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    國內外直線電機在機床行業應用的發展動向
    新聞來源:中倫精機 點擊數:568 更新時間:2016-4-14 10:12:45

    近些年來,國內外的直線步進電機的發展動向大致可總結為三個大方面,即:一是向高速、高精度方面發展;二是向大推力、大容量方面發展;三是向物流設備機械裝置方面突進發展。
       1
    、在高速、高精度方面的發展
       1.1
    直線電機驅動的高速、高精度現代機床
       
    直線電機在高速、高精度等方面的發展我們首推在現代化機床產業當中的應用。傳統機床的驅動設備裝置主要是依賴于絲桿驅動,絲桿驅動本身就自帶著一系列的不利因素,包括:長度限制、機械背隙、磨擦、扭曲、螺距一周期誤差、比較長的振動衰減遞進時間、與步進電機的耦合慣量以及其絲杠的軸向壓縮等等一些。所有的這些因素均都限制了其傳統驅動裝置設備的效率和精度。當設備磨損時,必須要進行不斷地調節從而以確?蛻羲枰木。直線電機驅動技術可以保證相當高的性能水準以及比傳統的將旋轉運動轉化為直線運動的電機驅動裝置具備更高的效率和簡便性,具有傳統驅動裝置無法達到的高速、高精度。
       
    機床應用直線電機的優勢可簡單地描述為以下幾點,即:
       1)
    高響應性
       
    一般來講,電氣元器件比機械傳動件的動態響應時間要小幾個數量級。由于系統中取消了響應時間較大的如絲杠等機械傳動件,使整個閉環伺服系統動態響應性能大大提高。
       2)
    高精度性
       
    由于取消了絲杠等機械傳動機構,因而減少了傳統系統滯后所帶來的跟蹤誤差。通過高精度直線位移傳感器,進行位置檢測反饋控制,大大提高機床的定位精度,其精度誤差可達0.001 μm。
       3)
    高傳動剛度、推力平穩
       “
    直接驅動提高了傳動剛度,直線電動機的布局,可根據機床導軌的形面結構及其工作臺運動時的受力情況來布置,通常設計成均布對稱,使其運動推力平穩。
       4)
    高速度、加減速過程短
    機床直線電機進給系統,能夠滿足60100mmin或更高的超高速切削進給速度。由于具有高速響應性,其加減速過程大大縮短,加速度一般可達到(210)g。
       5)
    行程長度不受限制
       
    通過直線電動機的定子鋪設,就可無限延長動子的行程長度。
       6)
    運行時噪聲低
       
    取消了傳動絲杠等部件的機械摩擦,導軌副可采用滾動導軌或磁墊懸浮導軌(無機械接觸),使運動噪聲大大下降。
       
    美國Ingersoll公司是知名的機床制造商,克萊斯勒汽車公司購買了它的6HVM600臥式加工中心,用來生產高級汽車發動機汽缸蓋。該機床主軸轉速20000 rmin,XYZ三軸由GEFANUC的直線電機驅動。這6臺加工中心每天生產300個汽缸蓋,相當于11臺非直線電機驅動的加工中心的生產量。
       
    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。
       
    國內自1995年以來也開展了直線電機在機床上的應用研究,如廣東工大研發的直線感應電機驅動的GD-3型高速數控機床進給單元,清華研究的長行程永磁直線伺服單元,北京機電院研發的直線電機驅動的加工中心,浙江大學與無錫中倫精密機床共同研發直線電機驅動磨床,國防科大研發的活塞非圓切削中采用直線電機驅動刀具以及北航、南航與有關單位合作研發的機床等。此外,一些企業如杭州機床集團、江蘇多棱數控機床股份有限公司、濟南捷邁數控公司、無錫中倫精密機床有限公司等企業也分別在平面磨床、激光劃線機、激光切割機、雕銑機、加工中心等上采用了不同的直線電機技術,取得了較好的效果。
       1.2
    直線電機在機床領域的發展趨勢
       1)
    應用機床的直線電機及驅動控制技術日趨成熟
    應用機床的直線電機及驅動控制技術已日趨成熟,已具有傳統傳動裝置無法比擬的優越性能。隨著電機制造技術的改進,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100 mmin,加速度1 g2g的機床已很普遍,已有機床達到快進240 mmin,加速度5 g的指標。
       
    高加速度的直線電機傳動已在加工中心、數控銑床、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。
       2)
    直線電機驅動機床仍以高、特為主,但性價比不斷看好。近年來,直線電機系統成本不斷下降,在機床成本中的比重明顯下跌。但目前采用直線電機驅動仍比傳統的傳動裝置價格要高。因此,直線電機的應用仍著眼于高性能機床,特別是精密高速加工機床、特種加工機床、大型機床,解決傳統傳動方法不能解決的問題。
       3)
    機床應用直線電機技術漸趨產業化
       
    直線電機在機床上的應用已不是樣品。據有關資料介紹,2001年,德國 DMG公司已在28種機型上采用直線電機,年產量達1500(3000多根直線電機驅動軸),占其總產量的13。2003年,意大利JOBS公司LinX系列產品已占全公司總產量的60%(年產50臺大型龍門加工中心和龍門銑床),并成為公司的主要利潤來源。


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