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數(shù)控機床直線電動機系統(tǒng)


日期：2010年01月26　來源：沈陽第一機床廠　關(guān)鍵字：數(shù)控機床
    傳統(tǒng)的滾珠絲杠副傳動機構(gòu)最大進給速度可達60m／min左右，而機床電器直線電動機驅(qū)動系統(tǒng)進給速度可達100m／min以上。隨著現(xiàn)代切削技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機床高速切削和超高速切削技術(shù)日趨成熟。傳統(tǒng)的滾珠絲杠已不能滿足高速度和高加速度的要求。
    直線電動機是利用電能直接產(chǎn)生直線運動的電動機，可作為進給驅(qū)動部件，機床進給系統(tǒng)采用直線電動機直接驅(qū)動，取消了從電動機到工作臺(滑板)之間的中間機械傳動環(huán)節(jié)，達到“直接驅(qū)動”，避免了絲杠傳動中的反向間隙、慣性、摩擦力和剛性不足等缺點；加快系統(tǒng)反映速度，提高系統(tǒng)精確度，行程不受限制，所以得到廣泛的應(yīng)用。直線電動機的基本結(jié)構(gòu)與普通旋轉(zhuǎn)電動機相似。
    1．直線電動機的工作原理
    直線電動機的原理與旋轉(zhuǎn)電動機相比，并沒有本質(zhì)的區(qū)別。設(shè)想把一臺旋轉(zhuǎn)電動機沿著半徑的方向剖開，并且展平，就成了一臺直線電動機。在直線電動機中，相當于旋轉(zhuǎn)電動機定子的，機床電器叫初級；相當于旋轉(zhuǎn)電動機轉(zhuǎn)子的，叫次級，初級中通以交流電，次級就在電磁力的作用下沿著初級做直線運動。
    2．直線電動機種類
    直線電動機有多種類型，數(shù)控機床按結(jié)構(gòu)形式可分為扁平型、管型、圓盤型和圓弧型；按工作原 理可分為交流直線感應(yīng)電動機、交流直線同步電動機、直線直流電動機和直線步進電動機； 在機床上主要使用交流直線電動機。在結(jié)構(gòu)上，可以有短次級(即初級固定，次級移動)和短初級(即次級固定，初級移動)兩種結(jié)構(gòu)形式。為了減少發(fā)熱和降低成本，高速機床用直線電動機一般用短初級結(jié)構(gòu)。
    3．直線電動機的優(yōu)點
    1)響應(yīng)出色，移動速度非常高。
    2)極好的精度(納米級)。
    3)安裝簡單。    
    4)沒有機械摩擦，結(jié)構(gòu)簡單，體積小。
    5)行程理論上不受限制，數(shù)控機床而且性能不會因為行程的變化而受到影響。
    6)可以提供很寬的速度范圍，加速度很大。
    7)運動平穩(wěn)；初次級之間只有直線導(dǎo)軌，沒有其他機械傳動環(huán)節(jié)，機床電器因此維護簡單，精度保持時間長。
    8)容易密封，不怕污染，適應(yīng)性強，推力大，隨動性好。
    因此，采用直線電動機，可以獲得更高的效率、數(shù)控機床更高的精度、更強的實用性。但是，目前直線電動機系統(tǒng)尚處于初級應(yīng)用階段，如防磁問題、直線電動機散熱問題、工作臺的結(jié)構(gòu)輕化問題、機床電器高速導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)類型的選擇問題、直線電動機驅(qū)動與閉環(huán)控制系統(tǒng)問題，這一系列問題都有待進一步研究解決，而且生產(chǎn)批量不大，成本較高。盡管如此，直線電動機在高速加工中心上的應(yīng)用，數(shù)控機床已呈現(xiàn)出滾珠絲杠所無法比擬的諸多優(yōu)點，機床電器并有望成為本世紀高速加工中心進給系統(tǒng)的基本傳動方式。

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