上海立龙机械设备有限公司

11-1.jpg 12-1.jpg 13-1.jpg

联系方式

联系人: 庞小姐

手机:13818388836    

电话:021-50687399

QQ: 251794830

E-mail: 251794830@qq.com

直线电机带来新技术革命,机床无需传动!

高速化、精密化和模块化是现代制造技术的发展方向。新的切削理论认为:当切削速度达到一定程度(约500m/min)后,切削区温度不再上升,并且切削力反而会减小,刀具磨损也减少。这样在提高生产率的同时还能提高零件的表面质量和加工精度。

一般来说,高速加工的切削速度和进给速度都比常规加工要高出一个数量级。因此高速主轴和快速进给系统是实现高速加工的两项关键技术,其中对进给系统提出了以下新要求:

(1)进给速度必须与高速主轴相匹配,达到60m/min或更高;

(2)加速度要大,这样才能在最短的时间和行程内达到要求的高速度,至少要1~2g;

(3)动态性能要好,能实现快速的伺服控制和误差补偿,具有较高的定位精度和刚度。

长期以来,数控机床的进给系统主要是“伺服电机+轴承+联轴器+丝杠+构成该系统的支撑结构”,这种进给系统所能达到的最高进给速度为90~120m/min,最大加速度只有1.5g。同时,由于从电动机主轴到工作台之间存在联轴节、丝杠、螺母、轴承、支架等一系列中间环节,当进给部件要完成启动、加减速、反转、停车等动作时,这些机械元件产生的弹性变形、摩擦、反向间隙等,会造成进给运动的滞后和其它许多非线性误差;这些中间环节也加大了系统的惯性质量,影响了对运动指令的快速响应;另外,丝杠是细长杆,在力和热的作用下,会产生变形,影响加工精度。

为了克服传统进给系统的缺点,简化机床结构,满足高速精密加工的要求,人们开始研究新型的进给系统,直线电动机就是最有前途的快速进给系统。它取消了源动力和工作台部件之间的一切中间传动环节,使得机床进给传动链的长度为零,这就是所谓的“直接驱动”或“零传动”。

直线电机及其驱动控制技术在机床进给驱动上的应用,使机床的传动结构出现了重大变化,并使机床性能有了新的飞跃。

直线电机进给驱动的主要优点:

1、高速响应:由于系统中直接取消了一些响应时间常数较大的机械传动件(如丝杠等),使整个闭环控制系统动态响应性能大大提高,反应异常灵敏快捷。

2、精度:直线驱动系统取消了由于丝杠等机械机构产生的传动间隙和误差,减少了插补运动时因传动系统滞后带来的跟踪误差。通过直线位置检测反馈控制,即可大大提高机床的定位精度。

3、刚度高:由于"直接驱动",避免了启动、变速和换向时因中间传动环节的弹性变形、摩擦磨损和反向间隙造成的运动滞后现象,同时也提高了其传动刚度。

4、速度快、加减速过程短:由于直线电动机最早主要用于磁悬浮列车(时速可达500Km/h),所以用在机床进给驱动中,要满足其超高速切削的最大进个速度(要求达60~100M/min或更高)当然是没有问题的。也由于上述"零传动"的高速响应性,使其加减速过程大大缩短。以实现起动时瞬间达到高速,高速运行时又能瞬间准停。可获得较高的加速度,一般可达2~10g(g=9.8m/s2),而滚珠丝杠传动的最大加速度一般只有0.1~0.5g。

5、行程长度不受限制:在导轨上通过串联直线电动机,就可以无限延长其行程长度。

6、运动安静、噪音低 :由于取消了传动丝杠等部件的机械摩擦,且导轨又可采用滚动导轨或磁垫悬浮导轨(无机械接触),其运动时噪音将大大降低。

7、效率高:由于无中间传动环节,消除了机械摩擦时的能量损耗,传动效率大大提高。

直线电机及其驱动控制技术的进展表现在以下方面:

(1)性能不断提高(如推力、速度、加速度、分辨率等);

(2)体积减小,温升降低;

(3)品种覆盖面广,可满足不同类型机床的要求;

(4)成本大幅度下降;

(5)安装和防护简便;

(6)可靠性好;

(7)包括数控系统在内的配套技术日趋完善;

(8)商品化程度高。

机床利用直线电机的发展历程

1993年,德国Ex-CELL-O公司推出一台加工中心HSC-240,采用的是直线电机进行驱动,这是世界上第一台直线电机机床。此后,直线电机逐渐的应用到各种机床中。

1996年,日本的沙迪克公司着手开发电火花成型机,终于开发出专门的直线电机及与其匹配的数控系统,没过多久,他们又将这项技术应用到电火花切割机上。此外,日本的松浦机械所、东京芝浦电气、森精机制作所和新日本工机等公司也研发出性能各异的直线电机机床。

1999年,意大利JOBS公司开发出龙口加工中心LinX,随后开始全面生产LinX系列产品。

2003年,这款产品占公司总产量的比值为60%,因此成为公司的主要利润来源。法国Renault Automotion公司生产的rene20和rene25系列的加工中心坐标轴的运动均利用的是直线电机。

要探讨直线电机机床领域一定要提到美国,美国的直线电机机床最大的优势在于其超精密加工,这项技术一直处于世界领先地位。美国Precitech公司生产的超精密机床Nanoform200、Freeform700等均使用的直线电机,而且加工精度值得信赖,更为重要的一点是Precitech公司首先将直线电机作为工业标准。

直线电机传动系统及其机床产品均出现在2001年的欧洲机床展、2002年的日本机床展以及2004年的美国机床展。目前,世界上直线伺服电机及其驱动系统的主要供应商有:

Siemens、Indramat、FANUC、三菱、安川、富士、日立、Anorad、AerMech、Baldor、Copley、ETEL、L.D和Kollmogen等。

国外直线电机伺服系统

对于国内来说,很可怜但也不意外(电机研发和制造一直在后面跑),直线电机应用到机床上还处于初级阶段,刚刚起步。许多高校研发出直线电机机床设备。

例如,清华大学研发出永磁直线伺服单元,可长距离运动;浙江大学研发出磨床、冲床、坐标测量机等;国防科学技术大学研发出直线电机刀具,用于在活塞中做非圆切削。同时有些科研单位与企业也研发了采用直线电机驱动的机床。北京机床研究所研制出电火花成型机床。

 


Keywords:小型齿轮减速电机 微型齿轮减速电机 中空直角减速电机