直線電機消除傳動問題,直接驅動零傳動
發(fā)布時間:2018-08-21 17:29:43
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文章來源:深圳博智達機器人
導讀: 高速化、精密化和模塊化是現代制造技術的發(fā)展方向。新的切削理論認為:當切削速度達到一定程度(約500m/min)后,切削區(qū)溫度不再上升,并且切削力反而會減小,刀具磨損也減少。這...
高速化、精密化和模塊化是現代制造技術的發(fā)展方向。新的切削理論認為:當切削速度達到一定程度(約500m/min)后,切削區(qū)溫度不再上升,并且切削力反而會減小,刀具磨損也減少。這樣在提高生產率的同時還能提高零件的表面質量和加工精度。
長期以來,數控機床的進給系統(tǒng)主要是“
伺服電機+軸承+聯(lián)軸器+絲杠+構成該系統(tǒng)的支撐結構”,這種進給系統(tǒng)所能達到的最高進給速度為90~120m/min,最大加速度只有1.5g。同時,由于從電動機主軸到工作臺之間存在聯(lián)軸節(jié)、絲杠、螺母、軸承、支架等一系列中間環(huán)節(jié),當進給部件要完成啟動、加減速、反轉、停車等動作時,這些機械元件產生的彈性變形、摩擦、反向間隙等,會造成進給運動的滯后和其它許多非線性誤差;這些中間環(huán)節(jié)也加大了系統(tǒng)的慣性質量,影響了對運動指令的快速響應;另外,絲杠是細長桿,在力和熱的作用下,會產生變形,影響加工精度。
為了克服傳統(tǒng)進給系統(tǒng)的缺點,簡化機床結構,滿足高速精密加工的要求,人們開始研究新型的進給系統(tǒng),直線電動機就是最有前途的快速進給系統(tǒng)。它取消了源動力和工作臺部件之間的一切中間傳動環(huán)節(jié),使得機床進給傳動鏈的長度為零,這就是所謂的“直接驅動”或“零傳動”。
直線電機及其驅動控制技術在機床進給驅動上的應用,使機床的傳動結構出現了重大變化,并使機床性能有了新的飛躍。
直線電機進給驅動的主要優(yōu)點:
1、高速響應:由于系統(tǒng)中直接取消了一些響應時間常數較大的機械傳動件(如絲杠等),使整個閉環(huán)控制系統(tǒng)動態(tài)響應性能大大提高,反應異常靈敏快捷。
2、精度:直線驅動系統(tǒng)取消了由于絲杠等機械機構產生的傳動間隙和誤差,減少了插補運動時因傳動系統(tǒng)滯后帶來的跟蹤誤差。通過直線位置檢測反饋控制,即可大大提高機床的定位精度。
3、剛度高:由于"直接驅動",避免了啟動、變速和換向時因中間傳動環(huán)節(jié)的彈性變形、摩擦磨損和反向間隙造成的運動滯后現象,同時也提高了其傳動剛度。
4、速度快、加減速過程短:由于直線電動機最早主要用于磁懸浮列車(時速可達500Km/h),所以用在機床進給驅動中,要滿足其超高速切削的最大進個速度(要求達60~100M/min或更高)當然是沒有問題的。也由于上述"零傳動"的高速響應性,使其加減速過程大大縮短。以實現起動時瞬間達到高速,高速運行時又能瞬間準停??色@得較高的加速度,一般可達2~10g(g=9.8m/s2),而滾珠絲杠傳動的最大加速度一般只有0.1~0.5g。
5、行程長度不受限制:在導軌上通過串聯(lián)直線電動機,就可以無限延長其行程長度。
6、運動安靜、噪音低 :由于取消了傳動絲杠等部件的機械摩擦,且導軌又可采用滾動導軌或磁墊懸浮導軌(無機械接觸),其運動時噪音將大大降低。
7、效率高:由于無中間傳動環(huán)節(jié),消除了機械摩擦時的能量損耗,傳動效率大大提高。

直線電機及其驅動控制技術的進展表現在以下方面:
(1)性能不斷提高(如推力、速度、加速度、分辨率等);
(2)體積減小,溫升降低;
(3)品種覆蓋面廣,可滿足不同類型機床的要求;
(4)成本大幅度下降;
(5)安裝和防護簡便;
(6)可靠性好;
(7)包括數控系統(tǒng)在內的配套技術日趨完善;
(8)商品化程度高。
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