直线电机在数控机床中的应用及开展趋势.docx

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1、直线电机在数控机床中的应用及开展趋势 ronggang 导语：数控机床正在向精细、高速、复合、智能、环保的方向开展。 一、引言 数控机床正在向精细、高速、复合、智能、环保的方向开展。精细和高速加工对传动及其控制提出了更高的要求，更高的动态特性和控制精度，更高的进给速度和加速度，更低的振动噪声和更小的磨损。问题的症结在传统的传动链从作为动力源的电动机到工作部件要通过齿轮、蜗轮副，皮带、丝杠副、联轴器、离合器等中间传动环节，在这些环节中产生了较大的转动惯量、弹性变形、反向间隙、运动滞后、摩擦、振动、噪声及磨损。固然在这些方面通过不断的改良使传动性能有所进步，但问题很难从根本上解决，于是出现了“直接

2、传动的概念，即取消从电动机到工作部件之间的各种中间环节。随着电机及其驱动控制技术的开展，电主轴、直线电机、力矩电机的出现和技术的日益成熟，使主轴、直线和旋转坐标运动的“直接传动概念变为现实，并日益显示其宏大的优越性。直线电机及其驱动控制技术在机床进给驱动上的应用，使机床的传动构造出现了重大变化，并使机床性能有了新的飞跃。 二、直线电机进给驱动的主要优点 进给速度范围宽。可从11m/s到20m/min以上，目前加工中心的快进速度已达208m/min，而传统机床快进速度1000kg，加速度设定为O.8g，快移速度设定为70m/min，连续往复运动1小时以上。试验结果：10分钟后初级线圈水冷温升趋于

3、平衡，工作温度稳定在69左右，远远低于允许工作温度12。电机次级磁铁温升约2。可见直线电机初级线圈与次级磁铁定子的温升对机床的热影响有限，可通过补偿消除。 五、开展趋势技术日益成熟 直线电机及其驱动控制系统在技术上已日趋成熟，已具有传统传动装置无法比较的优越性能。过去人们所担忧的直线电机推力小、体积大、温升高、可靠性差、不平安、难安装、难防护等问题，随着电机制造技术的改良，已不再是大问题。而驱动与控制技术的开展又为其性能拓展和平安性提供了保证。选择适宜的直线电机及驱动控制系统，配以公道的机床设计，完全可以消费出高性能、高可靠性的机床。如今直线电机驱动进给速度100m/min，加速度12g的机床已很普遍，已有机床到达快进240m/min，加速度5g的指标日本AMADA激光切割机。日本Mazak公司声称，该公司将在近期推出快移速度500m/min，加速度6g，主轴速度80000r/min切削速度8马赫的超音速加工中心。高速度高加速度的传动已在加工中心、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，这类机床在航空、汽车、模具、能源、通用机械等领域发挥着特殊的作用。在电加工机床上采用直线电机驱动可实现0.11m的精细平稳挪动。在微细加工及精细磨削中，可实现10um进给分辨率及20m/min的快移速度，加工外表粗糙度 0