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浅谈直线电机在数控机床中的应用及常见问题

随着国防,航空航天,汽车,微电子等高新技术产业的不断发展,对制造业和加工业提出了更高的要求。超高速加工和超精密加工已成为机床行业未来发展的两个主题。传统的机床进给驱动系统是“旋转马达+滚珠丝杠”。机制。这种驱动系统涉及许多中间部件,运动惯性大,滚珠丝杠本身具有物理局限性,因此产生的线速度,加速度和定位精度受到限制,无法满足超高速和高要求。 -精密加工;线性电动机引起了人们的注意。它直接产生线性运动,具有结构简单,惯性小,系统刚性高,响应速度快的特点。它可以在高速下实现精确定位并产生大推力。特别地,运动的速度和加速度高于滚珠丝杠的速度和加速度。工作行程可以无限长,几乎不需要维护,使用寿命长。这些优点使其成为现代机床进给驱动器的理想组件。机床应用中线性电动机的关键技术问题主要是机床进给伺服系统中使用的交流线性电动机,分为两类:同步和感应。随着稀土钕铁硼(NdFeB)永磁材料的出现和性价比的提高,永磁同步直线电机已经成为主流,应用最多。现在以这种类型的线性电动机在高速,高精度机床上的应用为例,分析需要克服的关键问题。 1.隔热和散热问题当永磁直线电机运行时,由于铜损和铁损,线圈会产生热量,这会带来一些负面影响:(1)会造成旧的损坏或损坏。线圈绝缘层,使线圈不方便通过。大电流,不能产生更大的推力。 (2)温升会改变永磁体的工作点。 (3)如果热量传递到机床上怎么办? ?工作台或导轨的热变形会影响加工精度。因此,特别是扁平形状的高推力直线电动机,必须降低温度。电磁钢的温度应不超过70℃,线圈的温度应不超过130℃。对于动圈式(动圈)和普通动磁铁式线性电动机,可以对线圈部分进行冷却;但在超精密要求下,动磁式直线电动机应采用双层水冷方式,并带有温度传感器监控系统。由于其结构,U型线性电动机通常不需要冷却措施。 2.磁隔离和保护问题。机器切削液,铁屑,灰尘等会污染并腐蚀电动机,甚至阻塞气隙,因此必须关闭电动机。永磁钢对铁磁材料具有很强的吸引力。出于安全原因,应将其磁隔离,并可用不锈钢盖将其关闭。线性电动机的两端必须具有减震装置和电子限位开关,以防止动子失控后发生碰撞。应使用拖链保护电缆,并屏蔽输出信号电缆。 3.直线导轨需要承受负荷,适应高速运动并确保精度。在选择导轨时,应考虑行程大小,机械特性,精度和速度承受能力。通常,使用滚动(滚珠或滚子)直线导轨,并且在安装过程中必须确保平行度。对于超精密要求,可以使用空气静压导管。随着直线电机制造工艺的不断创新,生产规模的发展以及永磁材料和电子产品价格的下降,直线电机的成本正以每年20%的速度下降,其应用前景十分广阔。机床用途广泛。但是该应用毕竟是新事物,无论是直线电动机本身还是配套的数控技术,都有很大的潜力。我国是制造业大国,高端数控设备的发展还有很长的路要走。