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华宇娱乐国内外直线电机在机床行业应用的发展动向
浏览: 发布日期:2018-12-04
华宇娱乐报道,近些年来,国内外的直线步进电机的发展动向大致可总结为三个大方面,即:一是向高速、高精度方面发展;二是向大推力、大容量方面发展;三是向物流设备机械装置方面突进发展。
   1、在高速、高精度方面的发展
   1.1直线电机驱动的高速、高精度现代机床
   直线电机在高速、高精度等方面的发展我们首推在现代化机床产业当中的应用。传统机床的驱动设备装置主要是依赖于丝杆驱动,丝杆驱动本身就自带着一系列的不利因素,包括:长度限制、机械背隙、磨擦、扭曲、螺距一周期误差、比较长的振动衰减递进时间、与步进电机的耦合惯量以及其丝杠的轴向压缩等等一些。所有的这些因素均都限制了其传统驱动装置设备的效率和精度。当设备磨损时,必须要进行不断地调节从而以确保客户所需要的精度。直线电机驱动技术可以保证相当高的性能水准以及比传统的将旋转运动转化为直线运动的电机驱动装置具备更高的效率和简便性,具有传统驱动装置无法达到的高速、高精度。
   机床应用直线电机的优势可简单地描述为以下几点,即:
   1)高响应性
   一般来讲,电气元器件比机械传动件的动态响应时间要小几个数量级。由于系统中取消了响应时间较大的如丝杠等机械传动件,使整个闭环伺服系统动态响应性能大大提高。
   2)高精度性
   由于取消了丝杠等机械传动机构,因而减少了传统系统滞后所带来的跟踪误差。通过高精度直线位移传感器,进行位置检测反馈控制,大大提高机床的定位精度,其精度误差可达0.001 μm。
   3)高传动刚度、推力平稳
   “直接驱动”提高了传动刚度,直线电动机的布局,可根据机床导轨的形面结构及其工作台运动时的受力情况来布置,通常设计成均布对称,使其运动推力平稳。
   4)高速度、加减速过程短
机床直线电机进给系统,能够满足60~100m/min或更高的超高速切削进给速度。由于具有高速响应性,其加减速过程大大缩短,加速度一般可达到(2~10)g。
   5)行程长度不受限制
   通过直线电动机的定子铺设,就可无限延长动子的行程长度。
   6)运行时噪声低
   取消了传动丝杠等部件的机械摩擦,导轨副可采用滚动导轨或磁垫悬浮导轨(无机械接触),使运动噪声大大下降。
   美国Ingersoll公司是知名的机床制造商,克莱斯勒汽车公司购买了它的6台HVM600卧式加工中心,用来生产高级汽车发动机汽缸盖。该机床主轴转速20000 r/min,X/Y/Z三轴由GEFANUC的直线电机驱动。这6台加工中心每天生产300个汽缸盖,相当于11台非直线电机驱动的加工中心的生产量。
   目前,世界上最知名的机床厂家几乎无一例外地都推出了直线电机驱动的机床产品,品种覆盖了绝大多数机床类型。
   国内自1995年以来也开展了直线电机在机床上的应用研究,如广东工大研发的直线感应电机驱动的GD-3型高速数控机床进给单元,清华研究的长行程永磁直线伺服单元,北京机电院研发的直线电机驱动的加工中心,浙江大学与无锡中伦精密机床共同研发直线电机驱动磨床,国防科大研发的活塞非圆切削中采用直线电机驱动刀具以及北航、南航与有关单位合作研发的机床等。此外,一些企业如杭州机床集团、江苏多棱数控机床股份趣购彩、济南捷迈数控公司、无锡中伦精密机床趣购彩等企业也分别在平面磨床、激光划线机、激光切割机、雕铣机、加工中心等上采用了不同的直线电机技术,取得了较好的效果。
   1.2直线电机在机床领域的发展趋势
   1)应用机床的直线电机及驱动控制技术日趋成熟
应用机床的直线电机及驱动控制技术已日趋成熟,已具有传统传动装置无法比拟的优越性能。随着电机制造技术的改进,选择合适的直线电机及驱动控制系统,配以合理的机床设计,完全可以生产出高性能、高可靠性的机床。现在直线电机驱动进给速度100 m/min,加速度1 g~2g的机床已很普遍,已有机床达到快进240 m/min,加速度5 g的指标。
   高加速度的直线电机传动已在加工中心、数控铣床、车床、磨床、复合加工机床、激光加工机床及重型机床上得到广泛应用。
   2)直线电机驱动机床仍以高、特为主,但性价比不断看好。近年来,直线电机系统成本不断下降,在机床成本中的比重明显下跌。但目前采用直线电机驱动仍比传统的传动装置价格要高。因此,直线电机的应用仍着眼于高性能机床,特别是精密高速加工机床、特种加工机床、大型机床,解决传统传动方法不能解决的问题。
   3)机床应用直线电机技术渐趋产业化
   直线电机在机床上的应用已不是样品。据有关资料介绍,2001年,德国 DMG公司已在28种机型上采用直线电机,年产量达1500台(约3000多根直线电机驱动轴),占其总产量的1/3。2003年,意大利JOBS公司LinX系列产品已占全公司总产量的60%(年产50台大型龙门加工中心和龙门铣床),并成为公司的主要利润来源。