,激光加工设备2台,车磨复合型机床1台,切削生产加工模块(FMC)l台。
现阶段,世界最著名的机床生产厂家基本上无一例外地都发布了直线电机驱动器的机床商品,种类遮盖了绝大部分机床种类。除此之外,在冲压机、座标三坐标测量仪、水切割机、等离子切割、迅速原型机及半导体设备的X-Y工作中台子上直线电机常有运用。
除此之外,浙大直线电机与当代驱动器研究室开发设计了直线电机驱动器的冲压机、数控锯床、数控雕刻机、线割机床。