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直线电机数控机床中应用

时间:2010-4-8  点击数:2266
       直线电机的历史可以追溯到1840 年惠斯登制作的并不成功的略现雏形的直线电机,其后的160 多年中直线电机经历了探索实验、开发应用和使用商品化三个时期。1971 年至目前,直线电机终于进入独立应用的时期,各类直线电机的应用得到了迅速的推广,制成了许多有实用价值的装置和产品,例如直线电机驱动的钢管输送机、运煤机、各种电动门、电动窗等。利用直线电机驱动的磁悬浮列车,速度已超过500km/h,接近了航空飞行的速度。

   我国的直线电机的研究和应用是从20 世纪70 年代初开始的。目前主要成果有工厂行车、电磁锤、冲压机等。我国直线电机研究虽然也取得了一些成绩,但与国外相比,其推广应用方面尚存在很大的差距。目前,国内不少研究单位已注意到这一点。

 近几年,对数控机床采用直线电机显得特别热门,其原因是:

    为了提高生产效率和改善零件的加工质量而发展的高速加工现已成为机床发展的一个重大趋势,一个反应灵敏、高速、轻便的驱动系统,速度要提高到40~50m/min 以上。传统的“旋转电机+滚珠丝杠”的传动形式所能达到的峰值进给速度为30m/min,加速度仅为3m/s2。直线电机驱动工作台,其速度是传统传动方式的30 倍,加速度是传统传动方式的10 倍,峰值可达10g;刚度提高了7 倍;直线电机直接驱动的工作台无反向工作死区;由于电机惯量小,所以由其构成的直线伺服系统可以达到较高的频率响应。

    1993 年,德国ZxCell-O 公司推出了由直线电机驱动的工作台HSC-240 型高速加工中心,机床主轴峰值速达到24000r/min,峰值进给速度为60n/min,加速度达到1g,当进给速度为20m/min 时,其轮廓精度可达0.004mm。美Ingersoll 公司紧接着推出了HVM-800型高速加工中心,主轴峰值转速为20000r/min,峰值进给速度为75.20m/min。

    1996 年开始,日本相继研制成功采用直线电机的卧式加工中心、高速机床、精密镜面加工机床、高速成形机床等。

    我国浙江大学研制了一种由直线电机驱动的冲压机,浙江大学生产工程研究所设计了用圆筒型直线电机驱动的并联机构坐标测量机。2001 年南京四开公司推出了自行开发的采用直线电机直接驱动的数控直线电机车床,2003 年8 届中国机床展览会上,展出北京电院高技术股份公司推出的VS1250 直线电机取得的加工中心,该机床主轴峰值转速达15000r/min。

    采用直线伺服电机的高速加工中心,已成为各大机床制造商竞相研究和开发的关键技术和产品,并已在汽车工业和航空工业中取得初步应用和成效,作为高速加工中心的新一代直接驱动伺服执行元件,直线伺服电机技术在国内外也已经进入工业化应用阶段。但是,国内在这方面的研究仍处于起步阶段,差距还很大,本文在直线电机的应用方面作了一些探讨,许多技术问题还有待于今后的努力。(信息源来自网络)

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